筑的荷载作用与结构设计原则课件

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1、西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 第第 3 3 章章 荷载和地震作用荷载和地震作用 西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学土木工程学院 史庆轩史庆轩高层建筑结构设计高层建筑结构设计 标标 题题西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容： 主要内

2、容主要内容3.1 竖向荷载竖向荷载（简介）（简介）3.2 风荷载风荷载（重点）（重点）3.3 地震作用地震作用（工程结构抗震课介绍此部分内容）（工程结构抗震课介绍此部分内容）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.1 3.1 竖向荷载竖向荷载第第3 3章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构 1）竖向荷载效应远大于多层建筑结构；）竖向荷载效应远大于多层建

3、筑结构； 2）水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素；）水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素； 3）对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。）对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。高层建筑结构主要承受高层建筑结构主要承受竖向荷载竖向荷载和和水平荷载水平荷载。1）竖向荷载）竖向荷载2）水平荷载）水平荷载恒荷载恒荷载活荷载活荷载风荷载风荷载地震作用地震作用西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.1 3.1 竖向荷载竖向荷载3.1 3.1

4、恒荷载恒荷载 恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装修材料恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装修材料层、隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件层、隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件及其装修的设计尺寸和材料单位体积或面积的自重计算确定。及其装修的设计尺寸和材料单位体积或面积的自重计算确定。 材料容重可从荷载规范查取；固定设备由相关专业提供。材料容重可从荷载规范查取；固定设备由相关专业提供。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用

5、高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.1 3.1 竖向荷载竖向荷载3.2 3.2 活荷载活荷载1、楼面活载、楼面活载 1）高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系）高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按荷载规范的规定取用。数，可按荷载规范的规定取用。 2）在荷载汇集及内力计算中，应按未经折减的活荷载标准值进行计算，）在荷载汇集及内力计算中，应按未经折减的活荷载标准值进行计算，楼面活荷载的折减可在构件内力组合时取用。楼面活荷载的折减可在构件内力组合时取用。2、屋面活载、屋面活载 1）屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值

6、和准永久值系数，可）屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按荷载规范的规定取用。按荷载规范的规定取用。 2）有些情况下，应考虑屋面直升机平台的活荷载。）有些情况下，应考虑屋面直升机平台的活荷载。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.1 3.1 竖向荷载竖向荷载3、屋面雪荷载、屋面雪荷载 （1）屋面水平投影面上的雪荷载标准值：）屋面水平投影面上的雪荷载标准值： S0为基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上统计所得为基本雪压，系以

7、当地一般空旷平坦地面上统计所得 50 年一遇最大积雪的年一遇最大积雪的自重确定。按荷载规范取用；自重确定。按荷载规范取用；r为屋面积雪分布系数，可按荷载规范取为屋面积雪分布系数，可按荷载规范取用。用。 （2）雪荷载的组合值系数可取）雪荷载的组合值系数可取 0.7；频遇值系数可取；频遇值系数可取 0.6；准永久值系数按雪；准永久值系数按雪荷载分区荷载分区、和和的不同，分别取的不同，分别取 0.5、0.2 和和 0。 （3）雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。）雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。4、施工活荷载、施工活荷载 施工活荷载一般取施工活荷载一般取 1.01.5kN/m2。 对高层建筑结构

8、，计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。对高层建筑结构，计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将这样求得的梁跨中截面和支座截为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将这样求得的梁跨中截面和支座截面弯矩乘以面弯矩乘以 1.11.3 的放大系数。的放大系数。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 3.2 3.2 风荷载风荷载 空气从气压大的地方向气压小的地方

9、流动就形成了风，与建筑物有关的是靠空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风，与建筑物有关的是靠近地面的流动风，简称为近地风。近地面的流动风，简称为近地风。当风遇到建筑物时在其表面上所产生的压力或吸力即为建筑物的风荷载。当风遇到建筑物时在其表面上所产生的压力或吸力即为建筑物的风荷载。 对于高层建筑，一方面风使建筑物受到一个基本上比较稳定的风压，另一对于高层建筑，一方面风使建筑物受到一个基本上比较稳定的风压，另一方面风又使建筑物产生风力振动。（静力动力）方面风又使建筑物产生风力振动。（静力动力） 建筑高度建筑高度建筑外型建筑外型风的动力作用风的动力作用风向风向标准风速标准风速标准地貌标准地貌

10、风荷载标准值风荷载标准值西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 3.2.1 风荷载标准值风荷载标准值1、基本风压、基本风压 我国荷载规范规定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面上我国荷载规范规定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地离地 10m高，高，统计所得的统计所得的 50 年一遇年一遇 10 分钟平均最大风速分钟平均最大风速v0（m/s）为标准，）为标准，按风速确定的风压值，按风速确定的风压值，但不得小于但不得小于

11、 0.3kN/m2。特别重要的高层建筑，取。特别重要的高层建筑，取100年。年。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示，即风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示，即2、风压高度变化系数、风压高度变化系数 风速大小与高度有关，一般风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大。当。当达到一定高度时（达到一定高度时（300500m）

12、，风速不受地表影响，达到所谓梯度风。而且风速的），风速不受地表影响，达到所谓梯度风。而且风速的变化还与地面粗糙程度有关。变化还与地面粗糙程度有关。 分别为标准高度（例如10m）及该处的平均风速；地面粗糙度系数；地表粗糙程度愈大， 值则愈大； 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 由于规范只给出了由于规范只给出了10m高度处的风压，则其他高度处的风压可由此求得。高度处的风压，则其他高度处的风压可由此求得。风风压高度变化系数：为某类地表上空高度处的风压

13、与基本风压的比值，该压高度变化系数：为某类地表上空高度处的风压与基本风压的比值，该系数取决于地面粗糙程度指数。系数取决于地面粗糙程度指数。 现行规范将地面粗糙程度分为四类：现行规范将地面粗糙程度分为四类： A类类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类类指有密集建筑群的城市市区；指有密集建筑群的城市市区； D类类指密集建筑群且房屋较高的城市市区指密集建筑群且房屋较高的城市市区。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第

14、第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 3、风荷载体型系数、风荷载体型系数 1）风压分布系数）风压分布系数风压与体型的关系风压与体型的关系 2）定义：）定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起的压力风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起的压力(吸力吸力)与原与原始风速算得的理论风压的比值。始风速算得的理论风压的比值。 3）特点：）特点：风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方法确定，它风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方法确定，它表示建

15、筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的体型与尺体型与尺度度有关。有关。迎风面的风压力在建筑物的中间偏上为最大，两边及底下最小；侧风面一般近侧迎风面的风压力在建筑物的中间偏上为最大，两边及底下最小；侧风面一般近侧大，远侧小，分布也极不均匀；背风面一般两边略大，中间小。大，远侧小，分布也极不均匀；背风面一般两边略大，中间小。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2

16、3.2 风荷载风荷载 3）计算：）计算：在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风荷载体型系数计算。均风压计算，即采用各个表面的平均风荷载体型系数计算。 4）风荷载体型系数的确定：根据设计经验和风洞试验）风荷载体型系数的确定：根据设计经验和风洞试验（）单体风压体型系数（）单体风压体型系数例例:+0.8-0.6-0.6(0.48+0.03H/L)0.8+1.2/n1/2当表面粗糙时取当表面粗糙时取s = 0.8西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和

17、地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 （2）群体风压体型系数）群体风压体型系数对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。高层规程规定，当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜高层规程规定，当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参

18、考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。试验确定。（3）局部风压体型系数）局部风压体型系数在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，要采用局部风荷载在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，要采用局部风荷载体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等强度和构件连接强度。体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等强度和构件连接强度。檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数不宜小于荷载体型系数不宜小于2.02.0。设计建筑幕墙时，应按有关的标准规

19、定采用。设计建筑幕墙时，应按有关的标准规定采用。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 4、风振系数、风振系数 ）风速特点：）风速特点：风速的变化可分为两部分：一种是长周期的成分，其值一般在风速的变化可分为两部分：一种是长周期的成分，其值一般在10min以上；另一种是以上；另一种是短周期成分，一般只有几秒左右。因此，为便于分析，通常把实际风分解为短周期成分，一般只有几秒左右。因此，为便于分析，通常把实际风分解为平均风平

20、均风（稳定风）和脉动风（稳定风）和脉动风两部分。稳定风周期长，对结构影响小；脉动风周期短，对结构两部分。稳定风周期长，对结构影响小；脉动风周期短，对结构影响大。影响大。 ）风的动力效应：）风的动力效应：对于高度较大、刚度较小的高层建筑，脉动风压会产生不可忽对于高度较大、刚度较小的高层建筑，脉动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑，目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，略的动力效应，在设计中必须考虑，目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，即对风压值乘以风振系数。即对风压值乘以风振系数。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载

21、和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 2）计算：）计算： 对于基本自振周期对于基本自振周期T T1 1大于大于0.25s0.25s的工程结构，以及高度大于的工程结构，以及高度大于30m30m且高宽比大于且高宽比大于1.51.5的高柔房屋的高柔房屋均应考虑脉动风压对结构产生的风振影响。均应考虑脉动风压对结构产生的风振影响。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.

22、2 3.2 风荷载风荷载 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 3.2.2 总风荷载总风荷载 总总风风荷荷载载为为建建筑筑物物各各个个表表面面上上承承受受风风力力的的合合力力，是是沿沿建建筑筑物物高高度度变变化化的的线线荷荷载载。通常按通常按x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。 z高度处的总风荷载标准值按下式计算：高度处的总风荷载标准值按下式计算：+0.8-0.6-0.6(0.

23、48+0.03H/L)Wz1Wz2Wz3Wz4西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 例例 题题 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结

24、构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 风荷载风荷载 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 引致灾害的自然作用引致灾害的自然作用灾害类別灾害类別气象方面气象方面极端雨量极端雨量太多太多洪灾洪灾太少太少干旱干旱极端气温极端气温太高太高热浪热浪太低太低霜冻、大风雪霜冻、大风雪极端强风极端强风台风、龙卷风台风、龙卷风地貌方面地貌方面板块活动板块活动地震、海啸、火山爆发地震、海啸、火山爆发重力作用重力作用

25、泥石流、雪崩泥石流、雪崩生物方面生物方面与动物、微生物有关与动物、微生物有关蝗虫、白蚁等蝗虫、白蚁等虫害虫害細菌或病毒細菌或病毒疾病如伤寒、疾病如伤寒、“非典非典”、瘟疫瘟疫与植物有关与植物有关真菌真菌病害如小麦的铁锈病病害如小麦的铁锈病数量激增数量激增野草蔓延、赤潮野草蔓延、赤潮第一章第一章 抗震设计的基本知识和基本要求抗震设计的基本知识和基本要求1.1 1.1 1.1 1.1 地震灾害概述地震灾害概述地震灾害概述地震灾害概述一、地震是群灾之首一、地震是群灾之首一、地震是群灾之首一、地震是群灾之首灾害灾害自然灾害自然灾害人为灾害人为灾害人为灾害：人为灾害：火灾、污染（大气、火灾、污染（大气、

26、水、海洋）、核泄水、海洋）、核泄漏、战争等漏、战争等自然灾害：自然灾害： 地震灾害是群灾之地震灾害是群灾之首，它具有突发性和不首，它具有突发性和不可预测性，次生灾害严可预测性，次生灾害严重，对社会产生很大影重，对社会产生很大影响等特点。响等特点。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 死亡24人，经济损失94亿美元。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建

27、筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 1212层钢筋混凝土住宅和商务大楼，自楼梯间相接处分裂，东侧楼层钢筋混凝土住宅和商务大楼，自楼梯间相接处分裂，东侧楼6 6层以下全部塌陷，并向东侧倒在邻房层以下全部塌陷，并向东侧倒在邻房4 4层楼公寓上。西侧楼层楼公寓上。西侧楼5 5层以下层以下全部倒塌，并向西倾倒在另一栋大楼上，柱间距介于全部倒塌，并向西倾倒在另一栋大楼上，柱间距介于8 8米到米到1010米，米，且柱子数量偏少。且柱子数量偏少。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和

28、地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 1616层钢筋混凝土住宅大楼。地震时其中一栋倾倒，靠在呈层钢筋混凝土住宅大楼。地震时其中一栋倾倒，靠在呈L L型平面大楼上，型平面大楼上，柱间距柱间距7 7至至1010米。造成倾倒的原因是底层柱子数量少，间距太大。米。造成倾倒的原因是底层柱子数量少，间距太大。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷

29、载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 唐山大地震：唐山大地震：19761976年年7 7月月2828日日3 3时时4242分分5454秒，河北唐山、丰南一带发生了秒，河北唐山、丰南一带发生了7.87.8级强烈级强烈地震，震中区烈度地震，震中区烈度1111度。地震波及天津市和北京市。度。地震波及天津市和北京市。150150万人口中死亡万人口中死亡2424万，伤万，伤1616万；直接

30、经济损失万；直接经济损失100100亿元，震后重建费用亿元，震后重建费用100100亿元。亿元。唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.87.8级地震时倒塌一层，级地震时倒塌一层，7.17.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。级地震时除四根门柱外，全部坍塌。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 开滦煤矿医院，五层砖混结构（局部七层），仅西部转角残存开滦煤矿医院，五层砖混结构（局部七层），仅西部转角残存

31、。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 开滦煤矿救护楼，砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。开滦煤矿救护楼，砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。（此处为唐山地震重点唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。

32、（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）保护遗迹之一。）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）东头框架幸存。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。） 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构

33、的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 唐山市唐山市机车车辆厂机车车辆厂震后概貌。震后概貌。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 震后工厂厂区震后工厂厂区西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建

34、筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 近年来国际上大地震：近年来国际上大地震：（1 1）印度大地震，）印度大地震，20012001年年1 1月月2626日上午日上午8 8时时4646分，印度西北分，印度西北部古吉拉特邦，地级部古吉拉特邦，地级7.97.9级。级。（2 2）美国加州北岭地震，）美国加州北岭地震，19941994年年1 1月月1717日，日，7.07.0级，级，24002400栋栋建筑被毁，多处高架公路桥受损，死亡建筑被毁，多处高架公路桥受损，死亡6161人，伤人，伤73007300人，人，直接经济损失直接经济损

35、失300300亿美元。亿美元。（3 3）日本阪神地震，）日本阪神地震，19951995年年1111月月1717日，日，7.27.2级，级，2222万栋房万栋房屋倒塌或严重损坏，死亡屋倒塌或严重损坏，死亡63486348人，伤人，伤4 4万人，经济损失万人，经济损失10001000亿美元。亿美元。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 二、我国的地震情况二、我国的地震情况1.1.我国是一个多地震国家我国是一个多地震国家据统计，我国大陆地震约占世界大陆

36、地震的三分之一。据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。 原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。 全世界地震主要分布于以下两个带：全世界地震主要分布于以下两个带：（1 1）环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿）环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿 留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至 我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。（2 2）喜马拉雅）喜马拉雅地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸地中海地震带：从印度、尼泊

37、尔经缅甸 至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经 中亚细亚到地中海及其附近。中亚细亚到地中海及其附近。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 以上两个地震带释放的能量，约占全球所有地震释放能量的以上两个地震带释放的能量，约占全球所有地震释放能量的98%98%。 喜马拉雅喜马拉雅地中海地震带地中海地震带环太平洋地震带环太平洋地震带西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章

38、 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2.2.我国是一个地震灾害最严重的国家我国是一个地震灾害最严重的国家19201920年宁夏海原地震（年宁夏海原地震（8.58.5级）死亡级）死亡23.423.4万人。万人。19761976年河北唐山地震（年河北唐山地震（7.87.8级）死亡级）死亡24.224.2万人。万人。 中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。震灾严重的国家。19001900年以来，中国死于地震的人数达年以来，中国死于地震的人数达5

39、555万之万之多，占全球地震死亡人数的多，占全球地震死亡人数的53%53%；19491949年以来，年以来，100100多次破坏性多次破坏性地震袭击了地震袭击了2222个省（自治区、直辖市），其中涉及东部地区个省（自治区、直辖市），其中涉及东部地区1414个省份，造成个省份，造成2727万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%54%，地震成灾面积达地震成灾面积达3030多万平方公里，房屋倒塌达多万平方公里，房屋倒塌达700700万间。万间。2020世纪全球两次死亡世纪全球两次死亡2020万人以上的大地震均发生于我国。万人以上的大地震均发生于我国。西西 安安

40、 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.3.我国的地震活动地区我国的地震活动地区台湾省及其附近海域；台湾省及其附近海域；西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山- -燕山一带、燕山一带、 山东中部和渤海湾；山东中部和渤海

41、湾；东南沿海的广东、福建等地。东南沿海的广东、福建等地。 我国的地震活动主要分布在五个地区的我国的地震活动主要分布在五个地区的2323条地震带上。条地震带上。这五个地区是：这五个地区是：西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 4.4.目前的地震形势目前的地震形势地震的

42、发生有间歇性。一段时间内发生较频繁，一段时间内较平静。地震的发生有间歇性。一段时间内发生较频繁，一段时间内较平静。我国目前处于地震活跃期。我国目前处于地震活跃期。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 三、抗震减灾的的任务三、抗震减灾的的任务西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 结构工程师的任务：结构工程

43、师的任务：3.3.对已存在的工程结构作抗震鉴定、抗震加固。对已存在的工程结构作抗震鉴定、抗震加固。抗震减灾工作应依法进行。抗震减灾工作应依法进行。 中华人民共和国防震减灾法中华人民共和国防震减灾法(1997(1997年年1212月月2929日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过) )第十七条第十七条 新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震设防要求。新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震设防要求。第十九条第十九条 建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按照抗震设计进行

44、施工。行抗震设计，并按照抗震设计进行施工。第四十五条第四十五条 违反本法规定，有下列行为之一的，由县违反本法规定，有下列行为之一的，由县级以上人民政府建设行政主管部门或者其他有关专业级以上人民政府建设行政主管部门或者其他有关专业主管部门按照职责权限责令改正，处一万元以上十万主管部门按照职责权限责令改正，处一万元以上十万元以下的罚款：元以下的罚款：1.1.对地震区域作抗震减灾规划；对地震区域作抗震减灾规划；2.2.对新建筑工程作抗震设计；对新建筑工程作抗震设计；（一）不按照抗震设计规范进行抗震设计的；（一）不按照抗震设计规范进行抗震设计的；（二）不按照抗震设计进行施工的（二）不按照抗震设计进行施

45、工的西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 第一章第一章 抗震设计的基本知识和基本要求抗震设计的基本知识和基本要求1.2 1.2 1.2 1.2 地震的一些基本概念地震的一些基本概念地震的一些基本概念地震的一些基本概念地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动球表层的振动 。地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有有50

46、0500万次。其中约万次。其中约5 5万次人们可以感觉到；能造成破坏的万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有约有10001000次；次； 7 7级以上的大地震平均一年有十几次。目前级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是记录到的世界上最大地震是 8.9 8.9级，发生于级，发生于19601960年年5 5月月2222日的智利地震。日的智利地震。 什么是地震？什么是地震？西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 什么叫震源、震中、震中距

47、？什么叫震源、震中、震中距？地球内部发生地震的地方叫地球内部发生地震的地方叫震源震源；震源在地面上的投影点称为震源在地面上的投影点称为震中震中；震中及其附近的地方称为震中及其附近的地方称为震中区震中区，也称，也称极震区极震区 ；从震中到地面上任何一点的距离称为从震中到地面上任何一点的距离称为震中距震中距。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 地震分类地震分类一一. .按地震成因分类按地震成因分类-包括构造地震、火山地震、陷落地震包括构造地震、火山地

48、震、陷落地震1.1.构造地震构造地震破坏性地震主要属于构造地震，约占世界地震总数破坏性地震主要属于构造地震，约占世界地震总数的的90%90%以上。以上。 92%92%的地震发生在地壳的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔中，其余的发生在地幔上部上部 地震地震天然地震天然地震人工地震人工地震西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2.2.火山地震火山地震由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，只由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起

49、的地震称为火山地震，只占世界地震的占世界地震的7%7%左右。左右。 1914 1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.76.7级地震。级地震。 3.3.陷落地震陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少。震的规模比较小，次数也很少。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 人工地震人工地震因人

50、为因素直接造成的地震是人工地震。因人为因素直接造成的地震是人工地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。 1962 1962年年3 3月月1919日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为库诱发地震，震级为6.16.1级。级。 二二. .按震源深浅分类按震源深浅分类浅源地震浅源地震震源深度小于震源深度小于6060千米的称为浅源地震，占千米的称为浅源地

51、震，占85%85%以上。以上。中源地震中源地震震源深度在震源深度在6060至至300300千米的称为中源地震。千米的称为中源地震。深源地震深源地震震源深度在震源深度在300300千米以上的称为深源地震。千米以上的称为深源地震。浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范围大，但破坏力小。浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范围大，但破坏力小。20022002年年6 6月月2929日晨日晨1 1：2020发生于吉林发生于吉林7.27.2级地震，震源深度级地震，震源深度540km540km，无破坏。，无破坏。 目前有记录的最深震源达目前有记录的最深震源达720720公里。公里。19601

52、960年年2 2月月2929日发生于摩洛哥艾加迪尔城的日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5.85.8级地震，深度为级地震，深度为3km3km。震中破。震中破坏极为严重，但破坏仅局限在震中坏极为严重，但破坏仅局限在震中8km8km内。内。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 地震波地震波地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。地震波分为体波和面波。地震波分为体波和面波。体波体波横波（横波（S S

53、波）波）纵波（纵波（P P波）波）面波面波瑞利波瑞利波乐甫波乐甫波横波特点横波特点: :周期长、振幅大、周期长、振幅大、 波速慢波速慢,100-800m/s,100-800m/s纵波特点纵波特点: :周期短周期短, ,振幅小振幅小, , 波速快波速快,200-1400m/s,200-1400m/s面波比体波衰减慢、振幅大、面波比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。建筑物破坏周期长、传播远。建筑物破坏主要由面波造成。主要由面波造成。杂波P波开始S波开始面波开始西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结

54、构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 1.3 1.3 1.3 1.3 震级与烈度震级与烈度震级与烈度震级与烈度一、一、一、一、 地震震级地震震级地震震级地震震级1.1.1.1.定义定义定义定义能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约3232倍；相差二级，倍；相差二级，能量相差能量相差10001000倍。倍。 反映一次地震本身大小的等级，用反映一次地震本身大小的等级，用M M表示表示式中式中A A表示标准地震仪距震中表示标准地震仪距震中100km100km纪录的最大水平地动位移，单位为微米。纪录的最大水平地动位移，单位为微米。2.2.

55、2.2.震级与能量的关系震级与能量的关系震级与能量的关系震级与能量的关系一个一个6 6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。级地震相当于一个两万吨级的原子弹。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.3.3.3.按震级的地震分类按震级的地震分类按震级的地震分类按震级的地震分类微震微震- 2- 2级以下。级以下。 人感觉不到人感觉不到有感地震有感地震- 2-4- 2-4级级 人有感觉人有感觉破坏性地震破坏性地震- 5- 5级以上级以上 有破坏有破坏 强

56、烈地震强烈地震- 7- 7级以上级以上 有破坏有破坏 特大地震特大地震- 8- 8级以上级以上 有破坏有破坏 由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成的破坏也由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一不同。震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一定就小。定就小。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 二、二、二、二、 地震烈度地震烈度地震烈度地震烈度一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震

57、中距小烈度就高，一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造和地基条件等因素有关。度、地质构造和地基条件等因素有关。一次地震，不同地区可以有不同的地震烈度。一次地震，不同地区可以有不同的地震烈度。1.1.1.1.定义及影响因素定义及影响因素定义及影响因素定义及影响因素一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度，简称为烈度。一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度，简称为烈度。用用I I表示。表示。2.2.2.2.地震烈度表地震烈度表地震烈度

58、表地震烈度表地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。我国在我国在19801980年制定了中国地震烈度表，将地震烈度分为年制定了中国地震烈度表，将地震烈度分为1-121-12度。度。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 无感无感 1室内个别静止中的人室内个别静止中的人感觉感觉 2悬挂物微动悬挂物微动门、窗轻微作响门、窗轻微作响室内少数静止中的人室内少数静止中的人感觉感觉 3悬挂物明显摆动，器皿作响悬挂物明显摆动，器皿作响门

59、、窗作响门、窗作响室内多数人感觉。室室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数外少数人感觉。少数人梦中惊醒人梦中惊醒 43（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝出现微细裂缝室内普遍感觉。室外室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人多数人感觉。多数人梦中惊醒梦中惊醒 56（5-9）63（45-89）河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏损坏个别砖瓦掉落、个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝墙体微细裂

60、缝惊惶失措，仓皇逃出惊惶失措，仓皇逃出 613（10-18）125（90-177）河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏轻度破坏局部破坏局部破坏开裂，但不妨碍使用开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出大多数人仓皇逃出 725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏中等破坏结构受损，结构受损，需要修理需要修理摇晃颠簸，行走困难摇晃颠簸，行走困难 850（36-71）500（354-707）干硬土上有

61、许多地方出现裂缝，基岩上可能出干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏严重破坏墙体龟裂，墙体龟裂，局部倒塌，修复困难局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人坐立不稳。行动的人可能摔跤可能摔跤 9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌倒塌大部倒塌，不大部倒塌，不堪修复堪修复骑自行车的人会摔倒。骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感出几尺

62、远。有抛起感 10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁坏毁灭毁灭11地面剧烈变化，山河改观地面剧烈变化，山河改观12个别：个别：10%以下以下少数：少数：10%50%多数：多数：50%70%大多数：大多数：70%90%普遍：普遍：90%以上以上速度速度加速度加速度 其它现象其它现象 一般房屋一般房屋 人的感觉人的感觉烈烈度度西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 二、地震烈度二、地震烈度二、地震烈度二

63、、地震烈度1.1.1.1.地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素2.2.2.2.地震烈度表地震烈度表地震烈度表地震烈度表3.3.3.3.基本烈度基本烈度基本烈度基本烈度一个地区未来一个地区未来5050年内一般场地条件下可能遭受的，具有年内一般场地条件下可能遭受的，具有10%10%超越概率的超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用地震烈度值称为该地区的基本烈度。用IbIb表示。表示。基本烈度相当于基本烈度相当于475475年一遇的最大地震的烈度。年一遇的最大地震的烈度。各地区的基本烈度由中国地震动参数区划图各地区的基本烈度由中国地震动参数区划

64、图(GB18306-2001)(GB18306-2001)确定。确定。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 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称为设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称为设防烈度，用防烈度，用IdId表示。表示。一般情况下，可采用中国地震动参数区划图中的地震基本一般情况下，可采用中国地震动参数区划图中的地震基本烈度。对已编制抗

65、震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈烈度。对已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。度进行抗震设防。4.4.4.4.设防烈度设防烈度设防烈度设防烈度设防烈度的取值依据：规定设防烈度的取值依据：规定规范规定：规范规定：抗震设防烈度为抗震设防烈度为6 6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计度及以上地区的建筑必须进行抗震设计二、地震烈度二、地震烈度二、地震烈度二、地震烈度1.1.1.1.地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素2.2.2.2.地震烈度表地震烈度表地震烈度表地震烈度表3.3.3.3.基本烈度基本烈度基本烈度基本烈度（

66、偶遇烈度或中震烈度）偶遇烈度或中震烈度）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 建筑所在地区在设计基准期（建筑所在地区在设计基准期（5050年）内出现的频度最高的烈度。也年）内出现的频度最高的烈度。也称为常遇烈度、小震烈度，用称为常遇烈度、小震烈度，用IsIs表示。其超越概率为表示。其超越概率为63.2%63.2%，重现，重现期为期为5050年。年。5.5.5.5.多遇烈度多遇烈度多遇烈度多遇烈度 6.6.6.6.罕遇烈度罕遇烈度罕遇烈度罕遇烈度 建

67、筑所在地区在设计基准期（建筑所在地区在设计基准期（5050年）内具有超越概率年）内具有超越概率2%-3%2%-3%的地震烈的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为度。也称为大震烈度，重现期约为20002000年。年。4.4.4.4.设防烈度设防烈度设防烈度设防烈度二、地震烈度二、地震烈度二、地震烈度二、地震烈度1.1.1.1.地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素地震烈度定义及影响因素2.2.2.2.地震烈度表地震烈度表地震烈度表地震烈度表3.3.3.3.基本烈度基本烈度基本烈度基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）偶遇烈度或中震烈度）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大

68、 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 设计地震分组是新规范新提出的概念，设计地震分组是新规范新提出的概念，用以代替旧规范设计近震、设计远震的用以代替旧规范设计近震、设计远震的概念。概念。在宏观烈度大体相同条件下，处于在宏观烈度大体相同条件下，处于大震级远离震中的高耸建筑物的震大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距的情况严害比中小级震级近震中距的情况严重的多。重的多。设计地震分三组设计地震分三组对于对于类场地，第一、二、三组的设类场地，第一、二、三组的设计特征周期分别为：计特

69、征周期分别为：0.35s0.35s、0.40s0.40s、0.45s.0.45s.6度近震6度远震7度近震7度远震1.4 1.4 1.4 1.4 设计地震分组设计地震分组设计地震分组设计地震分组西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 1.5 1.5 1.5 1.5 地震地面运动的一般特征地震地面运动的一般特征地震地面运动的一般特征地震地面运动的一般特征 1. 1. 1. 1.地面运动最大加速度地面运动最大加速度地面运动最大加速度地面运动最大加速度 2

70、. 2. 2. 2.地面运动的周期地面运动的周期地面运动的周期地面运动的周期 3. 3. 3. 3.强震的持续时间强震的持续时间强震的持续时间强震的持续时间地面运动的一般特征可用地面运动加速度记录曲线来说明。地面运动的一般特征可用地面运动加速度记录曲线来说明。地面运动的一般特征可用地面运动加速度记录曲线来说明。地面运动的一般特征可用地面运动加速度记录曲线来说明。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 1.6 1.6 1.6 1.6 地震的破坏作用（震

71、害现象）地震的破坏作用（震害现象）地震的破坏作用（震害现象）地震的破坏作用（震害现象）由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起的强烈地面振由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有：动所造成的灾害。主要有：1 1、地面破坏。、地面破坏。 如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；一、直接灾害：一、直接灾害：西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2 2、建筑物与构筑物的破坏、建

72、筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2 2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结

73、构的荷载和地震作用 2 2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2 2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的

74、荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3 3、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 4 4、海啸。、海啸。 海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用

75、高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 二、次生灾害：二、次生灾害：二、次生灾害：二、次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。1 1、火灾、火灾 由震后火源失控引起；由震后火源失控引起； 1923 1923年日本关东地震，东年日本关东地震，东京市内京市内227227处起火，处起火，3333处未能处未能扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁约约50%50%；

76、横滨市烧毁；横滨市烧毁80%80%，死亡，死亡1010万。万。主要的次生灾害有：主要的次生灾害有：西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2 2、水灾。、水灾。 由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；3 3、毒气泄漏。、毒气泄漏。 由建筑物或装置破坏等引起；由建筑物或装置破坏等引起；4 4、瘟疫。、瘟疫。 由震后生存环境的严重破坏而引起由震后生存环境的严重破坏而引起. .西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第

77、 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 三、工程结构破坏现象三、工程结构破坏现象1 1、结构丧失整体性、结构丧失整体性2 2、承重结构强度不足、承重结构强度不足3 3、结构变形过大导致倒塌、结构变形过大导致倒塌西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 4 4、结构构件连接支撑失效、结构构件连接支撑失效三、工程结构破坏现象三、工程结构破坏现象1 1、结构丧失整体性

78、、结构丧失整体性2 2、承重结构强度不足、承重结构强度不足3 3、结构变形过大导致倒塌、结构变形过大导致倒塌西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 5 5、地基失效、地基失效6 6、非结构构件破坏、非结构构件破坏4 4、结构构件连接支撑失效、结构构件连接支撑失效三、工程结构破坏现象三、工程结构破坏现象1 1、结构丧失整体性、结构丧失整体性2 2、承重结构强度不足、承重结构强度不足3 3、结构变形过大导致倒塌、结构变形过大导致倒塌西西 安安 建建 筑筑

79、 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2.1 2.1 场地场地场地：场地： 是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂区，是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂区，居民点或自然村的范围。居民点或自然村的范围。为什么要研究场地？为什么要研究场地？ 震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害不同。因地震的大小和工程地质条件不同而不同。震害不同。因地震的大小和工程地质条件不同而不同。一、场地土及场地覆盖层厚度一、场地土及场

80、地覆盖层厚度1 1、 场地土的类型：场地土的类型： 根据场地土的坚硬程度划分为四类。根据场地土的坚硬程度划分为四类。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 土的坚硬程度的判别：采用实测剪切波速法：土的坚硬程度的判别：采用实测剪切波速法：实测地面下实测地面下20m20m（但不深于覆盖层厚度）土层的等效剪（但不深于覆盖层厚度）土层的等效剪切波速。切波速。 V Vs s 500 m/s 500 m/s 坚硬场地土坚硬场地土250 250 V Vs s 50

81、0 500 中硬场地土中硬场地土140 140 V Vs s 250 250 中软场地土中软场地土V Vs s140 140 软弱场地土软弱场地土剪切波速土层厚度剪切波穿过土层的时间西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2.2.场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度一般意义上的覆盖层厚度：从地面到基岩顶面的距离。一般意义上的覆盖层厚度：从地面到基岩顶面的距离。这种确定在技术上现在较为困难，因为该厚这种确定在技术上现在较为困难，因为该厚度可能大几百米深。度可能

82、大几百米深。规范定义：规范定义：当剪切波当剪切波V Vs s 500 500时，即认为是基岩，其上时，即认为是基岩，其上部到地表的厚度为部到地表的厚度为 场地覆盖层厚度。场地覆盖层厚度。 3 3、 震害表现震害表现 在软弱的地基上，柔性结构破坏较重，刚性好的表现较好；在软弱的地基上，柔性结构破坏较重，刚性好的表现较好； 在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，在软弱的地基上有结构破坏，也有地硬的地基上，一般是结构破坏，在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。基破坏。西西 安安 建建 筑筑 科

83、科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2.2 2.2 2.2 2.2 建筑地段的选择建筑地段的选择建筑地段的选择建筑地段的选择工程地质条件对地震破坏的影响很大。工程地质条件对地震破坏的影响很大。常有地震烈度异常现象，即常有地震烈度异常现象，即产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。“重灾区里有轻灾，轻灾区里由重灾重灾区里有轻灾，轻灾区里由重灾”地段划分地段划分地段划分地段划分 地段类地段类别别 地质、地形、地貌地质、地形、地貌有利地段

84、有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等危险地段危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等

85、及发震断裂带上可能发生地表错位的部位震断裂带上可能发生地表错位的部位西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 二、场地的类别二、场地的类别 由于地震效应与场地有关，为了进行抗震设计，有必要对由于地震效应与场地有关，为了进行抗震设计，有必要对场地进行分类，以便区别对待。场地进行分类，以便区别对待。 建筑场地的类别与场地土的类型和场地土的覆盖层厚度有建筑场地的类别与场地土的类型和场地土的覆盖层厚度有关。分为关。分为I I、类。类。等效剪切波速（m/s)场

86、地 类 别Vse5000-500 Vse 25014050-Vse 140158080各类场地的覆盖层厚度表（各类场地的覆盖层厚度表（m)西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2-2 2-2 天然地基与基础的抗震验算天然地基与基础的抗震验算 一般情况下，地基发生震害的情况很少。但一般情况下，地基发生震害的情况很少。但高压缩高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震中发生不在地震中发生不同程度的震陷、倾斜。同程度

87、的震陷、倾斜。杂填土、回填土，杂填土、回填土，在地震中也会在地震中也会发生震陷。还有较严重的是地基的液化。发生震陷。还有较严重的是地基的液化。 抗震措施：对软弱粘性土采用桩基和地基加固。抗震措施：对软弱粘性土采用桩基和地基加固。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 抗震验算的范围抗震验算的范围软弱地基上采用天然地基的单厂、单层空旷房屋、软弱地基上采用天然地基的单厂、单层空旷房屋、7 7层层及以上的民用框架及荷载相应的多层厂房，及以上的民用框架及荷载

88、相应的多层厂房，超过规范规定的不验算范围的建筑均需进行地基和基超过规范规定的不验算范围的建筑均需进行地基和基础的抗震验算。础的抗震验算。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2.3 2.3 液化土与软土地基液化土与软土地基一、场地土的液化现象一、场地土的液化现象 处于地下水位以下的饱和砂土和粉土，在地震时容处于地下水位以下的饱和砂土和粉土，在地震时容易发生液化现象。易发生液化现象。1.1.原因原因 砂土和粉土的土颗粒结构砂土和粉土的土颗粒结构受到地

89、震作用时将趋于密实。受到地震作用时将趋于密实。这种趋于密实的作用使空隙水这种趋于密实的作用使空隙水压力急剧上升，在地震作用的压力急剧上升，在地震作用的短暂时间内，孔隙水压力来不短暂时间内，孔隙水压力来不及消散，使土颗粒处于悬浮状及消散，使土颗粒处于悬浮状态。态。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震

90、作用高层建筑结构的荷载和地震作用 2. 2.危害危害 砂土和粉土液化时，其强度完全丧失从而导致地砂土和粉土液化时，其强度完全丧失从而导致地基失效。基失效。 场地液化将使建筑场地液化将使建筑整体倾斜，下沉，墙体整体倾斜，下沉，墙体开裂，地面喷水、冒砂、开裂，地面喷水、冒砂、裂缝等。裂缝等。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3. 3. 液化导致地基失效的条件液化导致地基失效的条件1 1）砂土或粉土的密实度低）砂土或粉土的密实度低2 2）地振动剧烈）

91、地振动剧烈3 3）土的微观结构的稳定性差）土的微观结构的稳定性差4 4）地下水位高）地下水位高5 5）高压水不易渗透）高压水不易渗透6 6）上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位）上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位（前（前5 5条是导致液化的条件，后一条是导致地基失效条是导致液化的条件，后一条是导致地基失效的条件）的条件）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.1 3.1 3.1 3.1 抗震设防的基本要求抗震设防的基本要求抗震设防的基本要求抗震设防

92、的基本要求通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。一、抗震设防目标及方法一、抗震设防目标及方法一、抗震设防目标及方法一、抗震设防目标及方法1.1.目的目的具体通过具体通过“三水准三水准”的抗震设防要求和的抗震设防要求和“两阶段两阶段”的抗震设计方法实的抗震设计方法实现。现。2.“2.“三水准三水准”抗震设防目标抗震设防目标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续使用。或不需修理可继续使用。当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响

93、时，可能损坏，经一般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。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。或发生危及生命的严重破坏。 简称为：简称为：“小震小震不坏，中震可修，大不坏，中震可修，大震不倒震不倒”。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 4.“4.“两阶段两阶段”

94、抗震设计方法抗震设计方法第一阶段：第一阶段： 对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算；在对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。第二阶段：第二阶段： 对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震

95、作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 二、抗震设防范围二、抗震设防范围二、抗震设防范围二、抗震设防范围 抗震设防烈度为抗震设防烈度为6 6度及以上地区的所有新建建筑工程均必需进度及以上地区的所有新建建筑工程均必需进行抗震设计。行抗震设计。 规范适用于规范适用于6-96-9度地区抗震设计及隔震、消能减震设计。度地区抗震设计及隔震、消能减震设计。 超过超过9 9度的地区和行业有特殊要求的工业建筑按有关专门规定执行。度的地区和行业有特殊要求的工业建筑按有关专门规定执行。三、抗震设防依据三、抗震设防依据三、抗震设防依据三、抗震设防依据一般情况下采用抗

96、震设防烈度。一般情况下采用抗震设防烈度。 在一定条件下可采用抗震设防区划提供的地震动参数。在一定条件下可采用抗震设防区划提供的地震动参数。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 四、四、四、四、 抗震设防分类及抗震设防措施抗震设防分类及抗震设防措施抗震设防分类及抗震设防措施抗震设防分类及抗震设防措施建筑类别不同，抗震设防标准也不同。建筑类别不同，抗震设防标准也不同。抗震次要建筑抗震次要建筑丁类丁类 除甲乙丁类以外的一般建筑除甲乙丁类以外的一般建筑丙类

97、丙类 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑乙类乙类 重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类甲类 设设防防分分类类1.1.抗震设防分类抗震设防分类建筑抗震设防分类标准建筑抗震设防分类标准GB50223GB50223。该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，将建筑分成的程度大小，将建筑分成4 4个抗震设防类别。个抗震设防类别。建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-2001GB50011-2001对上面标准

98、作了修改。对上面标准作了修改。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6 6度时度时不应降低不应降低丁类丁类应符合本地区抗震设防烈度度的要求应符合本地区抗震设防烈度度的要求丙类丙类一般情况下，当抗震设防烈度为一般情况下，当抗震设防烈度为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

99、要求；当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，对较小的乙类建筑，当其结度抗震设防更高的要求，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施抗震措施乙类乙类当抗震设防烈度为当抗震设防烈度为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度的要求；度的要求；当为当为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度抗震设防更高的要求甲类甲类抗抗震震措措施施较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市

100、供水水源的泵房等。较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。2.2.抗震设防措施抗震设防措施抗震措施抗震措施: :除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，除结构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。包括抗震构造措施。抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。各种细部要求。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和

101、地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 甲类：地震作用计算以及抗震构造措施均应高于本地区的设防甲类：地震作用计算以及抗震构造措施均应高于本地区的设防烈度。按地震安全性评价结果确定。烈度。按地震安全性评价结果确定。 乙类：按设防烈度进行抗震验算。构造措施按高一度处理。乙类：按设防烈度进行抗震验算。构造措施按高一度处理。 丙类：按设防烈度考虑地震作用计算和构造处理。丙类：按设防烈度考虑地震作用计算和构造处理。 丁类：按设防烈度考虑地震作用计算，可适当降低构造措施要丁类：按设防烈度考虑地震作用计算，可适当降低构造措施要求。（求。（6 6度时不降低

102、）度时不降低）3.3.地震作用地震作用在设防烈度为在设防烈度为6 6度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。筑可不进行地震作用计算。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 3.2 3.2 结构抗震概念设计结构抗震概念设计结构抗震概念设计结构抗震概念设计一、定义与基本内容一、定义与基本内容一、定义与基本内容一、定义与基本内容 根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则

103、和设计思想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称为概念设计。进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计。 基本内容有三部分：基本内容有三部分： 1. 1.建筑设计应重视建筑结构的规则性；建筑设计应重视建筑结构的规则性； 2. 2.合理的建筑结构体系选择；合理的建筑结构体系选择； 3. 3.抗侧力结构和构件的延性设计。抗侧力结构和构件的延性设计。 4 4、非结构构件、非结构构件西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地

104、震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.1 3.1 3.1 3.1 概述概述概述概述基本概念：基本概念：地震作用与地震作用效应地震作用与地震作用效应地震作用：是指地面震动在结构上产生动力荷载，俗称为地震荷地震作用：是指地面震动在结构上产生动力荷载，俗称为地震荷载。载。注意：是间接作用注意：是间接作用地震作用效应：地震作用产生结构的内力和变形地震作用效应：地震作用产生结构的内力和变形结构动力特性：结构动力特性： 结构的自振周期、阻尼、振型等。结构的自振周期、阻尼、振型等。4.4.4.4.结构结构结构结构地震反应分析与结构抗震验算地震反应分析与结构抗震验算地震反应分析与结构抗震验算地震反应分析与结

105、构抗震验算结构的地震反应分析：结构的地震反应分析：是结构地震作用的计算方法是结构地震作用的计算方法结构的地震反应：结构的结构的地震反应：结构的 位移、速度、加速度位移、速度、加速度 及内力和变形及内力和变形 。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 地震作用简化为三个方向：两个水平方向，一个竖向。地震作用简化为三个方向：两个水平方向，一个竖向。地震作用的简化：地震作用的简化： 一般分别计算三个方向的地震作用。一般分别计算三个方向的地震作用。西西 安安

106、 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 本科生学习内容本科生学习内容西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 3.2 3.2 单自由度弹性体系的地震反应分析单自由度弹性体系的地震反应分析一、一、结构的计算简图结构的计算简图 水平地震作用下结构的自由度简化水平地震作用下结构的自由度简化西西 安安 建建 筑筑 科科 技技

107、大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 体系的自由度问题体系的自由度问题一个自由质点一个自由质点, ,若不考虑其转动若不考虑其转动, ,则相对于空间坐标系有则相对于空间坐标系有3 3个独立的个独立的唯一分量唯一分量, ,因而有三个自由度（上下、左右、前后）因而有三个自由度（上下、左右、前后）, ,而在平面内而在平面内只有两个自由度只有两个自由度. .如果忽略直杆的轴向变形如果忽略直杆的轴向变形, ,则在平面内与则在平面内与直杆相连的质点只有一个位移分量直杆相连的质点只有一个位移分量,

108、,即只即只有一个自由度有一个自由度西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 二二 、反应谱理论、反应谱理论根据已有的大量地震地面运动的记录，再运用结构动力学中弹性振根据已有的大量地震地面运动的记录，再运用结构动力学中弹性振动理论，通过计算结构的地震反应来确定地震作用。动理论，通过计算结构的地震反应来确定地震作用。（将计算结果以地震反应随结构自振周期的变化规律曲线的方式表达，（将计算结果以地震反应随结构自振周期的变化规律曲线的方式表达，供设计时查用。有最

109、大加速度反应谱、最大速度反应谱、最大位移供设计时查用。有最大加速度反应谱、最大速度反应谱、最大位移反应谱等。）反应谱等。）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 三、地震反应谱示例（三、地震反应谱示例（ ElcentroElcentro波波 ）（计算从略）（计算从略）速速度度反反应应谱谱加加速速度度反反应应谱谱位位移移反反应应谱谱场场地地影影响响西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 3 3章章章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建

110、筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用 四、反应谱的特征四、反应谱的特征 1.1.加速度反应随结构自振周期增大而减小。加速度反应随结构自振周期增大而减小。 2. 2.位移随周期增大而增大。位移随周期增大而增大。 3. 3.阻尼比的增大使地震反应减小。阻尼比的增大使地震反应减小。 4. 4.场地的影响，软弱的场地使地震反应的峰值范围加大。场地的影响，软弱的场地使地震反应的峰值范围加大。 将惯性力看为反映地震对结构影响的等效力，取最大值。将惯性力看为反映地震对结构影响的等效力，取最大值。G为重力，质点的重力荷载，为重力，质点的重力荷载，单位单位KN（力）（力

111、）大致为多少？大致为多少？五、单自由度弹性体系的水平地震作用五、单自由度弹性体系的水平地震作用9797筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载作用与结构设计原则影响水平地震作用的因素影响水平地震作用的因素（1 1）G G，结构的重量（或称为重力荷载代表值）。，结构的重量（或称为重力荷载代表值）。 G G越大，地震作用越大。越大，地震作用越大。（2 2）K K，称为地震系数。表示地面震动的大小。，称为地震系数。表示地面震动的大小。 K K与烈度有关。规范根据烈度所对应的地面加速度峰与烈度有关。规范根据烈度所对应的地面加速度峰值进行调整后得到。值进行调整后得到。9898筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载

112、作用与结构设计原则（3），称为动力系数。，称为动力系数。与结构的动力特性和外激励有关。与结构的动力特性和外激励有关。0123v 21 0.7070.40.30.2简谐激励简谐激励地震激励地震激励与地震作用频率组成（场地）有关；与结构的自振周期有与地震作用频率组成（场地）有关；与结构的自振周期有关；与结构的阻尼有关。关；与结构的阻尼有关。9999筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载作用与结构设计原则通过大量的分析计算，我国通过大量的分析计算，我国地震规范取最大的动力系数地震规范取最大的动力系数maxmax为为2.252.25。（4 4）为计算简便，令）为计算简便，令=k=k。 是一个无量纲的系数，

113、是一个无量纲的系数，称为水平地震影响系数。称为水平地震影响系数。 100100筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载作用与结构设计原则六、抗震设计反应谱（标准反应谱）六、抗震设计反应谱（标准反应谱）六、抗震设计反应谱（标准反应谱）六、抗震设计反应谱（标准反应谱） 地震是随机的，每一次地震的加速度时程曲线都不相地震是随机的，每一次地震的加速度时程曲线都不相地震是随机的，每一次地震的加速度时程曲线都不相地震是随机的，每一次地震的加速度时程曲线都不相同，则加速度反应谱也不相同。同，则加速度反应谱也不相同。同，则加速度反应谱也不相同。同，则加速度反应谱也不相同。 抗震设计时，无法预计将发生地震的时程曲线。

114、用于抗震设计时，无法预计将发生地震的时程曲线。用于抗震设计时，无法预计将发生地震的时程曲线。用于抗震设计时，无法预计将发生地震的时程曲线。用于设计的反应谱应该是一个典型的具有共性的可以表达的一设计的反应谱应该是一个典型的具有共性的可以表达的一设计的反应谱应该是一个典型的具有共性的可以表达的一设计的反应谱应该是一个典型的具有共性的可以表达的一个谱线。个谱线。个谱线。个谱线。 标准化标准化101101筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载作用与结构设计原则规范中的设计反应谱规范中的设计反应谱（1 1）反应谱是）反应谱是-T-T关系谱，关系谱，实质是加速度谱。实质是加速度谱。设计地设计地震分组震分组场场

115、 地地 类类 别别I III IIIIIIIIIVIV第一组第一组0.250.250.350.350.450.450.650.65第二组第二组0.300.300.400.400.550.550.750.75第三组第三组0.350.350.450.450.650.650.900.90（2 2）为一无量纲系数，为一无量纲系数，T T的量纲为秒。的量纲为秒。（3 3）TgTg为特征周期值，与场地类别和地震分组有关。为特征周期值，与场地类别和地震分组有关。102102筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载作用与结构设计原则（4 4）用于设计的）用于设计的 maxmax 值（多遇烈度，罕遇烈度）值（多遇烈度

116、，罕遇烈度）烈度烈度6 67 78 89 9设计基本地震加速设计基本地震加速度值度值0.05g0.05g0.1g0.1g0.2g0.2g0.4g0.4gK K0.050.050.10.10.20.20.40.4 maxmaxmaxmax（设防烈度）（设防烈度）（设防烈度）（设防烈度）0.1130.1130.230.230.450.450.900.90 maxmaxmaxmax（多遇烈度）（多遇烈度）（多遇烈度）（多遇烈度）0.040.040.080.080.160.160.320.32 maxmaxmaxmax（罕遇烈度）（罕遇烈度）（罕遇烈度）（罕遇烈度）0.500.500.900.901.401.40多遇烈度多遇烈度= =基本烈度基本烈度-1.55-1.55度度(1/2.82)(1/2.82)罕遇烈度罕遇烈度= =基本烈度基本烈度+1+1度左右度左右103103筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载作用与结构设计原则单自由度体系的水平地震作用的计算单自由度体系的水平地震作用的计算FEKF1GF1计算计算G G计算结构的自振周期计算结构的自振周期T T和阻尼比和阻尼比计算计算确定设防烈度确定设防烈度 maxmax 确定建设场地及地震分组（确定建设场地及地震分组（TgTg）计算计算FEKFEK进行后续计算进行后续计算 104104筑的荷载作用与结构设计原则筑的荷载作用与结构设计原则