抗震課程總結(jié)

1、建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的課程總結(jié)地震的定義是地殼在內(nèi)、外營(yíng)力作用下，集聚的構(gòu)造應(yīng)力突然釋放，產(chǎn)生震 動(dòng)彈性波，從震源向四周傳播引起的地面顫動(dòng)。地震給人類社會(huì)帶來災(zāi)難，造成 不同程度上的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。為了減輕或避免這種損失，就需要對(duì)地震有 深入的理解。地震與抗震知識(shí)地震按其成因主要可分為火山地震、陷落地震、構(gòu)造地震和誘發(fā)地震；其中 構(gòu)造地震的分布范圍廣、破壞作用大，誘發(fā)地震是由于地殼運(yùn)動(dòng)推擠地殼巖層使 其薄弱部位發(fā)生斷裂錯(cuò)動(dòng)而引起的地震。對(duì)于地震的成因，又?jǐn)鄬訉W(xué)說和板塊學(xué) 說。地震引起的震動(dòng)以波的形式從震源向各個(gè)方向傳播并釋放能量，這就是地震 波，地震波可看做是一種彈性波，分為體波和面波，而體波

2、又可分為橫波和縱波， 體波是指通過介質(zhì)體內(nèi)傳播的波，面波是指沿著介質(zhì)表面及其附近傳播的波，它 是體波經(jīng)過地層界面多次反射形成的次聲波。地震波的三要素是：最大振幅、頻 譜特征和強(qiáng)震持續(xù)時(shí)間，某一地區(qū)的地表和各類建筑物遭遇某一次地震的影響的 平均強(qiáng)弱程度可用地震烈度表示，它既反映地震后果又是地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度的一種 度量。按抗震規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的建筑，一般情況下的抗震設(shè)防目標(biāo)是：（1）三水準(zhǔn)：（小震不壞，中震可修，大震不倒）第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物一般不 受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，建筑物可能 損壞，經(jīng)一般修

3、理或不經(jīng)修理仍可繼續(xù)使用。第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，建筑物不 致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。（2）二階段：第一階段設(shè)計(jì)：按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的 承載能力，以及在小震地震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈性變形，以滿足第一水準(zhǔn)的抗震 設(shè)防目標(biāo)的要求。第二階段設(shè)計(jì)：按大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)的抗 震設(shè)防目標(biāo)的要求建筑場(chǎng)地、地基與基礎(chǔ)規(guī)范把場(chǎng)地劃分為有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段，盡可能選擇有利地段，避 免不利地段，無法避免時(shí)應(yīng)該采取有效措施。場(chǎng)地下的土層既是地震波的傳播的 介質(zhì)，又是結(jié)構(gòu)物的地基，震害不僅與地震的大小和結(jié)構(gòu)的類型有關(guān)

4、，還與工程 地質(zhì)條件有關(guān)。場(chǎng)地土的卓越周期是對(duì)建筑物有顯著影響的是地震波中那些與上 覆土層固有振動(dòng)周期相接近的波群。土的液化：在地下水位以下的飽和的松砂和粉土在地震作用下，土顆粒之間 有變密的趨勢(shì)，但因孔隙水來不及排除，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)，就形成如液體 一樣。危害：導(dǎo)致地基失效，建筑物下沉、傾斜、不均勻沉降、墻體開裂等等。 判別土的液化的方法有：初步判別法；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法，措施：根據(jù) 建筑物的抗震設(shè)防類別和地基的液化等級(jí)，結(jié)構(gòu)具體情況綜合確定當(dāng)液化土層 較平坦且均勻時(shí)，宜按表選用措施。（影響土液化的因素：1、地質(zhì)年代2、土中 的粘粒含量3、上覆非液化土層厚度和地下水位深度4、土的密實(shí)程度

5、5、土層 埋深6、地震烈度和震級(jí)）建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)3.1場(chǎng)地和地基建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞情況有四種：（1）地震時(shí)，在水平和豎向振動(dòng) 作用下，建筑物的內(nèi)力和變形驟增，甚至結(jié)構(gòu)的受力形式發(fā)生改變，最終導(dǎo)致建 筑物承載力不足甚至于喪失或者變形過大而破壞。（2）地震作用下，由于節(jié)點(diǎn)強(qiáng) 度不足、延性不夠、錨固失效，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺乏可靠的連接，建筑物喪失整體 性而遭破壞。（3）地震作用下，由于地基承載力下降或地基土液化，使得地基部 分失效甚至于完全失效，最終導(dǎo)致建筑物傾斜、倒塌。（4）由地震引發(fā)的次生災(zāi) 害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的嚴(yán)重破壞。所以場(chǎng)地的選擇是建 筑抗震設(shè)計(jì)成功的第一步

6、，從選址工作開始就應(yīng)該選擇對(duì)抗震有利的地段，盡量 避開不利的地段，避不開時(shí)應(yīng)采取有效措施確保地基的穩(wěn)定性；任何情況下均不 考慮在抗震危險(xiǎn)地段建造建筑物。3.2規(guī)則性建筑在建筑的方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該盡量采用規(guī)則建筑方案，即建筑平、立、剖應(yīng) 規(guī)則、簡(jiǎn)單、對(duì)稱；結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度、材料強(qiáng)度和質(zhì)量的分布應(yīng)均勻、連續(xù)，無突 變，因?yàn)椴灰?guī)則的建筑在水平地震作用下也會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，進(jìn)而破壞。3.3合理的結(jié)構(gòu)體系一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)體系，首先應(yīng)有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理、簡(jiǎn)潔的傳力途徑， 對(duì)于不規(guī)則建筑，應(yīng)采用空間計(jì)算模型計(jì)算地震力，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)影響，使其更 接近實(shí)際工況。不在同一結(jié)構(gòu)單元混用受力體系，優(yōu)先選用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，

7、在 多層砌體房屋中優(yōu)先采用橫墻承重的結(jié)構(gòu)體系，在底層框架抗震墻砌體房屋中， 優(yōu)先采用混凝土抗震墻。體型復(fù)雜的建筑，設(shè)置合理的抗震縫將上部結(jié)構(gòu)分割成 相互獨(dú)立、相對(duì)規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。3.4計(jì)算結(jié)果的校核一般來說，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常采用計(jì)算軟件進(jìn)行抗震分析，這就要求設(shè)計(jì) 人員對(duì)所用軟件的適用范圍、技術(shù)條件、計(jì)算模型等均有深刻的認(rèn)識(shí)和充分的掌 握，對(duì)所有計(jì)算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)認(rèn)真分析校核，只有經(jīng)分析判斷結(jié)果合理、有效后， 方可用于工程實(shí)際。3.5抗震構(gòu)造措施對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用多道設(shè)防，嚴(yán)格按規(guī)范要求保證“強(qiáng)柱弱梁”，“強(qiáng)剪弱彎”， “強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”，加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)連接，加強(qiáng)梁、柱端頭箍筋加密區(qū)的箍筋量。所用材 料等級(jí)不

8、低于規(guī)范要求的最低等級(jí)，從而有效減小材料的脆性，計(jì)算中還應(yīng)嚴(yán)格 控制梁的相對(duì)受壓區(qū)高度。砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱等，有效約 束砌體，提高砌體的延性和整體性。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件比如框架填充墻兩端應(yīng)與柱有效 拉結(jié)，附屬構(gòu)件女兒墻、雨篷、挑檐等除保證自身整體性能外，還應(yīng)與主體結(jié)構(gòu) 有可靠連接和錨固。3.6結(jié)構(gòu)的整體性結(jié)構(gòu)是由許多構(gòu)件連接組合而成的一個(gè)整體，并通過各個(gè)構(gòu)件的協(xié)調(diào)工作來 有效地抵抗地震作用。若結(jié)構(gòu)在地震作用下喪失了整體性，則結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的抗震 能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結(jié)構(gòu)成為機(jī)動(dòng)體而倒塌。因此，結(jié)構(gòu)的整體性是 保證結(jié)構(gòu)各個(gè)部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結(jié)構(gòu)的整體性是抗震

9、概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容3。3.7結(jié)構(gòu)材料的選擇單從抗震角度考慮，作為一種結(jié)構(gòu)材料應(yīng)輕質(zhì)、高強(qiáng)、材質(zhì)均勻；構(gòu)件間的 連接應(yīng)有良好的整體性、連續(xù)性及延性，且能發(fā)揮材料的全強(qiáng)度。按照這一原則, 不同材料結(jié)構(gòu)的抗震性能優(yōu)劣排序是:鋼結(jié)構(gòu)；型鋼混凝土結(jié)構(gòu)；混凝土-鋼混 合結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；配 筋砌體結(jié)構(gòu)。工程中常用結(jié)構(gòu)抗震表現(xiàn)分述如下：鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)最符合抗震材料的要求，從已有的地震震害實(shí)例來看，鋼 結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)均很好；但它當(dāng)前的造價(jià)及維護(hù)費(fèi)用較高。現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)整體性好，造價(jià)低廉，有較大的抗側(cè)移剛度， 并且經(jīng)良好的設(shè)計(jì)可保證結(jié)構(gòu)具有良好的延性。但該材料

10、也存在難以克服的弱點(diǎn): 當(dāng)?shù)卣鸪謺r(shí)較長(zhǎng)時(shí)，在周期性往復(fù)水平荷載作用下，構(gòu)件剛度因裂縫的開展而遞 減，且塑性鉸區(qū)會(huì)產(chǎn)生反向斜裂縫，將混凝土擠碎，產(chǎn)生永久性的“剪切滑移叩。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在非開裂狀態(tài)下能承受較大的變形， 因而在烈度不高時(shí)結(jié)構(gòu)破壞較輕，相應(yīng)地其所貯藏的彈性變形能要比鋼筋混凝土 高，但預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的滯回曲線比鋼筋混凝土狹窄，所能耗散的滯后能量要 少一些，且由于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件受壓區(qū)配筋一般相對(duì)較少，一旦混凝土開始?jí)核椋?載能力就會(huì)急劇下降，因此在高烈度地區(qū)，必須采取措施提高延性，方能使用預(yù) 應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明，通過合理控制預(yù)應(yīng)力筋的含量(Q0. 5%)可以實(shí)現(xiàn)

11、這個(gè)目的8。裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)此類結(jié)構(gòu)致命的抗震弱點(diǎn)在于整個(gè)結(jié)構(gòu)缺乏連續(xù) 性和整體性；框架節(jié)點(diǎn)等預(yù)制構(gòu)件的連接和接頭強(qiáng)度及變形能力均低于構(gòu)件本 身而形成薄弱環(huán)節(jié)；同時(shí)預(yù)制構(gòu)件裝配時(shí)會(huì)產(chǎn)生次應(yīng)力，故這類結(jié)構(gòu)不宜在高烈 度地區(qū)采用；但若采用整體裝配式結(jié)構(gòu)則可以改善這種情況。3.8多道抗震設(shè)防體系無論選用何種材料、何種結(jié)構(gòu)體系的抗震結(jié)構(gòu)，都宜設(shè)置多道抗震防線。一 次地震持續(xù)的時(shí)間少則幾秒，多則十幾秒甚至更長(zhǎng)。這樣長(zhǎng)時(shí)間的地震動(dòng)，一個(gè) 接一個(gè)的強(qiáng)脈沖對(duì)建筑物產(chǎn)生多次往復(fù)式?jīng)_擊，造成累積式破壞；如果建筑物采 用的是單結(jié)構(gòu)體系，僅有一道抗震防線，一旦破壞后接踵而來的持續(xù)地震就會(huì)使 建筑倒塌；而設(shè)了多重抗

12、震體系的建筑物，在第一道防線的抗側(cè)力體系遭破壞后， 后備的第二道、第三道防線立即接替，抵擋后續(xù)的地震沖擊，特別是對(duì)于因“共 振”而引起的破壞，在第一道防線失效后，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)入第二道、第三道防線工作，此 時(shí)隨著第一道防線破壞塑性鉸出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)基本周期已生變化，從而錯(cuò)開了地震動(dòng) 卓越周期，建筑物免遭進(jìn)一步破壞。這種抗震設(shè)計(jì)概念是對(duì)付高度地震的一種經(jīng) 濟(jì)有效的辦法，且已應(yīng)用到實(shí)際工程中，如前面提到的馬那瓜美洲銀行就是一個(gè) 應(yīng)用多道抗震防線概念的成功實(shí)例。混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)（1）在鋼筋砼框架內(nèi)力分析中為什么要對(duì)梁進(jìn)行調(diào)幅？由于框架結(jié)點(diǎn)處內(nèi)力最大，配筋最多，為了保證梁端的延性和便于施工。對(duì) 框架在豎向荷載作用

13、下的梁端彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)6予以降低，梁端彎矩降低后， 跨中彎矩相應(yīng)增加：現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)6 =0.8-0.9，裝配式結(jié)構(gòu)6 =0.7-0.8（2）什么是“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則？在抗震設(shè)計(jì)中如何保證這一原則實(shí) 施？柱的強(qiáng)度大于梁的強(qiáng)度并控制柱梁相對(duì)強(qiáng)度，使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)。 塑性鉸在柱中出現(xiàn)，使其框架結(jié)構(gòu)側(cè)向變形增大，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)倒塌并不易修復(fù)。在求柱端彎矩時(shí)乘以一個(gè)放大系數(shù)。（3）什么是“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則？在設(shè)計(jì)中怎樣體現(xiàn)？要保證構(gòu)件在延性彎曲破壞之前不發(fā)生脆性的剪切破壞，要求構(gòu)件的抗剪 強(qiáng)度大于抗彎強(qiáng)度。對(duì)梁端剪力乘以一個(gè)放大系數(shù)。（三強(qiáng)三弱：強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件：節(jié)點(diǎn)在M、N、V共同作用下，受力復(fù)雜，核 心區(qū)往往出現(xiàn)交叉的斜裂縫而導(dǎo)致破壞，另外節(jié)點(diǎn)破壞不易修復(fù)加固。所以要求 節(jié)點(diǎn)承載力高于相鄰構(gòu)件。）（4）為什么限制多層砌體房屋的總高度和層數(shù)？砌體房屋的震害與其總高度和層數(shù)有密切關(guān)系，隨層數(shù)增加，震害隨之加 重，特別是房屋的倒塌率與房屋的層數(shù)成正比率增加。對(duì)砌體房屋的總高度及層數(shù)要予以限制，這也是一種最經(jīng)濟(jì)的抗震措施。為什么限制多層砌體房屋抗震墻的間距?為了