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第十三章建筑结构抗震设计基本知识
3)地面下沉 在强烈的地震作用下, 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 松软而压缩性较高的土层中 , 往往发生震陷, 坏,此外,在岩溶洞和采空区也常发生震陷。 此外,在岩溶洞和采空区也常发生震陷。 4)滑坡、塌方 滑坡、 在强烈的地震下, 常引起河岸、 陡坡滑坡, 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。 很大,造成公路堵塞、岸边建筑物破坏。
3.地震的破坏作用 (1)地表的破坏现象 1)地裂缝 重力地裂缝: 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, 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。 是地壳深部断层错动延伸至地面的裂缝。 2)喷砂冒水 在地下水位较高的平原及沿海地区, 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。 浅的细砂层或粉土层时,可能发生喷砂冒水现象。
2.设防目标 (1)大震和小震 小震:为烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度, 小震:为烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度, 即众值烈度或称多遇烈度,如图12.1.2所示。 即众值烈度或称多遇烈度,如图12.1.2所示。当基准设 12.1.2所示 计期为50年时, 50年内众值烈度的超越概率为63.2%, 计期为50年时,则50年内众值烈度的超越概率为63.2%, 50年时 年内众值烈度的超越概率为63.2% 这就是第一水准的烈度。 这就是第一水震的基本知识, 理解震级、 1. 了解地震的基本知识 , 理解震级 、 地震烈度的 概 念; 2.了解建筑抗震设防的概念设计; 了解建筑抗震设防的概念设计; 3.掌握建筑抗震设防的烈度、分类和标准。 掌握建筑抗震设防的烈度、分类和标准。
重 点
震级与烈度; 1. 震级与烈度; 建筑抗震设防烈度、设防目标、设防标准、 2. 建筑抗震设防烈度、设防目标、设防标准、抗震 概念设计的基本要求。 概念设计的基本要求。
(2)建筑物破坏 1)结构丧失整体性 建筑物一般都是由许多构件组成, 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、 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。 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, 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。 而造成房屋倒塌。
基本烈度:即第二水准烈度, 基本烈度 : 即第二水准烈度 , 也就全国地震烈度区 划图所规定的烈度,它在50年内超越概率大体为10% 划图所规定的烈度,它在50年内超越概率大体为10%。 50年内超越概率大体为10 大震或罕遇烈度:俗称其为大震, 50年内超越概率 大震或罕遇烈度 : 俗称其为大震, 50年内超越概率 为2%~3%的烈度,也是第三水准所对应的烈度。 的烈度,也是第三水准所对应的烈度。 由烈度概率分布分析可知,基本烈度和从值烈度相 由烈度概率分布分析可知, 差约1.55度 而基本烈度与罕遇烈度相差大致1 差约1.55度,而基本烈度与罕遇烈度相差大致1度。 1.55
2.地震烈度 地震烈度指地震时某一地点震动的强烈程度,用符号I 地震烈度指地震时某一地点震动的强烈程度,用符号I 表示。 表示。 对于一次地震,表示地震大小的震级只有一个, 对于一次地震,表示地震大小的震级只有一个,但它对 不同的地点影响程度是不一样的。一般说离震中愈远,受地 不同的地点影响程度是不一样的。一般说离震中愈远, 震的影响就愈小,烈度也就愈低。对于一次地震的影响, 震的影响就愈小,烈度也就愈低。对于一次地震的影响,随 震中距的不同,可以划分为不同的烈度区。 震中距的不同,可以划分为不同的烈度区。 目前, 我国使用的是1999 1999年由国家地震局颁布实施的 目前 , 我国使用的是 1999 年由国家地震局颁布实施的 《中国地震烈度表》。 中国地震烈度表》
12. 12.1.2 1.震级
震级与烈度
地震的震级是衡量一次地震大小的等级, 地震的震级是衡量一次地震大小的等级,用符号M表 示。 震级的原始定义是:在离震中100km处的坚硬地面上, 100km处的坚硬地面上, 震级的原始定义是:在离震中100km处的坚硬地面上 由标准地震仪(摆的自振周期为0 阻尼为0 由标准地震仪(摆的自振周期为0.8s,阻尼为0.8,放大 倍数为2800倍 单位为μm μm) 倍数为 2800倍 ) 所记录的最大水平位移 A ( 单位为 μm ) 2800 的常用对数值, 的常用对数值,用公式表示为
M= lgA
(12.1.1) 12.1.1)
因为这个震级的定义是1935 年里希特所给出的 因为这个震级的定义是 1935年里希特所给出的, 故称 1935 年里希特所给出的, 为里氏震级。 为里氏震级。 震级的大小直接与震源释放的能量大小有关, 震级的大小直接与震源释放的能量大小有关,震级M与 单位erg erg) 地震释放能量E(单位erg)之间有如下关系 lgE =1.5M + 11.8 (12.1.2) 12.1.2)
乙类建筑—国家重点抗震城市的生命线工程的建筑 乙类建筑 国家重点抗震城市的生命线工程的建筑 (如消防、急救、供水、供电等)或其它重要建筑。 如消防、急救、供水、供电等)或其它重要建筑。 丙类建筑— 除甲、乙、丁类以外的建筑,如一般工 除甲、 丁类以外的建筑, 丙类建筑 业与民用建筑(公共建筑、住宅、旅馆、厂房等) 业与民用建筑(公共建筑、住宅、旅馆、厂房等)。 丁类建筑— 次要建筑,如遇到地震破坏不易造成人 次要建筑, 丁类建筑 员伤亡和较大经济损失的建筑(如一般的仓库 、 人员较 员伤亡和较大经济损失的建筑 ( 如一般的仓库、 少的辅助性建筑) 少的辅助性建筑)。 甲类建筑应按国家规定的批准权限批准执行; 甲类建筑应按国家规定的批准权限批准执行 ; 乙类 建筑应按城市抗震救灾规划或有关部门批准执行。 建筑应按城市抗震救灾规划或有关部门批准执行。
3)地基失效 当建筑物建在软弱的地基土上或建在液化的地基土上, 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, 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, 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。 不均匀下沉。 (3)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 地震除直接造成建筑物的破坏外,还会引起火灾、 灾、有毒物质污染等次生灾害,尤其在大城市,由次生灾 有毒物质污染等次生灾害,尤其在大城市, 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。
由式(12.1.1)可知,当震级相差1级时, 由式(12.1.1)可知,当震级相差1级时,地面振幅相 差10倍。由(12.1.2)可知,震级差1级,能量相差32倍。 10倍 12.1.2)可知,震级差1 能量相差32倍 32
微震:M<2的地震,人们感觉不到。 微震:M<2的地震,人们感觉不到。 有感地震:M=2 有感地震:M=2~4的地震。 的地震。 破坏性地震:M>5的地震,建筑物有不同程度的破坏。 破坏性地震:M>5的地震,建筑物有不同程度的破坏。 强烈地震或大地震:M=7 强烈地震或大地震:M=7~8的地震。 的地震。 特大地震:M>8的地震。 特大地震:M>8的地震。
2.常用地震术语 2.常用地震术语 震源:地震发生时岩层断裂或错动产生振动的部位; 震源:地震发生时岩层断裂或错动产生振动的部位; 震源深度:震源至地面的垂直距离称为; 震源深度:震源至地面的垂直距离称为; 震中:震源在地表的垂直投影点称为; 震中:震源在地表的垂直投影点称为; 震中区:地震发生时震动和破坏最大的地区称为; 震中区:地震发生时震动和破坏最大的地区称为; 震中距:受地震影响地区至震中的距离称为震中距; 震中距:受地震影响地区至震中的距离称为震中距; 等震线:在同一地震中,具有相同地震烈度地点连线。 等震线:在同一地震中,具有相同地震烈度地点连线。
12.1.3建筑抗震设防 12. 1.设防依据 (1)基本烈度 一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时间内 一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时间内, 在一 50年时间内, 般场地条件下可能遭遇到超越概率为10%的地震烈度。 般场地条件下可能遭遇到超越概率为10%的地震烈度。 10 (2)设防烈度 作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度称为抗震设防烈 度。一般情况下,抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图 一般情况下, 的基本烈度。 的基本烈度。
3.设防分类 (1)建筑物重要性分类 在进行建筑设计时,应根据建筑物的重要性不同, 在进行建筑设计时 , 应根据建筑物的重要性不同 , 采取不同的抗震设防标准。 抗震规范》 采取不同的抗震设防标准 。 《 抗震规范 》 将建筑物按其 重要程度不同分为四类: 重要程度不同分为四类: 甲类建筑—有特殊要求的建筑 , 甲类建筑 有特殊要求的建筑,如遇地震破坏会导 有特殊要求的建筑 致严重后果( 如放射性物质的污染, 致严重后果 ( 如放射性物质的污染 , 剧毒气体的扩散或 引起爆炸等) 和经济上重大损失的建筑; 政治上重大损 引起爆炸等 ) 和经济上重大损失的建筑 ; 失的建筑; 失的建筑 ; 政治上有特殊要求的或其它特别重要的建筑 等。
第十三章 建筑结构抗震设计基本知识
本章主要内容
1. 地震及其破坏作用;震级与烈度;建筑抗震设防烈度、 地震及其破坏作用;震级与烈度;建筑抗震设防烈度、 设防目标、设防标准、抗震概念设计的基本要求; 设防目标、设防标准、抗震概念设计的基本要求; 2. 多层砌体房屋和底部框架、内框架房屋的抗震规定; 多层砌体房屋和底部框架、内框架房屋的抗震规定; 3. 多、高层钢筋混凝土房屋的抗震规定。
第二水准: “ 中震可修” , 当遭受到相当于本地区设 第二水准 : 中震可修 ” 防烈度的地震影响时,建筑可能损坏, 防烈度的地震影响时 , 建筑可能损坏 , 经一般修理或不需 修理仍能继续使用。 修理仍能继续使用。 第三水准: 大震不倒” 第三水准:“大震不倒”,当遭遇受到高于本地区设 防烈度的罕遇地震(简称“大震”)影响时,建筑不致倒 防烈度的罕遇地震(简称“大震” 影响时, 塌或发生危及生命的严重损坏。 塌或发生危及生命的严重损坏。