《建筑结构抗震设计》.ppt

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1、建筑结构抗震设计,本课程简要地介绍地震的成因、破坏机理、地震荷载。重点指导学生应用建筑抗震设计规范（GB50011-2001）公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)中的条文与思想进行的抗震概念设计及抗震计算设计。,一、课程性质和任务,地震是一种自然灾害，强烈地震会造成建筑物倒塌或损坏，中国是一个多地震的国家，因此，建筑结构抗震设计是土木工程专业的一门重要的专业课。本课程的任务是介绍地震作用的基本原理及结构抗震的设计方法，使学生掌握结构抗震设计的基本理论和方法，以及处理实际问题的能力。,二、课程教学的基本要求,1、 了解地震的成因及地震带分布，了解地震 动的基本要素及地震造成的灾害。 2、

2、掌握地震作用的计算，能根据已知场地条 件、地震烈度及结构动力特性，计算地震 作用。 3、 掌握抗震设计的总体要求及概念设计，熟练 掌握底部剪力法、分解反应谱法，了解时程分 析法。 4、 掌握并能很好地运用常用工业、民用房屋结 构的抗震设计方法及抗震构造措施。,三、课程的基本内容,第1章 绪论 第2章 场地与地基 第3章 结构地震反应分析与抗震计算 第4章 多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计 第5章 桥梁抗震设计 第6章 公路工程抗震设计 第7章 隔震结构简介,第1章 绪论,1.1 地震与地震动,地震是一种具有突发性的自然现象。据统计，全世界每年大约发生500万次地震，其中绝大多数(约占99%)地

3、震属于小地震，只有用灵敏的仪器才能测到，而人们能够感觉到的有感地震，仅占一年中地震总数的1%左右（约5万次），至于会造成严重破坏灾害的强烈地震则为数更少，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。,地震灾害概述,一、地震是群灾之首,1、人为灾害：,火灾、污染（大气、水、海洋）、核泄漏、战争等。,2、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。,地震序列,一般把一次强震发生前后一定时间内（几天、几个月或 几年）发生的大大小小地震按时间排列起来称为一个地

4、震序列。并根据各个地震序列中大小地震比例关系、能量释放特征等，将地震序列划分为主震型、震群型和孤立型等三个类型。,主震震级很突出，释放的地震波能量占全序列总能量的90%以上,或最大震级和次大震级之差在0.8-2.4级,称为主震型序列；在地震序列中没有一个突出的主震，而是由震级相近的两次或多次地震组成，最大地震释放的能量一般只占全序列总能量的80%以下,或最大震级和次大震级之差小于0.7级，称为震群或多震型序列；主震震级特别突出,前震和余震都很少且震级也很小，大小地震极不成比例,最大震级和次大震级大于2.5级，称为孤立型或单发型序列。,台湾省南投县集集发生7.6级大地震，震源深度10公里左右，重

5、灾区在日月潭地区。该区有许多活断层，开始是“双冬断层”发生活动，同时牵动相邻的车笼埔断层的大规模滑动，导致断层沿岸的丰原、大境、务峰、中兴新村、南投和名间、竹川等市县村镇地区的灾难性破坏，大部分地段已被夷为平地。整个灾区死亡2329人，伤8722人，失踪39人，倒塌各种建筑9909栋，严重破坏7575栋，受灾人口250万，灾民32万，财产损失92亿美元。,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

6、子数量偏少。,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。,地震时高速公路路面断开落下。,建筑物倒塌破坏，梁中杂物露出来。,地震造成了无数栋房屋倒塌，有的房屋如沙丁鱼般推挤一团目不忍睹、有的如叠积木般、有的如推骨牌、有的塌倒在街道上。,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。,竹山延平加油站被震得七斜八歪，地面破碎，当地居民一边担心自己的家，还担心这个加油站成为定时炸弹。,石岗大坝拦截大家溪，

7、是台中县主要饮用水源之一，全长700米，建成于1977年。 9.21地震中受断层作用北段三跨泄洪道断塌，断裂处南侧拱起约9.8米，北侧约2米。蓄水功能全失，上游水库底床露出地表。,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

8、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。,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。,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 。,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。,唐山市河北省煤矿设计院，砖混结构的楼房局部倒塌。,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。）,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

9、迹之一。）,唐山市机车车辆厂震后概貌,震后工厂厂区,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。,为省钱，近年兴建的建筑物没有抗震结构，使地震的伤亡加重。,震后现场情况,座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。,7.8级地震造成达18

10、0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。,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。,地震时河床变形，导致跨河公路桥梁跨塌。,人员伤亡惨重,美国加州北岭地震（7.0级） 地震破坏和人员伤亡 这次地震被称作美国历史上造成破坏损失最严重的一次地震灾害。震中距市中心仅20英里，73人在地震中死亡，近10000人受伤。经济损失为200亿美元。地震使许多建筑物倒塌，城市公用设施多处受到严重破坏。地震切断了几乎整个洛杉矶地区的供电网，震坏了自来水管道和煤气管道，大水从破裂的自来水管道中喷涌而出。煤气管道爆炸和泄漏引起

11、100多起火灾。地震对高速公路的破坏十分严重，路面断裂，高架桥面坍塌，大部分交通陷于瘫痪。,美国加州北岭地震（7.0级） 地震经验与教训 1）这次地震震害的最大教训是“薄饼效应“，即楼房的底层不坚固，地震震塌底层，高层压下来造成人员伤亡。日本随后吸取了这个教训，现在其所有高层建筑物的支撑是用钢梁网代替传统的水泥柱子。 2）建筑抗震标准的重新评估。这次地震中，凡是加固过的高架桥均未受到破坏，而坍塌的桥都是没有加固过的。这说明有人不遵守公路建设法规。 3）必须提高城市生命线工程的抗震能力。这次地震对城市供水、供电、供气系统的管道和输电线电路的破坏及其引起的严重次生灾害是惨痛的教训。生命线工程直接影

12、响到居民的生活，其抗震性能尤其应给予重视。,日本阪神地震 1995年11月17日，发生在日本神户的一场灾难，地震规模为7.3级。该地震由神户到淡路岛的六甲断层地区的活动引起，属于上下震动型的强烈地震。造成相当多伤亡（官方统计约有6500人死亡，房屋受创而必须住到组合屋的有32万人）。 阪神大地震在日本地震史上具有重要的意义，它直接引起了日本对于地震科学、都市建筑、交通防范的重视。当时一般日本学者认为关西一带不可能有大地震发生，导致该地区缺乏足够的防范措施和救灾系统，特别是神户周围有相当多交通要道都通过隧道或高架桥，在地震时隧道受损严重，影响了搜救速度。神户市中更因瓦斯外泄、木造房屋密集、引起快

13、速的连锁性大火。,造成这场灾害的主要因素； 一是该地震的性质所致。城市直下型地震能量积累慢、周期长，就目前的条件基本无法预测。其震动方式特殊，垂直、水平均有震幅，烈度强，对城市的破坏性极大，而且神户市与震中距离近。 二是地理环境因素和基础设施较脆弱。城市大都建设在山坡、斜坡和人工填海造地上，经过强震，地基发生形变。城市抗震设防较差，使房屋（大都是80年代以前的建筑）、交通设施及生命线工程大量被毁坏，并引起火灾等次生灾害。 三是震后救灾工作十分困难。震后，神户市通讯不畅，道路阻塞，加之惊恐，客观上给救灾工作带来了极大的困难，使救灾无法按预定设想组织展开。同时，也反映出日本政府对关西震灾准备不到位

14、，估计不足，行动迟缓。在实际救援中，出现了救灾指挥体系不协调、救贫物资供应混乱和火灾无法及时扑救等情况。,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。,喜马拉雅地中海地震带,以上两个地震带释放的

15、能量，约占全球所有地震释放能量的98%。,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。,3.我国的

16、地震活动地区,台湾省及其附近海域； 西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部； 西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南 北麓； 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； 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：,云南是一个地处中国西南部的山区省份，山地面积约占96%，盆地仅占4%，共有盆地147个，其中大部分沿活动断裂发育，表现为与断裂活动有关的断陷盆地。 云南地震活动十分强烈，约占国土面积4%的土地上释放约占全国20%的地震能量，是中国大陆地震发生最为频繁的省区。,云南地震,云南八大地震带及2

17、0世纪以来六级地震分布,云南省各县市烈度分布表,从表可见，全省100%的城市均处于地震区,且约90%的城市处于7及以上地区。,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,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,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

18、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。,什么是地震？ 有两种学说：断层理论学说；板块构造理论学说。 1、地球构造简介 地球是一个半径约为6400Km的椭圆球体，由三层不同的物体组成。即： 表面层：很薄的地壳，平均

19、厚30Km 中间层：地幔，厚约2900Km 内 层：地核，平均半径厚约3500Km,1.1.1 地震类型与成因,（1） 地核是地球的核心，分为： 外核（厚2100Km）处于液态 内核（厚1400Km）处于固态 地核主要构成物质是镍、铁。地震观测发现：地震横波不能通过外核（即不能通过液体）。 （2） 地幔主要有质地坚硬的橄榄岩组成。 地幔是地壳运动的根源，其原因： 由于地球内部放射性物质不断释放能量，地球内部的温度也随深度的增加而升高，地下200Km到700Km其温度由600升至2000 ，在这一范围内的地幔中存在着一个厚约几百公里的软流层。因温度分布不均匀，就发生了地幔内部物质的对流；另外地球

20、内部的压力也是不均衡的，在地幔上部约900MPa,地幔中部为3700MPa。,地幔内部的物质就是在这样的热压状态和不均衡的压力作用下缓慢的运动着。（地震产生的根源） （3）地壳由各种不均匀的岩石组成。 地面为沉积岩，地壳上部为花岗岩岩层，地壳下部为玄武岩岩层（海洋下只有玄武岩岩层）。 世界上绝大部分的地震都发生在这一薄薄的地壳内。（地壳岩石长期积累的变性在瞬间内转换为动能而产生地震） 由此可见：地震仅发生在地球的地壳和地幔上部。,2、地震的含义： 主要由地下某处薄弱岩层突然破裂，在原有累积的弹性应力作用下，断层两侧发生回跳而引起振动或地球板块互相挤压、冲撞引起振动，并以波的形式将岩层振动传至地

21、面而引起地面的剧烈颠簸和摇晃。,1、地震按其成因可分为： 天然地震：构造地震、火山地震、塌陷地震等。 诱发地震：人工爆破、水库蓄水或深井注水也能诱发 地震。 在上述诸类型地震中，构造地震的破坏性最大，影响面最广，发生次数最多，是工程抗震研究的重点，建筑抗震设计主要是进行构造地震作用下的建筑物抗震设防。,一、地震的分类,构造地震是由于地壳构造运动，推挤地壳岩层，使其薄弱部位发生突然断裂和猛烈错动而引起的地面运动。岩层的这种断裂和错动，是由于其中不断加强而积聚的地应力超过了薄弱部位岩石的强度极限所致。岩层断裂、错动时，岩层中所积蓄的巨大变形能突然大量释放，引起剧烈振动，这种振动以波的形式传至地表引

22、起地面颠簸和摇晃，这种地面运动就是所谓的地震。,断层及运动示意图,构造地震与地球的内部构造和地球板块运动密切相关。 一般说来，这种地震往往发生在地应力比较集中、构造比较脆弱的地段，即原有断层的端点或转折处、不同断层的交汇处。通常板块的构造运动，是构造地震产生的根本原因。,板块分布图,地震的常用术语： （参见下图） 1、震源：地球内部发生地震的地方叫震源。构造 地震的震源是指地壳深处发生岩层断裂、错动 的部位。 2、震中：震源正上方的地面位置，或震源在地表 的投影叫震中。 3、震中区：震中附近地面运动最剧烈，也是破坏 最严重的地区，叫震中区或极震区。 4、震中距：地面上某处到震中的水平距离叫做震

23、 中距。 5、震源深度：震源到地面(或震中)的垂直距离， 称为震源深度。,地震术语示意图,2、按震源的深浅，地震又可分为： 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。 目前有记录的最深震源达720公里。世界上绝大部分地震是浅源地震，震源深度集中在5km20km左右，一年中全世界所有地震释放能量的约85来自浅源地震。一般说来，对于同样大小的地震，当震源深度较浅时，则波及的范围较小，而破坏的程度较重；当震源深度较大时，波及的范围也较大，而破坏的程度相对

24、较轻。,1.1.2 地震波,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。地震波按其在地壳中传播位置的不同，分为体波和面波。,一、地震波的概念,1、体波 体波是在地球内部传播的波，它包括两种形式的波，即纵波（P波）和横波（S波）。 （1）纵波（P波） 在纵波（P）由震源向外的传播过程中，其介质质点的振动方向与波的前进方向一致，使介质不断地压缩和疏松，所以纵波又称压缩波或疏密波。纵波的特点是周期短、振幅小。在地面引起上下颠簸运动。波速快,200-1400m/s 。 （2）横波（S） 在横波（S）的传播过程中，其介质质点的振动方向与波的前进方向垂直，故横波又称为剪切波。横波

25、的特点是周期较长、振幅较大。在地面引起水平方向的运动。波速慢,100-800m/s。,地震波示意图,2、 面波 面波是沿地球表面传播的波。一般认为，面波是体波经地层界面多次反射、折射所形成的次生波。主要有瑞雷波和乐夫波。面波的特点是振幅大，周期长，只在地表传播，比体波衰减慢，故能传播到很远的地方。 （1）瑞雷波 瑞雷波传播时，质点在波的前进方向与地表法向组成的平面内作逆向的椭圆运动。 （2）乐夫波 乐夫波传播时，质点在与波的前进方向垂直的水平方向运动，在地面上表现为蛇形运动。,地震波的传播速度： 纵波最快，剪切波次之，面波最慢。 所以在一般地震波记录图上，纵波最先到达，剪切波次之，面波到达最晚

26、，然而就振幅而言，后者最大。用纵波和剪切波到达的时间差Tsp，可估算出震源的距离。在震中区，鉴于震源机制和地面扰动的复杂性，三种波的波列几乎是难以区分的。,地震现象表明，纵波使建筑物产生上下颠簸，剪切波使建筑物产生水平方向摇晃，而面波则使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃。一般是在剪切波和面波都到达时振动最为剧烈。 由于面波的能量比体波大，所以造成建筑物和地表的破坏，以面波为主。在震中区，由纵波产生的竖向振动所造成的破坏也不容忽视。,二、地震波对结构的影响,1.1.3 地震动,由地震波传播所引发的地面振动，通常称为地震动。一般通过记录地面运动的加速度来了解地震动的特征，进一步可以得到地面运动的

27、速度与位移。 地震动的三要素：地震动的峰值（最大振幅）、频谱和持续时间。 工程结构的地震破坏，与地震动三要素密切相关。 通过最大振幅，可以定量反映地震动的强度特性；通过对地震记录的频谱分析，可以揭示地震动的周期分布特征；通过对强震持续时间的定义和测量，可以考察地震动循环作用程度的强弱。,1.2 地震震级和地震烈度,1.2.1 地震震级,地震的震级是表示地震本身强度的大小的尺度，是衡量地震震源释放出的总能量多少的指标。 目前国际上比较通用的是里氏震级，其原始定义是1935年由美国学者里希特(CFRichter)给出的，即地震震级M为：,式中，A是标准地震仪(指摆的自振周期0.8s，阻尼系数0.8

28、，放大倍数2800倍的地震仪)在距震中100km处记录到的、以微米(m)为单位的最大水平地动位移(单振幅)；logA为A的常用对数值。,1. 2 地震震级和地震烈度,例如，在距震中100km处地震仪记录的振幅是lmm，即1000m，其对数为3，根据定义，这次地震就是3级。,震级与地震释放的能量E(尔格)之间有如下关系：,由此可知，震级每差一级，地震释放的能量就相差32倍之多。一个6级地震所释放出的能量，相当于一个两万吨级的原子弹所释放的能量。,实际中，当距震中不是100km或采用非标准地震仪时，需按修正后的相应震级计算公式确定震级。根据我国现用仪器，M按下式计算：,一般地说，小于2级的地震，人

29、们感觉不到，只有仪器才能记录下来，叫做微震；24级地震，人就感觉到了，叫有感地震；5级以上地震就要引起不同程度的破坏，统称为破坏性地震；7级以上的地震，则称为强烈地震或大地震；8级以上的地震，称为特大地震。,按震级的地震分类,微震- 2级以下。 人感觉不到,有感地震- 2-4级 人有感觉,破坏性地震- 5级以上 有破坏,强烈地震- 7级以上 有破坏,特大地震- 8级以上 有破坏,由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造 成的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震 级小，破坏力不一定就小。,1.2.2 地震烈度,地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度，是衡量地震引起的后

30、果的一种度量。 对于一次地震来说，震级只有一个，但它对不同地点的影响是不一样的。一般地说，震中区地震影响最大，震中烈度最高；距震中越远，地震影响越小，烈度越低；反之，距震中越近，烈度就越高。 地震烈度还与地震震级、震源深度、地震波传递介质、表土性质、建筑物动力特性、施工质量等诸多因素有关。,1.2.2 地震烈度,在某一烈度区里，有时会因局部场地的地形、地质条件等的影响，出现局部烈度较高或较低的“烈度异常区”。 值得注意的是，地震震级和烈度是完全不同的概念，两者的关系，可用炸弹来比喻；震级好比炸弹的装药量，烈度则是炸弹爆炸对周围不同地点造成的破坏程度。,1、地震烈度表,地震烈度表是评定烈度大小的

31、标准和尺度，它是根据地震时人的感觉、器物的反应、建筑物破损程度和地貌变化特征等宏观现象综合判定划分的。 目前，我国采用112等级划分的地震烈度表。 1980年由国家地震局颁布实施的中国地震烈度表(1980),一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造和地基条件等因素有关。,1.定义及影响因素,一次地震对某一地区的影响和破坏程度称 地震烈度，简称为烈度。用I表示。,2.地震烈度表,地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。,我国在1980年制定了中国地震烈度表。,中国地震烈度表将地震烈度分为1-12度。,1.2.

32、2 地震烈度,个别：10%以下 少数：10%50% 多数：50%70% 大多数：70%90% 普遍：90%以上,3.基本烈度,一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用Ib表示。,相当于475年一遇的最大地震的烈度。,各地区的基本烈度由中国地震动参数区划图（GB18306-2001)确定。,（下图是原中国地震烈度区划图）,基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。,中国地震烈度区划图,按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设防烈度，用Id表示。）,规范规定：一般情况下，可采用中国地震动参数区划图 中的地震基本烈度。对已编制抗震

33、设防区划的 城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。,4.设防烈度,设防烈度的取值依据：,规范规定： 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,规范附录中列出了我国主要城镇的抗震设防烈度。如：,黑龙江省,1.抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g: 绥化，罗北，泰来；,2.抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g: 哈尔滨（7个市辖区），齐齐哈尔（ 7个市辖区），,注：全省县级及县级以上设防城镇，设计地震分组均为第一组。,建筑所在地区在设计基准期（50年）内出现的频度最 高的烈度。也称为常遇烈度、小震烈度，用Is表示。其超 越概率为63.2%，重现期为50

34、年。,5.多遇烈度,6.罕遇烈度,建筑所在地区在设计基准期（50年）内具有超越概率 2%-3%的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为2000年。,三、地震烈度、震级与地震影响的关系,（1）5.0-5.4级地震，震中烈度多为六度，其面积小 于500平方公里。 （2）5.5-5.9级地震，震中烈度多为七度，其面积不 超过200平方公里；六度区面积也只有数百平方 公里。 （3）6.0-6.4级地震，震中烈度多数为八度，其面积 几十平方公里；七度区不超过200平方公里，六 度区数百平方公里，如震中烈度为七度，则与 5.5-5.9级地震结果相同。 （4）6.5-6.9地震，震中烈度一半为八度，结果与 6

35、.0-6.4级地震一样；另一半为九度，其面积小 于100平方公里，八度区不超过500平方公里，七 度区则在1500平方公里以内。,三、地震烈度、震级与地震影响的关系,（1）5.0-5.4级地震，震中烈度多为六度，其面积小于500平方公里。 （2）5.5-5.9级地震，震中烈度多为七度，其面积不超过200平方公里；六度区面积也只有数百平方公里。 （3）6.0-6.4级地震，震中烈度多数为八度，其面积几十平方公里；七度区不超过200平方公里，六度区数百平方公里，如震中烈度为七度，则与5.5-5.9级地震结果相同。 （4）6.5-6.9地震，震中烈度一半为八度，结果与6.0-6.4级地震一样；另一半

36、为九度，其面积小于100平方公里，八度区不超过500平方公里，七度区则在1500平方公里以内。,（1）5.0-5.9级地震造成人员伤亡者占24%。而仅引起人员死亡的地震更少，只占11.5%。一次5级多地震中死亡人数最多为117人，而死亡29人以上的地震都发生在夜间。 （2）6.0-6.9级地震有43%造成人员伤亡，而只有人员死亡仅占35%，一次地震死亡人数最多为600人。,震级与伤亡的关系,1.4 设计地震分组,请思考：图中的两座建筑在经历不同周期特点的地震作 用下，那座建筑更易破坏？,设计地震分组是新规范新提 出的概念，用以代替旧规范设计 近震、设计远震的概念。,在宏观烈度大体相同 条件下，

37、处于大震级远离 震中的高耸建筑物的震害 比中小级震级近震中距的 情况严重的多。,设计地震分三组,对于类场地，第一、二、三组 的设计特征周期分别为：0.35s、0.40s、0.45s.,黑龙江省各地震设防地区均属第一组。,1.4 设计地震分组,1.5 地震地面运动的一般特征,1.地面运动最大加速度,2.地面运动的周期,3.强震的持续时间,地面运动的一般特征可用地面运动加速度记录曲线来说明。,1.6 工程抗震设防,1.6.1 抗震设防的目的和要求 1.6.2 抗震设计方法 1.6.3 建筑物重要性分类与设防标准,1.6.1 抗震设防的目的和要求,抗震设防的目的：是在一定的经济条件下，最大限度地限制

38、和减轻建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。,为了实现这一目的，近年来，许多国家的抗震设计规范都趋向于以“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。,基于国际上的这一趋势，结合我国经济能力，抗震规范提出了“三水准”的抗震设防目标：,抗震设防：是指对建筑进行抗震设计，包括地震作用、抗震承载力计算和采取抗震措施，以达到抗震的效果。,1.6.1 抗震设防的目的和要求,小震不坏：即当遭受低于本地区抗震设防烈度 的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；,中震可修：即遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；,大震不倒：即

39、当遭受到本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。,1.6.1 抗震设防的目的和要求,抗震设计中采用的抗震设防烈度，指按国家批准权限审定的、作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，与一个地区的政治、经济、文化发展水平有关，一般情况下可采用地震基本烈度。,遵照规范设计出的建筑，在多遇的“小震”作用下，建筑物基本处于弹性阶段，一般不会损坏，能正常使用； 在相应基本烈度的地震(即中震)作用下，建筑物将进入弹塑性状态，但不至于发生严重破坏； 在罕遇的“大震”作用下，建筑物将产生严重破坏，可有较大的非弹性变形，但不至于倒塌，可以避免人员和设备的严重损失。,1.6.1 抗

40、震设防的目的和要求,小震应是发生机会较多的地震，因此，将小震定义为烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度，即众值烈度或称多遇烈度时的地震，当设计基准期为50年时，则50年内众值烈度的超越概率为63.2%。 基本烈度，它在50年内的超越概率大体为10%。 大震是罕遇的地震，它所对应的烈度在50年内的超越概率约为2%3，这个烈度又可称为罕遇烈度。,1.6.1 抗震设防的目的和要求,由烈度概率分布的分析可知，基本烈度与众值烈度的平均差值为1.55度，而罕遇烈度比基本烈度高1度左右。,1.6.1 抗震设防的目的和要求,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，验算结构构件截面的

41、抗震承载力和结构的弹性变形。以满足第一水准抗震设防目标，保证必要的强度可靠度要求；通过采取必要的合理抗震构造措施，保证结构具有足够的变形能力。,1.6.2 抗震设计方法,两阶段设计方法：,第二阶段设计：按罕遇烈度(相当于大震)的地震作用效应验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准的设防要求(大震不倒)。,1.6.2 抗震设计方法,两阶段设计方法：,对少部分结构，如质量、刚度明显不均匀的结构、有特殊要求的重要结构和地震时易倒塌的结构等，需进行第二阶段的抗震设计。,抗震规范从抗震防灾的角度，根据建筑物使用功能的重要性，按其受地震破坏时产生的后果严重程度，将建筑物分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类

42、别，以便区别对待，在抗震设计时，提出不同的设计要求。具体分类如下：,1.6.3 建筑物重要性分类与设防标准,1建筑物的重要性分类,甲类建筑指重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑。该类建筑必须经国家规定的批准权限批准。 乙类建筑指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。 丙类建筑指一般建筑，包括除甲、乙、丁类以外的一般工业与民用建筑等。 丁类建筑指次要的建筑，如遇地震不易造成人员伤亡和较大经济损失的一般仓库、人员较少的辅助性建筑等。,1.6.3 建筑物重要性分类与设防标准,1建筑物的重要性分类,抗震设防标准是通过建筑物抗震设计时地震作用计算和抗震措施来实现的。 抗震设防标准的依据是设

43、防烈度，它是根据建筑物的重要性和其所在地区基本烈度确定的，一般采用基本烈度。 根据建筑物的重要性，各类建筑的抗震设计，应符合下列设防标准：,1.6.3 建筑物重要性分类与设防标准,2建筑物的抗震设防标准,甲类建筑：地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。,1.6.3 建筑物重要性分类与设防标准,2建筑物的抗震设防标准,乙类建筑：地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度

44、提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地震基础的抗震措施，应符合有关规定。对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。 ,1.6.3 建筑物重要性分类与设防标准,2建筑物的抗震设防标准,丙类建筑：地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。,1.6.3 建筑物重要性分类与设防标准,2建筑物的抗震设防标准,丁类建筑：一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。抗震设防烈度为6度时，除本规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建

45、筑可不进行地震作用计算。,1建筑场地 2地基和基础设计 3建筑的平面、立面布置 4抗震结构体系 5结构构件 6非结构构件 7. 材料和施工,1.7 抗震设计的总体要求,70年代以来，人们在总结大地震灾害经验中提出了“概念设计”，并认为它比“数值(或参数)设计”更为重要，结构的抗震性能在更大程度上取决于良好的“概念设计”。,1.7 抗震设计的总体要求,建筑结构的概念设计是指在进行结构抗震设计时，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策，即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。,根据概念设计原理，在进行抗震设计时，要考虑以下方面：场地条件和场地土的稳定性；建筑平、

46、立面布置及外形尺寸；抗震结构体系的选取、抗侧力构件布置及结构质量的分布；非承重结构构件与主体结构的关系；材料与施工等。并且应遵守下列一些要求：,1.7 抗震设计的总体要求,1.7 抗震设计的总体要求,(1)宜选择对建筑抗震有利地段如坚硬或开阔干坦密实均匀的中硬场地土等地段。,1建筑场地,(2)宜避开对建筑抗震不利地段，如软弱场地土，易液化土，非岩质的陡坡，采空区，河岸和边坡边缘，场地土在平面分布上的成因，岩性、状态明显不均匀(如故河道、断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基等)等地段，条状突出的山嘴和高耸孤立的山丘等。当无法避开时，应采取适当的抗震措施。,1.7 抗震设计的总体要求,(3)不

47、应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。对建筑抗震危险的地段，一般是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等的地段以及基本烈度8度和8度以上的发震断裂带上地震时可能发生地表错位的地段。,1建筑场地,滑坡、崩塌、地陷、地裂等将造成地基的剧烈变动和永久错位，一旦出现，建筑物将难以抗御而破坏、倒塌，靠抗震设计很难达到抗震设防一般目标所提出的要求。,1.7 抗震设计的总体要求,(1)同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分采用桩基。,2地基和基础设计,(2)地基有软弱粘性土、可液化土、新近填土或严重不均匀土层时，宜加强基础的整体性和刚性。,1.7 抗震设计的总体要求

48、,(1)为了避免地震时建筑发生扭转和应力集中或塑性变形集中而形成薄弱部位，建筑的平、立面布置宜规则、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，楼层不宜错层。,3建筑的平面、立面布置,1.7 抗震设计的总体要求,(2)建筑的防震缝可按建筑结构的实际需要设置。对体型复杂的建筑应采取：不设防震缝，但应选用符合实际的结构计算模型，进行较精细的抗震分析，估计其局部的应力和变形集中及扭转影响，判明其易损部位，采取措施提高抗震能力；设置防震缝，将建筑分隔成规则的结构单元。防震缝应根据烈度、场地类别、房屋类型等留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全分开。,3建筑的平面、立面布置,伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。

49、,1.7 抗震设计的总体要求,抗震结构体系是抗震设计所采用的、主要功能为承担侧向地震作用、由不同材料组成的不同结构形式的统称，如砌体结构，钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土抗震墙结构，框架抗震墙结构，钢结构，木结构等。,4抗震结构体系,抗震结构体系，应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经技术、经济条件比较综合确定。,1.7 抗震设计的总体要求,在选择建筑抗震结构体系时，应符合下列各项要求：,4抗震结构体系,(1)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。,1.7 抗震设计的总体要求,4抗震结构体系,(2)宜有多道抗震防线(结构抗震能力依赖于结构各部分的吸能和耗能作用，抗震结构体系中，吸收和消耗地震输入能量的各个部分称为抗震防线)，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。,1.7 抗震设计的总体要求,4抗震结构体系,(3)应具备必要