第三章地震及抗震基本知识.

第三章地震及抗震基本知识第一节抗震设计基本概念一、地震成因1、火山地震2、陷落地震3、构造地震由于地壳运动，使地壳薄弱部位发生断裂错动而引起的地震。新疆2012.10.20长沙2012年11月16日凌晨1）震源地震开始发生的地方2）震中震源正上方向相应的地面位置3）震中距地面某处到震中的距离二、地震波、震级、基本烈度1、地震波体波(横波、纵波)、面波；体波：地球内部传播面波：体波传到地球表面后，在地表附近传播的波纵波：介质质点振动方向与波前进方向一致横波：介质与波传播方向相垂直的波地表土放大器过滤器2、震级衡量一次地震大小的指标弱震：震级小于3级的地震；有感地震：震级等于或大于3级、小于或等于⒋5级的地震；中强震：震级大于⒋5级，小于6级的地震；强震：震级等于或大于6级的地震。其中震级大于或等于8级的又称为巨大地震。3、地震烈度指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。抗震设防烈度基本烈度1）基本烈度50～60年代，基本烈度是由场区在历史上曾经遭受过的最大烈度为基础，并结合当地的地质构造特点和地震发生频率而确定；70～80年代，基本烈度是指未来百年内，平均土质条件下，场区可能遭遇的最大地震烈度；90年代，基本烈度是指50年期限内，一般场地土条件下，场区可能遭遇超越概率为10%的烈度值。2）抗震设防烈度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。三、地震造成的破坏现象工程结构的破坏地震造成的破坏地表破坏次生灾害工程结构的破坏1）承重结构因强度不足而破坏；2）结构丧失整体稳定性；3）地基失效。饱和砂层和粉土层四、工程结构的抗震设防1、设防目标小震不坏、中震可修、大震不倒1）小震不坏当遭遇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。2）中震可修当遭遇相当于本地区抗震设防烈度的影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。3）大震不倒当遭遇高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。2、建筑结构的分类与抗震设防标准1）分类甲类建筑乙类建筑丙类建筑丁类建筑甲类建筑：属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类建筑：除甲乙丁以外的建筑；丁类建筑：次要建筑。2）设防标准地震作用:地震时的地面运动通过基础的前后晃动而传给房屋，但房屋的质量又阻止这种运动，因而在整个结构中引起的惯性力。抗震措施除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容。抗震构造措施根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构部分必须采取的各种细部要求。五、抗震设计方法二阶段设计法1、第一阶段设计第一水准的抗震验算2、第二阶段设计按罕遇烈度六、抗震等级一级（很严格）、二级（严格）三级（较严格）、四级（一般）第二节地震作用的计算方法水平地震作用地震作用竖向地震作用一、地基基础的抗震验算二、上部结构抗震验算底部剪力法振型分解反应谱法时程分析法计算方法三、概念反应普、自由度、振型分解、自振周期、主振型1、地震反应指地震作用使房屋产生的运动。（位移、速度、加速度）2、单质点体系单自由度弹性体系多自由度体系3、自振周期当某种原因使建筑物有微小的初始位移或初始加速度时，它就会因具有弹性而发生振荡，一周完整的振荡所需要的时间即自振周期。4、反应譜把不同周期下建筑物反应值的大小画成曲线，这些曲线称反应谱。（位移反应譜、速度反应譜、加速度反应譜）a—加速度b—速度位移反应谱接近直线5、基本自振周期T1对于n个质点的弹性体系，具有n个自振频率和相对应的n个自振周期，其中最低的自振频率称基本自振频率，对应的自振周期称基本自振周期。6、振型振动过程中各质点的相对位置。7、主振型与n个自振周期相对应的n个振动形式，称为n个主振型。四、适用条件1、底部剪力法适用于重量和刚度沿高度分布比较均匀，高度不超过40m，并以剪切变形为主的结构。2、振型分解反应譜法适用于建筑物高度超过40m，或虽然小于40m但质量或刚度沿高度分布很不均匀时。3、时程分析法适用于特别重要的建筑、特别不规则的建筑、超过某一定高度的建筑第三节底部剪力法一、适用条件适用于重量和刚度沿高度分布比较均匀，高度不超过40m，并以剪切变形为主的结构。二、特点1、位移反应以基本振型为主2、基本振型接近直线三、计算步骤1、计算结构总水平地震作用标准值；2、计算水平地震力沿高度的分布；3、构造措施四、框架结构提高延性的措施强柱弱梁强剪弱弯强节点结构总重力荷载代表值结构等效总重力荷载代表值inieqEKGGF11185.0)1(1nEKnjjjiiiFHGHGF地震作用计算简图五、抗震设防区框架体系房屋体型和结构布置要求1、房屋的平立面宜用简单的体型。2、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地震合力作用线接近或重合。3、抗侧力结构的布置应是房屋中心各部分刚度均匀，不应过分悬殊。4、在烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角部位。5、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形，并对填充墙采取适当加强措施。6、各层楼板应尽可能设置在同一标高，尽可能不采用复式框架。7、房屋高低层宜用防震缝隔开。8、柱子的净高与截面长边的比值宜大于4。第四节风荷载的计算一、概念1、梯度风高度2、近地风靠近地面的流动风3、风荷载空气的流动受到建筑物的阻碍，并在建筑物的表面形成压力或吸力。二、风荷载特点1、静力作用（长周期部分）：稳定风动力作用（短周期部分）：脉动风2、风对高层建筑结构作用特点1）风力作用与建筑物外形直接有关；2）风力受到周围建筑物环境影响较大；3）平均风速一般随建筑物高度增长；4）风力作用具有静力作用与动力作用两重性质；5）风力在建筑物表面很不均匀；6）与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用更接近于静力荷载；7）对风力大小的估计比对地震作用大小的估计可靠。3、风力对建筑物产生的结果1）强风会使围护结构和装修产生损坏；2）风力作用会使结构开裂或留下较大的残余变形；3）风力使建筑物产生较大的摇晃；4）长期风力作用使结构产生疲劳。三、风荷载的计算承重结构围护结构1、顺风向单位面积上的风荷载标准值kw0szzkw风振系数风压高度变化系数体形系数基本风压值2mKN1）基本风压离地10m，50年一遇2）风压高度变化系数与地面粗糙度有关A类：指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及中小城镇和大城市郊区C类：指有密集建筑群的城市市区D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区3）风荷载体型系数迎风面为压力“+”，背风面为吸力“-”4）风振系数考虑短周期成分对高度较大或刚度较小的高层建筑产生的动力效应。2、总风荷载