建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)講義二

1.7抗震設(shè)防的基本要求通過(guò)抗震設(shè)防，減輕建筑的破壞，避免人員死亡，減輕經(jīng)濟(jì)損失。一、抗震設(shè)防目標(biāo)及方法1.總目標(biāo)具體通過(guò)“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防要求和“兩階段”的抗震設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)。2.“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。簡(jiǎn)稱為：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。3.“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防是對(duì)單一水準(zhǔn)設(shè)防的改進(jìn)，是向“性能設(shè)計(jì)”發(fā)展的重要步驟單一水準(zhǔn)設(shè)防思想是我國(guó)《74規(guī)范》、《78規(guī)范》和目前許多國(guó)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(jì)烈度的地震時(shí)，建筑物的損壞不致使人民生命財(cái)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(guó)LomaPreita地震(7.1級(jí)），死亡65人，直接經(jīng)濟(jì)損失（建筑物破壞重建）80億美元，間接經(jīng)濟(jì)損失150億美元。1994年美國(guó)Northridge地震(6.7級(jí)),傷亡不多，經(jīng)濟(jì)損失為200億美元。1995年日本阪神地震(7.2級(jí)),經(jīng)濟(jì)損失為1000億美元。1999年臺(tái)灣集集地震(7.3級(jí)),經(jīng)濟(jì)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(kāi)發(fā)下一代性能設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震設(shè)計(jì)方法?！靶阅茉O(shè)計(jì)”要點(diǎn)（1）.對(duì)抗震設(shè)計(jì)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(shí)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(chǔ)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（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(shí)使用正常運(yùn)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(xiàng)的組合。重要性較高或地震破壞后危險(xiǎn)性較大的性能目標(biāo)為e、f、g的組合。對(duì)安全有十分危險(xiǎn)影響的性能目標(biāo)為h、i、j項(xiàng)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)。4.“兩階段”抗震設(shè)計(jì)方法第一階段：對(duì)絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗(yàn)算；在此基礎(chǔ)上對(duì)各類結(jié)構(gòu)按規(guī)定要求采取抗震措施。第二階段：對(duì)一些規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震作用下的彈塑性變形驗(yàn)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(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。規(guī)范適用于6-9度地區(qū)抗震設(shè)計(jì)及隔震、消能減震設(shè)計(jì)。超過(guò)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(dòng)參數(shù)。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。抗震次要建筑丁類

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時(shí)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(shí)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(guó)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(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的影響的程度大小，將建筑分成4個(gè)抗震設(shè)防類別。國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)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(jì)規(guī)范》GB50011-2001。該規(guī)范對(duì)上面標(biāo)準(zhǔn)作了修改。A、中央級(jí)、省級(jí)的電視調(diào)頻廣播發(fā)射塔建筑，國(guó)際電信樓、國(guó)際海纜登陸站、國(guó)際衛(wèi)星地球站、中央級(jí)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(jí)特等醫(yī)院的住院部、醫(yī)技樓、門診部。抗震次要建筑丁類

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時(shí)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(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑甲類

設(shè)防分類應(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(shí)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(shí)，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(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求，對(duì)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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副乙類噴建筑磁：工粥礦企麗業(yè)的墓變電伙所、印空壓旋站以析及城害市供踩水水嗽源的辟泵房硬等?？拐鹨坌阅苈幂^好惕的結(jié)擊構(gòu)類先型指此鋼筋沒(méi)混凝仍土結(jié)烏構(gòu)或堪鋼結(jié)羞構(gòu)。2.抗震技設(shè)防勵(lì)措施抗震擁措施:除結(jié)烘構(gòu)地添震作脖用計(jì)薦算和治抗力解計(jì)算泉以外兵的抗召震設(shè)叢計(jì)內(nèi)份容，水包括能抗震督構(gòu)造悔措施嚷?？拐鹁铇?gòu)造閱措施克：一太般不桌須計(jì)釀算而欄對(duì)結(jié)練構(gòu)和敗非結(jié)讓構(gòu)各蓋部分像必須徒采取爭(zhēng)的各款種細(xì)搭部要破求。3.地震膜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(píng)價(jià)結(jié)果確定甲類

地震作用在設(shè)點(diǎn)防烈斗度為6度時(shí)丑，除頁(yè)規(guī)范撇有具鞭體規(guī)抽定外飯，對(duì)繳乙、屬丙、杜丁類呀建筑欣可不李進(jìn)行方地震灑作用最計(jì)算附。1.臭8建筑練抗震前概念現(xiàn)設(shè)計(jì)一、摟定義遍與基邪本內(nèi)機(jī)容根據(jù)釣地震津?yàn)?zāi)害卸和工鍛程經(jīng)劣驗(yàn)等再所形姨成的溫基本鍋設(shè)計(jì)翼原則遵和設(shè)鞋計(jì)思斗想進(jìn)各行建疲筑和絮結(jié)構(gòu)勞總體風(fēng)布置陣并確辛定細(xì)州部構(gòu)島造的儀過(guò)程稈稱為跑概念配設(shè)計(jì)捧?；咎鑳?nèi)容項(xiàng)有三澆部分宅：1.建筑少設(shè)計(jì)跡應(yīng)重柱視建礦筑結(jié)葉構(gòu)的役規(guī)則差性；2.合理亡的建響筑結(jié)已構(gòu)體伏系選等擇；3.抗側(cè)帥力結(jié)炎構(gòu)和犯構(gòu)件會(huì)的延什性設(shè)柜計(jì)。二、層建筑引結(jié)構(gòu)霜的規(guī)忙則性建筑妄結(jié)構(gòu)舍的規(guī)勤則性閉對(duì)抗活震能廁力的霞重要接影響齒的認(rèn)投識(shí)始埋自若須干現(xiàn)痰代建移筑在罰地震鹽中的借表現(xiàn)葛。最為寶典型沈的例珍子是19倡72年2月23日南喝美洲概的馬敲那瓜施地震挺。馬那糞瓜有糖相距絮不遠(yuǎn)忍的兩到幢高輩層建劣筑，脊一幢倦為十貢五層紛高的決中央啞銀行疲大廈僑，另冒一幢碼為18層高香的美蹦洲銀裹行大陸廈。喉當(dāng)?shù)伢@地震魚烈度赴估計(jì)刷為8度。淚一幢貨破壞去嚴(yán)重束，震感后拆職除；輕另一鏈幢輕娘微損周壞，厭稍加追修理職便恢洞復(fù)使婆用。馬那據(jù)瓜中承央銀雪行大正廈試問(wèn)淘：那一只幢破侮壞嚴(yán)盛重呢這？馬那不瓜美支洲銀田行大握廈1）平面不規(guī)則4個(gè)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(zhǎng)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(guò)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(kāi)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(dá)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(jì)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(zhǎng)的樓板產(chǎn)生可觀的豎向運(yùn)動(dòng)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(gè)L形的桶體，對(duì)稱地由連梁連接起來(lái)，這些連梁在地震時(shí)遭到剪切破壞，是整個(gè)結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對(duì)稱的結(jié)構(gòu)布置及相對(duì)剛強(qiáng)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(zhǎng)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(jìn)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(kāi)洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯(cuò)層平面煮不規(guī)擾則的蘿類型扭轉(zhuǎn)不規(guī)則凹凸角不規(guī)則局部不連續(xù)大開(kāi)洞錯(cuò)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(jìn)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(kāi)洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯(cuò)層平面朱不規(guī)屢則的恨類型不規(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(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進(jìn)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%豎向應(yīng)不規(guī)航則的旬類型沿豎向的側(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)豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強(qiáng)度不均勻（有薄弱層）

嚴(yán)重不規(guī)則是指體型復(fù)雜，多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)表中指標(biāo)或某一項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值，具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。注：以上規(guī)定主要針對(duì)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(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進(jìn)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%豎向豆不規(guī)革則的耀類型二、榨結(jié)構(gòu)捷體系卸的合妹理選逃擇抗震緞結(jié)構(gòu)研體系剝是抗讓震設(shè)雜計(jì)應(yīng)河考慮坦的關(guān)毫鍵問(wèn)哈題，饑結(jié)構(gòu)垃方案鹽的選膨取是鄉(xiāng)豐否合像理，聞對(duì)安螺全性豎和經(jīng)扔濟(jì)性閉起決坐定性拼作用黎。規(guī)范沫規(guī)定信：1.結(jié)構(gòu)捐體系唱應(yīng)具喚有明侄確的龜計(jì)算欺簡(jiǎn)圖俘和合唱理的胖地震婦作用推傳遞虛途徑承。受力堤明確爭(zhēng)、傳聞力合康理、幼傳力層路線蠶不間弓斷、狀抗震介分析嘉與實(shí)際渴表現(xiàn)延相符劫合。2.應(yīng)避扒免因栽部分挎結(jié)構(gòu)爐或構(gòu)懼件破稻壞而慢導(dǎo)致弦整個(gè)理結(jié)構(gòu)類喪失帥抗震氧能力蓄或?qū)僦亓A荷載童的承惕載能聞力。由于駱柱子砍的數(shù)嶼量較咬少或忠承載奧能力騾較弱嚷，部饒分柱敗子退乎出工慕作后癢，整里個(gè)結(jié)躍構(gòu)系床統(tǒng)喪逼失了鄉(xiāng)豐對(duì)豎浮向荷畏載的瞧承載鐵能力搬。抗震醉設(shè)計(jì)鉆的一損個(gè)重既要原糠則是騾結(jié)構(gòu)緞應(yīng)有請(qǐng)必要飽的贅辣余度傘和內(nèi)蘿力重蘋分配旅的功協(xié)能。3.結(jié)構(gòu)配體系店應(yīng)具俱備必幫要的撕承載桂能力該，良溫好的變變形愉能力禍和消非耗地常震能顯量的輕能力千。足夠鵝的承恭載力鞏和變垂形能啦力是勇需要棋同時(shí)箱滿足仙的。有較授大的宰變形吳能力英而缺以少較夠高的捕抗側(cè)宇向力蓮的能悟力如翁鋼或拒鋼筋皺混凝直土純很框架豪，由做于在止不大武的地失震作低用下典會(huì)產(chǎn)字生較塵大的世變形猴，導(dǎo)殼致非做結(jié)構(gòu)魔構(gòu)件械的破態(tài)壞或霉結(jié)構(gòu)哨本身寫的失鳥穩(wěn)。有較騎高的常承載另能力肚而缺扣少較總大變眠形能搖力如不加輝約束嫌的砌堆體結(jié)生構(gòu)，疫很容癢易引御起脆吳性破暴壞而倒塌恨。必要正的承問(wèn)載能聰力和桐良好輩的變夢(mèng)形能遠(yuǎn)力的使結(jié)合伍便是祖結(jié)構(gòu)缺在地管震作逃用下展具有壁的耗赴能能想力。足夠診的承膊載力窄和變攏形能店力是場(chǎng)需要粗同時(shí)偽滿足齡的。三、管結(jié)構(gòu)功構(gòu)件疊的延界性結(jié)構(gòu)縣的變吃形能海力取尖決于謙組成樓結(jié)構(gòu)鼠的構(gòu)記件及苗其連笨接的土延性重水平隊(duì)。規(guī)范驢對(duì)各隊(duì)類結(jié)波構(gòu)采只取的觀抗震開(kāi)措施稈，基截本上驅(qū)是提舌高各蘭類結(jié)證構(gòu)構(gòu)查件的鎮(zhèn)延性忠水平欲。這些鬧抗震捎措施嚷是：采用賀水平篇向（娃圈梁序）和醒豎向螞（構(gòu)可造柱護(hù)、芯呢柱）恨混凝早土構(gòu)稍件，怪加強(qiáng)痕對(duì)砌艷體結(jié)踢構(gòu)的單約束膛，或癢采用爛配筋救砌體敘；使擺砌體盆在發(fā)幫生裂殺縫后匹不致電坍塌嚇和散置落，惱地震譽(yù)時(shí)不控