工程结构第五章工程结构抗震

第五章工程结构抗震工程结构一、地震基本知识1.地震地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。震源、震中、震中距震源：地球内部发生地震的地方。震中：震源在地面上的投影点。震中区：震中及其附近的地方，也称极震区。震中距：从震中到地面上任何一点的距离。震源深度：从震源到地面上震中的距离。一、地震基本知识1.地震地震分类按地震成因分天然地震：构造地震、火山地震、陷落地震。人工地震：因人为因素直接造成的地震。按震源深度分浅源地震：震源深度小于60千米中源地震：震源深度在60至300千米深源地震：震源深度在300千米以上一、地震基本知识1.地震震级与烈度地震震级里氏地震等级反映一次地震本身大小的等级AMlog标准地震仪距震中100km纪录的最大水平地动位移，单位为微米微震---2级以下，人感觉不到有感地震---2-4级，人有感觉破坏性地震---5级以上，有破坏强烈地震---7级以上，有破坏特大地震---8级以上，有破坏一、地震基本知识1.地震震级与烈度地震烈度地震对地表和建筑物影响的平均强弱程度一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造和地基条件等因素有关。地震烈度表地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。我国在1980年制定了《中国地震烈度表》。《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。无感1室内个别静止中的人感觉2悬挂物微动门、窗轻微作响室内少数静止中的人感觉3悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数人梦中惊醒43(2-4)31(22-44)不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒56(5-9)63(45-89)河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝惊惶失措，仓皇逃出613(10-18)125(90-177)河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏——局部破坏开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出725(19-35)250(178-353)干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏——结构受损，需要修理摇晃颠簸，行走困难850(36-71)500(354-707)干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏——墙体龟裂，局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人可能摔跤9100(72-141)1000(708-1414)山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌——大部倒塌，不堪修复骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭11地面剧烈变化，山河改观12个别：10%以下少数：10%——50%多数：50%——70%大多数：70%——90%普遍：90%以上速度加速度其它现象一般房屋人的感觉烈度2c/msc/ms一、地震基本知识1.地震震级与烈度基本烈度未来50年内可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。相当于475年一遇的最大地震的烈度。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。设防烈度一般情况下，可采用地震基本烈度。一、地震基本知识1.地震震级与烈度多遇烈度建筑所在地区在设计基准期（50年）内出现的频度最高的烈度。也称为常遇烈度、小震烈度。其超越概率为63.2%，重现期为50年。罕遇烈度建筑所在地区在设计基准期（50年）内具有超越概率2%-3%的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为2000年。一、地震基本知识1.地震设计地震分组在宏观烈度大体相同条件下，处于大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多。设计地震分为三组建筑场地的类别坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。建筑场地按地震对建筑的影响划分为4类。建筑场地分类的指标是以场地土的类型和覆盖层的厚度。一、地震基本知识2.地震的破坏作用错动裂缝喷水冒砂滑坡一、地震基本知识2.地震的破坏作用房屋倒塌一、地震基本知识2.地震的破坏作用桥梁断落一、地震基本知识2.地震的破坏作用水坝开裂一、地震基本知识2.地震的破坏作用铁轨变形一、地震基本知识2.地震的破坏作用海啸简称为：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。二、抗震设防的基本要求1.抗震设防目标“三水准”抗震设防目标PDPDDEDu1.(小震)3.(中震)6.(大震)Dy当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。二、抗震设防的基本要求1.抗震设防目标结构延性的概念(塑性变形性能)PDDPDyPyDuPmax延性脆性uDyDD延性比二、抗震设防的基本要求2.抗震设防分类抗震次要建筑丁类除甲乙丁类以外的一般建筑丙类地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑乙类重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类设防分类甲类：A、中央级、省级的电视调频广播发射塔建筑，国际电信楼、国际海缆登陆站、国际卫星地球站、中央级的电信枢纽（含卫星地球站）等。B、研究、中试生产和存放剧毒生物制品和天然人工细菌与病毒（如鼠疫、霍乱、伤寒等)的建筑等。C、三级特等医院的住院部、医技楼、门诊部等。乙类：A、中央级广播发射台、节目传送台、广播中心、电视中心省级广播中心、电视中心、电视发射台及200kW以上广播发射台等。B、存放国家一、二级重要珍贵文物博物馆，大型体育馆，大型影剧院，大型商业零售商场等公共建筑等。C、大中城市的三级医院的住院部、医技楼、门诊部等。D、教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂二、抗震设防的基本要求3.抗震设防措施抗震措施:除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。PDPDDEDu1.(小震)3.(中震)6.(大震)Dy二、抗震设防的基本要求3.抗震设防措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低丁类应符合本地区抗震设防烈度度的要求丙类一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要求；当9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施乙类当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求甲类抗震措施较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。二、抗震设防的基本要求4.地震作用一般情况下仍应符合本地区抗震设防烈度的要求丁类应符合本地区抗震设防烈度要求丙类应符合本地区抗震设防烈度要求乙类按地震安全性评价结果，且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用甲类地震作用在设防烈度为6度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。二、抗震设防的基本要求4.地震作用a---地震影响系数amax---地震影响系数最大值地震影响系数最大值amax(阻尼比为0.05)1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影响烈度括号数字分别对应于设计基本加速度0.15g和0.30g地区的地震影响系数T---结构周期)(sT01.0gTgT50.6amaxamax45.0amax9.0)(aaTTgmax)]5(02.0235.0[aagTT抗震设计反应谱二、抗震设防的基本要求4.地震作用a---地震影响系数amax---地震影响系数最大值T---结构周期)(sT01.0gTgT50.6amaxamax45.0amax9.0)(aaTTgmax)]5(02.0235.0[aagTT抗震设计反应谱Tg---特征周期地震特征周期分组的特征周期值Tg(s)0.900.650.450.35第三组0.750.550.400.30第二组0.650.450.350.25第一组ⅣⅢⅡⅠ场地类别二、抗震设防的基本要求4.地震作用底部剪力计算水平地震作用1EKeqFGaGeq—结构等效总重力荷载代表值单质点取G；多质点取0.85∑GiG1GkF1FkGnFna1—相应与结构基本自振周期的地震影响系数二层以内可取amax二层以上可按T1=(0.06~0.09)N确定a11iiiEKnkkkHGFFHG三、抗震构造措施1.多层混合结构房屋局部尺寸的限制1.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5承重窗间墙最小宽度承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门窗洞边的最小距离无锚固女儿墙(非出入口处)的最大高度9876烈度部位房屋局部尺寸限值(m)三、抗震构造措施1.多层混合结构设置钢筋混凝土构造柱三、抗震构造措施1.多层混合结构设置钢筋混凝土构造柱内墙(轴线)与外墙交接处,内墙的局部较小墙垛处,7-9度时,楼、电梯的四角,9度时,内纵墙与横墙(轴线)交接处三、四五、六六、七八隔开间横墙(轴线)与外墙交接处,山墙与内纵墙交接处,7-9度时,楼、电梯的四角二四五六、七7、8度时，楼、电梯的四角，每隔15m左右的横墙或单元横墙与外墙交接处二、三三、四四、五9度8度7度6度房屋层数设置部位外墙四角，错层部位横墙与外纵墙交接处较大洞口两侧，大房间内外墙交接处构造柱设置部位三、抗震构造措施1.多层混合结构设置钢筋混凝土圈梁同上;各层所有横墙同上;屋盖处沿所有横墙，且间距不应大于7m；楼盖处间距不应大于7m,构造柱对应部位同上;屋盖处间距不应大于7m，楼盖处间距不应大于15m,构造柱对应部位内横墙屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处外墙及内纵墙986、7墙类烈度钢筋混凝土圈梁的设置部位三、抗震构造措施1.多层混合结构墙体之间的连接三、抗震构造措施2.多高层钢筋混凝土结构结构的抗震等级地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点：1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能；3、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标准。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度确定，共分四个等级，一级最高。三、抗震构造措施2.多高层钢筋混凝土结构结构的抗震等级三、抗震构造措施2.多高层钢筋混凝土结构提高结构延性的措施强柱弱梁，强剪弱弯，强节点、强锚固强梁弱柱型破坏强柱弱梁型破坏三、抗震构造措施2.多高层钢筋混凝土结构提高结构延性的措施强柱弱梁，强剪弱弯，强节点、强锚固钢筋的锚固aEaEallaE：纵向受拉钢筋抗震锚固修正系数一、二级抗震等级，取1.15，三级取1.05，四级取1.0。三、抗震构造措施2.多高层钢筋混凝土结构提高结构延性的措施强柱弱梁，强剪弱弯，强节点、强锚固柱轴压比限制:ccAfNnn=0n=0.42三、抗震构造措施2.多高层钢筋混凝土结构提高结构延性的措施强柱弱梁，强剪弱弯，强节点、强锚固柱轴压比限制:ccAfNn三、抗震构造措施2.多高层钢筋混凝土结构提高结构延性的措施强柱弱梁，强剪弱弯，强节点、强锚固柱端箍筋加密加密范围：{h(D),Hc0/6,500mm}max,且底层下端≥Hc0/3三