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1、建筑物典型震害及 抗震规范修编(上),黄世敏 中国建筑科学研究院,China Academy of Building Research,抗震设计规范修订进度控制,依据：建设部建标200677号文 起始：2007年1月第一次全体工作会议 进展：2008年4月初稿 2008年7月局部修订（2008版） 2009年5月征求意见稿 2009年10月完成试设计 2009年11月送审稿 2009年11月13-14日审查会 2009年底报批,China Academy of Building Research,抗震设计规范主要修订内容,原有条文554条，修订97条，占17.5% 主要修订原则和内容：延续20
2、01规范，对2008版的改进和完善 （1）场地类别和液化判别方法调整 （2）地震作用和结构计算：调整了地震影响系数曲线的阻尼调整参数、钢结构的阻尼比和承载力抗震调整参数、隔震结构的水平向减震系数的计算、补充了大跨屋盖建筑水平和竖向地震作用的计算、提出了钢结构房屋抗震等级并调整了抗震措施规定；明确了6度设防要求；补充了7度(0.15g)、8度(0.3g)设防的抗震措施规定 （3）概念设计和延性设计要求 （4）扩大隔震和消能减震房屋的适用范围,China Academy of Building Research,抗震设计规范主要修订内容,（5）新增：大跨屋盖建筑、地下建筑、框排架厂房、钢支撑-混凝
3、土框架和钢框架-混凝土核心筒结构的抗震设计规定 （6）新增：建筑抗震性能化设计原则 （7）取消：内框架砖房相关内容 征求意见1200多条（次）,China Academy of Building Research,试设计及震害分析,试设计（一）大跨空间屋盖结构 网壳 张弦梁 弦支穹顶 （二）砌体结构 小开间多层普通砖和多孔砖砌体房屋 横墙较少多层普通砖和多孔砖砌体房屋 （三）钢结构 多层钢结构房屋 高层钢结构房屋 （四）RC框架结构楼梯间 （五）大地盘塔楼隔震 （六）结构时程分析输入地震波,China Academy of Building Research,试设计及震害分析,震害分析 RC框
4、架结构 RC剪力墙结构 多层砌体结构,China Academy of Building Research,抗震设计基本思想,众所周知，当我们设计一般的结构时，往往要求结构在规定荷载作用下处于或基本处于弹性工作阶段，结构计要有足够的强度，保证安全，又要有足够的刚度，保证结构的变形在使用许可范围之内。例如，我们设计楼板或大梁时，在竖向恒载及活载作用下，除了必须满足强度要求外，其挠度变形也必须控制在许可范围之内，从而使之在使用功能上和外观上均能满足要求。又如，在设计高耸结构时，设计者将会考虑在大风作用下结构依然保持弹性状态。总之，结构抗御一般的荷载作用时，设计者必须遵循的基本原则是使结构在预期荷载
5、作用下保持在或基本保持在弹性工作状态，结构内力的分析与设计一般采用弹性分析方法。在实际工程中，按照这样原则设计出来的结构，如果没有遇到特别的情况，在预期的荷载作用下，极少出现严重破坏、过度变形等不正常状态。,China Academy of Building Research,而地震作用则不同，由于地震本身的随机性很强，在某一地区，在某一基准期内，可能出现的最大地震动是一个随机变量，事先无法预知。相对于上述荷载，地震动的影响次数少，作用时间短，各次地震的强度差异很大。若要求在各种强度地震动下，结构仍然保持弹性状态是很不经济的，甚至是不可能的。因此，结构的抗震设计与结构抗御其他荷载作用的设计是不
6、同的，对于结构工程师而言，在进行工程抗震设计时，必须要清楚地震作用有别于其他荷载的特殊情况，进而准确理解与把握符合这一特殊情况的结构设计基本原则，即结构抗震设计思想。,China Academy of Building Research,我国的建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008年版）第1.0.1条规定：“为贯彻执行中华人民共和国建筑法和中华人民共和国防震减灾法并实行以预防为主的方针，使建筑经抗震设防后，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失，制定本规范。按本规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继
7、续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏”。作为抗震设计规范的第一条规定，其目的是为了明确建筑抗震设防的政策、方针及基本目的，同时，给出了现阶段抗震设计的基本思想，即抗震设防目标问题。我国现行抗震设计规范B50011沿用了89规范的“三水准”的抗震设计思想，即通常所说的“小震不坏、中震可修、大震不倒”。,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,三水准下钢筋混
8、凝土框架结构的破坏程度与层间位移角的大致对应关系,建筑抗震设计规范的三个水准设防目标是通过“两阶段设计”来实现，其方法和步骤是： 1第一阶段设计： 第一步采用第一水准烈度的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求； 第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值；同时采取相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能能力，从而自动满足第二水准的变形要求。 2第二阶段设计：采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的
9、弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范限值；并结合采取必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。,China Academy of Building Research,房屋建筑地震破坏的直接原因,根据以往地震经验，概括起来，地震期间导致建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况： (一)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑物的直接危害； (二)地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏； (三)建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆等引起的破坏。,China Academy of Bui
10、lding Research,当今，抗震科学尚处于较低水平，试验手段和技术还不能确切模拟地震对建筑的破坏作用，因而，地震区建筑物的破坏状况便成为探索地震破坏作用和结构震害机理最直接和最全面的大型结构试验。因此，有必要在充分吸取历史地震经验和教训的基础上，结合现代技术，在基本理论、计算方法和构造措施等多方面，研究改进建筑的抗震设计技术，以进一步提高房屋建筑的抗震可靠度。,China Academy of Building Research,1、场地选址问题,地震造成建筑物的破坏，情况是多种多样的。其一，是由于地震时的地面强烈运动，使建筑物在振动过程中，因丧失整体性或强度不足，或变形过大而破坏；其
11、二，是由于水坝坍塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成的；其三，是由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成的。前两种情况可以通过工程措施加以防治；而后一情况，单靠工程措施是很难达到预防目的的，或者所花代价昂贵。因此，选择工程场址时，应该进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段；尽可能避开对建筑抗震不利的地段；任何情况下均不得在抗震危险地段上，建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,位于地震断层的建筑，由于地震断
12、错和地面强大振动，带内房屋毁灭性坍塌。如图1所示为地震后汶川县映秀镇的航拍照片。映秀镇处于龙门山中央主断裂带之上，是此次地震的震中位置，其地震影响烈度高达11度，区域范围内的房屋建筑遭受毁灭性破坏。,地震后映秀镇航拍照片,China Academy of Building Research,震后汶川县映秀镇航拍照片（网络照片）,China Academy of Building Research,极震区地震摧毁的村庄（网络照片）,China Academy of Building Research,山区建筑，由于山体滑坡和泥石流作用，引起建筑的倒塌或埋掉建筑物。如图所示为地震后北川新县城照片，
13、由图可以看出，地震导致了大量的山体滑坡，新县城几乎被滑坡体掩埋。山体崩塌产生的巨大滚石，直接造成了建筑的破坏。,震后的北川县城，右边山体产生的巨大滑坡冲毁了大片建筑,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,地震造成建筑物的破坏,除地震动直接引起结构破坏外,还有场地条件的原因,如地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉陷,地面塌陷、隆起及粉、砂土液化等,震后的地面塌陷（网络照片）,China Academy of Building Research,彭州市白鹿镇中心学校地面隆起2m,建筑物中等破
14、坏,China Academy of Building Research,彭州市白鹿镇中心学校地面隆起2m,隆起带穿过的建筑物倒塌,China Academy of Building Research,地震导致北川县城河道的边坡破坏(敬登虎 赵国栋提供),China Academy of Building Research,集集地震光复国中操场地面上下错动2m,操场主席台,China Academy of Building Research,台湾集集地震道路升起4米,建筑物基本完好,China Academy of Building Research,集集地震断层造成边坡滑动使民宅横向移动10
15、m垂直落差约6m,China Academy of Building Research,什邡市某村地面沙土液化导致喷砂冒水,China Academy of Building Research,汶川地震郫县农田地面沙土液化 (照片由王自法提供),China Academy of Building Research,汶川地震某镇地面沙土液化,汽车沉陷(照片由工力所提供),China Academy of Building Research,集集地震砂土液化使房子产生较大沉陷,China Academy of Building Research,1964年日本新瀉发生7.5级地震，地基液化，使得建
16、筑物严重倾斜甚至倒下，但结构本身没破坏,China Academy of Building Research,1964年日本新瀉发生7.5级地震，地基液化，使得建筑物严重倾斜甚至倒下，但结构本身没破坏,China Academy of Building Research,建造在陡坡之上的建筑由于避让的距离不够，地震时边坡滑移或变形引起建筑的倒塌、倾斜或开裂。如图4所示为陕西宝鸡市陈仓区某住宅楼因边坡避让距离不足及孤山效应等原因导致的开裂破坏。,(a) 外纵墙距离左侧陡坡不足2m (b) 横墙竖向裂缝 (c) 内部墙体裂缝 陕西宝鸡市陈仓区某住宅楼因边坡避让距离不足导致的开裂破坏,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,条文4.1.1条明确规定：选择建筑场地时,应按规定划分对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段.,China Academy of Building Research,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,本次修订，明确其它地段划为可进行建设的一般场地。考虑到高含水量的可塑黄土在地震作用下会产生震陷，历次地震的震害也比较重，当
