建筑抗震设计课件

1建建筑筑抗抗震震设设计计2为什么学习建筑抗震设计？为什么学习建筑抗震设计？•地震是自然现象•强震发生，可能造成巨大的经济损失和人员伤亡•世界地震灾害•我国是多地震国家•我国地震灾害•如何减轻地震灾害？3世界地震灾害世界地震灾害日本阪神地震发生时间:1995年1月17日当地时间凌晨5时46分震源深度:14km震级:7.2级特点：震源浅、震级大、发震断层正好穿城而过，直下型地震震害：6400多人死亡、受伤3万多人近10万栋房屋被摧毁，另有10万余栋遭受不同程度的破坏直接经济损失达1000亿美元4世界地震灾害世界地震灾害——印度地震印度地震当地时间2001年1月26日上午8时46分（北京时间2001年1月26日11时16分36.4秒），在印度西北部古吉拉特邦发生一次强烈地震。据印度地震部门测定，这次地震为里氏7.9级，震中位于北纬23.6度和东经69.8度。至31日止发生了196次余震。死亡人数达16403人，受伤人数达55863人，经济损失45亿美元。印度大地震5世界地震灾害世界地震灾害——印度地震印度地震为了省钱，近年兴建的建筑物没有抗震结构，使地震的伤亡加重。6座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁世界地震灾害世界地震灾害——印度地震印度地震7地震时河床变形，导致跨河公路桥梁跨塌。世界地震灾害世界地震灾害——印度地震印度地震8伊兹米特市一楼房底层空旷，结构不合理，房屋整体倾斜，二楼成了一楼世界地震灾害世界地震灾害——印度地震印度地震9中国地震灾害中国地震灾害——唐山大地震唐山大地震唐山大地震1976年7月28日3时42分54秒，在河北省唐山、丰南一带（东经118.0度，北纬39.4度），发生了7.8级强烈地震，震中区烈度11度。地震波及天津市和北京市。这次地震发生在工矿企业集中、人口稠密的城市，极震区内工矿设施大部分毁坏，主要表现为厂房屋顶塌落，围护墙多数倒塌，高层建筑和一般民房几乎全部坍塌。震区内普遍发生铁路路基下沉，铁轨弯曲变形；公路路面开裂；桥墩错动、倾倒，梁体移动及坠落等。但是地下矿井的破坏比地面建筑轻得多。150万人口中死亡24万，伤16万；直接经济损失100亿元，震后重建费用100亿元。10中国地震灾害中国地震灾害——唐山大地震唐山大地震开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅西部转角残存。11中国地震灾害中国地震灾害——唐山大地震唐山大地震唐山市机车车辆厂震后概貌12唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）中国地震灾害中国地震灾害——唐山大地震唐山大地震13中国地震灾害中国地震灾害——汶川大地震汶川大地震汶川大地震2008年5月12日发生在我国四川省汶川县的大地震，地震重创约50万平方公里的中国大地，直接严重受灾地区达10万平方公里，直接经济损失达8451亿元。地震已造成69225人遇难，17939人失踪，374640人受伤；650多万间房屋倒塌，2300多万间房屋损坏。14中国地震灾害中国地震灾害——汶川大地震汶川大地震震前的北川县城15中国地震灾害中国地震灾害——汶川大地震汶川大地震震后的北川县城16山体滑坡造成北川县城建筑损毁中国地震灾害中国地震灾害——汶川大地震汶川大地震17中国地震灾害中国地震灾害——汶川大地震汶川大地震建筑物破坏18中国地震灾害中国地震灾害——汶川大地震汶川大地震19•绪论•建筑场地与地基基础•地震作用与结构抗震验算•结构非弹性地震反应分析•多高层钢筋混凝土结构抗震设计•多高层钢结构抗震设计•多层砌体结构抗震设计•单层厂房抗震设计•隔震与消能减震设计本课程的主要内容本课程的主要内容结构抗震计算结构抗震设计地震与结构抗震基本知识20第一章第一章地震与抗震概论地震与抗震概论211.11.1本课程的目的与任务本课程的目的与任务地震是人类社会面临的一种严重的自然灾害。据统计，地球每年平均发生500万次左右的地震，其中，5级以上的破坏性地震约占1000次。地震通常给人类带来巨大的经济和财产损失，其产生的影响是长久的。应对手段地震预报震害防御不能准确预报可以实现221.11.1本课程的目的与任务本课程的目的与任务我国为地震多发国，全国大部分大中城市处于地震区，由于城市人口及设施集中，地震灾害会带来严重的生命和财产损失。全国450个城市中有3/4处于地震区，而其中大中城市的4/5以上均在地震区。我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）明确规定：抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。本课程的目的就是讲授建筑抗震设计的原理、方法和要求。231.21.2地震与震害地震与震害地震的类型诱发地震原因：人工爆破；矿山开采；工程活动影响：一般不太强烈，个别情况会造成严重的地震灾害构造地震火山地震原因：地壳构造运动影响：发生数量大、影响范围广(占地震总数约90﹪)工程地震的主要研究对象原因：火山爆发天然地震24地球构成：三个圈层：地壳、地幔、地核地幔物质对流板块构造运动(根本原因)地震地震形成的宏观背景：92%的地震发生在地壳中其余的发生在地幔上部地震的形成：1.21.2地震与震害地震与震害251.21.2地震与震害地震与震害构造地震261.21.2地震与震害地震与震害板块分布图271.21.2地震与震害地震与震害地震常用术语可用下图说明：地表面震中场地震源震源距震源深度震中距常用地震术语示意图28震源：地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位震中：震源正上方的地面位置震中距：地面某处至震中的水平距离震源震源深度震中等震线震中距震源深度:从震中到震源的距离震源深度在60公里以内的地震为浅源地震震源深度超过300公里的地震叫深源地震震源深度介于60-300公里之间的地震为中源地震震中距在100公里-1000公里的称为近震震中距超过1000公里的称为远震1.21.2地震与震害地震与震害29世界上绝大多数地震发生在板块的边缘地区。地球上的两个主要地震带：环太平洋地震带，欧亚地震带。1.21.2地震与震害地震与震害世界地震震中分布图301.21.2地震与震害地震与震害我国地处上述两个世界上最活跃的地震带之间，东濒环太平洋地震带，西部和西南部是欧亚地震带所经过的地区。我国地震带分布图311.21.2地震与震害地震与震害地震的破坏作用主要表现为三种形式：台湾地震时地表出现长达1公里的地表裂缝2002年2月3日上午约9时11分，土耳其中部阿菲翁省，发生里氏6.0级地震，大量房屋倒塌。1995年1月17日，清晨5点46分，在神户东南的兵库县淡路岛，发生7.2级地震。由于煤气管道破裂，使煤气泄露，引起熊熊大火，约有200多处地表破坏建筑物破坏次生灾害321.21.2地震与震害地震与震害1.地表破坏：地裂缝、地面下沉、滑坡、喷水冒砂等形式地裂缝危害：当地裂缝穿过建筑物时，会造成结构开裂直至倒塌1976年7月28日唐山大地震造成的地裂缝地震断层错动后在地表形成的痕迹由于地表土质不匀及受地貌影响，其规模较前者为小构造式地裂缝：重力式地缝：331.21.2地震与震害地震与震害2.建筑物的破坏2005年3月20日日本福冈县以西海域发生里氏7级地震，结构丧失整体性破坏341.21.2地震与震害地震与震害承重结构强度不足破坏351.21.2地震与震害地震与震害1988年11月6日，澜沧－耿马发生7.6级地震，因结构变形过大导致倒塌361.21.2地震与震害地震与震害3．次生灾害次生灾害：地震时，水坝、煤气管道，供电线路的破坏，以及易燃、易爆、有毒物质容器的破坏，均可造成水灾、火灾、空气污染等次生灾害1999年9月21日（北京时间），台湾省花莲西南发生7.6级地震,受断层作用北段三跨泄洪道断塌，造成水坝破坏。371906年旧金山地震被烧毁的街区1.21.2地震与震害地震与震害381923关东大地震的震后火灾航拍图1.21.2地震与震害地震与震害391995神户地震燃烧中火灾后1.21.2地震与震害地震与震害402005年12月26日，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生强烈地震并引发海啸。2005年1月10日为止的统计数据显示，印度洋大地震和海啸已经造成15.6万人死亡，这可能是世界近200多年来死伤最惨重的海啸灾难。1.21.2地震与震害地震与震害海啸瞬间泰国酒店浸泡在海水中411.31.3地震波、震级和地震烈度地震波、震级和地震烈度地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这就是地震波。根据在地壳中传播的位置不同，地震波可分为体波和面波。体波：在地球内部传播的波面波：沿地球表面传播的波纵波(压缩波)横波(剪切波)乐夫波瑞雷波面波周期长，振幅大；比体波衰减慢，能传到很远的地方横波周期较长，振幅较大纵波(压缩波)横波(剪切波)乐夫波瑞雷波42地震动：由地震波传播所引发的地面振动，其中，在震中区附近的地震动称为近场地震动。地面上任一点的振动过程实际上包括各种类型地震波的综合作用最大振幅地震动的强度特性定量反映地震动的周期分布特征揭示地震动循环作用程度的强弱地震动的三要素：地震动的峰值（最大振幅）、频谱、持续时间考察频谱持时1.31.3地震波、震级和地震烈度地震波、震级和地震烈度431.31.3地震波、震级和地震烈度地震波、震级和地震烈度地震震级：表示地震本身大小的一种度量近震震级M计算：M=logA-logA0震级M与震源释放能量之间的关系：又称为里氏震级式中A——记录图上量得的以μm为单位的最大水平位移；logA0——依震中距而变化的起算函数。logE=1.5M+11.8其数值是根据地震仪记录到的地震波图确定的44地震烈度：是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度一般来说，距离震中近，烈度就高；距离震中越远，烈度也越低等烈度线：具有相同烈度的各个地点的外包线等烈度线的度数随震中距的增大而递减，但有时会出现烈度异常震中烈度：震中区的烈度称为震中烈度地震烈度表：为评定地震烈度而建立起来的标准某地震等震线图1.31.3地震波、震级和地震烈度地震波、震级和地震烈度451.41.4建筑抗震设防要求建筑抗震设防要求抗震设防的目的和要求基本目的：在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。基本准则：抗震设计规范趋向于以“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。461.41.4建筑抗震设防要求建筑抗震设防要求小震：发生机会较多的地震对应峰值烈度定义为小震烈度，又称多遇地震烈度中震：全国地震区划图所规定的各地的基本烈度，可取为中震对应的烈度大震：是罕遇的地震,对应烈度又可称为罕遇地震烈度地震烈度概率密度函数曲线471.41.4建筑抗震设防要求建筑抗震设防要求第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；第二水准：当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用；第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度设计地震加速度值城镇的设计地震分组——反映震源远近的影响我国采取6度起设防的方针，地震设防区面积约占国土面积的60﹪规范规定了：481.41.4建筑抗震设防要求建筑抗震设防要求491.41.4建筑抗震设防要求建筑抗震设防要求简化的两阶段设计方法：第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变形目前一般认为，良好的抗震构造措施有助于实现第二水准——保证了第一水准的强度要求和变形要求——保证结构满足第三水准的抗震设防要求501.41.4建筑抗震设防要求建筑抗震设防要求对于不同用途建筑物的抗震设防，应根据其破坏后果加以区别对待甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑丙类建筑：一般建筑，包括