第十三章建筑抗震

1.地震的概念由于地球不斷運動和變化，逐漸積累了巨大的能量，在地殼某些脆弱地帶，造成巖層突然發(fā)生破裂，或者引發(fā)原有斷層的錯動，這就是地震。地震絕大部分都發(fā)生在地殼中。中國是一個多地震的國家，從1966年的邢臺地震到2008年的汶川大地震，中國幾乎每年有一個7級左右的大地震。13.1抗震基本知識2.地震的破壞作用(1)地表破壞現(xiàn)象地裂縫噴砂冒水地面下沉滑坡、塌方海嘯由地震引起的地裂縫據(jù)河北青年報報道，06年7月，在河北柏鄉(xiāng)地區(qū)出現(xiàn)長8000米地裂縫，邢臺市國土局和邢臺地震局研究表明，受地質(zhì)斷裂活動影響形成地裂縫地表破壞現(xiàn)象-滑坡、塌方滑坡示意圖滑坡現(xiàn)場2005-6-17福建建甌發(fā)生塌方事故

(2)建筑物破壞結(jié)構(gòu)喪失整體穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)承載力不足引起破壞地基失效地震時因震陷或不均勻沉陷，導致墻身開裂、房屋損壞災難前的平靜→(3)次生災害火災水災海嘯有毒及放射性物質(zhì)泄露海浪沖擊堤岸→瞬間的洶涌澎湃→死亡地獄美國DigitalGlobe公司于2004年12月29日發(fā)布的衛(wèi)星照片，照片是當?shù)貢r間12月26日上午10點20分在斯里蘭卡西南部城市卡盧特勒上空拍攝的。照片顯示了卡盧特勒海岸遭到海嘯襲擊之后不久的情形。

12.1.2震級與烈度3.震級：是地震發(fā)生的強度的一種量度，國際上常用里氏震級M表示。（1935年美國的里克特）M<2微震（無感地震），

人沒有感覺；

M=2~4有感地震，

人有不同程度的感覺；

M≥5破壞性地震，

建筑物有不同程度的破壞；

M=7~8強烈地震；

M>8特大地震。4.地震烈度：地震對地表和建筑物影響的平均強弱程度；（見教材426頁表13-1）

↑臺灣2000.6.11地震烈度示意圖12.1.3建筑抗震設防5.設防依據(jù)（1）基本烈度一個地區(qū)的基本烈度是指該地區(qū)今后50年時間內(nèi)，在一般場地條件下，可能遭遇到超越概率為10%的地震烈度。12.1.3建筑抗震設防（2）設防烈度一般情況下，可采用中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖的地震基本烈度江西省：

抗震設防烈度為7度的地區(qū)有：

尋烏會昌

抗震設防烈度為6度的地區(qū)有：

南昌（五個市轄區(qū)）、九江（２個市轄區(qū)）、

南昌縣、進賢、余干、九江縣、彭澤、湖口、星子、瑞昌、德安、都昌、武寧、修水、靖安、銅鼓、宜豐、寧都、石城、瑞金、安遠、定南、龍南、全南、大余

其他幾個重要城市的設防烈度

北京8度、上海7度、南京7度、廣州7度、臺中9度、臺北8度12.1.3建筑抗震設防6.設防目標（1）大震、中震、小震第一水準：當遭受低于本地區(qū)設防烈度的多遇地震(小震)影響時，一般不受損壞；或不需修理仍可繼續(xù)使用；第二水準：當遭受本地區(qū)設防烈度的地震(中震)影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；第三水準：當遭受到高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震(大震)時，建筑不致倒塌或危及生命財產(chǎn)的嚴重破壞?？拐鹪O防目標：小震不壞、中震可修、大震不倒1）特殊設防類：指使用上有特殊設施，涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害等特別重大災害后果，需要進行特殊設防的建筑，（如核電站、核設施、水庫、大壩、堤防、貯油、貯氣、貯存易燃易爆、劇毒、強腐蝕物質(zhì)的設施等）。簡稱甲類。(2)建筑抗震設防分類：3）標準設防類：指大量的除1）、2）、4）款以外按標準要求進行設防的建筑，（如一般的公共建筑、住宅、旅館、廠房等）。簡稱丙類。4）適度設防類：指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑（如儲存物品價值低的一般倉庫，人員活動少的輔助建筑等）。簡稱丁類。2）重點設防類：指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線相關(guān)建筑，以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果，需要提高設防標準的建筑（如消防、急救、供水、供電、通訊、幼兒園、中小學教學樓、學生宿舍等）。簡稱乙類。2）重點設防類（乙類），應按高于本地區(qū)抗震設防烈度一度的要求加強其抗震措施，但抗震設防烈度為9度時應按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基礎的抗震措施，應符合有關(guān)規(guī)定。同時，應按本地區(qū)抗震設防烈度確定其地震作用。(3)設防標準1）特殊設防類（甲類），應按高于本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求，加強其抗震措施；但抗震設防烈度為9度時應按比9度更高的要求采取抗震措施。同時，應按批準的地震安全性評價的結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設防烈度的要求確定其地震作用。4）適度設防類（丁類），地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求，抗震措施應允許比本地區(qū)抗震設防烈度適當降低，但設防烈度為6度時，不應降低。一般情況下，仍應按本地區(qū)抗震設防烈度確定其地震作用。3）標準設防類(丙類)，應按本地區(qū)抗震設防烈度確定其抗震措施和地震作用，達到在遭遇高于當?shù)乜拐鹪O防烈度的預估罕遇地震影響時不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴重破壞的抗震設防目標。三、場地場地是指工程群體所在地，其范圍相當于廠區(qū)、居民小區(qū)和自然村或不小于1.0km2的平面面積建筑場地的類別劃分，應以土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度為準。對丁類建筑及丙類建筑中層數(shù)不超過10層且高度不超過24m的多層建筑，當無實測剪切波速時，可根據(jù)巖土名稱和性狀，按表1-16劃分土的類型，再按經(jīng)驗在表1-16的剪切波速范圍內(nèi)估算各土層的剪切波速。

四、抗震概念設計的基本要求由于地震是隨機的，具有不確定性和復雜性，單靠“數(shù)值設計”很難有效地控制結(jié)構(gòu)的抗震性能。概念設計是指根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。結(jié)構(gòu)的抗震性能取決于良好的“概念設計”。（一）場地和地基選擇建筑場地時，應按表1-18劃分對建筑抗震有利、一般、不利和危險的地段選擇建筑場地時，應根據(jù)工程需要和地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對抗震有利、一般、不利和危險地段做出綜合評價。對不利地段，應提出避開要求；當無法避開時應采取有效的措施。對危險地段，嚴禁建造甲、乙類的建筑，不應建造丙類的建筑。四、抗震概念設計的基本要求（二）建筑和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性建筑設計應根據(jù)抗震概念設計的要求明確建筑形體的規(guī)則性。不規(guī)則的建筑應按規(guī)定采取加強措施；特別不規(guī)則的建筑應進行專門研究和論證，采取特別的加強措施；嚴重不規(guī)則的建筑不應采用。（三）結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系應根據(jù)建筑的抗震設防類別、抗震設防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料和施工等因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟和使用條件綜合比較確定。（四）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件附著于樓、屋面結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以及樓梯間的非承重墻體，應與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接或錨固，避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設備?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的圍護墻和隔墻，應估計其設置對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設置而導致主體結(jié)構(gòu)的破壞。幕墻、裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)應有可靠連接，避免地震時脫落傷人。

四、抗震概念設計的基本要求（五）結(jié)構(gòu)材料與施工

（1）在施工中，當需要以強度等級較高的鋼筋替代原設計中的縱向受力鋼筋時，應按照鋼筋受拉承載力設計值相等的原則換算，并應滿足最小配筋率要求；（2）鋼筋混凝土構(gòu)造柱和底部框架-抗震墻房屋中的砌體抗震墻，其施工應先砌墻后澆構(gòu)造柱和框架梁柱。。12.2多高層鋼混房屋抗震措施1.框架梁、柱、節(jié)點震害（1）框架梁破壞發(fā)生在梁端，梁端縱筋屈服，出現(xiàn)上下貫通垂直裂縫和交叉斜裂縫。在梁端負彎矩鋼筋切斷處，由于抗彎能力的削弱也容易產(chǎn)生裂縫，造成梁剪切破壞。13.2.1震害特點框架梁剪切破壞的主要原因：

梁端鋼筋屈服后，裂縫的產(chǎn)生和開展使混凝土抵抗剪力的能力逐漸減小，而梁內(nèi)箍筋配置又少，以及地震反復作用使混凝土抗剪強度進一步降低。當剪力超過梁抗剪承載力時產(chǎn)生破壞。13.2抗震措施12.2多高層鋼混房屋抗震措施（2）框架柱破壞主要發(fā)生在接近節(jié)點處，在水平地震作用下，每層柱的上下端將產(chǎn)生較大的彎矩，當柱的正截面抗彎強度不足時，在柱的上下端產(chǎn)生水平裂縫。由于反復震動，裂縫會貫通整個截面，在強烈地震作用下，柱頂混凝土被壓碎直至剝落，柱主筋壓屈成燈籠狀突出?？蚣苤侵鶎儆陔p向偏心受壓，再加上扭轉(zhuǎn)作用，所受約束又比其他柱少，地震中更易產(chǎn)生破壞。12.2多高層鋼混房屋抗震措施（3）框架節(jié)點節(jié)點的破壞機理復雜，主要表現(xiàn)為：節(jié)點核芯產(chǎn)生斜向的X形裂縫，當節(jié)點區(qū)剪壓比較大時，箍筋未屈服混凝土就被剪、壓酥碎而破壞，導致整個框架破壞。破壞主要原因：大都是混凝土強度不足、節(jié)點處的箍筋配置量小或節(jié)點處鋼筋太稠密，使得混凝土澆搗不密實。2.抗震墻的震害在地震反復作用下，在連梁的梁側(cè)形成X形裂縫，主要是由于剪力和彎矩產(chǎn)生的主拉應力超過連梁混凝土抗拉強度所致

抗震墻的破壞，一般不會導致房屋倒塌，可消耗地震能力，小震是應保證不出現(xiàn)裂縫。12.2多高層鋼混房屋抗震措施3.填充墻的震害

填充墻的震害較框架結(jié)構(gòu)嚴重。由于框架側(cè)向變形，使墻體出現(xiàn)斜裂縫或?qū)橇芽p。強震時，未采取拉結(jié)處理措施的墻體，則有局部或整片倒塌的現(xiàn)象。一般地講，非承重空心磚填充墻比普通粘土磚填充墻破壞嚴重。結(jié)構(gòu)體系的選擇多、高層鋼混結(jié)構(gòu)房屋中，除框架結(jié)構(gòu)體系外，還有框架一抗震墻結(jié)構(gòu)(框剪結(jié)構(gòu))、抗震墻結(jié)構(gòu)(剪力墻結(jié)構(gòu))、筒體結(jié)構(gòu)等體系。

在進行結(jié)構(gòu)方案設計時，應根據(jù)建筑的高度、高寬比，建筑使用功能以及建筑所在的場地條件、抗震設防烈度等要求，合理地選擇結(jié)構(gòu)體系。12.2多高層鋼混房屋抗震措施1.抗震等級13.2.2抗震設計的一般規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應根據(jù)設防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采取不同的抗震等級，應符合相應的計算和構(gòu)造措施。12.2多高層鋼混房屋抗震措施2.房屋高度及限值《抗震規(guī)范》規(guī)定，較規(guī)則的多、高層現(xiàn)澆鋼混房屋最大適用高度不超過下表的規(guī)定。12.2多高層鋼混房屋抗震措施為了使房屋結(jié)構(gòu)在地震中有足夠的抗側(cè)剛度和整體穩(wěn)定性，

《抗震規(guī)范》規(guī)定，高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高寬比不宜超過下表：高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高寬比限值結(jié)構(gòu)類型設防烈度6度、7度8度9度框架542框架-抗震墻543抗震墻654

3.抗震設計的基本要求

(一)選擇對抗震有利的場地、地基和基礎

(1)應根據(jù)工程需要掌握地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對抗震有利、不利和危險地段作出綜合評價。應選擇有利地段；避開不利地段。當無法避開時應采取有效措施。有利地段是指：堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土地段。

對危險地段,嚴禁建造甲、乙類的建筑，不應建造丙類的建筑。

(2)同一結(jié)構(gòu)單元不宜設置在性質(zhì)截然不同的地基土上；也不宜部分采用天然地基、部分采用樁基。當?shù)鼗熊浫躔ば酝?、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響，并采取相應措施。

(二)建筑設計和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

1.建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不規(guī)則的建筑方案應按規(guī)定采取加強措施；特別不規(guī)則的建筑方案應進行專門研究和論證，采取特別的加強措施；不應采用嚴重不規(guī)則的建筑方案。

2.建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。

（1）在高層建筑的一個獨立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀簡單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻。不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置。（2）高層建筑宜選用風作用效應較小的平面形狀。（3）抗震設計的鋼筋混凝土高層建筑，其平面布置宜符合下列要求：

1）平面宜簡單、規(guī)則、對稱，減少偏心；

2）平面長度不宜過長，突出部分長度l不宜過大（圖13.16）L、l等值宜滿足表17.4的要求；

3）不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形。圖13.16

當存在表13.5所列舉的平面不規(guī)則類型或表13.5所列舉的豎向不規(guī)則類型時，應符合下面第3條的有關(guān)規(guī)定。

表13.4

平面不規(guī)則類型表13.5

不規(guī)則類型

定義

扭轉(zhuǎn)不規(guī)則

樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移)，大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值的1.2倍

凹凸不規(guī)則

結(jié)構(gòu)平面凹進的一側(cè)尺寸，大于相應投影方向總尺寸的30％樓板局部不連續(xù)或錯層開洞面積大于該層樓面面積的30％，或較大的樓層錯層

豎向不規(guī)則類型表13.6不規(guī)則類型

定義側(cè)向剛度不規(guī)則

該層的側(cè)向剛度小于相鄰上—層的70％，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80％；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25％豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件(梁、桁架等)向下傳遞樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80％

(3)體型復雜、平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，可按實際需要在適當部位設置防震縫形成多個較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。

(4)防震縫應根據(jù)抗震設防烈度、結(jié)構(gòu)材料種類、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)單元的高度和高差情況，留有足夠的寬度，其兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應完全分開。當設置伸縮縫和沉降縫時，其寬度應符合防震縫的要求。(三)結(jié)構(gòu)體系

(1)結(jié)構(gòu)體系應根據(jù)建筑的抗震設防類別、抗震設防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料和施工等因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟和使用條件綜合比較確定。

(2)結(jié)構(gòu)體系應符合下列各項要求：

1)應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。

2)應避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。

3)應具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。

4)對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。

(3)結(jié)構(gòu)體系尚宜符合下列各項要求：

1)宜有多道抗震防線。

2)宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。

3)結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近。(4)結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接，應符合下列要求：

1)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應合理地選擇尺寸、配置縱向受力鋼筋和箍筋，避免剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、