建筑結(jié)構(gòu)課件-29抗震

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1考試時間：6月23日（周四）1.2節(jié)8：00~10：00考試地點：一班：二教723二班：二教705補課：6月14日7.8節(jié)二教2斷裂帶附近房屋的破壞情況重點內(nèi)容回顧

3在震源、震中、震中距和震源深度中，下圖中的①~④分別代表什么？①震源；②震源深度；③震中；④震中距重點內(nèi)容回顧

4判斷：一次地震只有一個震級和一個烈度×一個震級、多個烈度重點內(nèi)容回顧

5我國抗震設(shè)防目標(biāo)中的“三個水準(zhǔn)”指什么？小震不壞、中震可修、大震不倒重點內(nèi)容回顧

6如何保證“小震不壞、中震可修、大震不倒？小震不壞：承載力計算中震可修：彈性階段的變形驗算+構(gòu)造措施大震不倒：彈塑性階段的變形驗算+構(gòu)造措施重點內(nèi)容回顧

7某小學(xué)的教學(xué)樓，位于7度區(qū)，進行抗震設(shè)計時，應(yīng)按幾度采取抗震措施，按幾度計算地震作用？8度→抗震措施7度→地震作用8第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震設(shè)防類別甲類乙類丙類丁類地震作用按批準(zhǔn)提高按設(shè)防烈度計算按設(shè)防烈度計算一般按設(shè)防烈度計算抗震措施提高一度提高一度(基礎(chǔ)除外)按設(shè)防烈度采用適當(dāng)降低抗震設(shè)防烈度本身已經(jīng)為9度時，規(guī)范沒有10度的構(gòu)造措施，所以要采用比9度更高的抗震措施6度的抗震措施已經(jīng)最低，不再降低9第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震場地類別：勘察與設(shè)計10第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震場地類別：土的類型判別場地對建筑物在地震過程中的破壞有很大影響在確定地震作用前要首先明確場地信息根據(jù)剪切波速來確定土的類型剪切波速測試儀器（右圖）11第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震場地類別：土的類型與剪切波速12第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震場地類別場地類別≠場地土類別場地類別取決于場地土和覆蓋層厚度覆蓋層：大體可以理解為巖石以上土層13第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震場地類別與抗震構(gòu)造措施建筑場地為Ⅰ類時，對甲、乙類的建筑應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采用抗震構(gòu)造措施對丙類的建筑應(yīng)允許按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度降低一度的要求采取抗震構(gòu)造措施，但抗震烈度為6度時仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震構(gòu)造措施抗震措施：除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施（強柱弱梁）14第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震場地類別與抗震構(gòu)造措施建筑場地為Ⅲ、Ⅳ類時，對設(shè)計基本加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)，除本規(guī)范另有規(guī)定外，宜分別按抗震設(shè)防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）時各抗震設(shè)防類別建筑的要求采取抗震構(gòu)造措施（相當(dāng)于提高半度）抗震構(gòu)造措施：根據(jù)抗震概念設(shè)計原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細部要求（箍筋加密區(qū)）15第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性合理的建筑形體和布置在抗震設(shè)計中是頭等重要的平、立面簡單對稱的結(jié)構(gòu)容易估計地震反應(yīng)，也容易采取抗震構(gòu)造措施規(guī)則：正常設(shè)計（超大震也不倒）不規(guī)則：按規(guī)定采取加強措施（大震不倒）特別不規(guī)則：進行專門研究和論證，采取特別的加強措施（論證結(jié)果為不倒，但可能倒）嚴重不規(guī)則：不應(yīng)采用（釘在恥辱柱上）16第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則“規(guī)則”包含了對建筑的平、立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求17第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則L型平面→扭轉(zhuǎn)不規(guī)則→角柱破壞嚴重18第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則單側(cè)懸挑+單側(cè)開窗→扭轉(zhuǎn)不規(guī)則19第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：凹凸不規(guī)則20第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：凹凸不規(guī)則外縱墻開窗，形成明廳后，造成了結(jié)構(gòu)上的凹凸不規(guī)則（外縱墻水平向不連續(xù)）21第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震相當(dāng)于兩個獨立結(jié)構(gòu)中部加連梁連接22第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震中部明廳處形成連梁23第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震中部明廳處倒塌24第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震中部明廳處倒塌25第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：樓板局部不連續(xù)26第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震樓板局部不連續(xù)，若無橫梁破壞更嚴重27第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：側(cè)向剛度不規(guī)則28第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震未設(shè)剪力墻，底框破壞29第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震上部結(jié)構(gòu)下落30第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震剛度均勻：上部中等開裂31第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震底框剛度過大，上部砌體倒塌32第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震原來認為底框柔些，可以起隔震作用現(xiàn)在傾向于剛度均勻底框磚混→底部框架抗震墻砌體房屋：原來只有框架，沒有抗震墻，現(xiàn)在必須設(shè)置抗震墻；原來材料是磚，現(xiàn)在是砌體底框：計入構(gòu)造柱影響的第二層側(cè)向剛度/底層側(cè)向剛度，1≤λ≤2.5（6、7度）1≤λ≤2.0（8度）底部兩層框架：1≤λ≤2.0（6、7度）1≤λ≤1.5（8度）底框剛度要小于上部砌體，但不能小太多（框架的延性更好，充分利用其耗能）33第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)34第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)底框砌體結(jié)構(gòu)→砌體墻不落地35第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)底框砌體結(jié)構(gòu)→底部兩層倒塌，5層變3層36第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)2層柱頂折斷37框支剪力墻轉(zhuǎn)換層破壞嚴重第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震38第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：樓層承載力突變中間薄弱層被“錯平”39第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：分類與界定平面不規(guī)則類型：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)豎向不規(guī)則類型：側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不規(guī)則、樓層承載力突變不規(guī)則：六項中符合一項及兩項特別不規(guī)則：①符合三項或三項以上；②符合下頁特別不規(guī)則表格中所列的一項；③平面和豎向均有不規(guī)則項，且其中一項接近特別不規(guī)則40第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：特別不規(guī)則項目41第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震建筑形體的規(guī)則性：分類與界定嚴重不規(guī)則：指形體復(fù)雜，多項不規(guī)則指標(biāo)超過不規(guī)則項目，或某一項大大超過規(guī)定，具有現(xiàn)代技術(shù)和經(jīng)濟條件不能克服的嚴重抗震薄弱環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致地震破壞的嚴重后果上述表格中的數(shù)值只是參考，實際上還有很多因素，很難用量化的指標(biāo)來界定有經(jīng)驗的、有抗震知識素養(yǎng)的設(shè)計人員，應(yīng)該對所設(shè)計建筑的抗震性能有所估計，能夠區(qū)分不規(guī)則程度，避免采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案42第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：分類地震反應(yīng)即地震作用所產(chǎn)生的效應(yīng)，求解地震反應(yīng)有三種方法：①靜力彈性分析法（等效荷載法）：即將地震對結(jié)構(gòu)的作用，用等效荷載來表示，然后根據(jù)這一荷載用靜力分析方法對接構(gòu)進行內(nèi)力計算，以校核結(jié)構(gòu)強度，如底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法43第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：分類②靜力彈塑性分析法（pushover分析法）：在結(jié)構(gòu)上加力（一步一步的加），直至屈服，求出每個力對應(yīng)的周期，連成能力曲線，與抗震設(shè)計反應(yīng)譜進行對比，如相交則滿足要求③直接動力分析法（時程分析法，彈性時程分析，彈塑性時程分析），即對動力方程進行直接積分，求出結(jié)構(gòu)反應(yīng)與時間變化的關(guān)系，得到時程曲線44第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法適用條件：①高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)；②近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)適合于手算的一種簡單方法45第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法求解思想：①計算結(jié)構(gòu)的總重力荷載代表值；②求底部剪力；③再按一定的方法把底部剪力分配到各個樓層①結(jié)構(gòu)的總重力荷載代表值：GE=ΣGi重力荷載代表值：算地震作用時，用“質(zhì)量×加速度”如何考慮質(zhì)量：恒荷載是總存在的，活荷載在地震時不一定達到最大值，要乘以一個組合值系數(shù)46第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法這個系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)比較接近重力荷載代表值=1.0×恒載+組合值系數(shù)×活載47第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法②求底部剪力，F(xiàn)Ek=α1Geqα1——結(jié)構(gòu)基本周期T1所對應(yīng)的地震影響系數(shù)（質(zhì)點加速度與重力加速度的比值，以重力加速度來表征的質(zhì)點加速度）48第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法對單質(zhì)點體系輸入地震波得到單質(zhì)點體系的加速度時程曲線取這條加速度時程曲線上的最大值地震波加速度時程曲線49第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法對不同周期的單質(zhì)點體系輸入這條地震波把周期作為橫軸，最大加速度反應(yīng)作為縱軸，得到單質(zhì)點體系的單條地震波激勵下的加速度反應(yīng)譜50第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法重復(fù)輸入多條地震波，得到多條加速度反應(yīng)譜對多條反應(yīng)譜求均值并進行平滑處理，得到抗震設(shè)計反應(yīng)譜51第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法T=0時，0.45αmax（地震影響系數(shù)最大值）T=0~

0.1s時，直線上升段0.1s~Tg（特征周期）取αmax52第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法特征周期：與覆蓋層厚度和剪切波速有關(guān)，反應(yīng)場地土的振動特性，類似于結(jié)構(gòu)的自振周期53第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法T=Tg~5Tg時，曲線下降段T=

5Tg~6s時，直線下降段54第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法影響抗震設(shè)計反應(yīng)譜形狀的幾個因素：①烈度αmax，相當(dāng)于整體放大②特征周期，相當(dāng)于變胖③阻尼比，相當(dāng)于除T=0以外點的增大或衰減幅度改變55第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：底部剪力法③按一定的方法把底部剪力分配到各個樓層按倒三角形將底部剪力分配到各樓層，并考慮高階振型影響及鞭梢效應(yīng)56第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：振型分解反應(yīng)譜法求解思想：①分別求出對應(yīng)于每個振型的、各質(zhì)點的水平地震作用；②再將各振型產(chǎn)生的效應(yīng)進行組合57第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：振型分解反應(yīng)譜法振型：體系的某一固有頻率所對應(yīng)的振動形式如果按某一頻率進行激振，結(jié)構(gòu)就按某一振型振動一般情況下，結(jié)構(gòu)的振動形式是某幾個振型的組合自振頻率越低的振型，越容易發(fā)生，在組合中所占的比例也越大可以根據(jù)振型特點判斷結(jié)構(gòu)的破壞情況58第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：振型分解反應(yīng)譜法空間結(jié)構(gòu)的三種振型

平動振型扭轉(zhuǎn)振型板振型59第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：振型分解反應(yīng)譜法求出對應(yīng)于每個振型的、各質(zhì)點的水平地震作用后Fji=αjγjXjiGi再將各振型產(chǎn)生的效應(yīng)進行組合（對效應(yīng)組合而不是作用組合）60第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：靜力彈塑性分析方法靜力彈塑性分析法（pushover分析法）：在結(jié)構(gòu)上加力（一步一步的加），直至屈服，求出每個力對應(yīng)的周期，連成能力曲線，與抗震設(shè)計反應(yīng)譜（需求譜）進行對比如相交則能抵抗相應(yīng)地震，根據(jù)交點可求地震反應(yīng)（位移，基底剪力）從彈性到彈塑性61第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：時程分析方法時程分析法：對動力方程進行直接積分，求出結(jié)構(gòu)反應(yīng)與時間變化的關(guān)系，得到時程曲線從最大反應(yīng)到全過程反應(yīng)板柱結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的基底剪力時程曲線對比62第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震計算方法：時程分析方法能量耗散情況63第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震截面抗震驗算不抗震：S＜R（荷載效應(yīng)＜抗力）抗震：S＜R/γREγRE—承載力抗震調(diào)整系數(shù)①滿足中震可修要進行彈塑性變形驗算，為了符合設(shè)計習(xí)慣，將變形驗算轉(zhuǎn)化為承載力驗算，γRE體現(xiàn)了二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系（保證可靠度相同）；②地震作用相當(dāng)于短期動態(tài)加載，承載力比靜載時的承載力高64第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震截面抗震驗算65第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震等級房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防類別、烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級再根據(jù)抗震等級采取不同的抗震措施大跨度框架：跨度≥18m66第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震大跨度框架抗側(cè)剛度小，容易倒塌67第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)的倒塌機制（形成機構(gòu)的方式）結(jié)構(gòu)的延性取決于倒塌前能形成的塑性鉸的數(shù)量（和倒塌機制有關(guān)）和每個塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力（和配筋構(gòu)造有關(guān)）梁鉸機制68第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震梁端形成塑性鉸69第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)的倒塌機制柱鉸機制梁鉸機制塑性鉸數(shù)量多，梁鉸比柱鉸轉(zhuǎn)動能力強→結(jié)構(gòu)延性好，耗能能力強柱鉸機制塑性鉸數(shù)量少，抗震性能不好70第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震底層柱鉸機制71第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震底層柱鉸機制72第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震底層柱頂、柱底均出鉸73第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)的倒塌機制多層柱鉸機制混合機制：既有梁鉸、又有柱腳，抗震性能介于梁鉸機制和柱鉸機制之間74第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震頂層柱頂形成塑性鉸75第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)的倒塌機制為了形成梁鉸機制，人為增大柱的配筋，讓塑性鉸出在梁端→強柱弱梁為了保證塑性鉸延性，讓構(gòu)件發(fā)生彎曲破壞，而不是剪切破壞（靠箍筋加密）→強剪弱彎為了保證節(jié)點安全，使節(jié)點不在構(gòu)件前破壞→強節(jié)點弱構(gòu)件框架的抗震設(shè)計原則：強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件76第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震強梁弱柱型破壞由結(jié)構(gòu)力學(xué)計算的節(jié)點處Σ梁端彎矩=Σ柱端彎矩強柱弱梁：節(jié)點處梁端實際受彎承載力（各梁的承載力之和）小于柱端實際受彎承載力（各柱的承載力之和）一般結(jié)構(gòu)以內(nèi)力表達式來代替承載力表達式：ΣMc=ηcΣMb一級框架結(jié)構(gòu)和9度的一級框架直接應(yīng)用承載力表達式（更合理，傾向于這種調(diào)整）：ΣMc=1.2ΣMbua77第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震強梁弱柱型破壞由于地震的復(fù)雜性、樓板的影響和鋼筋屈服強度的超強，難以通過精確的承載力計算真正實現(xiàn)強柱弱梁無樓板和有樓板破壞情況不同78第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震強梁弱柱型破壞柱端箍筋不足導(dǎo)致縱筋壓屈79第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震梁端箍筋加密區(qū)80第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震柱端箍筋加密區(qū)81第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震箍筋加密，但綁扎不牢82第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震短柱破壞保證柱延性的措施：①剪跨比不能過?。òl(fā)生彎曲破壞）；②軸壓比不能過大；③箍筋不能過少柱的剪切破壞83第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震短柱破壞填充墻設(shè)置不當(dāng)會形成短柱，或者造成應(yīng)力集中，設(shè)計時應(yīng)盡量避免，無法避免時要采取構(gòu)造措施(a)半跨填充墻(b)半高填充墻(c)“L型”填充墻84第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震短柱破壞半高填充墻，形成短柱85第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震窗間形成短柱86第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震樓梯平臺約束形成短柱87第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震墻體約束形成短柱88第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震強節(jié)點強錨固節(jié)點區(qū)破壞89第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震節(jié)點區(qū)破壞90第10章建筑結(jié)構(gòu)抗震節(jié)點區(qū)破壞91第