结构抗震-第2章-第3讲

结构抗震刘君阳2016年3月课程性质：必修课课程学时：24学时授课班级：2013级土木工程第3讲第一章概述1.1地震与地震动1.2地震震级与地震烈度1.3地震灾害概说1.4工程抗震设防1.5抗震设计的总体要求1.5.1注意场地选择1.5.2把握建筑体型1.5.3利用结构延性1.5.4结构体系的合理选择1.5.5注意非结构因素建筑抗震设计概念设计抗震计算构造措施总体把握抗震设计的基本原则为建筑抗震设计提供定量手段可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算的有效性。13.1.5抗震设计的总体要求地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等。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、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等。危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位。•选择对抗震有利的场地、地基和基础选择建筑场地时，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，作出综合评价。宜选择对抗震有利地段，避开不利地段，无法避开时，应采取有效措施；不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。有利、不利和危险地段的划分1.5.1注意场地选择该谷仓由65个圆柱形筒仓组成，高31m，其下为筏板基础。初次贮存谷物后地基产生失稳，基础东侧上抬1.5m，西侧下沉8.8m，倾斜角达26°53′。由于谷仓整体刚度较高，地基破坏后，筒仓仍保持完整，无明显裂缝。1.在结构平面方向上应尽量使结构刚度中心与质量中心相一致，否则，扭转效应将使远离刚度中心的构建产生较严重的震害。结构对称形状规则有利于减轻结构地震扭转效应地震时，结构各部分振动易于协调一致，应力集中现象少。有利于抗震质量与刚度变化均匀含义：建筑物平、立面布置的基本原则：对称、规则、质量与刚度变化均匀。2.沿结构高度方向结构质量与刚度不宜有悬殊的变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自上而下逐渐减小。注意鞭梢效应1.5.2把握建筑体型平面不规则类型扭转不规则凹凸不规则楼板局部不规则竖向不规则类型侧向刚度不规则竖向抗侧力构件不连续楼层承载力突变不规则类型：马那瓜中央银行大厦马那瓜美洲银行大厦结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。规范对各类结构采取的抗震措施，基本上是提高各类结构构件的延性水平。这些抗震措施是：1.采用水平向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；2.避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土压碎、构件剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；3.避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部位（焊缝和母材)在地震时不致开裂。1.5.3利用结构延性抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。规范规定：1.结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与实际表现相符合。1.5.4结构体系的合理选择2.应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。结构屈服机制层间屈服机制总体屈服机制多道抗震防线1.要求结构具有良好的延性和耗能能力2.要求结构具有尽可能多的抗震赘余度3.结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝土纯框架，由于在不大的地震作用下会产生较大的变形，导致非结构构件的破坏或结构本身的失稳。非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。1.5.5注意非结构构件1.附着于楼、屋面结构上的非结构构件，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。2.围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。3.幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接，避免地震时脱落伤人。4.安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接，应符合地震时使用功能的要求，且不应导致相关部件的损坏。2.1场地划分与场地区划2.2地基抗震验算2.3地基土液化及其防治第二章场地、地基与基础＋一次强震后破坏形态破坏性质工程对策场地和地基的破坏作用：场地的地震动作用：地面破裂滑坡和坍塌地基失效（场地和地基的稳定性）（强烈地面运动引起地面设施振动）1.造成95%以上的人员伤亡和建筑物破坏。2.是其他地震破坏作用的外在条件。减轻震害主要途径合理进行抗震、减震设计采取抗震、减震措施需要确定工程场地的设计地震动参数概述2.1场地划分与场地区划123场地及地震效应覆盖层厚度场地的类别4场地区划1.基本概念场地：指建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围。地震动的卓越周期：指地震波振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期。取决于场地的固有周期接近于建筑物的固有周期建筑物振动加大，震害加重2.多层土的地震效应覆盖土层厚度土层剪切波速岩土阻抗比影响共振放大效应地震动频谱特性1场地及地震效应1.一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面；2.当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的下卧土层，且下卧土层的剪切波速不小于400m/s时，可按地面至该下卧土层顶面的距离确定；3.剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层；4.土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。我国建筑抗震设计规范采用土层的绝对刚度定义覆盖层厚度，即按下列要求确定建筑场地覆盖层厚度：2覆盖层厚度建筑物的震害随覆盖层厚度的增加而加重等效剪切波速：以剪切波在地面至计算深度各层土中传播时间不变的原则定义的土层平均剪切波速。nisiisevddv10/土层等效剪切波速应按下式计算：sev——计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的最小值0d——计算深度范围内土层的分层数——第i层土的剪切波速——第i层土的厚度nsivid目的在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计参数的影响，确定不同场地上的设计反应谱。3场地的类别对于10层和30m以下的丙类建筑及丁类建筑，当无实测剪切波速时，也可以根据岩土性状按表划分土类型。土的类型划分和剪切波速范围土的类型岩土名称和性状土层剪切波速范围岩石坚硬、较硬且完整的岩石Vs800坚硬土或软质岩石破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土800Vs500中硬土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，fak150的黏性土和粉土，坚硬黄土500Vs250中软土稍密的砾、粗、中砂，除去松散外的细、粉砂，fak150的黏性土和粉土fak130的填土，可塑新黄土250Vs150软弱土淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉寂的黏性土和粉土，fak130的填土，流塑黄土Vs150《建筑抗震规范》根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度将建筑场地按下表进行划分。等效剪切波速场地类别Ⅰ0Ⅰ1ⅡⅢⅣVs8000800Vs5000500Vs25055250Vs15033~5050Vs15033~1515~8080各类建筑场地的覆盖层厚度【例1】已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确定该场地类别钻孔资料土层底部深度（m）土层厚度（m）岩土名称土层剪切波速（m/s）1.51.5杂填土1803.52.0粉土2407.54.0细砂31015.58.0砾砂520【例2】：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试计算确定该建筑场地的类别。层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥质粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥质粘土200632.9细砂31069.56.5砾混粗砂520解：（2）确定地面下20m表层土的场地土类型（1）确定覆盖层厚度（3）确定建筑场地类别属于中软土属于Ⅲ类场地md63tdvse/0m/s3577.146130/5.10170/5.92010nisiivdd场地区划的基本方法与过程：1.收集城区范围内的工程地质、水文地质、地震地质资料；2.依据上述资料做出所考虑区域的控制地质剖面图，确定场地小区划的平面控制点；3.视具体情况适当进行补充的工程地质勘探和剪切波速测试工作；4.按照工程地质资料统计给出不同类别土的剪切波速随深度变化的经验关系；5.根据控制地质剖面图、剪切波速经验关系，计算各平面控制点的浅层岩土（地表下20m）等效剪切波速，并决定各控制点覆盖层厚度。6.根据等效剪切波速和覆盖层厚度按照表规定对城区范围内的场地做出小区划分。4场地区划作业：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试计算确定该建筑场地的类别。层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s1.51.5杂填土1804.02.5粉土2208.84.8中砂24015.36.5碎石土35023.88.5火山岩硬夹层120029.35.5碎石土38034.86.5坚硬土550