地震基礎(chǔ)的知識(shí)

1、關(guān)于地震基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四三水準(zhǔn)地震作用的標(biāo)定地震影響50年超越概率地震重現(xiàn)期眾值烈度 小震63.2%50年基本烈度 中震10%475年罕遇烈度 大震2-3%1642-2475年 一般關(guān)系 烈 度： Im=I0-1.55, Is=I0+1 加速度： PGAm=PGA0 1/3； PGAs=PGAm (4-6)第2頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四2、抗震設(shè)防目標(biāo)水準(zhǔn)涵義要 求第一水準(zhǔn)小震不壞當(dāng)遭受低于本地區(qū)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仍可繼續(xù)使用第二水準(zhǔn)中震可修當(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)

2、，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用第三水準(zhǔn)大震不倒當(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)重破壞第3頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四3. “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)Loma Preita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

3、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)研究開發(fā)下一代性能設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震設(shè)計(jì)方法。第4頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四“性能設(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

4、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第5頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四（3）.確立設(shè)防性能目標(biāo) d g i j罕遇地震 c f h少遇地震 b e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

5、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。Chapter 1第6頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四（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7頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四4.“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

6、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8頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四二、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)。第9頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四四、 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。1.抗震設(shè)防分類 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部在2008年7月30日公

7、布了建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223-2008 。 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，新標(biāo)準(zhǔn)作如下修訂：(1)調(diào)整了分類的定義和內(nèi)涵。(2)擴(kuò)大防災(zāi)救災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)建筑的設(shè)防范圍。(3)擴(kuò)大了教育建筑中提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的范圍，特別加強(qiáng)對(duì)未 成年人在地震等突發(fā)事件中的保護(hù)。(4)擴(kuò)大了劃入人員密集建筑的范圍，提高了體育場(chǎng)館、博 物館、影劇院、商場(chǎng)、交通樞紐等人員密集的公共服務(wù) 設(shè)施的抗震能力。第10頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四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

8、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 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和建設(shè)部在2010年5月31日公布了建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010。 該規(guī)范對(duì)上面標(biāo)準(zhǔn)作了修改。第11頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四應(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

9、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注：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(jì)算和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施。 抗震構(gòu)造措施：一般不須計(jì)算而對(duì)結(jié)構(gòu)和非

10、結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求。第12頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四3.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(píng)價(jià)結(jié)果確定甲類 地震作用 在設(shè)防烈度為6度時(shí)，除規(guī)范有具體規(guī)定外，對(duì)乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。第13頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四1.8 工程結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)一、定義與基本內(nèi)容 根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想進(jìn)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(jì)。 基本內(nèi)容有三部分： 1.建筑設(shè)計(jì)應(yīng)

11、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(jì)。意義（1）“計(jì)算設(shè)計(jì)”很難有效控制結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，不能完全解決問題 地震作用的不確定性 結(jié)構(gòu)計(jì)算假定與實(shí)際情況的差異（計(jì)算模型、非結(jié)構(gòu) 墻體對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響、阻尼變化等）（2） 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、定性判斷第14頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四二、建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對(duì)抗震能力的重要影響的認(rèn)識(shí)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?/p>

12、震烈度估計(jì)為8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15頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四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16頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四 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

13、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(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，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

14、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。美洲銀行第17頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四不規(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%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或

15、較大的樓層錯(cuò)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18頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四局部不連續(xù)大開洞錯(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%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯(cuò)層平面不規(guī)則的類型第19頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四不規(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

16、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20頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四豎向抗側(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)超過表中指標(biāo)或某一項(xiàng)大大超過規(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

17、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%豎向不規(guī)則的類型第21頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四二、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(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)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(jì)算簡(jiǎn)

18、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(shí)際表現(xiàn)相符合。第22頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四 2.應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)喪失了對(duì)豎向荷載的承載能力。 抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)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。第23頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四 3.結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。 足夠的承載力和變形能力是需要同時(shí)滿足的。 有較大的變形能力而缺少較高的抗側(cè)向力的能力如鋼或鋼筋混凝土純框架，由于在不大的地震作用下會(huì)產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞或結(jié)構(gòu)本身的失穩(wěn)。第24頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)41分，星期四 有較高的承載能力而缺少較大變形能力如不加約束的砌體結(jié)構(gòu)，很容易引起脆性破壞而倒塌。 必要的承載能力和良好的變形能力的結(jié)合便是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有的耗能能力。 足夠的承載力和變形能