建筑抗震设计规范讲课doc

1建筑抗震设计规范GB50011-2002强制性条文1.0.21抗震设防地区所有新建的建筑工程要进行抗震设计。2抗震设防设计的基本思想和原则：“三个水准设防目标”和“两阶段设计步骤”。3三个水准抗震设防目标(设计基准期50年)：水准三个烈度地震烈度水准50年超越概率结构状态设防目标一众值烈度多遇地震63%弹性不坏二基本烈度设防烈度地震10%弹塑性可修三大震烈度罕遇地震2~3%弹塑性不倒众值烈度：比基本烈度约低一度半；大震烈度：基本烈度6度时为7度强、7度时为8度强、8度时为9度弱、9度时为9度强。4两阶段设计步骤：确保实现三个水准的设防目标。1)第一阶段设计（承载力验算和结构弹性变形验算）：取第一水准的地震动参数，计算结构在多遇地震下的地震作用效应，按规定的分项系数设计表达式进行截面承载力验算和结构弹性变形验算。我国采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠指标度量结构构件的可靠度，以分项系数的设计表达式进行设计。在强震下，结构和构件不存在极限承载力的可靠度，即不存在承载力安全储备。因此，既可满足第一水准下具有承载力的可靠度，又满足第二水准的损坏可修的设防要求，而通过概念设计和抗震构造措施，定性地满足第2三水准的设防要求。2)第二阶段设计（弹塑性变形验算）：对大多数结构只需进行第一阶段设计，但对特殊要求的结构、易倒塌的结构、明显不规则或有明显薄弱层的结构，要进行罕遇地震下的弹塑性层间变形验算并采取相应的抗震构造措施，来实现第三水准的设防要求。应是弹塑性变形验算，而不是弹性变形验算1.0.4抗震设防烈度不是政府各部门都有权审批，应是指定级别的专门部门才有权审批。3.1.11建筑抗震设防类别的划分甲类建筑：重要建筑工程、有严重次生灾害的建筑。(特殊建筑)乙类建筑：使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。(重要建筑)丙类建筑：地震破坏后只有一般影响，除于甲、乙、丁类以外的一般建筑。(一般建筑)丁类建筑：地震破坏或倒塌后，社会影响和经济损失轻微，不会影响甲、乙、丙类建筑。(次要建筑)2仅是原则性划分建筑抗震设防类别，具体细划分根据各规范和规程，按实际情况确定。建筑抗震设防类别的划分有国家标准《建筑抗震设防分类标准》3GB50223-95，本次修改与GB50223-95有不同。因《中华人民共和国防震减灾法》颁布后，GB50223-95未进行相应的修改。3.1.31抗震设防标准深圳市抗震设防烈度均为7度，取消了“南6北7”设防类别地震作用计算抗震措施甲高于设防烈度按批准的地震安全性评价结果6~8度时提高一度9度时比9度更高乙设防烈度6~8度时提高一度9度时比9度更高丙设防烈度设防烈度的抗震措施丁设防烈度适当降低6度时不应降低1较小的乙类建筑，其结构改用抗震性能较好的结构类型时，抗震措施可不提高。2建筑各部位重要性不同时，可采取不同的抗震设防标准(一般用抗震缝分开)。3抗震措施：除结构地震作用和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施和内力调整。抗震措施是概念设计内容之一4抗震构造措施：一般不须计算，对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。5该条的补充规定见第3.3.2条。3.3.11有利地段：地震时地面无残余变形的坚硬或开阔平坦密实均4匀的中硬土范围或地区。2不利地段：可能发生明显变形或地基失效的范围或地区。3危险地段：可能发生严重的地面残余变形范围或地区。4建筑场地选择原则：选择有利地段、避开不利地段(无法避开时应采取有效措施)、不应在危险地段建造甲、乙丙类建筑。3.3.21该条是对第3.1.3条的补充规定。2Ⅰ类建筑场地时：1）甲、乙类建筑抗震构造措施不提高；2）丙类建筑抗震构造措施可降低一度(6度时不降低)。3.4.11建筑抗震概念设计包括三个部分：重视建筑结构的规则性、合理选择建筑结构体系、注重结构和构件的延性设计。概念设计是重中之重，新规范对概念设计有具体化要求，并列入强制性条文。2本规范对规则性的规定见第3.4节；对结构体系的规定见第3.5节；本规范所规定的各项抗震措施，基本上都是提高构件的延性。3建筑结构的规则性包括：平面不规则和竖向不规则。1）不规则——表3.4.2-1和表3.4.2-2中一项及以上超标；2）特别不规则——表3.4.2-1和表3.4.2-2中多项超标，或者一项超标较多，有较明显的抗震薄弱部位，将引起不良后果；53）严重不规则——体型复杂，表3.4.2-1和表3.4.2-2中多项超过上限规定值，或者一项大大超过上限规定值，有严重的抗震薄弱部位，导致地震破坏严重后果。3.5.21抗震结构体系是抗震设计的关键。建筑结构的规则性是对建筑设计的要求，而合理的结构体系是对结构设计的要求。结构体系对安全性和经济性起着决定作用。2结构体系应具有必要的承载能力和良好的变形能力，二者应同时满足。3.7.11非结构构件包括：建筑非结构构件、建筑附属的机电设备。2非结构构件的抗震设计，主要指在人流出入口、通道及重要设备附近的附属结构构件。3非结构构件的抗震设防目标，与主体结构相协调，但有不同的性能要求：1)多遇地震下，非结构构件不宜破坏，机电设备应能保持正常运行。2)设防烈度地震下，非结构构件允许比主体结构构件较重的破坏，但不应伤害人，机电设备应尽量保持正常运行，即使遭到破坏也应能尽快修复。3)罕遇地震下，各类非结构构件可有较严重的破坏，但应避免重大次生灾害。64非结构构件地震反应分析1)楼面反应谱：建立各楼层的地震反应谱，以此进行附属系统的抗震设计。2)本规范给出的简化计算式及相应系数，是半理论半经验性质的。3.8.11“三个水准设防”抵御地震作用立足于“抗”，即利用结构的承载力和塑性变形能力，来抵抗和吸收地震能量。其设计思想实际是“疲劳战术”。2地震时建筑物受到地震作用由底向上逐渐放大，犹如一个放大器。基础隔震技术是在上部结构和基础之间设置滑移层，阻止地震能量向上传递。其设计思想实际是“御敌于门外”。3隔震和消能减灾设计是一种新技术，目前主要用于使用功能有特别要求和高烈度地区的建筑。3.9.11对材料有特别要求时，设计者应在图纸中注明。2施工时不得任意替代材料。3.9.2抗震设计对材料的基本要求1砌体结构材料砌体材料砌体强度等级砂浆强度等级普通粘土砖≥MU10≥M57多孔粘土砖混凝土小型空心砌块≥MU7.5≥M7.52混凝土结构材料1)任何情况下：混凝土强度等级≥C20；2)8度时：混凝土强度等级≤C70；3)9度时：混凝土强度等级≤C60。砼强度越高脆性性质越明显，国外正在研究和应用高强延性砼4)要求混凝土强度等级≥C30的构件：i）任何情况下的框支梁、框支柱；ii)抗震等级一级时，框架梁、框架柱、节点核心区。3钢筋(普通钢筋)不包括预应力钢筋等特殊钢筋抗震等级一、二级的框架结构：1）抗拉强度实测值／屈服强度实测值≥1.25（强屈比）(见图例4)极限强度要大于屈服强度1.25倍以上钢筋达到强度标准值屈服后，既要有弹塑性变形能力，还要有足够的强度储备，满足构件的承载能力，并使构件塑性铰有足够的转动能力和耗能能力。2）屈服强度实测值／强度标准值≤1.3（超强比）钢筋强度标准值就是屈服强度标准值应控制屈服强度实测值与设计值的比值，否则该部位的实际承载力提高太大，以致构件内力调整不能实现，使相邻部位塑性变形集中而震害加重，避免“该转不转”。4钢结构钢材抗拉强度实测值／屈服强度实测值≥1.20；8伸长率20%；良好的可焊性和合格的冲击韧性。4.1.61建筑场地分类，是在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计参数的影响。2原规范中采用二种方法，现取消原规范的查表法。确定建筑场地类别应按本规定。4.1.91本规定针对岩土工程勘察。2岩土工程勘察应提供以下资料；1)划分场地对建筑的有利、不利和危险地段；2)提供建筑的场地类别评价；3)提供建筑的场地岩土稳定性评价；4)时程分析时，提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关动力参数。4.2.21地基抗震承载力：采用在静力设计承载力基础上，乘以调整系数的方法。2调低的原因：地震是偶发事件，可靠度可降低；地基土在有限次动力作用下，其动强度较静强度稍有提高。4.3.21砂土液化的地基失效，造成结构破坏占很大比例，应高度重视。92采用判别液化可能性和危害程度和采取抗震对策两方面解决。4.4.51桩基在软、硬土层交界面处最易受到剪、弯破坏。2以上不利作用不易计算，故采取该构造措施。3构造措施保证软土层或液化土层及交界处，桩身的抗剪和抗弯能力。5.1.11地震作用不是直接作用于在结构上的荷载，而是地面运动引起的结构惯性力。地震的地面运动，有两个水平方向的运动分量、竖向分量及转动分量。2地震作用计算可分为简化方法和较复杂的精确方法：1)不超过40m的规则结构：底部剪力法；2)一般的规则结构：两个主轴的振型分解反应谱法；3)质量和刚度分布明显不对称结构：考虑双向地震作用下扭转影响的振型分解反应谱法；4)8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑：考虑竖向地震作用；5)特别不规则、甲类和超高建筑：补充一维或二维时程分析法计算。3某一方向水平地震作用主要由该方向抗侧力构件承担，相交角度＞15○抗侧力构件，应补充考虑斜向地震作用。105.1.31抗震设计时重力荷载代表值：永久荷载标准值与可变荷载组合值之和。2可变荷载组合值系数见表5.1.3。3屋面活荷载主要考虑的是施工或检修荷载，抗震设计时不考虑。5.1.41反应谱理论地震作用计算的核心内容地震反应谱：根据地震中地震仪记录的加速度时程曲线,通过计算得到的谱。即通过反应谱把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。抗震设计反应谱：是建筑结构在设计基准期内可能经受的地震作用的预估，抗震设计反应谱就是地震影响系数α曲线。2抗震设计反应谱修改内容(图5.1.5)：越改越详细、内容越多1）设计反应谱周期由3s延至6s，可满足高层建筑抗震设计的需要。但周期大于6s的结构，要另行研究。超高层建筑的自振周期都较大，一般大于4s2）设计反应谱由一个下降段改为两个下降段，速度控制段和位移控制段。位移控制段在超高层应用较多3）特征周期Tg：a)由场地类别和近、远震来确定，改为由场地类别和地震分区来11确定，即近、远震改为地震分组。地震分组反应了震级大小、震中距。b)计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期值应增加0.05s。c)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地设计时，特征周期值较《原规范》提高了0.05s。4）地震影响系数最大值αmax：为了与中国地震动参数区划图接口，在7~8度和8~9度之间各增加一档(对应于地震加速度为0.15g和0.30g)。计算地震作用标准值时，阻尼比为0.05的水平地震影响系数最大值按表5.1.4-1采用。5)增加阻尼比及阻尼比调整系数。不同的阻尼比的地震影响系数α是不同的，随着阻尼比的增大，地震影响系数α也增大，但其增大幅度随着周期的增大而减小。5.1.61应进行多遇地震作用下截面的抗震验算的情况：1)6度时Ⅳ类场地上较高的高层建筑建筑；2)7度和7度以上的建筑结构。2允许不进行截面的抗震验算的情况：1)6度时的建筑；2)生土房屋和木结构房屋。3抗震验算还应符合第3.1.1条规定。5.2.51由于地震作用计算存在缺陷，为保证结构安全，规定各楼层水平地震剪力最小值的要求。122λ为楼层地震剪力系数(剪重比)。3对于竖向不规则结构的薄弱层，其楼层地震剪力系数最小值不应小于1.15λ(1.15—增大系数)。4扭转效应明显的结构：即楼层最大层间位移大于楼层平均位移1.2倍的结构。5.4.11重力荷载代表值见第5.1.3条。2重力荷载份项系数γG取值规定：1)重力荷载对结构构件承载力有利时，γG=1.0(例如计算大偏心受压柱正截面承载力时)；2)重力荷载对结构构件承载力不利时，γG=1.2(例如计算柱轴压比时)。3地震作用标准值效应SEhK、SEvK应是调整之后的效应。5.4.21我国采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠指标度量结构构件的可靠度，以分项系数的设计表达式进行设计。2抗震设计时的抗力分项系数，就是承载力设计值的抗震调整系数γRE。6.1.2