建筑结构抗震设计原理第一章.

建筑结构抗震设计原理同济大学土木工程学院结构工程与防灾研究所主讲邹祖军(021)[e-mail],QQ:4145198182005年8月建筑结构抗震设计原理主讲邹祖军目录第一章抗震设计的基本知识和基本要求第二章场地、地基与基础第三章地震作用与结构抗震验算第四章砌体结构的抗震设计第五章钢筋混凝土结构的抗震设计第六章结构振动控制建筑结构抗震设计原理主讲邹祖军抗震工程学是将地球物理学、地质学、地震学、工程力学（材料力学、结构静力学、结构动力学）、结构工程学（钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、地基与基础）、施工技术等多方面理论予以综合，针对建造的建筑物在地震作用下必须安全这一目的而产生一门科学体系。学习本门课要达到如下目的1.掌握抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解抗震设计的一般规律；2.培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算能力；3.了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理论、方法的发展趋势。建筑结构抗震设计原理主讲邹祖军引致灾害的自然作用灾害类別气象方面极端雨量太多洪灾太少干旱极端气温太高热浪太低霜冻、大风雪极端强风台风、龙卷风地貌方面板块活动地震、海啸、火山爆发重力作用泥石流、雪崩生物方面与动物、微生物有关蝗虫、白蚁等虫害細菌或病毒疾病︰如伤寒、“非典”、瘟疫与植物有关真菌病害︰如小麦的铁锈病数量激增野草蔓延、赤潮第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述一、地震是群灾之首灾害自然灾害人为灾害人为灾害：火灾、污染（大气、水、海洋）、核泄漏、战争等自然灾害：地震灾害是群灾之首，它具有突发性和不可预测性，以及频度较高，并产生严重次生灾害，对社会也会产生很大影响等特点。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述死亡24人，经济损失94亿美元。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述云林县六市中山国宝二期大楼座落在大智路上，为12层钢筋混凝土住宅和商务混合大楼，其中二栋自楼梯间相接处分裂，东侧楼6层以下全部塌陷，并向东侧倒在邻房4层楼公寓上。西侧楼5层以下全部倒塌，并向西倾倒在另一栋大楼上，柱子间距介于8米到10米，且柱子数量偏少。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述彰化县员林镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为16层钢筋混凝土集合住宅大楼。地震时其中一栋倾倒靠在呈L型平面大楼上，柱子间距7至10米。造成倾倒的原因是底层柱子数量少，间距太大。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述柱子内埋设管线（水、排水、电、煤气、电话）等，虽然节省了空间，但大大降低了柱子的有效承重截面积，造成破坏。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述唐山大地震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。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅西部转角残存。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述唐山市河北省煤矿设计院，砖混结构的楼房局部倒塌。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述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。）第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述唐山市机车车辆厂震后概貌。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述震后工厂厂区第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述印度大地震当地时间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，国际时间2001年1月26日03时16分40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，地震发生后已发生了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。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述为了省钱，近年兴建的建筑物没有抗震结构，使地震的伤亡加重。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述震后现场情况第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述7.8级地震造成达180公里的破碎带，水平和垂直错距都很大，引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破坏，同时造成建筑物的大量毁坏。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述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。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述地震时河床变形，导致跨河公路桥梁跨塌。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述人员伤亡惨重第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述美国加州北岭地震（7.0级）1994年1月17日，2400栋建筑被毁，多处高架公路桥受损，死亡61人，伤7300人，直接经济损失300亿美元，保险损失104亿美元。日本阪神地震（7.2级）1995年11月17日，22万栋房屋倒塌或严重损坏，死亡6348人，伤4万人，经济损失1000亿美元。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述二、我国的地震情况1.我国是一个多地震国家据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。全世界地震主要分布于以下两个带：（1）环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。（2）喜马拉雅——地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经中亚细亚到地中海及其附近。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述喜马拉雅——地中海地震带环太平洋地震带以上两个地震带释放的能量，约占全球所有地震释放能量的98%。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述2.我国是一个地震灾害最严重的国家1920年宁夏海原地震（8.5级）死亡23.4万人。1976年河北唐山地震（7.8级）死亡24.2万人。中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。1900年以来，中国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的53%；1949年以来，100多次破坏性地震袭击了22个省（自治区、直辖市），其中涉及东部地区14个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%，地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达700万间。20世纪全球两次死亡20万人以上的大地震均发生于我国。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述3.我国的地震活动地区①台湾省及其附近海域；②西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；④华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中部和渤海湾；⑤东南沿海的广东、福建等地。我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上。这五个地区是：第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述4.目前的地震形势地震的发生有间歇性。一段时间内发生较频繁，一段时间内较平静。我国目前处于地震活跃期。三、抗震减灾的的任务第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述结构工程师的任务：3.对已存在的工程结构作抗震鉴定、抗震加固。抗震减灾工作应依法进行。《中华人民共和国防震减灾法》(1997年12月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过)第十七条新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震设防要求。第十九条建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按照抗震设计进行施工。第四十五条违反本法规定，有下列行为之一的，由县级以上人民政府建设行政主管部门或者其他有关专业主管部门按照职责权限责令改正，处一万元以上十万元以下的罚款：1.对地震区域作抗震减灾规划；2.对新建筑工程作抗震设计；（一）不按照抗震设计规范进行抗震设计的；（二）不按照抗震设计进行施工的第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.1地震灾害概述§1.2地震的一些基本概念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。地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有1000次；7级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是8.9级，发生于1960年5月22日的智利地震。什么是地震？第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.2地震的一些基本概念什么叫震源、震中、震中距？地球内部发生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影点称为震中；震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区；从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.2地震的一些基本概念地震分类一.按地震成因分类---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震1.构造地震破坏性地震主要属于构造地震。据统计，构造地震约占世界地震总数的90%以上。92%的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔上部地震天然地震人工地震第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.2地震的一些基本概念2.火山地震由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震。第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.2地震的一些基本概念3.陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少。人工地震因人为因素直接造成的地震是人工地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震第一章抗震设计的基本知识和基本要求§1.2地震的一些基本概念二.按震源深浅分类浅源地震——震源深度小于60千米的称为浅源地震。全世界85%以上的地震都是浅源地震。中源地震——震源深度在60至300千米的称为中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的称为深源地震。浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范围大，但破坏力小。2002年6月29