建筑结构概论.pptx

一、地震基本知识（一）地震与抗震1.1.地震是一种普遍的自然地震是一种普遍的自然地震是一种普遍的自然地震是一种普遍的自然现现象。象。象。象。地震是地球内部构造运地震是地球内部构造运动动的的产产物，是一种普遍的自然物，是一种普遍的自然现现象。象。全世界每年全世界每年发发生生约约500500万次地震。其中：万次地震。其中：无感地震无感地震约约占占99%99%，有感地震有感地震约约占占1%1%，即，即约约5 5万次，万次，破坏性的大地震平均每年破坏性的大地震平均每年约约18201820次。次。2.2.2.2.地震又是一种突地震又是一种突地震又是一种突地震又是一种突发发的自然灾害。的自然灾害。的自然灾害。的自然灾害。现现代科技的代科技的发发展，展，虽虽能能对对地震的地震的发发生生进进行行预测预测，但准确地，但准确地预预报报何何时时、何地将、何地将发发生何种生何种强强度的地震一般是很困度的地震一般是很困难难的。的。这这主主要是由于地壳运要是由于地壳运动动的复的复杂杂性，及性，及现现代科学技代科学技术术水平的局限性。水平的局限性。因此，破坏性地震常常是突然因此，破坏性地震常常是突然发发生的。生的。3.3.3.3.建筑建筑建筑建筑结结构抗震构抗震构抗震构抗震设计设计 目前，科学技目前，科学技术术上上还还无法控制地震的无法控制地震的发发生。每次地震都会生。每次地震都会给给人人类类社会社会带带来灾来灾难难。建筑技建筑技术术人人员员的主要任的主要任务务，就是研究如何减少震害。在建筑，就是研究如何减少震害。在建筑结结构构设计设计和施工中根据和施工中根据现现有技有技术术，即在，即在建筑抗震建筑抗震设计规设计规范范（GB50011-2001GB50011-2001）的指的指导导下，下，对对工程工程结结构采取防震、抗构采取防震、抗震措施，使震措施，使结结构具有一定的抗震能力，以尽量减构具有一定的抗震能力，以尽量减轻轻地震造成地震造成的破坏。的破坏。（二）地震的类型构造地震构造地震 占占90%90%，岩，岩层层构造构造变动变动引起。引起。火山地震火山地震 占占7%7%，岩岩浆浆猛烈冲出地面引起。猛烈冲出地面引起。陷落地震陷落地震 占占3%3%，地下溶洞或旧坑崩塌引起。地下溶洞或旧坑崩塌引起。后两种影响范后两种影响范围围和破坏程度相和破坏程度相对较对较小。小。构造地震构造地震 破坏力大，影响范破坏力大，影响范围围广，是工程抗震研究的重点。广，是工程抗震研究的重点。（三）地震系列每次大地震，在一定每次大地震，在一定时间时间内，在震区相内，在震区相继发继发生一系列大小地生一系列大小地震，称震，称为为地震序列。地震序列。在一个地震序列中，最大的一次地震称在一个地震序列中，最大的一次地震称为为称称为为主震。主震。主震之前主震之前发发生的地震称生的地震称为为前震。前震。主震之后主震之后发发生的地震称生的地震称为为余震。余震。（四）主震型、多发型、单发型在一个地震序列中，若主震震在一个地震序列中，若主震震级级很突出，称很突出，称为为主震型地震。主震型地震。若一个地震序列是有多次震若一个地震序列是有多次震级级相近的地震相近的地震组组成的，成的，则则称称为为多多发发型地震或震群型。型地震或震群型。若前震和余震很少，甚至没有，若前震和余震很少，甚至没有，则则称称为单发为单发型地震。型地震。三种三种类类型地震中：主震型地震型地震中：主震型地震约约占占60%60%，多，多发发型地震型地震约约占占30%30%，单发单发型地震型地震约约占占10%10%。（五）按震源的深浅，地震可分为浅源地震，震源深度浅源地震，震源深度70km300km300km；占；占3%3%；破坏性小。；破坏性小。绝绝大多数地震大多数地震发发生在地壳内，少部分生在地壳内，少部分发发生在地幔上部。生在地幔上部。目前目前观测观测到的最深地震到的最深地震发发生在地下生在地下700km700km左右。左右。（六）震源深浅的影响震源浅，破坏重，影响范震源浅，破坏重，影响范围围小。小。震源深，破坏震源深，破坏轻轻，波及范，波及范围围大。大。（七）地震震级q q地震震地震震级级是表示某次地震本身大小的一种定量指是表示某次地震本身大小的一种定量指标标。q q国国际际上最早采用的是里氏震上最早采用的是里氏震级级（由（由C.F.RichterC.F.Richter给给出），即地出），即地震震震震级级MM为为：M=logA (3-1)M=logA (3-1)震级公式中A的意义A A为为采用采用标标准地震准地震仪仪、在距震中、在距震中100km100km处记录处记录的以微米的以微米为为单单位的最大水平地位的最大水平地动动位移（位移（单单振幅）。振幅）。标标准地震准地震仪仪是指是指摆摆的自振周期的自振周期为为0.8s0.8s，阻尼系数，阻尼系数为为0.80.8，放大，放大倍数倍数为为28002800倍的地震倍的地震仪仪。例如：在距离震中例如：在距离震中100km100km处处地震地震仪记录仪记录的最大振幅的最大振幅A A=10mm=10mm即即A A=10000 =10000 ，则则由式（由式（15-115-1）得，）得，该该次地震次地震为为里氏里氏4 4级级。（八）震级与地震释放能量震震级级表示震源表示震源释释放能量的多少，也表示地震放能量的多少，也表示地震强强度的大小。度的大小。不同震不同震级级与地震与地震释释放能量之放能量之间间的关系的关系为为：logE=1.5M+11.8 (3-2)logE=1.5M+11.8 (3-2)震级及其相应的能量各各级级地震所地震所释释放的能量列于下表。放的能量列于下表。震震级级相差一相差一级级，能量相差，能量相差3232倍。一次倍。一次6 6级级地震地震释释放的能放的能量相当于一个量相当于一个2 2万万t t级级的原子的原子弹弹。震震级级能量（能量（尔尔格）格）震震级级能量（能量（尔尔格）格）1 12.002.00 x x10101313 6 66.316.31x x101020202 26.316.31x x101014147 72.002.00 x x101022223 32.002.00 x x101016168 86.316.31x x101023234 46.316.31x x101017178.58.53.553.55x x101024245 52.002.00 x x101019199 9（九）按震级划分地震M2M 5 5级级，破坏性地震。，破坏性地震。MM 7 7级级，强强烈地震或大震。烈地震或大震。MM 8 8级级，特大地震。，特大地震。到目前到目前为为止止记录记录到的最大地震到的最大地震为为8.58.5级级（19601960年年5 5月月发发生在智利）。生在智利）。（十）地震烈度地震烈度是指某地区的地面和各地震烈度是指某地区的地面和各类类建筑物遭受某次地建筑物遭受某次地震影响的震影响的强强弱程度。弱程度。(十一）影响地震烈度的因素震震级级：愈大，烈度愈高；反之，烈度愈低。：愈大，烈度愈高；反之，烈度愈低。震中距：愈近，烈度愈高；反之，烈度愈低。震中距：愈近，烈度愈高；反之，烈度愈低。震源深度：愈浅，烈度愈高；反之，烈度愈低。震源深度：愈浅，烈度愈高；反之，烈度愈低。传传播介播介质质：岩：岩层层、覆盖土、覆盖土层层等。等。建筑物建筑物动动特性：特性：质质量、量、刚刚度、自振周期等。度、自振周期等。(十二）震级与烈度一次地震，只有一个震一次地震，只有一个震级级。但一次地震，在不同地点有不同的地震烈度。即一次但一次地震，在不同地点有不同的地震烈度。即一次地震有多个地震烈度。地震有多个地震烈度。震震级级与震中烈度的关系可有下列与震中烈度的关系可有下列经验经验公式公式给给出：出：M=0.58I0 0+1.5其中，其中，I I0 0为震中烈度为震中烈度（十三）震级与震中烈度的对应关系震震级级与震中烈度的与震中烈度的对应对应关系如下表：关系如下表：震震级级2 23 34 45 56 67 78 8 8 8烈度烈度1-21-23 34-54-56-76-77-87-89-109-1011111212（十四）地震烈度的划分我国将地震烈度划分我国将地震烈度划分为为1212度。度。我国我国19801980年公布的年公布的1212度的地震烈度。度的地震烈度。国国际际上大多数国家采用上大多数国家采用1212度划分地震烈度。度划分地震烈度。也有少数国家不同，如少数欧洲国家采用也有少数国家不同，如少数欧洲国家采用1010度，日本度，日本采用采用0707度划分。度划分。（十五）地震列度的宏观描述1-21-2度度 人无感人无感觉觉 3 3度度 在夜静在夜静时时，少数人有感，少数人有感觉觉 4-54-5度度 普遍有感普遍有感觉觉，悬悬卦物卦物摇摇晃晃 6 6度度 器物器物倾倾倒，房屋倒，房屋轻轻微微损损坏坏 7-87-8度度 房屋房屋轻轻度或中度破坏，出度或中度破坏，出现现地裂地裂 9-109-10度度 房屋房屋严严重重毁毁坏，地裂很多坏，地裂很多 11-1211-12度度 房屋普遍倒塌，地貌房屋普遍倒塌，地貌剧剧烈烈变变化化 v v总总之：之：1-51-5度：度：以人的感以人的感觉为觉为主主 6-106-10度：度：以房屋震害以房屋震害为为主主 11-1211-12度：度：以地表以地表现现象象为为主主（十六）基本烈度（定义）原抗震原抗震规规范（范（TJ11-78TJ11-78）中定）中定义义：某地区的基本烈度，是指某地区的基本烈度，是指该该地区在未来地区在未来100100年内，一般年内，一般场场地条件下，可能遭遇的最大地震烈度。地条件下，可能遭遇的最大地震烈度。现现行抗震行抗震规规范（范（GB50011GB50011）中定）中定义义：某地区的基本烈度，是指在某地区的基本烈度，是指在5050年期限内，一般年期限内，一般场场地条地条件下，可能遭遇超越概率件下，可能遭遇超越概率为为10%10%的地震烈度的地震烈度值值。（十七）采用概率法定义基本烈度第三代地震烈度区划第三代地震烈度区划图图中，中，对对基本烈度采用概率法定基本烈度采用概率法定义义的：的：基本烈度是指某地区在基本烈度是指某地区在5050年期限内，一般年期限内，一般场场地条件下，地条件下，可能遭遇超越概率可能遭遇超越概率为为10%10%的烈度的烈度值值。注：与原注：与原规规范定范定义义不同的是，不同的是，这这是以概率方法来是以概率方法来预测预测地震的危地震的危险险性，性，给给出某一个地区，在不同年限内，不出某一个地区，在不同年限内，不同概率水平的地震烈度。同概率水平的地震烈度。全国地震烈度分布的面积数量地震基本烈度地震基本烈度面面积积（10104 4kmkm2 2）百分比（百分比（%）5 5度及以下地区度及以下地区384.5384.540.140.16 6度地区度地区263.5263.527.427.47 7度地区度地区206.5206.521.5521.558 8度地区度地区71.371.37.377.379 9度地区度地区23.623.62.462.461010度及以上地区度及以上地区10.710.71.121.12小小计计960960100.0100.0二、地震震害(一）地表破坏地裂 地陷 滑坡 砂土液化 喷水冒砂（二）建筑物的破坏建筑物的震害可分建筑物的震害可分为为下述三下述三类类：承重承重结结构构强强度不足或度不足或变变形形过过大而造成的破坏。大而造成的破坏。结结构构丧丧失整体性而造成的破坏。失整体性而造成的破坏。地基失效引起的破坏。地基失效引起的破坏。（三）次生灾害造成的破坏地震的次生灾害有：水灾、火灾、毒气地震的次生灾害有：水灾、火灾、毒气污污染、滑坡、染、滑坡、泥石流、海泥石流、海啸啸等；及其，流行性疾病和等；及其，流行性疾病和劳劳力受力受损损等。等。地震的次生灾害引起的破坏也很地震的次生灾害引起的破坏也很严严重。例如重。例如 19231923年日本年日本东东京大地震，震倒房屋京大地震，震倒房屋1313万万栋栋，而震后火，而震后火灾却灾却烧毁烧毁4545万万栋栋。19601960年智利大地震，年智利大地震，22h22h后后产产生的海生的海啸袭击啸袭击了了1.71.7万万kmkm以外的日本，浪高以外的日本，浪高mm，冲，冲毁毁了海港、了海港、码头码头和沿岸建筑。和沿岸建筑。19701970年秘年秘鲁鲁大地震，泥石流从大地震，泥石流从3750m3750m高的山上泻下，流高的山上泻下，流速达速达320m/h320m/h，一路摧，一路摧毁毁或淹没了村或淹没了村镇镇和建筑，死亡达和建筑，死亡达2.52.5万人。万人。三、结构的抗震设防（一）抗震设防的目标抗震抗震设设防：是指防：是指对对工程工程结结构构进进行抗震行抗震设计设计和采取抗震构造措和采取抗震构造措施，使施，使结结构达到抗震的效果。构达到抗震的效果。抗震抗震设设防的依据：是抗震防的依据：是抗震设设防烈度。一般情况下是采用国家防烈度。一般情况下是采用国家地震局地震局颁发颁发的地震烈度区划的地震烈度区划图图中划定的各地区的基本烈度。中划定的各地区的基本烈度。（二）抗震（二）抗震规规范中范中规规定的抗震定的抗震设设防目防目标标1.1.在遭受低于本地区在遭受低于本地区设设防烈度的多遇地震影响防烈度的多遇地震影响时时，建筑，建筑物一般不受物一般不受损损坏或不需修理仍可坏或不需修理仍可继续继续使用。使用。2.2.在遭受本地区在遭受本地区规规定的定的设设防烈度的地震影响防烈度的地震影响时时，建筑物，建筑物可能有一定可能有一定损损坏，但不致危及人民生命和生坏，但不致危及人民生命和生产设备产设备的的安全，安全，经经一般修理或不修理仍能一般修理或不修理仍能继续继续使用。使用。3.3.在遭受高于本地区在遭受高于本地区设设防烈度的防烈度的预预估的罕遇地震影响估的罕遇地震影响时时，建筑物不致倒塌或建筑物不致倒塌或发发生危及人民生命的生危及人民生命的严严重破坏。重破坏。（三）三个地震烈度水准抗震抗震规规范范提出的提出的这这三点一般目三点一般目标标，实质实质上就是上就是对对建筑物的抗震建筑物的抗震设设防采用了三个烈度水准：多遇烈度、防采用了三个烈度水准：多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度。基本烈度和罕遇烈度。第一水准烈度即多遇烈度：要求第一水准烈度即多遇烈度：要求小震不坏小震不坏，处处于于弹弹性性阶阶段。段。第二水准烈度即基本烈度：要求第二水准烈度即基本烈度：要求中震可修中震可修，进进入入弹弹塑塑性性阶阶段。段。第三水准烈度即罕遇烈度：要求第三水准烈度即罕遇烈度：要求大震不倒大震不倒，严严重破坏，重破坏，但不倒塌。但不倒塌。四、建筑结构抗震设计方法（一）二阶段设计方法三个水准三个水准设设防目防目标标是通是通过过二二阶阶段段设计设计方法来方法来实现实现的：的：第一第一阶阶段段设计设计 第二第二阶阶段段设计设计（二）第一阶段设计满满足多遇地震作用下的足多遇地震作用下的强强度要求（考度要求（考虑虑地震作用效地震作用效应应与其它荷与其它荷载载效效应组应组合）。合）。满满足足弹弹性性变变形，控制形，控制结结构构侧侧向向变变形不要形不要过过大。大。满满足必要的抗震构造措施。足必要的抗震构造措施。这样这样，既可，既可满满足第一水准下必要的承足第一水准下必要的承载载力可靠度，又力可靠度，又可可满满足第二水准的足第二水准的设设防要求（防要求（损损坏可修），再通坏可修），再通过过概概念念设计设计和构造措施来和构造措施来满满足第三水准的足第三水准的设设防要求。防要求。（三）第二阶段设计在罕遇地震作用下，在罕遇地震作用下，满满足足结结构构弹弹塑性塑性变变形要求（不形要求（不发发生倒塌）。生倒塌）。采取相采取相应应的抗震构造措施。的抗震构造措施。这样这样，就保，就保证证了第三水准了第三水准设设防要求（大震不倒）。防要求（大震不倒）。（四）抗震构造措施的作用1.1.在承在承载载力上加力上加强结强结构的薄弱构的薄弱环节环节，推，推迟结迟结构构件塑性构构件塑性铰铰的形成和的形成和发发展。展。2.2.提高提高结结构构件的延性，避免其构构件的延性，避免其发发生脆性破坏。生脆性破坏。3.3.加加强强构造构造连连接，以保接，以保证结证结构的整体性和构的整体性和稳稳定性，防止定性，防止其因地震其因地震损损坏而坏而发发生倒塌。生倒塌。五、建筑抗震概念设计1.1 1.1 计计算算算算设计设计（Numerical designNumerical design）计计算算设计设计按荷按荷载计载计算、内力分析及算、内力分析及组组合、合、强强度度计计算算 、构造措施等称构造措施等称为计为计算算设计设计。1.2 1.2 概念概念概念概念设计设计（Conceptual designConceptual design）概念概念设计设计立足于工程抗震基本理立足于工程抗震基本理论论及及长长期工程抗震期工程抗震 经验总结经验总结的工程抗震基本概念的抗震的工程抗震基本概念的抗震设计设计。概念概念设计设计正确地解决正确地解决总总体方案、体方案、结结构布置、材料使用和构布置、材料使用和细细 部构造等，以便达到合理抗震部构造等，以便达到合理抗震设计设计的目的。的目的。1 抗震设计的内容2 场地选择2.1 2.1 地震造成建筑物的破坏地震造成建筑物的破坏地震造成建筑物的破坏地震造成建筑物的破坏 1 1）由于地震）由于地震时时的地面的地面强强烈运烈运动动，使建筑物在振，使建筑物在振动动中，中，因因丧丧失整体性或失整体性或强强度不足，或度不足，或变变形形过过大而破坏；大而破坏；2 2）由于水）由于水坝坝坍塌、海坍塌、海啸啸、火灾、爆炸等次生灾害所、火灾、爆炸等次生灾害所 造成的；造成的；3 3）由于断）由于断层错动层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地、山崖崩塌、河岸滑坡、地层层陷落陷落 等地面等地面严严重重变变形直接造成的。形直接造成的。2.2 2.2 避开地震危避开地震危避开地震危避开地震危险险地段地段地段地段 1 1）概念）概念 建筑抗震危建筑抗震危险险的地段的地段：指地震：指地震时时可能可能发发生崩塌、滑坡、生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段以及震中烈度地陷、地裂、泥石流等地段以及震中烈度为为8 8度以上的度以上的 发发震断裂震断裂带带在地震在地震时时可能可能发发生地表生地表错错位的地段。位的地段。非非发发震断震断层层：与当地的地震活：与当地的地震活动动性没有成因上性没有成因上联联系的系的 一般断一般断层层，在地震作用下一般不会，在地震作用下一般不会发发生新的生新的错动错动。发发震断震断层层：具有潜在地震活：具有潜在地震活动动的断的断层层，在，在过过去三万五千年以内曾去三万五千年以内曾活活动过动过一次，或者在五万年内活一次，或者在五万年内活动过动过两次两次 的断的断层层。2 2）实实例例 19761976年唐山地震，在极震区内，一条北年唐山地震，在极震区内，一条北东东走向的地走向的地 表断裂，表断裂，长长8km8km，水平，水平错错位达位达1.45m1.45m。19321932年云南年云南东东川地震，大量山石崩塌。川地震，大量山石崩塌。19661966年再次年再次发发生的生的6.76.7级级地震，震中附近的地震，震中附近的 一个山一个山 头头，一，一侧侧山体就崩塌了近山体就崩塌了近8 8 10105 5mm3 3。19711971年云南通海地震，丘陵地区山脚下的一个土年云南通海地震，丘陵地区山脚下的一个土质质 缓缓坡，坡，连连同上面有几十同上面有几十户户人家的人家的 一座村庄，向下滑一座村庄，向下滑 移了移了100100多米，土体破裂多米，土体破裂变变形，房屋大量倒塌。形，房屋大量倒塌。2.3 2.3 选择选择有利于抗震的有利于抗震的有利于抗震的有利于抗震的场场地地地地 1 1）概念）概念 对对建筑抗震有利的地段建筑抗震有利的地段：指位于开：指位于开阔阔平坦地的平坦地的坚坚硬硬场场 地上或密地上或密实实均匀中硬均匀中硬场场地土。地土。对对建筑抗震不利的地段建筑抗震不利的地段：就：就地形地形地形地形而言，一般是指条状而言，一般是指条状 突出的山嘴，孤立的山包和山梁的突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶顶部，高差部，高差较较 大的台地大的台地边缘边缘，非岩，非岩质质的陡坡，的陡坡，河岸和河岸和边边坡的坡的边边 缘缘；就；就场场地土地土地土地土质质而言，一般是指而言，一般是指软软弱土、易液化弱土、易液化 土，古河道、断土，古河道、断层层破碎破碎带带、暗埋塘、暗埋塘滨滨沟谷或半挖沟谷或半挖 半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状 态态明明显显不均匀的地段。不均匀的地段。2 2）河岸上的房屋，常因切面不均匀沉降或地面裂隙穿）河岸上的房屋，常因切面不均匀沉降或地面裂隙穿 过过而裂成数段。一般情况下宜采取避开的方案。必而裂成数段。一般情况下宜采取避开的方案。必 须须在岸在岸边边建房建房时时，应应采取可靠措施，完全消除下卧采取可靠措施，完全消除下卧 土土层层的液化性，提高灵敏粘土的液化性，提高灵敏粘土层层的抗剪的抗剪强强度，以增度，以增 强边强边坡坡稳稳定性。定性。3 3）同）同类别类别的土壤，具有不同的的土壤，具有不同的动动力特性，地震反力特性，地震反应应也也 随之出随之出现现差异。一幢建筑物不宜跨在两差异。一幢建筑物不宜跨在两类类不同土不同土层层 上（上（图图4.14.1），否），否则则可能危及可能危及该该建筑物的安全。无法建筑物的安全。无法 避开避开时时，除考，除考虑虑不同土不同土层层差异运差异运动动的影响外，的影响外，还应还应 采用局部深基采用局部深基础础，使整个建筑物的基，使整个建筑物的基础础落在同一上落在同一上 层层上。上。图4.l 横跨两类土层的建筑物图 4 4）饱饱和松散的砂土和粉土，在和松散的砂土和粉土，在强强烈地震烈地震动动作用下，会作用下，会 产产生液化生液化现现象。液化象。液化现现象后果是：象后果是：建筑物下沉或整体建筑物下沉或整体倾倾斜；斜；地基不均匀下沉造成上部地基不均匀下沉造成上部结结构破坏；构破坏；地坪下沉或隆起；地坪下沉或隆起；地下地下竖竖管弯曲；管弯曲；房屋基房屋基础础的的钢钢筋混凝土筋混凝土桩桩折断。折断。所以，当建筑地基内存在可液化土所以，当建筑地基内存在可液化土层时层时，应应采采 取有效措施，完全消除或部分消除土取有效措施，完全消除或部分消除土层层液化的可能液化的可能 性，并性，并应对应对上部上部结结构相关部位适当加构相关部位适当加强强。5 5）淤泥和淤泥）淤泥和淤泥质质土等土等软软土，是一种高土，是一种高压缩压缩性土，性土，抗剪抗剪强强度很低。度很低。软软土在土在强强烈地震作用下，土体受到烈地震作用下，土体受到 扰动扰动，絮状，絮状结结构遭到破坏，构遭到破坏，强强度度显显著降低，土体向著降低，土体向 基基础础两两侧挤侧挤出（出（图图 4.24.2），造成建筑物急），造成建筑物急剧剧沉降和沉降和倾倾 斜。斜。6 6）此外，在）此外，在选择选择高高层层建筑的建筑的场场地地时时，应应尽量建在基岩或尽量建在基岩或 薄土薄土层层上，或上，或应应建在具有建在具有较较大大“平均剪切波速平均剪切波速”的的坚坚硬硬 场场地土上，以减少地土上，以减少输输人建筑物的地震能量，从根本上人建筑物的地震能量，从根本上 减减轻轻地震地震对对建筑物的破坏作用。建筑物的破坏作用。图图4.2 4.2 软软土地基上房屋的震陷土地基上房屋的震陷3.1 3.1 建筑平面布置建筑平面布置建筑平面布置建筑平面布置 一幢房屋的一幢房屋的动动力性能基本上取决于它的建筑布局和力性能基本上取决于它的建筑布局和 结结构布置。建筑布局构布置。建筑布局简单简单合理，合理，结结构布置符合抗震构布置符合抗震 原原则则，就能从根本上保，就能从根本上保证证房屋具有良好的耐震性能。房屋具有良好的耐震性能。3 建筑的平立面布置3.23.2平面布置原平面布置原平面布置原平面布置原则则 1 1）建筑物的平、立面布置宜）建筑物的平、立面布置宜规则规则、对对称，称，质质量和量和刚刚度度 变变化均匀，避免楼化均匀，避免楼层错层层错层；2 2）地震区的高）地震区的高层层建筑，平面以方形、矩形、建筑，平面以方形、矩形、圆圆形形为为好；好；正六正六边边形、正八形、正八边边形、形、椭圆椭圆形、扇形也可以（形、扇形也可以（图图 4.34.3）。）。3 3）有）有较长较长翼翼缘缘的的L L形、形、T T形、十字形、形、十字形、U U形、形、H H形、形、Y Y形形 平面也不宜采用。平面也不宜采用。这这些平面的些平面的较长较长翼翼缘缘，地震，地震时时容容 易因易因发发生生图图4.44.4所示的差异所示的差异侧侧移而加重震害。移而加重震害。图图4.3 4.3 简单简单的建筑平面的建筑平面图图图图4.4 L4.4 L形建筑的差异形建筑的差异侧侧移移4 4）我国）我国钢钢筋混凝土高筋混凝土高层层建筑建筑结结构构设计设计与施工与施工规规程）程）（JGJ3JGJ39191）（）（简简称称高高层规层规程程），），对对地震区高地震区高层层建建筑的平面形状作了明确筑的平面形状作了明确规规定，如定，如图图4.54.5和表和表4.14.1所示；并提所示；并提出出对这对这些平面的凹角些平面的凹角处处，应应采取加采取加强强措施；平面突出部措施；平面突出部分的尺寸分的尺寸应满应满足足l lB B1 1、l lB Bmaxmax0.30.3。高高高高层层建筑平面形状的尺寸限建筑平面形状的尺寸限建筑平面形状的尺寸限建筑平面形状的尺寸限值值 表表表表4.14.1 设设防烈度防烈度l/Bl/Bl/Bl/Bmaxmax l/bl/bl l/B/Bmaxmax6 6、7 7度度 6 6 5 5 2 2 1 18 8、9 9度度 5 5 4 4 1.51.5 1 1图图4.5 4.5 关于平面形状的要求关于平面形状的要求3.2 3.2 建筑立面布置建筑立面布置建筑立面布置建筑立面布置 原原则则：1 1）地震区高）地震区高层层建筑的立面也要求采用矩形、梯形、建筑的立面也要求采用矩形、梯形、三三 角形等均匀角形等均匀变变化的几何形状（化的几何形状（图图 4.64.6），尽量避免采），尽量避免采 用用图图4.74.7所示的所示的带带有突然有突然变变化的化的阶阶梯形立面。梯形立面。2 2）我国）我国高高层规层规程程规规定：定：对对于有抗震于有抗震设设防要求的建筑防要求的建筑 物，建筑的物，建筑的竖竖向体形向体形应应力求力求规则规则、均匀，避免有、均匀，避免有过过大大 的外挑和内收；立面收的外挑和内收；立面收进进部分的尺寸比部分的尺寸比值值，应应符合符合 B B1 1/B/B0.750.75的要求（的要求（图图4.84.8）。）。图图4.6 4.6 良好的建筑立面良好的建筑立面图图4.7 4.7 不利的建筑立面不利的建筑立面（a）大底盘建筑（b）阶梯形建筑图图4.8 4.8 尺寸比尺寸比值值符合要求的建筑物符合要求的建筑物3.3 3.3 房屋的高度房屋的高度房屋的高度房屋的高度 1 1）“房屋愈高愈危房屋愈高愈危险险”的概念不是的概念不是绝对绝对的，是有条件的。的，是有条件的。于于19561956年建造的高年建造的高181m181m的的4242层层拉丁美洲大厦（拉丁美洲大厦（图图 4.4.9 9），却），却经经受住了受住了3 3次大地震的考次大地震的考验验，几乎无，几乎无损损坏。坏。2 2）抗震抗震规规范范和和高高层规层规程程，根据我国当前科研，根据我国当前科研 成果和工程成果和工程实际实际情况，情况，对对各种各种结结构体系适用范构体系适用范围围内内 建筑物的最大高度均作出了建筑物的最大高度均作出了规规定。超出定。超出该规该规定的，定的，要要进进行行专门专门研究。研究。抗震抗震规规范范尚尚规规定：定：对对不不规则规则 结结构、有框支构、有框支层层抗震抗震墙结墙结构或构或类场类场地上的地上的结结构，构，适用的最大高度适用的最大高度应应适当降低。适当降低。图图 4.9 4.9 拉丁美洲大厦拉丁美洲大厦3.4 3.4 房屋的高房屋的高房屋的高房屋的高宽宽比比比比 建筑物的高建筑物的高宽宽比例，比起其比例，比起其绝对绝对高度来高度来说说更更为为重重 要。因要。因为为建筑物的高建筑物的高宽宽比比值值越大，即建筑愈瘦高，地越大，即建筑愈瘦高，地 震作用下的震作用下的侧侧移愈大，地震引起的移愈大，地震引起的倾倾覆作用愈覆作用愈严严重。重。3.5 3.5 防震防震防震防震缝缝的合理的合理的合理的合理设设置置置置 合理地合理地设设置防震置防震缝缝，可以将体型复，可以将体型复杂杂的建筑物划的建筑物划 分分为为“规则规则”的建筑物，从而可降低抗震的建筑物，从而可降低抗震设计设计的的难难度度及及 提高抗震提高抗震设计设计的可靠度。的可靠度。遇到下列情况，遇到下列情况，应设应设置防震置防震缝缝：平面形状、局部尺寸或者立面形状不符合平面形状、局部尺寸或者立面形状不符合规规范的有关范的有关 规规定，而又未在定，而又未在计计算和构造上采取相算和构造上采取相应应措施措施时时；房屋房屋长长度超度超过过表表4.24.2中所中所规规定的伸定的伸缩缝缩缝最大最大间间距，又无距，又无 条件采取特殊措施而必需条件采取特殊措施而必需设设置伸置伸缩缝时缩缝时；地基土地基土质质不均匀，房屋各部分的不均匀，房屋各部分的预计预计沉降（包括地震沉降（包括地震 时时的沉陷）相差的沉陷）相差过过大，必大，必须设须设置沉降置沉降缝时缝时；房屋各部分的房屋各部分的质质量或量或结结构抗构抗侧侧移移刚刚度大小度大小悬悬殊殊时时。房屋伸房屋伸缩缝缩缝的最大的最大间间距距 表表4.24.2结结构构类类型型 施工方法施工方法最大最大间间距距（mm）框架框架装配式装配式7575框架剪力框架剪力墙墙现浇现浇外外墙墙装配装配 外外墙现浇墙现浇65 65 5555剪力剪力墙墙外外墙墙装配装配 外外墙现浇墙现浇65 65 4545注：如有充分依据或可靠措施（例如每隔3040m，沿房屋全宽留出 宽800mm，60d后再浇灌的后浇带）表中数值可以适当加大防震防震缝缝最小最小宽宽度的度的规规定：定：1 1）对对于于钢钢筋混凝土筋混凝土结结构房屋的防震构房屋的防震缝缝最小最小宽宽度，一般情况度，一般情况 下下应应符合符合抗震抗震规规范范所作的所作的规规定：定：框架房屋和框架抗震框架房屋和框架抗震墙墙房屋，当高度不超房屋，当高度不超过过15m15m时时，可采用可采用70mm70mm；当高度超；当高度超过过15m15m时时，6 6度、度、7 7度、度、8 8度度 和和9 9度相度相应应每增高每增高5m5m、4m4m、3m3m和和2m2m，宜加，宜加宽宽20mm20mm；抗震抗震墙墙房屋的防震房屋的防震缝宽缝宽度，可采用第度，可采用第条数条数值值的的7070。2 2）对对于多于多层层砌体砌体结结构房屋，在构房屋，在8 8度和度和9 9度且有下列情况之一度且有下列情况之一 时时宜宜设设置防震置防震缝缝，缝缝两两侧侧均均应设应设置置墙墙体，体，缝宽缝宽可采用可采用 50I00mm50I00mm；房屋立面高差在房屋立面高差在6m6m以上；以上；房屋有房屋有错层错层，且楼板高差，且楼板高差较较大；大；各部分各部分结结构构刚刚度、度、质质量截然不同。量截然不同。需要需要说说明，明，对对于抗震于抗震设设防烈度防烈度为为6 6度以上的房屋，度以上的房屋，所有伸所有伸缩缝缩缝和沉降和沉降缝缝，均，均应应符合防震符合防震缝缝的要求。的要求。4.1 4.1 结结构构构构选选型型型型 结结构构选选型涉及的内容型涉及的内容较较多，多，应应根据建筑的重要性、根据建筑的重要性、设设防烈度、房屋高度、防烈度、房屋高度、场场地、地基、基地、地基、基础础、材料和施、材料和施 工等因素，通工等因素，通过过技技术术、经济经济条件比条件比较综较综合确定。合确定。4 结构选型与结构布置 从抗震角度考从抗震角度考虑虑，作，作为为一种好的一种好的结结构形式，构形式，应应具具备备下下 列性能：列性能：延性系数高；延性系数高；“强强度重力度重力”比比值值大；大；匀匀质质性好；性好；正交各向同性；正交各向同性；构件的构件的连连接具有整体性、接具有整体性、连续连续性和性和较较好的延性，并好的延性，并 能能发挥发挥材料的全部材料的全部强强度。度。1 1）结结构材料的构材料的选择选择 常常见见建筑建筑结结构构类类型，依其抗震性能从型，依其抗震性能从优优到劣而排列的到劣而排列的顺顺序是：序是：钢结钢结构；构；型型钢钢混凝土混凝土结结构；构；混凝土混凝土钢钢混合混合结结构；构；现浇钢现浇钢筋混凝土筋混凝土结结构；构；预应预应力混凝土力混凝土结结构；构；装配式装配式钢钢筋混凝土筋混凝土结结构；构；配筋砌体配筋砌体结结构；构；砌体砌体结结构等。构等。2 2）抗震）抗震结结构体系的确定构体系的确定 1.1.抗震抗震规规范范关于抗震关于抗震结结构体系，有下列要求：构体系，有下列要求：应应具有明确的具有明确的计计算算简图简图和合理的地震作用和合理的地震作用传递传递途径；途径；宜有多道抗震防宜有多道抗震防线线，应应避免因部分避免因部分结结构或构件破坏而构或构件破坏而 导导致整个体系致整个体系丧丧失抗震能力或失抗震能力或对对重力的承重力的承载载能力；能力；应应具具备备必要的必要的强强度，良好的度，良好的变变形能力和耗能能力；形能力和耗能能力；宜具有合理的宜具有合理的刚刚度和度和强强度分布，避免因局部削弱或突度分布，避免因局部削弱或突 变变形成薄弱部位，形成薄弱部位，产产生生过过大的大的应应力集中或塑性力集中或塑性变变形集形集 中；中；对对可能出可能出现现的薄弱部位，的薄弱部位，应应采取措施提高抗震能采取措施提高抗震能 力。力。2.2.抗震抗震结结构体系从构体系从优优到劣的排列：到劣的排列：框架剪力框架剪力墙结墙结构或者剪力构或者剪力墙墙 框架框架 砌体砌体 3.3.在在设计设计房屋之前，一般房屋之前，一般应应首先了解首先了解场场地和地基上及其卓地和地基上及其卓越周期，越周期，调调整整结结构构刚刚度，避开共振周期。度，避开共振周期。4.4.选择结选择结构体系构体系时时，要注意，要注意选择选择合理的基合理的基础础形式。形式。对对于于 软软弱地基宜弱地基宜选选用用桩桩基、筏片基基、筏片基础础或箱形基或箱形基础础。岩。岩层层高低高低 起伏不均匀或有液化土起伏不均匀或有液化土层时层时最好采用最好采用桩桩基等。基等。4.2 4.2 结结构布置的一般原构布置的一般原构布置的一般原构布置的一般原则则 l l）平面布置力求）平面布置力求对对称称 1.1.对对称称结结构在地面平构在地面平动动作用下，水平地震力按构件作用下，水平地震力按构件刚刚 度分配，因而各构件受力比度分配，因而各构件受力比较较均匀。而非均匀。而非对对称称结结构，构，由于由于刚刚心偏在一心偏在一边边，质质 心与心与刚刚心不重合，心不重合，远远离离刚刚心心 的的刚刚度度较较小构件小构件 ，由于，由于侧侧移量很大，所分担的水平移量很大，所分担的水平 地震剪力也地震剪力也显显著增大，甚至著增大，甚至导导致整个致整个结结构因一构因一侧侧构构 件失效而倒塌。件失效而倒塌。图图 4.10 4.10 马马那瓜中央那瓜中央银银行行结结构平面构平面（非非对对称称结结构）构）图图 4.11 4.11 美洲美洲银银行行结结构平面构平面(对对称称结结构构)2.2.当建筑当建筑层层数很多数很多时时，除了要求各向，除了要求各向对对称外，称外，还还希望能希望能 具有具有较较大的抗扭大的抗扭刚刚度。因此，度。因此，图图 4.124.12（a a）、（）、（b b）所）所 示的抗震示的抗震墙墙沿房屋周沿房屋周边边布置的方案，就布置的方案，就优优于于图图4.12 4.12 （c c）、（）、（d d）所示在房屋内部布置的方案。）所示在房屋内部布置的方案。3.3.对对于多于多层层砌体房屋，砌体房屋，应优应优先采用先采用纵纵横横墙墙混合承重的混合承重的结结 构布置方案，其次采用横构布置方案，其次采用横墙墙承重的承重的结结构布置方案。构布置方