建筑结构抗震知识课件

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1、第十章 建筑结构抗震知识,重点：地震常用术语 难点：抗震设计的基本要求,地球的构造,地球是一个巨大的实心椭圆球体，平均半径为6370千米。地球的内部好比一个煮熟的鸡蛋，最外层相当于蛋壳的部分叫做地壳，平均厚度为35.4千米，由各种岩石和土壤层组成。 幻灯片 5,地球的中间层相当于蛋清，叫做地幔，厚度约为2900千米，由成分复杂的岩浆物组成，温度高达1000-2000幻灯片 5,地球最内部相当于蛋黄的部分叫做地核，半径约为3470千米，由铁、镍等很“重”的物质构成，温度可达5000，压力高达几百万帕斯卡。多数构造地震发生在地壳的岩石层内，也有的发生在地幔的上部,地震基本知识,火山地震： 由于火山

2、活动时岩浆喷发冲击或热力作用而引起的地震，称为火山地震。火山地震一般较小，数量约占地震总数的7%左右。地震和火山往往存在关联。火山爆发可能会激发地震，而发生在火山附近的地震也可能引起火山爆发。,由于地下水溶解了可溶性岩石,使岩石中出现空洞并逐渐扩大,或由于地下开采形成了巨大的空洞,造成岩石顶部和土层崩塌陷落,引起地震,叫陷落地震。地震能量主要来自重力作用。,陷落地震：,陷落地震主要发生在石灰岩或其他岩溶岩石地区，由于地下溶洞不断扩大，洞顶崩塌，引起震动。矿洞塌陷或大规模山崩、滑坡等亦可导致这类地震发生。 这类地震为数很少，约占地震总数的3%左右，虽距地表较浅，但危害性较小,构造地震： 由地壳运

3、动所引起的地震。一般认为，地壳运动是长期的、缓慢的，一旦地壳所积累的地应力超过了组成地壳岩石极限强度时，岩石就要发生断裂而引起地震。 也就是地应力从逐渐积累到突然释放时才发生地震。 构造地震是种括动频繁、影响范围大、破坏力强的地震，世界上最多(90%以上)和最大的地震都属于构造地震。 。,地震成因是地震学科中的一个重大课题。目前有如大陆漂移学说、海底扩张学说等。现在比较流行的是大家 普遍认同的板块构造学说。 1965 年加拿大著名地球物理学家威尔逊首先 提出“板块”概念， 1968 年法国人把全球岩石圈划分成六大板块，即欧亚、太平洋、美洲、印度洋、非洲和南极洲板块。板块与板块的交界处，是地壳活

4、动比较活跃的地带，也是火山、地震较为集中的地带。 板块学说是大陆漂移、海底扩张等学说的综合与延伸，它虽不能解决地壳运动的所有问题，却为地震成因的理论研究。,人工诱发地震 人工诱发地震是由于水库蓄水或地下大爆破所引起的地震。它多发生在水库或爆破点附近地区，震源深度较浅，最大的震级目前不超过65级。,人工切坡,我国地震情况,全世界地震主要分布于以下两个带： 一个是环太平洋地震带，经我国台湾省； 另一个是欧亚地震带(喜马拉雅地中海地震带)，经我国横断山脉、喜马拉雅山区。这两个地震带释放的能量，约占全球所有地震释放能量的98%。 我国正好介于地球的两大地震带之间，因此我国抗震设防的国土面积达到82.7

5、%。,20世纪全球两次死亡20万人以上的大地震都发生在我国，一次是1920年的宁夏海源地震，8.5级，死亡23.4万人；另一次是1976年的唐山地震，7.8级，24.2万人死亡。 2008年的汶川地震，8.0级，约8.7万人死亡。,汶 川 地 震,地震波,当地球的岩层突然断裂时，岩层积累的变形能突然释放，这种地震能量一部分转化为热能，一部分以波的形式向四周传播。这种传播地震能量的波就是地震波,地震波的传播以纵波最快，横波次之，面波最慢。 在离震中较远的地方，一般先出现纵波造成房屋的上下颠簸，然后才出现横波和面波造成房屋的左右摇晃和扭动。在震中区，由于震源机制的原因和地面扰动的复杂性，上述三种波

6、几乎是难以区分的,1）地裂缝 重力地裂缝：由于地面作剧烈震动而引起的惯性力超过了土的抗剪强度所致。 构造地裂缝：与地质构造有关，是地壳深部断层错动延伸至地面的裂缝。,地震的破坏作用一 、地表破坏,2）喷砂冒水 在地下水位较高的平原及沿海地区，地下存在埋深较浅的细砂层或粉土层时，可能发生喷砂冒水现象。,地面砂浆冒水,3）地面下沉 在强烈的地震作用下，在回填土和孔隙较大粘性土等松软而压缩性较高的土层中，往往发生震陷，使建筑物破坏，此外，在岩溶洞和采空区也常发生震陷。,4）滑坡、塌方 在强烈的地震下，常引起河岸、陡坡滑坡，有时规模很大，造成公路堵塞、岸边建筑物破坏。,山体滑坡,建筑物破坏 1）结构丧

7、失整体性 建筑物一般都是由许多构件组成，在地震作用下因构件连接不牢、支撑长度不够或作为支座的墙体倒塌、柱断裂，都会引起结构丧失整体性而破坏。 2）结构承载力不足而引起的破坏 作为结构主要承重的构件，墙、柱、梁等由于其强度不足，在地震发生时首先破坏，不能继续承受重力荷载从而造成房屋倒塌。,地震的破坏作用二、建筑物破坏,唐山市河北省矿业学院图书馆,当建筑物建在软弱的地基土上或建在液化的地基土上，而又未进行特殊处理，在地震发生时地基土的抗剪承载能力不能抵抗重力的继续作用，从而造成房屋的局部倾斜或不均匀下沉。,地震的破坏作用 3、地基失效,次生灾害： 地震除直接造成建筑物的破坏外，还会引起火灾、水灾、

8、有毒物质污染等次生灾害 尤其在大城市，由次生灾害造成的损失有时比地震直接产生的灾害造成的损失还要大，如2011年3月11日发生在日本的大地震造成的福岛核泄露事件。,地震的破坏作用三、次生灾害,地震引发的海啸,地震引发海啸,震级是按照地震本身强度而定的等级标度，用以衡量某次地震的大小，用符号M表示。震级的大小是地震释放能量多少的尺度，也是表示地震规模的指标，其数值是根据地震仪记录到的地震波图来确定的。一次地震只有一个震级。,震级,目前国际上比较通用的是里氏震级。它是以标准地震仪在距震中100km处记录下来的最大水子地动位移(即振幅A，以“m”计)的常用对数值来表示该次地震的震级，其表达式：M=l

9、gA,一般说来，M5的地震，对建筑物要引起不同程度的破坏，统称为破坏性地震；M7的地震称为强烈地震或大地震；M8的地震称为特大地震。,1、地震烈度 地震烈度是指某地区的地面及建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度，用符号I表示。,烈度:,对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同地点的影响是不一样的。一般说，距震中愈远，地震影响愈小，烈度就愈低；反之，距震中愈近，烈度就愈高。此外，地震烈度还与地震大小、震源深度、地震传播介质、丧土性质、建筑物动力特性、施工质量等许多因素有关。,2、多遇烈度、基本烈度、罕遇烈度,抗震规范提出了“三水准”的抗震设防目标。 第一水准小震不坏， 当遭受低于本地区

10、抗震设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。 第二水准中震可修，当遭受到相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。 第三水准大震不倒 当遭受到高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。,抗震设防:,二阶段设计方法：,第一阶段：承载力验算 第二阶段：结构弹塑性变形验算 对于大多数一般性结构，可只要进行第一阶段设计，通过概念设计和构造措施满足第三水准的设计要求,概念设计：概念设计指地震灾害和工程经验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和细部构造的过程,抗震设计的两大

11、内容： 1、结构抗震验算 （1）地震作用的计算 （2）截面抗震验算以及抗震变形计算 2、抗震措施 （1）抗震构造措施 如：构件的配筋要求，延性要求，锚固长度等 （2）其他抗震措施：结构体系的确定。如：高宽比，长宽比，结构布置等。,抗震设防分类 四个抗震设防类别： （1） ( 特殊设防类，甲类 ) （2） (重点设防，乙类 ) （3） (标准设防，丙类 ) （4） (适度设防，丁类 ),抗震等级： 四个抗震等级： （1） ( 很严格，一级 ) （2） (严格，二级 ) （3） (较严格，三级 ) （4） (一般，四级 ),基本规定,抗震设防烈度为 ( 6度 ) 时，必须进行抗震设计。 广州：抗震

12、设防烈度为 7度. 广州（越秀、荔湾、海珠、天河、白云、黄埔、番禺、南沙、萝岗）,工作任务1：了解地震的成因，地震给人类带来的灾难； 工作任务2：让你选择一栋教学楼的抗震结构体系，你应该从哪些方面来考虑。,任务实施,抗震设防-概念设计,一、选择抗震有利的地段 二、选择对抗震有利的地基,三、选择有利的房屋抗震体型 ：平面规则性 ：立面规则性 ：合适的房屋高度 ：合适的房屋高宽比 ：防震缝的合理设置 四、合理的结构布置方案 五、合理的结构材料 六、控制结构变形，确保结构整体性 七、减轻房屋的自重 八、妥善处理非结构构件（玻璃幕墙、填充墙、外墙板）,（1）同一结构单元不宜设置在(？ ) （2）同一结

13、构单元不宜部分采用( ？ )采用桩基； 当采用不同基础类型或基础埋深显著不同时，应根据地震时两部分地基基础的沉降差异，在基础、上部结构的相关部位采取相应措施。,地基和基础的抗震措施,（3）地基为(？ )、 (？ ) 、 (？ )或(？ )时，应根据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响，采取相应的措施。 （4）在地基稳定的条件下，还应考虑(？ )，力求避免共振的影响。,液化现象 在地下水位以下的松散的饱和砂土和饱和粉土，在受到地震作用时，土颗粒间有压密的趋势，使土中孔隙水压力增高，当孔隙水来不及排出时，将致使土颗粒处于悬浮状态，形成有如“液体”一样的现象，称为液化。,抗液化措施 1）全部消除地基液

14、化沉陷的措施 采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分)， 采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下稳定土层中，其深度不应小于0.5m；,采用加密法(如振冲，振动加密，挤密碎石桩，强夯等)， ； 用非液化土替换全部液化土层，或增加上覆非液化土层的厚度。,2）部分消除地基液化沉陷的措施 处理深度应使处理后的地基液化指数减少，其值不宜大于5，大面积筏基、箱基的中心区域，处理后的液化指数可比上述规定降低1；对独立基础与条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。 采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于规范规定的液化判别标准贯入锤击数临界

15、值。 采取减小液化震陷的其他方法，如增厚上覆非液化土层的厚度和改善周边的排水条件等。 对基础结构和上部结构采取构造措施。,混凝土结构房屋抗震措施,震害及其分析： 多高层钢筋混凝土建筑结构的主要震害特征： 1、共振效应引起的震害 2、结构平面或者竖向布置不当引起的震害,现浇框架柱构造措施： 1、控制轴压比。,轴压比：柱(墙)的轴心压力设计值与柱(墙)的轴心抗压力设计值之比值)。它反映了柱(墙)的受压情况 。 轴压比越大，柱的延性就越差，在地震作用下柱的破坏呈脆性 。,2、四级抗震和不超过两层时，框架柱的b和h均不宜小于300mm，圆柱直径d不宜小于350mm 一二三级抗震或超过2层时，b400m

16、m，h 400mm；d 450mm 4、剪跨比2，避免采用短柱； 截面长边与短边的边长之比不宜大于3。 5、加强柱端约束,根据震害调查，框架柱的破坏主要集中在柱端1.01.5倍柱截面高度范围内，因此，应该采用加密箍筋的措施来约束柱端,加密区箍筋主要有三个作用：1、承担柱子剪力2、约束混凝土，可以提高混凝土抗压强度，提高变形能力3、为纵筋提供侧向支承，防止纵筋压曲。,柱内常用箍筋形式（箍筋加密区范围？箍筋最小直径？等）,附：刚性地面上下加密各500mm,角柱由于双向受弯、受剪。加上扭转作用，震害比内柱重,框架结构抗震构造措施 1、框架梁的截面尺寸 （1）截面宽度不宜小于200mm （2）截面高宽比不宜大于4 （3）净跨与截面高度之比不宜小于4 采用扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合，扁梁应双向布置。一般框架结构不宜采用扁梁。,2、梁的配筋 箍筋： （1）梁端加密区箍筋肢距，一级不宜大于200mm或者20倍箍筋直径的较大值。 （2）二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值 （3）四级不宜大于3