工程抗震辅导资料二.doc

工程抗震教导资料二

主 题: 第一章 绪论（第4—5节）
学习时间: 10月7日－10月13日
内 容:
这周我们将学习第一章中第4—5节, 这部分关键介绍工程抗震设防以及抗震设计总体要求, 下面整理出框架供同学们学习, 期望能够帮助大家愈加好学习这部分知识。

一、 学习要求
1、 掌握三水准抗震设防目标和两阶段设计法;
2、 掌握建筑关键性分类和抗震设防标准;
3、 掌握小震、 中震、 和大震概念;
4、 掌握概念设计及基础要求。

二、 关键内容
（一）抗震设防目和要求
1、 抗震设防概念
抗震设防是指对建筑物进行抗震设计并采取一定抗震结构方法, 以达成结构抗震目。
2、 抗震设防依据
抗震设防依据是抗震设防烈度。
3、 抗震设防目
在一定经济条件下, 最大程度地限制和减轻建筑物地震破坏, 保障人民生命财产安全。
4、 抗震设防要求
在建筑物使用期间, 对不一样频率和强度地震, 应含有不一样抵御能力。即三水准抗震设防要求:
第一水准——“小震不坏”:
当遭受低于当地域设防烈度多遇地震影响时, 建筑物通常不受损坏或不需修理仍能继续使用。
第二水准——“中震可修”:
当遭受相当于当地域设防烈度地震影响时, 建筑物可能损坏, 经通常修理即可恢复正常使用。
第三水准——“大震不倒”:
当遭受高于当地域设防烈度罕遇地震影响时, 建筑物不致坍毁或发生危及生命安全严重破坏。
5、 小震、 中震和大震概率水准
经过对中国多个关键地震区地震危险性分析, 认为中国地震烈度概率分布基础上符合极值Ⅲ型分布, 地震烈度概率密度函数曲线基础形状以下图1所表示。

概率密度函数
烈度
9
8
7
6
5
罕遇
烈度
（大震）
基础
烈度
6.45
众值
烈度
（小震）
1.55度
1度
10%
2%
f（x）

图1 三种烈度含义及其关系
从概率意义上说, 小震就是发生机会较多地震。依据分析, 当分析年限取为50年时, 上述概率密度曲线峰值烈度所对应被超越概率为63.2%, 将这一峰值烈度定义为小震烈度, 又称多遇地震烈度。地震区划图所要求各地基础烈度, 能够取为中震对应烈度, 在50年内超越概率通常为10%。大震是罕遇地震, 它所对应地震烈度在50年内超越概率2%左右, 这个烈度又能够成为罕遇地震烈度。
6、 抗震设防烈度
必需按国家要求权限审批、 颁发文件（图件）确定。
通常情况下, 建筑抗震设防烈度应采取依据中国地震动参数区划图确定地震基础烈度（抗震设计规范中设计基础地震加速度值所对应烈度值）。

表1 抗震设防烈度和设计基础地震加速度
设防烈度
6
7
8
9
设计基础地震加速度
0.05g
0.10g(0.15g)
0.20g(0.30g)
0.40g
7、 设计地震分组——分为3组
设计地震分组关键是为了反应潜在震源远近影响。通常而言, 潜在震源远, 地震时传来地震波长周期分量较为显著。
在宏观烈度大致相同条件下, 处于大震级远离震中高耸建筑物震害比中小级震级近震中距情况严重多。

（二）抗震设计方法——二阶段设计法
在进行建筑抗震设计时, 标准上应满足上述三水准抗震设防要求, 在具体做法上, 中国建筑抗震设计规范采取了简化两阶段设计方法。
第一阶段设计: 根据多遇地震烈度对应地震作用效应和其她荷载效应组合验算结构构件承载力和结构弹性变形。确保了第一水准强度要求及变形要求——小震不坏
第二阶段设计: 根据罕遇地震烈度对应地震作用效应验算结构弹塑性变形。意在确保结构满足第三水准抗震设防要求——大震不倒

（三）建筑物关键性分类与设防标准
1、 建筑物关键性分类
不一样使用性质建筑物, 地震破坏造成后果严重程度是不一样。所以, 对于不一样用途建筑物抗震设防, 不宜采取同一标准, 而应依据其破坏后果加以区分对待。为此中国《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223将建筑物按其用途关键性不一样, 将抗震设防分为以下四类:
特殊设防类: 指使用上有特殊设施, 包含国家公共安全重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾难等尤其重大灾难后果, 需要进行特殊设防建筑。简称甲类。
关键设防类: 指地震时使用功效不能中止或需立刻恢复生命线相关建筑, 以及地震时可能造成大量人员伤亡等重大灾难后果, 需要提升设防标准建筑。简称乙类。
标准设防类: 指大量除1、 2、 4款以外按标准要求进行设防建筑。简称丙类。
适度设防类: 指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾难, 许可在一定条件下适度降低要求建筑。简称丁类。
2、 各类建筑物抗震设防标准
规范对各抗震设防类别建筑抗震设防标准进行了具体要求, 以下表2所表示。
设防分类
地震作用
抗震方法
特殊设防类（甲类）
按同意地震安全性评价结果且高于当地域抗震设防烈度要求确定。
按高一度要求加强抗震方法; 9度时应按比9度更高要求采取抗震方法。
关键设防类（乙类）
按当地域抗震设防烈度确定地震作用。
按高一度要求加强; 9度时应按比9度更高要求采取抗震方法。
标准设防类（丙类）
按当地域抗震设防烈度确定。
按当地域抗震设防烈度确定。
适度设防类（丁类）
通常情况下, 仍应按当地域抗震设防烈度确定其地震作用。
许可合适低于当地域抗震设防烈度要求, 6度时不应降低。
抗震设防烈度为6 度时, 除规范有具体要求外, 对乙、 丙、 丁类建筑可不进行地震作用计算。

（四）抗震设计总体要求
建筑抗震设计在总体上要求把握基础标准能够概括为: 重视场地选择, 把握建筑体型, 利用结构延性, 设置多道防线, 重视非结构原因。下面分别对各个标准进行讲解。
1.注意场地选择
依据工程地质和地震地质相关资料, 将建筑场地划分为: 有利地段、 通常地段、 不利地段、 危险地段。应依据地震活动情况、 工程地质和地震地质相关资料, 对建筑场地做出综合评价——抗震有利、 不利和危险地段。对不利地段, 应提出避开要求; 当无法避开时应采取有效方法。对危险地段, 严禁建造甲、 乙类建筑, 不应建造丙类建筑。
表3 有利、 不利、 危险地段划分
地段类别
地质、 地形、 地貌
有利地段
稳定基岩, 坚硬土, 开阔、 平坦、 密实中硬土等
通常地段
不属于有利、 不利和危险地段
不利地段
软弱土, 液化土, 条状突出山嘴, 高耸孤立山丘, 陡坡, 陡坎, 河岸和边坡边缘, 平面分布上成因、 岩性、 状态显著不均匀土层（如故河道、 疏松断层破碎带、 暗埋塘浜沟谷和半填半挖地基）, 高含水量可塑黄土, 地表存在结构性裂缝等
危险地段
地震时可能发生滑坡、 坍毁、 地陷、 地裂、 泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错部位

2.把握建筑体型
建筑物平、 立面部署基础标准: 对称、 规则、 质量与刚度改变均匀
结构对称有利于减轻结构地震扭转效应。
形状规则建筑物, 在地震时结构各部分震动易于协调, 应力集中现象较少, 所以有利于抗震。
质量与刚度改变均匀有以下两个方面含义: 其一是在结构平面方向尽可能使结构刚度中心与质量中心想一致, 不然, 扭转效应将使得远离刚度中心构建产生较为严重震害, 其二是沿结构高度防线结构质量与刚度不宜有悬殊变换, 竖向抗侧力构件截面尺寸和材料强度宜自上而下逐步减小。

表4 平面不规则关键类型
不规则类型
定义
扭转不规则
楼层最大弹性水平位移（层间）, 大于该层两端位移平均值1.2倍
凹凸不规则
平面凹进尺寸大于对应投影方向总尺寸30％
楼板局部不连续
楼板尺寸和平面刚度急剧改变。比如: 有效楼板宽度小于该层楼板经典宽度50%, 或开动面积大于该楼层楼面面积30%, 或较大楼层错层

表5 竖向不规则关键类型
不规则类型
定义
侧向刚度不规则
该层侧向刚度小于相邻上一层70%, 或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值80%; 除顶层外, 局部收进水平尺寸大于相邻下一层25%
竖向抗侧力构件不连续
竖向抗侧力构件（柱、 抗震墙、 抗震支撑）内力由水平转换构件（梁、 桁架等）向下传输
楼层承载力突变
抗侧力结构层间受剪支撑力小于相邻上一楼层80%

3.利用结构延性
延性概念: 材料、 构件和结构在荷载作用下或其她作用下, 进入屈服状态后在承载能力没有显著降低情况下变形能力。
小震下, 结构处于弹性阶段。
大震下, 利用结构弹塑性阶段性能, 经过结构一定程度内塑性变形来消耗地震能量。
在设计中, 能够经过多种多样结构方法和耗能手段来增强结构与构件延性。
砌体结构: 按要求设置钢筋混凝土圈梁和结构柱、 芯柱, 或采取约束砌体、 配筋砌体等。
混凝土结构构件: 控制截面尺寸和受力钢筋、 箍筋设置, 预防剪切破坏先于弯曲破坏、 混凝土压溃先于钢筋屈服、 钢筋锚固粘结破坏先于钢筋破坏; 能够采取强剪弱弯、 强节点弱构件设计策略促进梁以弯曲形式产生较大变形。
多、 高层混凝土楼、 屋盖宜优先采取现浇混凝土板。当采取混凝土预制装配式楼、 屋盖时, 应从楼盖体系和结构上采取方法确保各预制板之间连接整体性。
比如: 对于钢筋混凝土结构, 能够采取强剪弱弯、 强节点弱构件设计策略促进梁以弯曲形式产生较大变形; 对于砌体结构, 能够采取墙体配筋、 结构柱-圈梁体系等方法增加结构延性。
4.设置多道抗震防线
能够经过采取超静定结构、 有目设置人工塑性铰、 利用框架填充墙、 设置耗能元件或耗能装置等手段实现设置多道防线目。
应该注意标准: 第一, 不一样设防阶段应使结构周期有显著差异, 以利于避免共振; 第二, 最终一道防线要含有一定强度和足够变形潜力。
同时应该注意: 高层框架结构不应采取单跨框架结构; 多层框架结构不宜采取单跨框架结构。
5.注意非结构原因
非结构构件关键包含:
建筑非结构构件: 指除承重体系以外固定构件和部件, 关键包含非承重墙、 附着于楼面、 屋面结构构件、 装饰构件和部件等。
隶属机电设备: 电梯、 照明、 采暖、 空调和消防系统等。
在结构抗震概念设计中, 对于非结构构件, 应该注意:
（1）非结构构件与主体结构之间要有可靠连接和锚固。
（2）非结构构件可能对主体结构动力特征（如结构阻尼、 结构振动周期等）造成影响。

三、 经典习题
（一）简答题
1．简述三水准抗震设防要求具体内含。
答:
第一水准即“小震不坏”: 当遭受低于当地域设防烈度多遇地震影响时, 建筑物通常不受损坏或不需修理仍能继续使用。
第二水准即“中震可修”: 当遭受相当于当地域设防烈度地震影响时, 建筑物可能损坏, 经通常修理即可恢复正常使用。
第三水准即“大震不倒”: 当遭受高于当地域设防烈度罕遇地震影响时, 建筑物不致坍毁或发生危及生命安全严重破坏。

2．简述抗震方法与抗震结构方法区分。
答:
抗震方法: 指除地震作用计算和抗力计算以外抗震设计内容, 包含抗震结构方法。
抗震结构方法: 依据抗震概念设计标准, 通常不需计算而对结构和非结构各部分必需采取多种细部要求。

3．叙述建筑体型质量与刚度改变均匀含义。
答:
质量与刚度改变均匀有以下两个方面含义: 其一是在结构平面方向尽可能使结构刚度中心与质量中心想一致, 不然, 扭转效应将使得远离刚度中心构建产生较为严重震害, 其二是沿结构高度防线结构质量与刚度不宜有悬殊变换, 竖向抗侧力构件截面尺寸和材料强度宜自上而下逐步减小。

4．不规则结构处理方法有哪两种。
答:
方法1: 设抗震缝, 将结构分成规则结构单元
方法2: 不设抗震缝, 应进行较精细结构分析