1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)1抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重 點(diǎn)第1章、第4章 基本概念第3章 地震作用計(jì)算第5章 框架結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算第6章 砌體結(jié)構(gòu)房屋2第1章 地震與抗震設(shè)計(jì)基本知識(shí)地震的一般知識(shí)地震震級(jí)與地震烈度地震的危害工程抗震設(shè)防3 1.1 地震與地震動(dòng)一、地震基本知識(shí) 1、地震的分類構(gòu)造地震：火山地震： 陷落地震：誘發(fā)地震： 42、構(gòu)造地震的成因和分布成因：斷層說(shuō)、板塊構(gòu)造說(shuō)。 斷層說(shuō)地質(zhì)斷層的類型在自然界，大規(guī)模的破裂面被稱為地質(zhì)斷層。一條斷層的兩側(cè)可以逐漸地并難以察覺地互相滑過；也可以突然破裂，以地震形式釋放能量。 5 猶他州喀那布附近的切過巖層的小而清晰的正斷層形形色色的斷層6 1988年亞美尼亞地震造成

2、的新鮮斷崖 7 在海濱地區(qū)跨圣安德烈斯斷裂的籬笆在1906年舊金山地震時(shí) 錯(cuò)動(dòng)了2.6米，遠(yuǎn)處的土地向右移動(dòng) 8 埃莫森斷裂崖的新鮮斷面顯示1992年蘭德斯地震后的滑移(稱之為擦痕) 9板塊說(shuō)：大陸漂移假說(shuō)：它是德國(guó)氣象學(xué)家魏格納（Wegener）(18801930年)在講課中提出來(lái)的。 這一假說(shuō)在約10年時(shí)間內(nèi)沒有受到地質(zhì)界的重視。在1922年2月16日有一篇評(píng)述魏格納的書的一無(wú)人署名的短文，發(fā)表于著名的科學(xué)雜志自然上，說(shuō)“該書直接應(yīng)用了物理學(xué)原理，但遭到許多地質(zhì)學(xué)家的強(qiáng)烈反對(duì)”。 魏格納假定一個(gè)超級(jí)大陸于3億年前破裂，其碎塊漂移出去形成現(xiàn)今的大陸。作為證據(jù)，他指出不同大陸的大型地質(zhì)構(gòu)造，如

3、非洲西海岸和南美的東海岸似乎可以吻合。這一原理能夠解釋許多地質(zhì)學(xué)問題，在以后幾十年代中成為辯論的主要焦點(diǎn)。10 由洋中脊，海溝和轉(zhuǎn)換斷層構(gòu)成邊界的主要構(gòu)造板塊 美洲板塊，歐亞板塊，印澳板塊，太平洋板塊，南極洲板塊等11 來(lái)自以色列的精彩實(shí)例原來(lái)水平的剛性巖石層在長(zhǎng)時(shí)期作用的構(gòu)造力擠壓下褶皺 12板塊學(xué)說(shuō)的佐證13地震序列彈性應(yīng)變能釋放，以波的形式擴(kuò)散。經(jīng)多次反射、折射形成持續(xù)過程。加之?dāng)嗔彦e(cuò)位不是瞬間完成的，形成地震序列。 主震：最大的一次地震 前震：主震之前發(fā)生的地震 余震：主震之后發(fā)生的地震 主震型（能量突出） 震群型、單發(fā)型或孤立型3、地震帶巖層斷裂帶我國(guó)是多地震區(qū)，邯鄲處于太行山斷裂帶

4、。14154、地震周期性活躍期 平靜期 76年后，我國(guó)經(jīng)歷了十多年的平靜期，從90年開始又進(jìn)入新的活躍期，已發(fā)生多起5級(jí)以上地震。165、震源 地下地震的發(fā)源處6、震中、震中距、等震線 垂直于震源的地表為震中177、淺源地震300km8、地震波: 體波和面波18體波： 縱波 ：P波，為壓縮波 ，速度快，產(chǎn)生顛簸。 vp=1.67vs 橫波 ：S波， vs為剪切波，速度稍慢，產(chǎn)生搖晃。 地震P波(縱波)和S波(橫波)運(yùn)行時(shí)彈性巖石運(yùn)動(dòng)的形態(tài) 19 勒夫波和瑞利波傳播過程中近地表巖石的運(yùn)動(dòng) 面波：有勒夫波和瑞利波，vR=vL=0.9vs ，能量大，破壞大，產(chǎn)生顛簸搖晃。20地震波記錄圖21地震波的

5、應(yīng)用震源的確定。震級(jí)的確定。地質(zhì)勘察，如地球內(nèi)構(gòu)造的研究等。核爆炸的探察等。2221世紀(jì)中國(guó)強(qiáng)地震活動(dòng)分布圖二、汶川地震的基本知識(shí)2324汶川地震的破裂傳播圖25震源位置圖26我國(guó)地處世界兩大地震帶上27龍門山斷裂帶構(gòu)造位置圖28汶川地震的影響范圍29余震時(shí)間序列圖(5級(jí)以上)30主震、余震分布圖31余震震級(jí)統(tǒng)計(jì)圖321.2 地震震級(jí)與地震烈度1、 震級(jí) 一次地震強(qiáng)弱的等級(jí)。現(xiàn)國(guó)際上的通用震級(jí)表示為里氏震級(jí)。（Richter） 用標(biāo)準(zhǔn)的地震儀在距震中100km處記錄最大水平位移A（以m=10-6 m計(jì)）。 震級(jí)M=logA 查爾斯里克特（19001985年） 33震級(jí)與能量的關(guān)系 logE=1

6、1.8+1.5M 震級(jí)差一級(jí)，能量差32倍之多。 按著這個(gè)定義，對(duì)一個(gè)100千米外的地震，如果標(biāo)準(zhǔn)地震儀記錄到1厘米的峰值波振幅（即1毫米的104倍），則震級(jí)為4級(jí)。 1級(jí) 微震，人們無(wú)感覺。24級(jí) 有感地震5級(jí)以上 破壞性地震7級(jí)以上 強(qiáng)烈地震8級(jí)以上 特大地震現(xiàn)記錄到的最強(qiáng)地震為8.9級(jí)。唐山地震7.8級(jí)342、 地震烈度 某一地點(diǎn)地面震動(dòng)的強(qiáng)烈程度，由地面建筑的破壞程度，人的感覺，物體的振動(dòng)及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈程度而定。現(xiàn)在主要由地面震動(dòng)的速度和加速度確定。 注意與震級(jí)區(qū)分。353、 烈度表 分為1-12度（不同的國(guó)家的分度方法不同）中國(guó)地震烈度表 分項(xiàng)：人的感覺 ，大多數(shù)房屋震害程度 ，其他現(xiàn)象

7、 ，加速度(水平向)厘米/秒 ，速度(水平向)厘米/秒 I度：為無(wú)感覺，VI （6）度：驚慌失措，倉(cāng)惶逃出 ；損壞一個(gè)別磚瓦掉落墻體微細(xì)裂縫 ；河岸和松軟土上出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫、掉頭 ；加速度63厘米/秒 。 36VII （7）度：大多數(shù)人倉(cāng)惶逃出 ；輕度破壞，局部破壞、開裂，但不妨礙使用 ；河岸出現(xiàn)塌方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞 ；加速度125厘米/秒 。 （8）度：搖晃顛簸行走困難；中等破壞,結(jié)構(gòu)受損，需要修理 ；干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴(yán)重破壞 ；加速度250厘米/秒 。 （9）度：坐立不穩(wěn)行動(dòng)的人可能摔跤

8、 ；嚴(yán)重破壞,墻體龜裂，局部倒塌，復(fù)修困難 ；嚴(yán)重破壞,墻體龜裂，局部倒塌，復(fù)修困難；加速度500厘米/秒 。烈度表37（10） 度：騎自行車的人會(huì)摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會(huì)摔出幾尺遠(yuǎn)，有拋起感；大部倒塌，不堪修復(fù) ；山崩和地震斷裂出現(xiàn)，基巖上的拱橋破壞，大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀；加速度1000厘米/秒 。 （12）度：地面劇烈變化，山河改觀 。烈度表38注意：12度分。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：人的感覺，房屋破壞，其它現(xiàn)象，物理指標(biāo)。6度開始有破壞。 加速度：10度為1000cm/s2 9度為500 cm/s2 8度為250 cm/s2 7度為125 cm/s2 6度為63 cm/s2 問題：一建筑物可假定

9、為剛體，質(zhì)量為100t，問該建筑的地震力在69度時(shí)，分別為多少？F=ma394、基本烈度和烈度區(qū)劃圖 地震烈度不同，建筑物的地震力不同。一個(gè)地區(qū)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)取多大的地震烈度合適？設(shè)防烈度基本烈度基本烈度：在50年期限內(nèi)，一般場(chǎng)地條件下可能遭遇超越概率為10%的地震烈度值。40烈度區(qū)劃圖（或新出的中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖）： 按基本烈度劃分為不同的區(qū)。意義：做為抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)。邯鄲為7度區(qū)（地震動(dòng)加速度為0.15g）設(shè)計(jì)基本地震加速度值抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.05g0.1g（0.15g）0.2g（0.3g）0.4g411.3 地震的危害 一、基本情況本世紀(jì)以來(lái)，

10、全世界破壞性強(qiáng)的地震平均每年18次，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億美元。126萬(wàn)人死亡，近千萬(wàn)人嚴(yán)重傷殘。 我國(guó)本世紀(jì)以來(lái)，發(fā)生6級(jí)以上地震500余次，8級(jí)以上地震9次。 一次大地震可在數(shù)10秒鐘之內(nèi)使一座繁榮的城市變成廢墟，人們幾代人的積累和財(cái)富化為烏有。42 1976年7月28日,在河北省唐山、豐南一帶發(fā)生了7.8級(jí)強(qiáng)烈地震，唐山地震造成24.2萬(wàn)人死亡，16.4萬(wàn)人受重傷，僅唐山市區(qū)終身殘廢者達(dá)1700多人，倒塌民房530萬(wàn)間。唐山地區(qū)總的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)54億元，公共設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞，災(zāi)情之大舉世罕見。43二、地震災(zāi)害直接災(zāi)害：震動(dòng)造成房屋被毀，地裂、滑坡、地陷、塌方等造成道路、礦山等的毀壞，海嘯

11、摧毀港口、船只和近海岸的建筑物等等。次生災(zāi)害：油罐、輸氣管道破裂引起火災(zāi)，水壩決口引起水災(zāi)，玻璃碎片飛舞傷人，此外還有爆炸、核泄漏等等。1995年阪神地震時(shí)鐵路造成破壞土耳其最大煉油廠發(fā)生大火災(zāi) 44三、汶川地震震害震害1:位于地震斷層的建筑，由于地震斷層和地面強(qiáng)烈震動(dòng),房屋毀滅性坍塌。北川縣城地處龍門山主中央斷裂帶上，地震中遭受毀滅性破壞。45震后的北川縣城46震害2:建造在山坡處的建筑，由于山體滑坡和泥石流作用，引起建筑物的倒塌或被掩埋。有些山區(qū)整個(gè)村莊的人和房屋一起被泥石流埋沒。47震后的北川縣城，山體滑坡沖毀了大片建筑48震害3:茂縣縣城處于龍門山主中央斷裂帶上，地震中遭受毀滅性破壞。

12、絕大多數(shù)建筑物倒塌，僅少數(shù)幸存。49震后航拍的茂縣受災(zāi)狀況50震害4:汶川縣映秀鎮(zhèn)地震中遭受毀滅性破壞，成為一片廢墟。51震后汶川縣映秀鎮(zhèn)航拍照片52震害5:綿竹市地震中遭受嚴(yán)重破壞，建筑物倒塌嚴(yán)重。53綿竹市遵道陣鵬花村地震發(fā)生前的照片54綿竹市遵道陣鵬花村地震發(fā)生后的照片55震害6:汶川地震致使高烈度區(qū)民房大量倒塌。56地震摧毀的村莊57震害7:都江堰市地震中遭受嚴(yán)重破壞，有相當(dāng)比例的建筑物垮塌受損。58震后的都江堰市59震害8:汶川地震造成地面塌陷，隆起和冒砂。60震后的地面塌陷61彭州市白鹿鎮(zhèn)中心學(xué)校地面隆起近兩米62什邡市某村地面噴砂63震害9:汶川地震造成大量山體滑坡和泥石流。64

13、道路被山體滑坡產(chǎn)生的巨石阻斷65震害10:汶川地震后余震不斷，余震造成大量山體滑坡，引發(fā)次生災(zāi)害。66理縣317國(guó)道旁突發(fā)山體滑坡67震害11:汶川地震造成34個(gè)大小堰塞湖，對(duì)其下游地區(qū)造成嚴(yán)重的威脅，其中尤以唐家山堰塞湖最為嚴(yán)重，其蓄水量最大達(dá)到2億多立方米，對(duì)其下游北川、綿陽(yáng)形成巨大的威脅。68唐家山堰塞湖蓄水量2億多立方米69震害12:高烈度區(qū)的多層磚混住宅樓發(fā)生較嚴(yán)重的破壞或倒塌，同時(shí)出現(xiàn)多種形式的墻體裂縫。70棉竹漢旺鎮(zhèn)某住宅樓樓梯間垮塌71都江堰市某磚混住宅樓局部垮塌72震害13:學(xué)校教學(xué)樓垮塌或損毀嚴(yán)重。73某小學(xué)只存大門,整個(gè)學(xué)校被夷為廢墟74教學(xué)樓墻體出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫75震害14

14、:框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)柱頭、節(jié)點(diǎn)破壞、房屋傾斜與板式樓梯破壞、圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞等多種形式的破壞。76都江堰市某框架結(jié)構(gòu)底層框架柱偏斜,柱頭破壞77框架結(jié)構(gòu)中板式樓梯梯板拉斷,梯梁剪彎破壞78都江堰市某框架結(jié)構(gòu)填充墻因無(wú)可靠連接破損震落79震害15:體育建筑震害較輕，大部分結(jié)構(gòu)完好，成為地震中的緊急避難場(chǎng)所。80德陽(yáng)體育館結(jié)構(gòu)完好,成為災(zāi)民的避難所81震害16:高烈度區(qū)的單層工業(yè)廠房破壞嚴(yán)重，一般是屋蓋垮塌，圍護(hù)墻損毀，支撐或拉桿破壞等，但也有輕微損壞或完好無(wú)損的屋蓋結(jié)構(gòu)。82棉竹市漢旺鎮(zhèn)東方汽輪機(jī)廠單層工業(yè)廠房屋蓋垮塌83震害17:村鎮(zhèn)民居由于缺乏專業(yè)設(shè)計(jì)和施工，且大都因地制宜采用當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧辖ㄔ欤錁?biāo)

15、準(zhǔn)較底，地震中倒塌和損壞嚴(yán)重，穿斗木構(gòu)架房屋受損相對(duì)較輕。84棉竹市穿斗木構(gòu)架民居部分坍塌85甘肅隴南市武都區(qū)某土坯房垮塌86都江堰市某磚墻木屋蓋房屋局部倒塌87遵道鎮(zhèn)正規(guī)設(shè)計(jì)施工的2層磚混房屋完好無(wú)損88震害18:大量古建筑遭受了不同程度的破壞。89德陽(yáng)市孝泉鎮(zhèn)元代孝泉舍利塔(1342年,高37米13層)前立面出現(xiàn)明顯裂縫,輕微受損90都江堰市文廟屋頂部分瓦片震落,結(jié)構(gòu)完好91震害19:煙囪和水塔出現(xiàn)裂縫或局部破壞。92磚砌水塔下部出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫93咸陽(yáng)某磚砌煙囪頂部破壞94震害20:橋梁、道路、隧道、圍墻等其他建筑物受到 嚴(yán)重?fù)p壞。95百花大橋橋梁垮塌96百花大橋橋墩柱破壞97彭州市白鹿鎮(zhèn)拱

16、橋垮塌98高速公路出現(xiàn)裂縫99汶川大地震公路開裂100棉竹市東西向圍墻倒塌,南北向圍墻完好無(wú)損101三、地震工程 通過工程技術(shù)提高城市綜合抗震能力，提高各類建筑的抗震水平。目前的水平是：“屢見成功，偶有失敗”。 a 、地震工程的內(nèi)容：震害預(yù)測(cè)，地震區(qū)域劃分，城市抗震規(guī)劃，搶險(xiǎn)救災(zāi)措施，災(zāi)后重建措施。 b、工程抗震設(shè)計(jì)、研究。102地運(yùn)動(dòng)對(duì)建筑物的危害及對(duì)策由于地表破壞直接造成，如地裂、滑坡、地陷、塌方等。通過選擇場(chǎng)地來(lái)解決（避）由于地基失效或沉陷而造成，如軟弱地基沉陷、砂土液化。通過地基的處理、加固，選擇合理的基礎(chǔ)方案及進(jìn)行必要的地基抗震驗(yàn)算來(lái)解決。103由于建筑物各部位聯(lián)接的破壞，造成結(jié)構(gòu)喪

17、失整體穩(wěn)定、造成整體倒塌。通過設(shè)計(jì)中選擇合理的結(jié)構(gòu)方案、合理的布置、合理的抗震措施解決。由于主要承重構(gòu)件的強(qiáng)度、延性不足造成局部破壞或局部倒塌。通過結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析、結(jié)構(gòu)抗震承載力及延性計(jì)算、構(gòu)造措施保證強(qiáng)度、延性、構(gòu)造等。104四、現(xiàn)行抗震規(guī)范中的基本概念 現(xiàn)行規(guī)范的基本做法是： 一是采取抗震構(gòu)造措施， 二是進(jìn)行抗震驗(yàn)算， 此外做了一些宏觀的原則性規(guī)定（概念設(shè)計(jì)）， 以達(dá)到抗震的目的。這就是抗震設(shè)防。1051、多遇地震烈度和罕遇地震烈度及設(shè)防烈度 某一地區(qū)的地震烈度是一個(gè)概率事件。 出現(xiàn)頻率最多的低于基本烈度的稱為多遇烈度。 很少出現(xiàn)的高于基本烈度的大的地震烈度稱為罕遇烈度。106經(jīng)研究其

18、分布函數(shù)可用極值III型表示。 上限值， =12Im 眾值烈度 K 形狀參數(shù)基本烈度：超越概率為10%多遇烈度（眾值烈度）： 超越概率63.2%比基本烈度小1.55度。罕遇烈度：超越概率為23%，比基本烈度 高1度左右。1072、抗震設(shè)防的一般目標(biāo) (1)、設(shè)防烈度：按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。一般情況下可采用基本烈度 (2)、地震隨機(jī)性：小烈度的地震多，大烈度的地震少，可能發(fā)生，也可能不發(fā)生。（3）、 設(shè)防的一般目標(biāo)：當(dāng)遭遇多遇的、低于設(shè)防烈度的地震時(shí)，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可使用； 當(dāng)遭遇設(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)設(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。108小震不壞，中震可修，大震不倒。4、 保證設(shè)防目標(biāo)的方法：兩階段設(shè)計(jì)法： 第一階段，通過對(duì)多遇地震彈性地震作用下的結(jié)構(gòu)截面強(qiáng)度驗(yàn)算，保證小震不壞和中震可修。 第二階段，通過對(duì)罕遇地震烈度作用下結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性變形驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施保證大震不倒。1095、抗震設(shè)防的范圍 6度，7度，8度，9度 6度