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[建筑结构] 第八章 第一节 建筑结构抗震(一)

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发表于 2013-2-23 09:53:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 gaocen 于 2013-2-24 12:11 编辑

第一节   概述

一、名词术语涵义
1 .地震
由于地下岩层构造状态突然破裂、或由于局部岩层塌落、火山喷发、核爆炸等原因产生振动,并以波的形式传到地面引起地面颠簸和摇晃,这种地面运动就叫做地震。建筑抗震设计中所指的地震是由于岩层构造状态突然发生破裂引起的地震。
2 .震级
是衡量一次地震大小的等级。用符号“M”表示,一般称为里氏震级
( 1 ) M =2~4 的地震为有感地震
( 2 ) M > 5 的地震,对建筑物有不同程度的破坏
( 3 ) M > 7 的地震,称为强烈地震或大地震
3 .地震烈度
指地震时某一地区地面和各类建筑物遭受地震影响的强弱程度
4 .多遇地震烈度
设计基准期 50 年内超越概率6 3 . 2 %的地震烈度。
5 .基本烈度
指中国地震烈度区划图标明的地震烈度。 1990年颁布的地震烈度区划图标明的基本烈度为 50 年期限内,一般场地条件下,可能遭遇超越概率为 10 %的地震烈度。
6 .罕遇地震烈度
设计基准期 50 年内超越概率2 %一 3 %的地震烈度。
7 .抗震设防烈度
按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度,一般情况可采用中国地震烈度区划图标明的基本烈度。
8 .地震作用
地震作用是地震动影响结构后,结构产生的动态反应(如速度,加速度,变形)。地震作用不是直接的外力作用,而是结构的地震时的动力反应,是一种间接作用。地震作用的大小与地震动的性质和工程结构的周期、阻尼等动力特性有关;地震作用分为水平地震作用、竖向地震作用和扭转地震作用。
9 .超越概率
一定地区范围和时间范围内,发生的地震烈度超过给定地震烈度的概率。
10 .抗震设防标准
衡量抗震设防要求的尺度,由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。
11 .设计地震动参数
抗震设计用的地震加速度(速度、位移)时程曲线,加速度反应谱和峰值加速度。
12 .设计基本地震加速度
50 年设计基准期内超越概率为 10 %的地震加速度的设计取值。
13 .抗震概念设计
根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置,并确定细部构造的过程。
14 .抗震措施
除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。
15 .抗震构造措施
根据抗震概念设计原则,一般不需要计算而结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。
16 .设计特征周期
抗震设计用地震影响系数曲线中,反应地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值。
17 .场地
工程群体所在地、具有相似的反应谱特征。其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2的平面面积。

二、建筑抗震设防分类与设防目标
(一)建筑物抗震设防类别
建筑结构应根据其破坏造成的人员伤亡,直接和间接经济损失及社会影响的大小等因素分为以下四类。
1特殊设防类:指使用上有特殊设施,涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果,需要进行特殊设防的建筑。简称甲类建筑。
2重点设防类:指地震时使用功能不能中断需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑。简称乙类建筑。
3标准设防类:除甲类、乙类、丁类以外,需要按标准要求进行设防的建筑。简称丙类建筑。
4适度设防类:使用上人员稀少且震伤不至于产生次生灾害,允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类建筑。

建筑工程抗震设防分类标准

4.0.2 抗震防灾建筑应根据其社会影响及在抗震救灾中的作用划分抗震设防类别。
4.0.3 医疗建筑的抗震设防类别,应符合下列规定:
1 三级特等医院的住院部、医技楼、门诊部,抗震设防类别应划为甲类。
2 大中城市的三级医院住院部、医技楼、门诊部,县及县级市的二级医院住院部、医技楼、门诊部,抗震设防烈度为8、9度的乡镇主要医院住院部、医技楼,县级以上急救中心的指挥、通信、运输系统的重要建筑,县级以上的独立采、供血机构的建筑,抗震设防类别应划为乙类。
三级医院指该医院总床位不少于500个且每床建筑面积不少于60m2,二级医院指床位不少于100个且每床建筑面积不少于45m2。三级特等医院为极少数承担特别重要医疗任务的三级医院。
3 工矿企业的医疗建筑,可比照城市的医疗建筑确定其抗震设防类别。
4.0.4 消防车库及其值班用房,抗震设防类别应划为乙类。
4.0.5 大中城市和抗震设防烈度为8、9度的县级以上抗震防灾指挥中心的主要建筑,抗震设防类别应划为乙类。
工矿企业的抗震防灾指挥系统建筑,可比照城市抗震防灾指挥系统建筑确定其抗震设防类别。
4.0.6 疾病预防与控制中心建筑的抗震设防类别,应符合下列规定:
1 承担研究、中试和存放剧毒的高危险传染病病毒任务的疾病预防与控制中心的建筑或其区段,抗震设防类别应划为甲类。
2 县、县级市及以上的疾病预防与控制中心的主要建筑,除1款规定者,其抗震设防类别应划为乙类
6.0.2 公共建筑,应根据其人员密集程度、使用功能、规模、地震破坏所造成的社会影响和直接经济损失的大小划分抗震设防类别。
6.0.3 体育建筑中,使用要求为特级、甲级且规模分级为特大型、大型的体育场和体育馆,抗震设防类别应划为乙类。
特级指举办亚运会、奥运会级世界锦标赛的主场;甲级指举办全国性和单项国际比赛的场馆;大型体育场指观众座位容量不少于40000人,特大型60000人,大型体育馆(含游泳馆)指观众座位容量不少于6000人,特大型10000人。
6.0.4 影剧院建筑中,大型的电影院、剧场、娱乐中心建筑,抗震设防类别应划为乙类。
大型剧场、电影院,指座位不少于1200;大型娱乐中心指一个区段内上下楼层合计的座位明显大于1200同时其中至少有一个座位在500以上(相当于中型电影院的座位容量)的大厅。
6.0.5 商业建筑中,大型的人流密集的多层商场,抗震设防类别应划为乙类。当商业建筑与其他建筑合建时应分别判断,并按区段确定其抗震设防类别。
大型商场指一个区段的建筑面积25000m2或营业面积10000m2以上的商业建筑
当商业建筑与其他建筑合建时,包括商住楼或综合楼,其划分以区段按比照原则确定。例如,高层建筑中多层的商业裙房区段或者下部的商业区段为乙类,而上部的住宅可以为丙类。还需注意,当按区段划分时,若上部区段为乙类,则其下部区段也应为乙类。
对于人员密集的证券交易大厅,可按比照原则确定抗震设防类别。
6.0.6 博物馆和档案馆中,大型博物馆,存放国家一级文物的博物馆,特级、甲级档案馆,抗震设防类别应划为乙类。
大型博物馆指建筑规模大于10000m2,一般适用于中央各部委直属博物馆和各省、自治区、直辖市博物馆。特级档案馆为国家级档案馆,甲级档案馆为省、自治区、直辖市档案馆,二者的耐久年限要求在100年以上。
6.0.7 会展建筑中,大型展览馆、会展中心,抗震设防类别应划为乙类。
这类展览馆、会展中心,在一个区段的设计容纳人数一般在5000人以上。科技馆可比照展览馆确定其抗震设防类别。
6.0.8 教育建筑中,人数较多的幼儿园、小学的低层教学楼,抗震设防类别应划为乙类。这类房屋采用抗震性能较好的结构类型时,可仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
人数较多的小学指单体建筑学童人数600人以上;人数较多的幼儿园指单体建筑幼儿人数200人以上。按当前的经济条件,这类低层房屋通常采用砌体结构,故规定如果改用抗震性能较好的混凝土结构材料和合理的结构类型时,抗震措施可仍按原设防烈度采用。
6.0.9 科学实验建筑中,研究、中试生产和存放剧毒的生物制品、天然和人工细菌、病毒(如鼠疫、霍乱、伤寒和新发高危险传染病等)的建筑,抗震设防类别应划为甲类。
6.0.10 高层建筑中,当结构单元内经常使用人数超过10000人时,抗震设防类别宜划为乙类。
6.0.11 住宅、宿舍和公寓的抗震设防类别可划为丙类。



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 楼主| 发表于 2013-2-23 10:03:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 gaocen 于 2013-4-11 17:30 编辑

(二)抗震设防目标
抗震设计要达到的目标是在不同频度和强度的地震发生时,要求建筑具有不同的抵抗能力。对发生可能性较大的多遇地震,要求结构不受损坏;而对于发生可能性较小的罕遇地震,则允许结构有所损坏,但不倒塌。我国现行《 建筑抗震设计规范 》 ( GB 50011-2001 ) (以下简称抗震规范)根据这些原则提出了“三个水准”的抗震设防目标。
第一水准:当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震(小震)作用时,一般不受损坏或不需修理仍可继续使用;
第二水准:当遭受本地区设防烈度的地震(中震)作用时,可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用;
第三水准:当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震(大震)作用时,建筑不致倒塌或危及生命的严重破坏。
通常将其概括为:“小震不坏中震可修大震不倒”。
在抗震设计时,为满足上述三水准的目标采用两阶段设计法。
第一阶段设计:按多遇地震作用效应和其他荷载效应的基本组合进行截面设计,以及验算在多遇地震作用下结构的弹性变形,这就是所谓的“抗震计算设计”。它使建筑物满足第一水准设防目标。第一阶段设计中还包括抗震概念设计和抗震构造措施,它使建筑物满足第二水准的设计要求。
第二阶段设计为弹塑性变形验算,对特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构,除进行第一阶段设计外,还要对罕遇地震作用下结构的薄弱层进行弹塑性变形验算和采取相应的构造措施,使建筑物满足第三水准的设防要求。
上面提到的多遇地震 〔 小震)、基本烈度地震(中震)、罕遇地震(大震)之间的关系大致为:
小震比基本烈度低 1 . 55 度
大震比基本烈度高 1 度左右

三、抗震设计标准
抗震设防烈度为 6 度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计,抗震规范适用于抗震设防烈度为 6 、 7 、 8 和 9 度地区建筑的抗震设计和隔震、消能减震设计。设防烈度高于 9 度地区的建筑,其抗震设计应按专门规定进行抗震设计。
建筑抗震设计包括:满足抗震概念设计的结构布置、地震作用计算、构件截面计算和采取相应的抗震构造措施。
各类别建筑的抗震设防标准,应符合下列要求:
(1)特殊设防类建筑:应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施当抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施.同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区设防烈度的要求确定其地震作用
(2)重点设防类建筑:应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施但当抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施应符合有关规定。同时,应按本地区设防烈度确定其地震作用(区别特殊设防)。对于划为重点设防类而规模很小的工业建筑改用抗震性能较好的材料且符合抗震设计规范对结构体系的要求允许标准设防类建筑设防。
(3)标准设防类建筑:应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危机生命安全的严重破坏的抗震设防目标
(4)适度设防类建筑:允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低抗震措施,但抗震设防烈度为6度时不应降低一般情况下应按本地区抗震设防烈度确定其地震
       作用抗震设防烈度为 6 度时,除抗震规范有具体规定外,对乙、丙、丁类建筑可进行地震作用测算

四、抗震设计的基本要求
(一)选择对抗震有利的场地和地基
( 1 )应根据工程需要掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。选择有利地段,避开不利地段。当无法避开时应采取有效措施。对危险地段严禁建造类的建筑,不应建造类的建筑。
3.3.5 山区建筑场地和地基基础设计应符合下列要求:
1 山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求,因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程;边坡应避免深挖高填,坡高大且稳定性差的边坡应采用后仰放坡或分阶放坡。
2 建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离,其值应根据抗震设防烈度的高低确定,并采取措施避免地震时地基基础破坏。
有利地段是指:坚硬土开阔平坦密实均匀中硬土地段。
不利地段是指:软弱土液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡、河岸和边坡边缘故河道断层破碎带等。
危险地段是指:地震时可能发生滑坡崩塌地陷地裂泥石流以及发震断裂带上可能发生地表错位的部位等地段。
( 2 )同一结构单元不宜设置在性质截然不同地基土上,也不宜部分采用天然地基部分采用桩基当地基有软弱砧性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相应措施。

(二)建筑设计和建筑结构的规则性
( 1 )建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑体型的规则性。体型指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。不规则的建筑方案应按规定采取加强措施特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施不应采取严重不规则的设计方案。
( 2 )建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化竖向抗侧力构件截面尺寸材料强度自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
当存在表 8-1 所列举的平面不规则类型或表 8-2 所列举的竖向不规则类型时,应符合下面第 3 条的有关规定。

同《抗规》3.4
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( 3 )不规则的建筑结构,应按下列要求进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施:
1 )平面不规则而竖向规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型,并应符合下列要求:
① 扭转不规则时,应计及扭转影响,且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移水平值的 1 . 5 倍;
② 凹凸不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型,当平面不对称时尚应计及扭转影响。
2 )平面规则而竖向不规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型,其薄弱层的地震剪力应乘以 1 . 15 的增大系数,应按抗震规范有关规定进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析,并应符合下列要求:
竖向抗侧力构件不连续时,该构件传递给水平转换构件地震内力应根据烈度高低水平构件的类型受力情况几何尺寸应乘以 1 . 25~ 1.5的增大系数;
侧向刚度不规则时相邻层侧向刚度比根据结构类型符合规范的相关规定。
③楼层承载力突变时,薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一层的 65 %。
3 )平面不规则且竖向不规则的建筑结构,应同时符合本条 1 )、 2 )款的要求。 特别不规则的建筑,应经专门研究采取更有效的加强措施对薄弱部位采用相应的抗震性能化设计
( 4 )砌体结构和单层工业厂房的平面不规则性和竖向不规则性,应分别符合 《 抗震规范 》 有关章节的规定。


 楼主| 发表于 2013-2-25 10:08:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 gaocen 于 2013-2-25 10:11 编辑

( 5 )体型复杂、平立面不规则的建筑,应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析,确定是否设置防震缝,并分别符合下列要求:
1 不设置防震缝时,应采用符合实际的计算模型,分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位,采取相应的加强措施。
2 当在适当部位设置防震缝时形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度结构材料种类结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应的情况,留有足够的宽度,其两侧的上部结构应完全分开
3 设置伸缩缝沉降缝,其宽度应符合防震缝的要求。

 楼主| 发表于 2013-3-14 10:40:47 | 显示全部楼层
顶下再看  
发表于 2013-4-9 02:01:07 | 显示全部楼层
挺好啊  
发表于 2013-4-13 18:48:19 | 显示全部楼层
好帖子,谢楼主
发表于 2013-10-5 06:40:54 | 显示全部楼层
不是吧  
发表于 2013-12-14 00:47:46 | 显示全部楼层
谢谢楼主啊!
发表于 2014-2-14 09:18:09 | 显示全部楼层
哈哈,顶你了哦.  
发表于 2014-2-15 03:34:04 | 显示全部楼层
写得好啊 估计有马甲  
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