建筑结构抗震的设计教程文件.ppt

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1、建筑结构抗震的设计1-1 1-1 地震的类型和成因地震的类型和成因地震按其成因可划分为地震按其成因可划分为3 3类：类：构造地震、火山地震、陷落地震构造地震、火山地震、陷落地震构造地震构造地震 地球的内部结构地球的内部结构 地壳：地壳：30-40km30-40km，上部是花岗岩，下部是玄武岩，上部是花岗岩，下部是玄武岩 地幔：地幔：2900km2900km，橄榄岩，橄榄岩 地核：地核：3500km3500km，主要是镍和铁，主要是镍和铁地球地球 内部的放射性物质不断放射能量，地球内部温度随深度而升高内部的放射性物质不断放射能量，地球内部温度随深度而升高,200km700km,200km700k

2、m范围内，温度范围内，温度6006000 0C 2000C 20000 0C.C.地球内部的压力也很大地球内部的压力也很大,地幔上部约地幔上部约900MPa,900MPa,中部约中部约370000MPa.370000MPa.地球内部的压力是不均匀的，地球内部的压力是不均匀的，地幔中的软流层有缓慢的对流，引起地壳运动。在运动过程中有的地幔中的软流层有缓慢的对流，引起地壳运动。在运动过程中有的地区上升，有的地区下降，地球内部积累了大量的应变能，产生了地区上升，有的地区下降，地球内部积累了大量的应变能，产生了地应力。当地应力达到岩层的强度时，岩层产生断裂或错动（脆性地应力。当地应力达到岩层的强度时，

3、岩层产生断裂或错动（脆性破坏），岩层内部的能量被释放，以波的形式传致地表，引起地面破坏），岩层内部的能量被释放，以波的形式传致地表，引起地面震动。称震动。称构造地震。构造地震。火山地震火山地震 火山爆发，岩浆猛烈喷出，引起地面震动。火山爆发，岩浆猛烈喷出，引起地面震动。陷落地震陷落地震 地下石灰岩产生溶洞，突然产生大规模陷落引起的地面震动。地下石灰岩产生溶洞，突然产生大规模陷落引起的地面震动。这两类地震震级小，在我国危害小。构造地震造成地面建筑物这两类地震震级小，在我国危害小。构造地震造成地面建筑物破坏严重，对人类的危害大，所以我们这门课所说的地震主要是破坏严重，对人类的危害大，所以我们这门课

4、所说的地震主要是构造构造地震地震。构造地震的成因的另一种解释构造地震的成因的另一种解释-板块学说板块学说 地球表面岩层由六大板块组成地球表面岩层由六大板块组成 欧亚板块、美州板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板欧亚板块、美州板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块、南极洲板块块、南极洲板块 由于地幔的对流，这些板块也在不停运动，板块之间相互挤压、由于地幔的对流，这些板块也在不停运动，板块之间相互挤压、冲撞引起地应力。能较好地解释地震呈带形分布现象。冲撞引起地应力。能较好地解释地震呈带形分布现象。岩层断裂发生时，一般不只是一个断裂，而是由一系列断裂组成岩层断裂发生时，一般不只是一个断裂，而是由一系列断

5、裂组成的破碎带。一个部位发生断裂，能量释放，达到平衡状态，其它部位的破碎带。一个部位发生断裂，能量释放，达到平衡状态，其它部位还没有达到平衡状态，还要释放能量。所以一次地震的发生一般都不还没有达到平衡状态，还要释放能量。所以一次地震的发生一般都不是孤立的，伴随着一系列小震。是孤立的，伴随着一系列小震。主震主震 一系列地震中，释放能量最多一次地震。一系列地震中，释放能量最多一次地震。前震前震 主震之前发生的地震。主震之前发生的地震。余震余震 主震之后发生的地震。主震之后发生的地震。1976 1976年唐山地震年唐山地震 主震主震7.87.8级级 7 7级以上余震级以上余震2 2次次 6.0-6.

6、9 6.0-6.9级余震级余震2 2次次 5.0-5.9 5.0-5.9级余震级余震7171次次 4.0-4.9 4.0-4.9级余震级余震668668次次 19991999年台湾大地震（年台湾大地震（9.219.21）主震主震 7.6 7.6级级 4 4级以上余震级以上余震 21 100-120 21 100-120次次/天天 22 80-100 22 80-100 次次/天天 23 60-80 23 60-80 次次/天天 根据能量释放的特点根据能量释放的特点 主震型地震主震型地震 60%60%震群型地震震群型地震 30%30%单发型地震单发型地震 10%10%地震的发生与地质构造密切相关

7、地震的发生与地质构造密切相关已有断裂带易发生地震，特别是活动性大断裂带的两端、转弯部位。已有断裂带易发生地震，特别是活动性大断裂带的两端、转弯部位。重力、磁力异常部位、莫霍面陡峭部位等。重力、磁力异常部位、莫霍面陡峭部位等。世界范围内，地震分布也有一定的规律。带形分布世界范围内，地震分布也有一定的规律。带形分布两组主要地震带两组主要地震带 环太平洋地震带环太平洋地震带（80-9080-90）%，沿南北美洲西海岸、阿留申群岛，沿南北美洲西海岸、阿留申群岛，转向西南到日本列岛，再经我国台湾岛，到菲律宾、新几内亚、新转向西南到日本列岛，再经我国台湾岛，到菲律宾、新几内亚、新西兰。西兰。欧亚地震带，欧

8、亚地震带，西起大西洋的亚速岛，经意大利、土尔其、伊朗、西起大西洋的亚速岛，经意大利、土尔其、伊朗、印度北部、我国西部和西南地区，过缅甸、印度尼西亚。印度北部、我国西部和西南地区，过缅甸、印度尼西亚。我国处于以上两大地震带之间我国处于以上两大地震带之间 台湾属环太平洋地震带台湾属环太平洋地震带 西藏属欧亚地震带西藏属欧亚地震带北冰洋、大西洋、印度洋地震活动带北冰洋、大西洋、印度洋地震活动带东非洲地震活动带东非洲地震活动带我国的地震活动呈带形分布，主要地震带有两条：我国的地震活动呈带形分布，主要地震带有两条：南北地震带：南北地震带：北起贺兰山，向南延伸至六盘山，穿越秦岭，沿川西至北起贺兰山，向南延

9、伸至六盘山，穿越秦岭，沿川西至云南省，地质构造复杂，有一系列大断裂带、断陷盆地。云南省，地质构造复杂，有一系列大断裂带、断陷盆地。东西地震带：东西地震带：主要有东西向两大构造带主要有东西向两大构造带北方的一条：沿陕西、山西、河北北部、辽宁北方的一条：沿陕西、山西、河北北部、辽宁南方的一条：自帕米尔高原起，经昆仑山、秦岭，到大别山南方的一条：自帕米尔高原起，经昆仑山、秦岭，到大别山我国的地震活动相当频繁，除个别省份（浙江、江西）外，大部分地我国的地震活动相当频繁，除个别省份（浙江、江西）外，大部分地区发生过强烈地震。如台湾、新疆、西藏、西南、西北、华北和东区发生过强烈地震。如台湾、新疆、西藏、西

10、南、西北、华北和东南沿海地区曾经发生过较多的破坏性地震。南沿海地区曾经发生过较多的破坏性地震。我国的我国的6 6个地震活动区个地震活动区1 1。台湾及其附近海域地震区。台湾及其附近海域地震区2 2。喜马拉雅山脉地震活动区。喜马拉雅山脉地震活动区3 3。南北地震。南北地震带带4 4。天山地震活动区。天山地震活动区5 5。华北地震活动区。华北地震活动区6 6。东南沿海地震活动区。东南沿海地震活动区1-2 1-2 震源、震中和地震波震源、震中和地震波震源：震源：地震发生的部位。不是一个点。地震发生的部位。不是一个点。震中：震中：震源正上方的地面位置。附近地面运动最强烈，极震区。震源正上方的地面位置。

11、附近地面运动最强烈，极震区。震中距：震中距：场地上某一点到震中的距离。场地上某一点到震中的距离。等震线：等震线：将地面上破坏程度相近的点连成的曲线。将地面上破坏程度相近的点连成的曲线。震源深度（震源深度（h h）：）：震源到地表的垂直距离。震源到地表的垂直距离。h 70km h 300km h300km 深源地震深源地震地震波：地震波：由震源释放的能量以波的形式向四周传播，这种波叫地震由震源释放的能量以波的形式向四周传播，这种波叫地震波。弹性波。波。弹性波。体波：体波：在地球内部传播的波在地球内部传播的波 面波：面波：只在地表面传播的波。是体波经多次反射、折射后在地只在地表面传播的波。是体波经

12、多次反射、折射后在地表形成的次生波。表形成的次生波。体波体波包括包括纵波纵波和和横波横波 纵波：纵波：波的传播方向与介质质点运动方向一致。波的传播方向与介质质点运动方向一致。压缩波（压缩波（P P波）波）周期短、振幅小。周期短、振幅小。在固体中、液体中、气体中传播在固体中、液体中、气体中传播 横波：横波：波的传播方向与介质质点运动方向垂直。波的传播方向与介质质点运动方向垂直。剪切波（剪切波（S S波）波）周期较长、振幅较大。周期较长、振幅较大。只能在固体中传播只能在固体中传播根据弹性理论根据弹性理论 纵波波速和横波波速纵波波速和横波波速 E-E-介质的弹性模量介质的弹性模量 -介质的密度介质的

13、密度 -介质的泊松比介质的泊松比 G-G-介质的剪切模量介质的剪切模量显然有显然有 注意：注意：剪切波速剪切波速是介质非常重要的一个参数。在地基土的力学性质评是介质非常重要的一个参数。在地基土的力学性质评价中占有重要地位。反映地基强度的指标。建筑抗震规范以价中占有重要地位。反映地基强度的指标。建筑抗震规范以剪切波剪切波速速对场地土进行分类。对场地土进行分类。面波面波分分瑞雷波瑞雷波和和乐甫波乐甫波瑞雷波：瑞雷波：波在传播时，质点在波的传播方向与地面的法向组成的平面波在传播时，质点在波的传播方向与地面的法向组成的平面内做椭圆运动，而在该平面垂直方向没有振动。内做椭圆运动，而在该平面垂直方向没有振

14、动。乐甫波：乐甫波：波在传播时，质点在地平面内产生与波前进方向垂直的运动，波在传播时，质点在地平面内产生与波前进方向垂直的运动，地表呈蛇形运动。地表呈蛇形运动。面波随深度增加振幅急剧减小。面波周期长，衰减慢，能传播到很远面波随深度增加振幅急剧减小。面波周期长，衰减慢，能传播到很远的地方。的地方。面波的波速面波的波速所以有所以有强震记录：强震记录：纵波先到，横波次之，面波最后到。纵波先到，横波次之，面波最后到。地震现象表明：地震现象表明：纵波使地面产生竖向运动纵波使地面产生竖向运动 横波产生水平运动横波产生水平运动 面波产生竖向运动和水平运动面波产生竖向运动和水平运动 面波和横波对建筑物破坏最严

15、重面波和横波对建筑物破坏最严重1-3 1-3 地震震级、烈度、近震和远震地震震级、烈度、近震和远震一、震级一、震级 指一次地震的大小指一次地震的大小,一次地震释放能量多少的度量单位。目前国际一次地震释放能量多少的度量单位。目前国际上通用的李氏震级。上通用的李氏震级。19351935年由里希特年由里希特(C.F.Richter)(C.F.Richter)提出的定义：提出的定义：距震中距震中100km100km处记录到的最大水平位移值处记录到的最大水平位移值A A 强调标准地震仪强调标准地震仪(自振周期自振周期0.8,0.8,阻尼系数阻尼系数0.8,0.8,放大倍数放大倍数2800)2800)A

16、A以以 m m计计2001.1.262001.1.26印度古吉拉特邦地震：印度公布印度古吉拉特邦地震：印度公布6.9,6.9,美国国家地震信息中心美国国家地震信息中心公布公布7.9,7.9,中国数字地震台网公布中国数字地震台网公布7.87.8.如果设置的地震仪震中距不是如果设置的地震仪震中距不是100km100km，用的地震仪也不是标准地震仪，用的地震仪也不是标准地震仪，须修正。须修正。震级与能量的关系震级与能量的关系(Gutenberg and Richter)(Gutenberg and Richter)E E的单位为尔格。的单位为尔格。上式给出了震级与释放能量的关系。由公式可以看出，震级

17、差一级，上式给出了震级与释放能量的关系。由公式可以看出，震级差一级，能量差能量差3232倍。倍。震级是一次地震释放能量的大小，所以一次地震只有一个震级。震级是一次地震释放能量的大小，所以一次地震只有一个震级。地震仪地震仪与与强震仪强震仪 地震仪地震仪 强震仪强震仪 位移位移 加速度加速度 长期运行长期运行 触发触发 小震小震 大震大震 地震学用地震学用 地震工程（抗震）用地震工程（抗震）用 二、烈度、烈度 是指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响时的强弱程是指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响时的强弱程度。度。地点不同，烈度不同地点不同，烈度不同 场地条件不同，烈度不同场地条件不

18、同，烈度不同 一次地震对应多个地震烈度一次地震对应多个地震烈度抗震设计用的是烈度，而不是震级。抗震设计用的是烈度，而不是震级。1 1。地震烈度表。地震烈度表 我国将地震烈度划分为我国将地震烈度划分为1212度。划分依据：度。划分依据：人的感觉、器物反应、建筑物破损程度、自然现象人的感觉、器物反应、建筑物破损程度、自然现象 烈度划分见附录烈度划分见附录 1957 1957年，我国公布了一次地震烈度表，当时主要根据宏观年，我国公布了一次地震烈度表，当时主要根据宏观现象，缺乏物理指标。现象，缺乏物理指标。修正后的烈度表增加了修正后的烈度表增加了震害指数、峰值加速度、峰值速度震害指数、峰值加速度、峰值

19、速度等物理指标等物理指标 震害指数：震害指数：见附录见附录 中国地震烈度表中国地震烈度表（举例说明）举例说明）某一类房屋（某一类房屋（105105幢），按破损程度分为幢），按破损程度分为6 6个等级个等级 全部倒塌全部倒塌 1 1。0 100 10（幢）（幢）大部分倒塌大部分倒塌 0 0。8 158 15 少数倒塌少数倒塌 0 0。6 35 6 35 局部倒塌局部倒塌 0 0。4 244 24 裂缝裂缝 0 0。2 192 19 基本完好基本完好 0 0。0 20 2 加权平均加权平均得这类房屋的震害指数。得这类房屋的震害指数。平均震害指数平均震害指数=各类房屋震害指数的平均值。各类房屋震害指

20、数的平均值。地震所造成的破坏地震所造成的破坏 地表破坏：山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷、喷砂。地表破坏：山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷、喷砂。工程结构破坏：建筑物开裂、倒塌、高耸结构折断、工程结构破坏：建筑物开裂、倒塌、高耸结构折断、桥面塌落桥面塌落 次生灾害：火灾、爆炸、疾病流行次生灾害：火灾、爆炸、疾病流行 三、近震和远震三、近震和远震 近震：震中距较小的地震近震：震中距较小的地震 远震：震中距较大的地震远震：震中距较大的地震为什么区分近震和远震？为什么区分近震和远震？震害调查表明，相同地震烈度的地区，震中距不同，震害调查表明，相同地震烈度的地区，震中距不同，某些建筑物破坏程度不同。某些建

21、筑物破坏程度不同。1952 1952年美国克恩县（年美国克恩县（Kern CountyKern County）地震，远离震中）地震，远离震中的洛杉矶市、长滩市高层建筑震害严重。震中地区一、二的洛杉矶市、长滩市高层建筑震害严重。震中地区一、二层砖房破坏严重层砖房破坏严重 1954 1954年美国的迪克希谷（年美国的迪克希谷（Dixie valleyDixie valley）地震，距震）地震，距震中中 300 km 300 km处地下水池由于激起长周期水浪破坏，其他建处地下水池由于激起长周期水浪破坏，其他建筑物无损坏筑物无损坏 1976 1976年唐山地震天津市工业厂房、烟囱破坏严重，一、年唐山地

22、震天津市工业厂房、烟囱破坏严重，一、二层砖房破坏较轻。二层砖房破坏较轻。相同烈度相同烈度 震中距大（远震），高柔结构易破坏震中距大（远震），高柔结构易破坏 原因：地震波在传播过程中要衰减，高频成分衰原因：地震波在传播过程中要衰减，高频成分衰减得快，低频成分衰减慢，长周期成分多，易与高柔结减得快，低频成分衰减慢，长周期成分多，易与高柔结构发生共振。构发生共振。震中距小（近震），刚度大的结构破坏严重。震中距小（近震），刚度大的结构破坏严重。震中附近，高频成分丰富，易产生共振。震中附近，高频成分丰富，易产生共振。所以在抗震设计时要区分近震和远震。所以在抗震设计时要区分近震和远震。1-41-4抗震设防

23、抗震设防一、抗震设防的目标一、抗震设防的目标 抗震设防手段抗震设防手段抗震设防烈度：抗震设防烈度：一个地区作为抗震设计所依据的地震烈度。一个地区作为抗震设计所依据的地震烈度。国家有统一规定，一般取地震区划图中规定国家有统一规定，一般取地震区划图中规定的基本烈度（或与抗震规范中设计基本加速度的基本烈度（或与抗震规范中设计基本加速度值对应的烈度值）。值对应的烈度值）。抗震设防目标抗震设防目标：“三水准三水准”小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒 第一水准：第一水准：建筑物遭受低于本地区抗震设防烈度建筑物遭受低于本地区抗震设防烈度的的多遇烈度多遇烈度的地震作用时，建筑物一般不受损

24、的地震作用时，建筑物一般不受损坏或不经修理可继续使用。坏或不经修理可继续使用。小震不坏小震不坏第二水准：第二水准：建筑物遭受本地区抗震建筑物遭受本地区抗震设防烈度设防烈度的地的地震作用时，建筑物可以有一定的损坏，但不致震作用时，建筑物可以有一定的损坏，但不致危及生命和生产设备的安全，经一般修理或不危及生命和生产设备的安全，经一般修理或不修理仍可继续使用。修理仍可继续使用。中震可修中震可修第三水准：第三水准：建筑物遭受高于本地区抗震设防烈度建筑物遭受高于本地区抗震设防烈度的的罕遇烈度罕遇烈度的地震作用时，建筑物不致倒塌或的地震作用时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。发生危及生命的严重破坏

25、。大震不倒大震不倒二、小震、中震和大震二、小震、中震和大震 统计结果表明，在规定的年限内某一地区的地震烈度基本符合统计结果表明，在规定的年限内某一地区的地震烈度基本符合怀布尔极值怀布尔极值型分布。型分布。-烈度上限，取烈度上限，取1212I Im m-众值烈度。众值烈度。K-K-形状参数，可由地震烈度资料统计得出。形状参数，可由地震烈度资料统计得出。怀布尔极值型分布。基本烈度（中震）：基本烈度（中震）：5050年内超越概率为年内超越概率为10%10%的地震烈度值。的地震烈度值。烈度区划图：烈度区划图：把全国各地的基本地震烈度用图表示出来。把全国各地的基本地震烈度用图表示出来。随着地震随着地震资

26、料的积累，地震区划工作进一步合理，地震区划图也在不断改进。资料的积累，地震区划工作进一步合理，地震区划图也在不断改进。众值地震烈度和罕遇地震烈度众值地震烈度和罕遇地震烈度众值地震烈度（众值烈度，小震）众值地震烈度（众值烈度，小震）该地区该地区5050年超越概率为年超越概率为63%63%的地震烈度值的地震烈度值罕遇地震烈度（大震）罕遇地震烈度（大震）该地区该地区5050年超越概率为年超越概率为2%2%的地震烈度值的地震烈度值 多遇烈度比基本烈度大约低多遇烈度比基本烈度大约低1.551.55度度 罕遇烈度比基本烈度大约高罕遇烈度比基本烈度大约高1 1度度三、抗震设防依据及地震影响三、抗震设防依据及

27、地震影响设防范围设防范围 基本烈度基本烈度 6 7 8 9 6 7 8 9度地区度地区 基本烈度大于基本烈度大于9 9度地区，须特殊研究，按有关规定执行。度地区，须特殊研究，按有关规定执行。设防依据：设防依据：设防烈度（反映设计基本地震加速度值）设防烈度（反映设计基本地震加速度值）震中距震中距 震级震级 后两个因素用设计特征周期（简称特征周期）反映。后两个因素用设计特征周期（简称特征周期）反映。特征周期与场地条件和设计地震分组有关。场地条件后特征周期与场地条件和设计地震分组有关。场地条件后面要详细讲。新的抗震规范将设计地震分为面要详细讲。新的抗震规范将设计地震分为3 3组，首都组，首都和全部直

28、辖市县级以上城镇均为第一组。分组见抗震规和全部直辖市县级以上城镇均为第一组。分组见抗震规范附录范附录A A。四、建筑结构抗震设计方法四、建筑结构抗震设计方法为实现上述设防目标，抗震规范规定采用二阶段设计方法为实现上述设防目标，抗震规范规定采用二阶段设计方法第一阶段设计：第一阶段设计：按众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱法求得结按众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与其他荷载效应进行组合，验算结构构件的截面承载能力。进行强度其他荷载效应进行组合，验算结构构件的截面承载能力。进行

29、强度计算，并验算弹性变形。采取构造措施和概念设计。计算，并验算弹性变形。采取构造措施和概念设计。（保证小震不坏、中震可修）（保证小震不坏、中震可修）大多数结构物，进行第一阶段设计就可以了。大多数结构物，进行第一阶段设计就可以了。对于特殊结构（高烈度区的高大单层钢筋混凝土排架结构，楼层屈对于特殊结构（高烈度区的高大单层钢筋混凝土排架结构，楼层屈服承载力系数小于服承载力系数小于0.50.5的结构，高度大于的结构，高度大于150m150m的钢结构，甲乙类建的钢结构，甲乙类建筑物，采用隔震和减震消能设计的结构，等等）筑物，采用隔震和减震消能设计的结构，等等）第二阶段设计：第二阶段设计：罕遇烈度地震作用

30、下，按弹塑性理论进行变形验算，罕遇烈度地震作用下，按弹塑性理论进行变形验算，加构造措施。加构造措施。（保证大震不倒）（保证大震不倒）五、建筑抗震设防分类和设防标准五、建筑抗震设防分类和设防标准1 1。建筑物分类。建筑物分类 抗震规范将建筑物类别按重要程度分为甲、乙、丙、抗震规范将建筑物类别按重要程度分为甲、乙、丙、丁四类。丁四类。甲类：甲类：特别重要的建筑物。特别重要的建筑物。重大建筑工程和遭遇地震破坏时可能发生严重次生重大建筑工程和遭遇地震破坏时可能发生严重次生灾害的建筑。一旦破坏将产生严重后果的建筑物，或者灾害的建筑。一旦破坏将产生严重后果的建筑物，或者对政治、经济、社会造成重大影响的建筑

31、物。对政治、经济、社会造成重大影响的建筑物。乙类：乙类：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。如地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。如城市的城市的生命线工程，生命线工程，指医疗、通讯、交通、供水、供电、指医疗、通讯、交通、供水、供电、供气、消防等设施。供气、消防等设施。历史教训非常惨痛历史教训非常惨痛 1906 1906年，美国旧金山地震（年，美国旧金山地震（8.38.3级），全市级），全市3 3条主要供水条主要供水管道破坏，全市起火，无消防水源，管道破坏，全市起火，无消防水源，14km14km2 2市区被烧毁，市区被烧毁，火灾损失比直接损失高火灾损失比直接损失高3 3倍。倍。192

32、3 1923年日本关东大地震（年日本关东大地震（7.97.9级），供水中断，全市起级），供水中断，全市起火，火，36km36km2 2市区被焚烧，市区被焚烧，3.23.2万人被烧死或窒息而死。万人被烧死或窒息而死。19711971年美国的圣费尔南多地震，煤气管道破坏年美国的圣费尔南多地震，煤气管道破坏450450处，无法修复，全部拆除，重新铺设。处，无法修复，全部拆除，重新铺设。1975 1975年海城地震（年海城地震（7 7。3 3级），辽河油田级），辽河油田1414条输油管条输油管道破坏道破坏2929处，因供油中断，迫使鞍钢部分停产。处，因供油中断，迫使鞍钢部分停产。1976 1976年唐

33、山地震（年唐山地震（7 7。8 8级），秦皇岛级），秦皇岛-北京输油管北京输油管道道5 5处破坏，原油损失处破坏，原油损失1 1万多吨，且严重违反周边环境。万多吨，且严重违反周边环境。1985 1985年墨西哥地震（年墨西哥地震（7 7。8 8级），主干煤气管道断裂级），主干煤气管道断裂导致煤气爆炸。导致煤气爆炸。丙类：丙类：一般建筑物。一般的工业与民用建筑物。一般建筑物。一般的工业与民用建筑物。丁类：丁类：次要建筑物。地震破坏不易造成人员伤亡和重大经次要建筑物。地震破坏不易造成人员伤亡和重大经济损失的建筑物。济损失的建筑物。2 2。建筑物的设防标准。建筑物的设防标准甲类：甲类：地震作用应高于

34、本地区抗震设防烈度的要求。其值地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求。其值应由地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防应由地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为烈度为6-86-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1 1度的度的要求，当设防烈度为要求，当设防烈度为9 9度时，应符合比度时，应符合比9 9度抗震设防更高度抗震设防更高的要求。的要求。乙类：乙类：地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，当抗震设防烈度为措施，当抗震设防烈度为6-86-8度时，应符合本地区抗震设度时，应符合本地区抗震设

35、防烈度提高防烈度提高1 1度的要求，当设防烈度为度的要求，当设防烈度为9 9度时，应符合比度时，应符合比9 9度抗震设防更高的要求。地基基础的抗震措施应符合有度抗震设防更高的要求。地基基础的抗震措施应符合有关规定。关规定。丙类：丙类：地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。要求。丁类：丁类：一般情况下，地震作用应符合本地区抗震设防烈度一般情况下，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施允许比本地区设防烈度的要求适当降的要求；抗震措施允许比本地区设防烈度的要求适当降低，低，6 6度地区不降低。度地区不降低。设防烈度为设防烈度为6 6度

36、时，除甲类外，可不进行抗震计算，度时，除甲类外，可不进行抗震计算，只用构造措施来保证。只用构造措施来保证。六、抗震设计的基本要求六、抗震设计的基本要求抗震设计抗震设计 定量计算（主要内容）定量计算（主要内容）概念设计概念设计这一节先讲概念设计。以后重点讲定量计算。这一节先讲概念设计。以后重点讲定量计算。概念设计概念设计一、选择有利的建筑场地一、选择有利的建筑场地 有利、不利、危险地段有利、不利、危险地段二、地基和基础设计二、地基和基础设计 同一结构单元不宜设置在截然不同的地基土上同一结构单元不宜设置在截然不同的地基土上三、选择有利的建筑平面和立面三、选择有利的建筑平面和立面 1 1。体形简单，

37、平面布置规则。体形简单，平面布置规则 受力性能明确，便于分析。受力性能明确，便于分析。2 2。平、立面刚度、质量力求对称。平、立面刚度、质量力求对称。质量中心和刚度中心尽量重合，避免扭转振动。质量中心和刚度中心尽量重合，避免扭转振动。3 3。建筑物的质量、刚度分布要均匀。建筑物的质量、刚度分布要均匀。避免质量、刚度产生突变。避免质量、刚度产生突变。短柱突变 4 4。设防震缝。设防震缝 四、选择合理的结构体系四、选择合理的结构体系 1 1。有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。2 2。设多道防线。设多道防线 有一部分构件破坏了，部分或完全退出了工作，

38、有其有一部分构件破坏了，部分或完全退出了工作，有其他构件继续抵抗地震作用。他构件继续抵抗地震作用。框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 剪力墙破坏了，部分退出了工作，但它吸收了大部分剪力墙破坏了，部分退出了工作，但它吸收了大部分能量能量 框架继续工作框架继续工作 剪力墙：一道防线。框架：二道防线。剪力墙：一道防线。框架：二道防线。受力状态复杂防震缝平面图 强柱弱梁强柱弱梁 柱子承载力很强，水平地震作用下，柱子承载力很强，水平地震作用下，梁先破坏了，已抵抗了很大部分地震梁先破坏了，已抵抗了很大部分地震 作用，退出工作后，柱子仍能抵抗地作用，退出工作后，柱子仍能抵抗地 震作用，不至于结构倒塌。震作用，不

39、至于结构倒塌。梁：一道防线。柱：二道防线。梁：一道防线。柱：二道防线。3 3。加耗能元件，减轻主体结构破坏。加耗能元件，减轻主体结构破坏。“减震减震”4 4。具备足够的强度、变形能力和耗能能力。具备足够的强度、变形能力和耗能能力。结构必须具备一定的强度，但还不够。结构必须具备一定的强度，但还不够。必须有良好的变形能力（延性）。必须有良好的变形能力（延性）。延性可以耗能。延性可以耗能。5 5。合理的刚度、强度分布。合理的刚度、强度分布 避免强度、刚度突变，产生过大的应力集中或避免强度、刚度突变，产生过大的应力集中或过大的塑性变形集中。过大的塑性变形集中。6。结构构件和连接部位都应有较好的延性结构

40、构件和连接部位都应有较好的延性.(1)(1)提高结构构件的延性提高结构构件的延性,改善其变形能力改善其变形能力,避免产避免产生脆性破坏生脆性破坏.砌体结构设圈梁、芯柱、构造柱，或配筋。砌体结构设圈梁、芯柱、构造柱，或配筋。钢筋混凝土结构，配筋要合理，避免剪切破坏先钢筋混凝土结构，配筋要合理，避免剪切破坏先于弯曲破坏。于弯曲破坏。钢结构合理选择构件尺寸，防止构件失稳。钢结构合理选择构件尺寸，防止构件失稳。(2)(2)连接件具有较好的延性连接件具有较好的延性,还要保证充分发挥各构还要保证充分发挥各构件的强度件的强度.结构构件的节点强度不应低于连接构件的强度结构构件的节点强度不应低于连接构件的强度.

41、预埋件的锚固强度不应低于连接件的强度预埋件的锚固强度不应低于连接件的强度.装配式结构构件之间应采用保证结构整体性的连装配式结构构件之间应采用保证结构整体性的连接措施接措施.五、处理好非结构构件五、处理好非结构构件 (1)(1)应与主体结构有可靠的连接应与主体结构有可靠的连接 (2)(2)填充墙、内隔墙、维护结构避免形成短柱，防止填充墙、内隔墙、维护结构避免形成短柱，防止平面外倒塌。平面外倒塌。(3)(3)装饰贴面与主体结构连接可靠，避免落地伤人。装饰贴面与主体结构连接可靠，避免落地伤人。六、合理选材，保证施工质量六、合理选材，保证施工质量 建筑材料：强度、延性建筑材料：强度、延性 按图施工，贯

42、彻抗震概念设计的意图。按图施工，贯彻抗震概念设计的意图。第二章第二章 场地、地基和基础场地、地基和基础本章的重要概念：本章的重要概念：有利地段、不利地段、危险地段、发震断裂带的有利地段、不利地段、危险地段、发震断裂带的影响、地形的影响、场地固有周期计算方法、场地滤波影响、地形的影响、场地固有周期计算方法、场地滤波效应、场地类别判定方法、地基抗震承载力验算方法、效应、场地类别判定方法、地基抗震承载力验算方法、场地土液化产生的震害、影响液化的主要因素、场地土场地土液化产生的震害、影响液化的主要因素、场地土液化的判别方法、液化指数、抗液化措施。液化的判别方法、液化指数、抗液化措施。鞍山烈士山小学鞍山

43、烈士山小学 向上小学向上小学 同一套图纸同一套图纸 烈士山烈士山 解放路解放路 类类 、类类 破坏严重破坏严重 基本完好基本完好说明问题：说明问题：场地条件不同，震害不同场地条件不同，震害不同 坚硬场地，不一定对所有的建筑物都有利。坚硬场地，不一定对所有的建筑物都有利。2-1 2-1 建筑物场地的选择建筑物场地的选择抗震规范将建筑场地划分为有利地段、不利地段、危险地段抗震规范将建筑场地划分为有利地段、不利地段、危险地段 有利地段：有利地段：坚硬土、开阔平坦密实的中硬土坚硬土、开阔平坦密实的中硬土 不利地段：不利地段：软弱土、液化土、山丘、不均匀土层、软弱土、液化土、山丘、不均匀土层、非岩质陡坡

44、、河岸、边坡边缘非岩质陡坡、河岸、边坡边缘 危险地段：危险地段：滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、发震滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、发震断裂带等断裂带等发震断裂带的影响发震断裂带的影响 浅源地震，地表裂开，地面建筑物多遭破坏。浅源地震，地表裂开，地面建筑物多遭破坏。活动断层附近是地裂缝的密集区。是危险地段，设计时活动断层附近是地裂缝的密集区。是危险地段，设计时应避开。只有应避开。只有9 9度及度及9 9度以上高烈度区，设计时才考虑。度以上高烈度区，设计时才考虑。8 8度及度及8 8度以下不考虑。度以下不考虑。局部地形的影响局部地形的影响 王前信著王前信著 工程抗震三字经工程抗震三字经，地震出版

45、社，地震出版社，19971997。孤突地孤突地 灾趋重灾趋重 凹陷处凹陷处 待研中待研中2-22-2场地场地一、建筑物场地的地震影响一、建筑物场地的地震影响软弱地基，柔性结构易破坏，刚性较大的结构破坏较轻。软弱地基，柔性结构易破坏，刚性较大的结构破坏较轻。坚硬地基，刚性结构易破坏，而柔性结构破坏较轻。坚硬地基，刚性结构易破坏，而柔性结构破坏较轻。软弱夹层地基，唐山地震时，几栋砖房没倒，只开裂，钻软弱夹层地基，唐山地震时，几栋砖房没倒，只开裂，钻孔发现地基有一软弱夹层，起到隔震作用。孔发现地基有一软弱夹层，起到隔震作用。但还不能得出结论，有待于进一步研究。但还不能得出结论，有待于进一步研究。am

46、ax比平地大放大或缩小尚不清楚二、场地土层的固有周期与场地的地震效应二、场地土层的固有周期与场地的地震效应1 1。场地土层的固有周期。场地土层的固有周期场地土的固有周期是场地的最重要的特性，如何求场地的自场地土的固有周期是场地的最重要的特性，如何求场地的自振周期，用剪切质点系模型振周期，用剪切质点系模型 土柱土柱Mi Ki i hi 1ma(t)基岩基岩其中其中层土的密度层土的密度层土的厚度层土的厚度层土的剪切层土的剪切模量模量 +令令齐次方程组齐次方程组即可求得即可求得其中的第一周期（其中的第一周期（T T1 1）叫场地的基本周期。）叫场地的基本周期。实际计算时用实用方法，如雅克比法、迭代法

47、等。实际计算时用实用方法，如雅克比法、迭代法等。土层具有非线性特性，计算时土层的刚度应做适当调整。土层具有非线性特性，计算时土层的刚度应做适当调整。对于单一的均匀土层，自振周期对于单一的均匀土层，自振周期对于多层土，基本周期的近似算法对于多层土，基本周期的近似算法 土层土层 vsH基岩vsi hi基岩基岩土层越软，自振周期越长土层越软，自振周期越长越硬，越硬，.越短越短计算结果表明：计算结果表明：如果土层中含有硬夹层，基本周期减小，且越靠近如果土层中含有硬夹层，基本周期减小，且越靠近底层，减少越明显。底层，减少越明显。如果土层中含有软夹层，基本周期增大，且越靠近如果土层中含有软夹层，基本周期增

48、大，且越靠近底层，增大越明显。底层，增大越明显。2 2。场地的地震效应。场地的地震效应 场地自振周期场地自振周期T T a(t)a(t)由许多频率成分组成由许多频率成分组成 有些成分与有些成分与T T接近被放大了，与接近被放大了，与T T相相 差较大的成分，被削弱。即差较大的成分，被削弱。即“滤波滤波 效应效应”。基岩基岩 a(t)地表地表 a(t)t三、建筑场地的类别三、建筑场地的类别（先确定场地土的类型，然后再根据覆（先确定场地土的类型，然后再根据覆盖层厚度划分类别）盖层厚度划分类别）建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（GB50011-2001GB50011-2001）规定，先确定）规定，

49、先确定场地土层的等效剪切波速，再根据场地覆盖层厚度，将场场地土层的等效剪切波速，再根据场地覆盖层厚度，将场地划分为地划分为 类。类。土层的等效剪切波速土层的等效剪切波速V Vsese土层等效剪切波速土层等效剪切波速d d0 0 计算深度计算深度(m),(m),取覆盖层厚度和取覆盖层厚度和20 m20 m二者的较小值二者的较小值t t 剪切波在地表至计算深度之间的传播时间剪切波在地表至计算深度之间的传播时间d di i 计算深度范围内第计算深度范围内第i i层土的厚度层土的厚度(m)(m)V Vsi si 计算深度范围内第计算深度范围内第i i层土的剪切波速层土的剪切波速n n 计算深度范围内土

50、层的分层数计算深度范围内土层的分层数根据等效剪切波速确定场地土类型根据等效剪切波速确定场地土类型 场地土类型分场地土类型分4 4类类 坚硬场地土坚硬场地土 中硬场地土中硬场地土 中软场地土中软场地土 软弱场地土软弱场地土 场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度 震害调查表明，场地覆盖层厚度不同，地表上的建筑物破坏程震害调查表明，场地覆盖层厚度不同，地表上的建筑物破坏程度不同。度不同。我国的抗震规范对场地覆盖层的定义如下：我国的抗震规范对场地覆盖层的定义如下：一般情况下，应按地面至剪切波速大于一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s500m/s的土层顶面距的土层顶面距离确定。离确定。当地面当地面5m