建筑抗震設(shè)計-1

1、第五章 建筑抗震設(shè)計1、地震概念及建筑抗震的基本要求2、地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算 地震概念及建筑抗震的基本要求建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)研究的對象 1. 地震動的特性 2. 建筑結(jié)構(gòu)的特性 地震概念及建筑抗震的基本要求地震 地震是一種自然現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年發(fā)生的地震約達(dá)五百多萬次，絕大多數(shù)地震由于發(fā)生在地球深處，或者它所釋放的能量小而人們難以感覺到。人們能感覺到的地震叫有感地震，是地震總數(shù)的1左右。造成災(zāi)害的強(qiáng)烈地震則更少，平均每年發(fā)生十幾次。強(qiáng)烈地震會引起地面劇烈搖晃和顛簸，并會危及人民的生命財產(chǎn)安全和造成工程建筑物的破壞。地震還可引起火災(zāi)、水災(zāi)、山崩、滑坡以及海嘯。這些現(xiàn)象都給人類造成災(zāi)難。

2、地震概念及建筑抗震的基本要求震源、震中、地震波地震概念及建筑抗震的基本要求地震震級地震動地面運(yùn)動加速度地震概念及建筑抗震的基本要求地震烈度1.眾值烈度63.2%2.基本烈度10%3.罕遇地震烈度2%-3%地震概念及建筑抗震的基本要求地震影響1.抗震設(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度抗震設(shè)防烈度6789設(shè)計基本地震加速度0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g地震概念及建筑抗震的基本要求地震動的特性 加速度幅值 頻譜特性 持續(xù)時間地震概念及建筑抗震的基本要求設(shè)計特征周期 地震動反應(yīng)譜特征周期設(shè)計地震分組地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)其使用功能的重要

3、性劃分甲類、乙類、丙類、丁類甲類建筑地震破壞后對社會有嚴(yán)重影響，對國民經(jīng)濟(jì)有巨大損失或有特殊要求的建筑。乙類建筑主要指使用功能不能中斷或需要盡快恢復(fù)，且地震破壞會造成社會重大影響和國民經(jīng)濟(jì)重大損失的建筑。丙類建筑地震破壞后有一定影響及其他不屬于甲、乙、丁類的建筑。丁類建筑地震破壞或倒塌不會影響甲、乙、丙類建筑，且社會影響、經(jīng)濟(jì)損失輕微的建筑。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)甲類建筑地震作用計算高于本地區(qū)設(shè)防烈度要求；抗震措施：68度，提高1度，9度時比9度更高。乙類建筑地震作用計算符合本地區(qū)設(shè)防烈度要求；抗震措施：68度，提高1度，9度時比9度更高。丙類建筑地震作用計算和抗震措施均

4、應(yīng)符合本地區(qū)設(shè)防烈度要求。丁類建筑一般地震作用應(yīng)符合本地區(qū)設(shè)防烈度要求；抗震措施適當(dāng)降低，但度時不應(yīng)降低。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震設(shè)計思想抗震設(shè)防目標(biāo)小震不壞、中震可修、大震不倒小震不壞：彈性、正常使用狀態(tài)、可用彈性理論分析。中震可修：結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)淖冃文芰?，不發(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。大震不倒：具有足夠的變形能力。地震概念及建筑抗震的基本要求兩階段抗震設(shè)計步驟 第一階段設(shè)計：以多遇地震（第一水準(zhǔn)）下的彈性地震作用進(jìn)行構(gòu)件內(nèi)力分析，然后用與設(shè)防烈度（第二水準(zhǔn)）相應(yīng)的多系數(shù)表達(dá)的抗震承載力驗算公式驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 第二階段設(shè)計：對有特殊要求的建筑、地震時易倒塌的結(jié)構(gòu)以及有明顯不規(guī)則的結(jié)構(gòu)

5、，除進(jìn)行第一階段變形驗算外，還要進(jìn)行罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性變形驗算，目的是防止倒塌。地震概念及建筑抗震的基本要求場地和地基 場地工程群體所在地 建筑場地的選擇應(yīng)避開不利和危險地段 建筑場地的類別劃分、類地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震概念設(shè)計1.建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 建筑設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則結(jié)構(gòu)對抗震的不利影響1.影響合理有效地布置抗側(cè)力構(gòu)件，減弱甚至嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力；2.影響結(jié)構(gòu)計算模型的有效性；3.影響對抗震薄弱部

6、位采取的抗震構(gòu)造措施的有效性。地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則建筑的設(shè)計要求 平面不規(guī)則，豎向規(guī)則：采用空間結(jié)構(gòu)計算模型； 平面規(guī)則，豎向不規(guī)則：采用空間結(jié)構(gòu)計算模型，薄弱層的地震剪力乘以1.15，彈塑性變形分析； 平面不規(guī)則，豎向不規(guī)則：同時符合上述要求。地震概念及建筑抗震的基本要求防震縫 應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)材料種類、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)單元的高度和高差，留有足夠?qū)挾?，其兩?cè)的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)完全分開。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑結(jié)構(gòu)體系的要求1.應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。2.應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。3.應(yīng)具有必要的抗震承

7、載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。4.對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。地震概念及建筑抗震的基本要求地震概念及建筑抗震的基本要求結(jié)構(gòu)體系宜符合的要求1.宜有多道抗震防線2.宜有合理的剛度和承載力分布。3.結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近。地震概念及建筑抗震的基本要求抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設(shè)計 1.延性是指材料、構(gòu)件截面、構(gòu)件或整體結(jié)構(gòu)抵抗非線性變形的能力。2.延性的表達(dá) yu/地震概念及建筑抗震的基本要求構(gòu)件的延性 截面曲率延性比 截面轉(zhuǎn)角延性比 構(gòu)件位移延性比yufyuyuf /f/地震概念及建筑抗震的基本要求3.構(gòu)件延性設(shè)計的方法 砌體結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu) 鋼

8、結(jié)構(gòu)地震概念及建筑抗震的基本要求4.為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)延性設(shè)計，構(gòu)件的連接應(yīng)符合的要求。（1）構(gòu)件節(jié)點的破壞不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件。（2）預(yù)埋件的錨固破壞不應(yīng)先于連接件。（3）裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體 性。（4）預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋宜在節(jié)點核心 區(qū)以外錨固。地震概念及建筑抗震的基本要求結(jié)構(gòu)分析1.應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析。2.對不規(guī)則且具有明顯薄弱部位的結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形分析。3.當(dāng)結(jié)構(gòu)在地震作用下的重力附加彎矩大于初始彎矩的10%時，應(yīng)計入重力二階效應(yīng)的影響。4.應(yīng)按照樓、屋蓋在平面內(nèi)的變形情況確定剛性、半剛性、或柔性的橫隔板，再按抗側(cè)力系統(tǒng)的布置

9、確定抗側(cè)力構(gòu)件間的共同工作并進(jìn)行各構(gòu)件間的地震內(nèi)力分析。地震概念及建筑抗震的基本要求重力二階效應(yīng) 0.1時不考慮 0.1時構(gòu)件內(nèi)力 增大系數(shù) 1/（1-)地震概念及建筑抗震的基本要求結(jié)構(gòu)材料與施工一、抗震結(jié)構(gòu)對材料和施工質(zhì)量的特別要求， 應(yīng)在設(shè)計文件上注明。二、結(jié)構(gòu)材料性能指標(biāo)，應(yīng)符合最低要求。 1. 砌體結(jié)構(gòu)材料應(yīng)符合下列規(guī)定： 1) 燒結(jié)普通粘磚和燒結(jié)多孔粘土磚的強(qiáng)度等級不應(yīng) 低于MU10，其砌筑砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M5； 2) 混凝土小型空心砌塊的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于 MU7.5，其砌筑砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M7.5。 地震概念及建筑抗震的基本要求 2. 混凝土結(jié)構(gòu)材料應(yīng)符合下列規(guī)定： 1)

10、混凝土的強(qiáng)度等級，框支梁、框支柱及抗震等級 為一級的框架梁、柱、節(jié)點核心區(qū)，不應(yīng)低于 C30，構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應(yīng) 低于C20； 2) 抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼 筋采用普通鋼筋時，鋼筋的抗拉強(qiáng)度實測值與屈 服強(qiáng)度實測值的比值不應(yīng)小于1.25，且鋼筋的屈 服強(qiáng)度實測值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3。地震概念及建筑抗震的基本要求 3. 鋼結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)符合下列規(guī)定： 1) 鋼材的抗拉強(qiáng)度實測值與屈服強(qiáng)度實測值 的比值不應(yīng)小于1.2； 2) 鋼材應(yīng)有明顯的屈服臺階，且延伸率應(yīng)大 于20%； 3) 鋼材應(yīng)有良好的可焊性和合格的沖擊韌性。地震概念及建筑抗震的基本要求施工

11、1.施工中，需要以強(qiáng)度等級較高的鋼筋替代原設(shè)計中的縱向受力鋼筋時，應(yīng)按照鋼筋受拉承載力設(shè)計值相等的原則換算，并應(yīng)滿足撓度和裂縫寬度的限值、最小配筋率、鋼筋間距等構(gòu)造要求。2.采用焊接連接的鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)鋼板厚不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力時，受拉構(gòu)件板厚度方向截面收縮率不應(yīng)小于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的容許值。3.鋼筋混凝土構(gòu)造柱、芯柱和底部框架-抗震墻砌體房屋重砌體抗震墻的施工，應(yīng)先砌墻后澆構(gòu)造柱、芯柱和框架梁柱的混凝土。地震概念及建筑抗震的基本要求抗震計算的基本步驟一、第一階段設(shè)計 1. 收集基本資料，確定基本計算參數(shù)。 2. 計算地震作用和地震作用效應(yīng)。 3. 結(jié)構(gòu)抗震驗算。地震概念及建筑抗震的基

12、本要求二、第二階段設(shè)計 1. 結(jié)構(gòu)實際承載力分析。 2. 確定抗震薄弱層、薄弱部位。 3. 薄弱層、薄弱部位彈塑性變形計算。 4. 防倒塌驗算。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一般規(guī)定1.各類建筑結(jié)構(gòu)的地震作用，應(yīng)符合下列規(guī)定：1)一般情況下，應(yīng)允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進(jìn)行抗震驗算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。2)有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15時，應(yīng)分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。3)質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計入扭轉(zhuǎn)影響。4)8、9度時的大跨

13、度和長懸臂結(jié)構(gòu)及9度時的高層建筑，應(yīng)計算豎向地震作用。注：8、9度時采用隔震設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)， 應(yīng)按有關(guān)規(guī)定計算豎向地震作用。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算2.各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算方法 底部剪力法高度不超過40m，以剪切變形為主，質(zhì)量和剛度分布比較均勻，近似單質(zhì)點的結(jié)構(gòu)。 振型分解反應(yīng)譜法其他建筑。 地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算時程分析法特別不規(guī)則建筑、甲類建筑地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震驗算1.6度時建筑（建造于類場地上較高的高層建筑除外），以及生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等，應(yīng)允許不進(jìn)行截面抗震驗算，但應(yīng)符合有關(guān)抗震措施要求。2.6度時建造于類場地上較高的高層建筑，

14、7度和7度以上的建筑結(jié)構(gòu)（生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等除外），應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的截面抗震驗算。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算3.重力荷載代表值 計算地震作用時，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和。n1iikEkEQGGi地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算4.建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)曲線55 . 005. 09 . 0805. 002. 07 . 106. 005. 0121地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算5.建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù) 建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)烈度、場地類別、設(shè)計地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算6.結(jié)構(gòu)自振周期 等效單質(zhì)點方法

15、等截面懸臂桿的頂點位移法 能量法 經(jīng)驗公式gK/G2TeqT1nT1u7 . 1Tn1in1iii2iiT1uG/uG2T地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算水平地震作用計算1.底部剪力法計算結(jié)構(gòu)的水平地震作用和樓層地震剪力地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算EknnFF地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算 抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一層的水平地震剪力應(yīng)符合下式要求nijjEkiGV地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算2.結(jié)構(gòu)樓層水平地震剪力在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中的分配原則，不考慮扭轉(zhuǎn)影響時1）剛性樓蓋建筑2）柔性樓蓋建筑3）半剛性樓、屋蓋建筑VGGVVKKVEiEiiiii地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算3.地基與結(jié)構(gòu)動力相互作用的影響 一般情況下可不考慮(5.2.7)

16、8度9度、類場地箱基、剛性較好的筏基和樁箱聯(lián)合基礎(chǔ)的鋼筋混凝土高層建筑。9 . 011)TTT(地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗算1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗算 SR/RE RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)； R結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗算2.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合，應(yīng)按下式計算： S= GSGE+ EhSEHK+ EvSEVK+W WSWK地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震變形驗算1.樓層最大彈性層間位移驗算驗算范圍：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，多高層鋼結(jié)構(gòu)。驗算目的：避免填充墻出現(xiàn)連通裂縫，控制框架柱開裂驗算時采用的作用效應(yīng)組合wkwEhkGESSSS

17、地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震變形驗算 驗算要求 huee結(jié)構(gòu)類型e鋼筋混凝土框架1/550鋼筋混凝土框架-抗震墻、板-抗震墻、框架-核心筒1/800鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/1000鋼筋混凝土框支層1/1000多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/300地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震變形驗算2.罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性變形驗算應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗算：1）8度、類場地和9度時，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架；2）79度時樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；3）高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)；4）甲類建筑和9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；5）采用隔震和消能減震設(shè)計的結(jié)構(gòu)。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算