建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第一章-3

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第一章-3第一頁，共24頁。3.“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防是對單一水準(zhǔn)設(shè)防的改進，是向“性能設(shè)計”發(fā)展的重要步驟

單一水準(zhǔn)設(shè)防思想是我國《74規(guī)范》、《78規(guī)范》和目前許多國家采用的設(shè)防思想。

設(shè)防目標(biāo)是：當(dāng)遭遇相當(dāng)于設(shè)計烈度的地震時，建筑物的損壞不致使人民生命財產(chǎn)和重要生產(chǎn)設(shè)備遭受危害，建筑物不需修理或經(jīng)一般修理仍可繼續(xù)使用。1989年美國LomaPreita地震(7.1級），死亡65人，直接經(jīng)濟損失（建筑物破壞重建）80億美元，間接經(jīng)濟損失150億美元。1994年美國Northridge地震(6.7級),傷亡不多，經(jīng)濟損失為200億美元。1995年日本阪神地震(7.2級),經(jīng)濟損失為1000億美元。1999年臺灣集集地震(7.3級),經(jīng)濟損失為94億美元。

單一設(shè)防目標(biāo)不適合當(dāng)前現(xiàn)代化發(fā)展要求，應(yīng)研究開發(fā)下一代性能設(shè)計規(guī)范和抗震設(shè)計方法。第二頁，共24頁?！靶阅茉O(shè)計”要點（1）.對抗震設(shè)計規(guī)定相應(yīng)的地震作用標(biāo)準(zhǔn)

重現(xiàn)期常遇地震43年（新建），72年（現(xiàn)有工程加固）偶遇地震72年（新建），225年（現(xiàn)有工程加固）少遇地震475年（新建和現(xiàn)有工程加固）罕遇地震970年（新建），2475年（現(xiàn)有工程加固）（2）.建立建筑應(yīng)滿足的性能水準(zhǔn)

性能水準(zhǔn)

要求正常使用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不損壞或很小損壞可以暫時使用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件需很少量的修復(fù)工程生命安全結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，具有足夠的豎向承載能力儲備，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞控制在保障生命安全范圍防止倒塌建筑保持不倒，其余破壞都在可接受范圍第三頁，共24頁。（3）.確立設(shè)防性能目標(biāo)dgij罕遇地震cfh少遇地震

be偶遇地震a常遇地震防止倒塌生命安全可暫時使用正常運行地震作用水準(zhǔn)建筑性能水準(zhǔn)基本目標(biāo)

一般使用要求的建筑應(yīng)具備a、b、c、d項的組合。

重要性較高或地震破壞后危險性較大的性能目標(biāo)為e、f、g的組合。

對安全有十分危險影響的性能目標(biāo)為h、i、j項的組合。（4）.規(guī)定地震作用下結(jié)構(gòu)變形的允許指標(biāo)

應(yīng)建立結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的地震作用水平下的允許破壞水平，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件宏觀破壞狀態(tài)的描述和允許變形指標(biāo)。第四頁，共24頁。4.“兩階段”抗震設(shè)計方法第一階段：

對絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進行小震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗算；在此基礎(chǔ)上對各類結(jié)構(gòu)按規(guī)定要求采取抗震措施。第二階段：

對一些規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)進行大震作用下的彈塑性變形驗算。

有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規(guī)則的建筑等第五頁，共24頁。二、抗震設(shè)防范圍

抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的所有新建建筑工程均必需進行抗震設(shè)計。

規(guī)范適用于6-9度地區(qū)抗震設(shè)計及隔震、消能減震設(shè)計。

超過9度的地區(qū)和行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑按有關(guān)專門規(guī)定執(zhí)行。三、抗震設(shè)防依據(jù)一般情況下采用抗震設(shè)防烈度。

在一定條件下可采用抗震設(shè)防區(qū)劃提供的地震動參數(shù)。第六頁，共24頁。四、抗震設(shè)防分類及抗震設(shè)防措施建筑類別不同，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)也不同?？拐鸫我ㄖ☆?/p>

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時使用功能不能中斷需盡快恢復(fù)的建筑乙類

重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑甲類

設(shè)防分類1.抗震設(shè)防分類

國家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部在1995年4月19日公布了《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223。

該標(biāo)準(zhǔn)主要以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經(jīng)濟產(chǎn)生的影響的程度大小，將建筑分成4個抗震設(shè)防類別。

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和建設(shè)部在2001年7月20日公布了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001。該規(guī)范對上面標(biāo)準(zhǔn)作了修改。第七頁，共24頁。A、中央級、省級的電視調(diào)頻廣播發(fā)射塔建筑，國際電信樓、國際海纜登陸站、國際衛(wèi)星地球站、中央級的電信樞紐（含衛(wèi)星地球站）。B、研究、中試生產(chǎn)和存放劇毒生物制品和天然人工細(xì)菌與病毒（如鼠疫、霍亂、傷寒等)的建筑。C、三級特等醫(yī)院的住院部、醫(yī)技樓、門診部?？拐鸫我ㄖ☆?/p>

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時使用功能不能中斷需盡快恢復(fù)的建筑乙類

重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑甲類

設(shè)防分類第八頁，共24頁。應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時不應(yīng)降低丁類應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度度的要求丙類一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高1度的要求；當(dāng)9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求，對較小的乙類建筑，當(dāng)其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施乙類當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高1度的要求；當(dāng)為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求甲類抗震措施較小乙類建筑：工礦企業(yè)的變電所、空壓站以及城市供水水源的泵房等?？拐鹦阅茌^好的結(jié)構(gòu)類型指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。2.抗震設(shè)防措施

抗震措施:除結(jié)構(gòu)地震作用計算和抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施。

抗震構(gòu)造措施：一般不須計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求。第九頁，共24頁。3.地震作用一般情況下仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求丁類

應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求丙類

應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求乙類

按地震安全性評價結(jié)果確定甲類

地震作用

在設(shè)防烈度為6度時，除規(guī)范有具體規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算。第十頁，共24頁。1.8建筑抗震概念設(shè)計一、定義與基本內(nèi)容

根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程稱為概念設(shè)計。

基本內(nèi)容有三部分：1.建筑設(shè)計應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；

2.合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇；

3.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設(shè)計。第十一頁，共24頁。二、建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對抗震能力的重要影響的認(rèn)識始自若干現(xiàn)代建筑在地震中的表現(xiàn)。

最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。

馬那瓜有相距不遠(yuǎn)的兩幢高層建筑，一幢為十五層高的中央銀行大廈，另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當(dāng)?shù)氐卣鹆叶裙烙嫗?度。一幢破壞嚴(yán)重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復(fù)使用。第十二頁，共24頁。馬那瓜中央銀行大廈試問：那一幢破壞嚴(yán)重呢？馬那瓜美洲銀行大廈第十三頁，共24頁。1）平面不規(guī)則4個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。4層以上的樓板僅為5cm厚，擱置在高45cm長14m小梁上。

2）豎向不規(guī)則塔樓上部（4層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4層樓板水平處的過渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（間距9.4m）。上下兩部分嚴(yán)重不均勻，不連續(xù)。主要破壞：第4層與第5層之間(豎向剛度和承載力突變),周圍柱子嚴(yán)重開裂，柱鋼筋壓屈；橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板(有的寬達1cm),直至電梯井東側(cè)；塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均嚴(yán)重破壞或倒塌。震后計算分析結(jié)果:1.結(jié)構(gòu)存在十分嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)效應(yīng);2.塔樓3層以上北面和南面大多數(shù)柱子抗剪能力大大不足,率先破壞；3.水平地震作用下,柔而長的樓板產(chǎn)生可觀的豎向運動等。

馬那瓜中央銀行大廈

結(jié)構(gòu)是均勻?qū)ΨQ的，基本的抗側(cè)力體系包括4個L形的桶體，對稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對稱的結(jié)構(gòu)布置及相對剛強的聯(lián)肢墻，有效地限制了側(cè)向位移，并防止了明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；2.避免了長跨度樓板和砌體填充墻的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞；3.當(dāng)連梁剪切破壞后，結(jié)構(gòu)體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側(cè)向剛度，位移量得到控制。美洲銀行第十四頁，共24頁。不規(guī)則類型

定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層平面不規(guī)則的類型扭轉(zhuǎn)不規(guī)則凹凸角不規(guī)則第十五頁，共24頁。局部不連續(xù)大開洞錯層不規(guī)則類型

定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層平面不規(guī)則的類型第十六頁，共24頁。不規(guī)則類型

定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等向下傳遞樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%豎向不規(guī)則的類型沿豎向的側(cè)向剛度不規(guī)則（有柔軟層）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)第十七頁，共24頁。豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強度不均勻（有薄弱層）

嚴(yán)重不規(guī)則是指體型復(fù)雜，多項不規(guī)則指標(biāo)超過表中指標(biāo)或某一項大大超過規(guī)定值，具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。注：以上規(guī)定主要針對鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的多層和高層建筑。不規(guī)則類型

定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等向下傳遞)樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%豎向不規(guī)則的類型第十八頁，共24頁。二、結(jié)構(gòu)體系的合理選擇

抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對安全性和經(jīng)濟性起決定性作用。規(guī)范規(guī)定：1.結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。

受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現(xiàn)相符合。第十九頁，共24頁。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的承載能力。

由于柱子的數(shù)量較少或承載能力較弱，部分柱子退出工作后，整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)喪失了對豎向荷載的承載能力。

抗震設(shè)計的一個重要原則是結(jié)構(gòu)應(yīng)有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能