工程抗震设防标准和设计地震动新.pptx

工程抗震设防标准和设计地震动12国家规范国家规范其他国家也同样经历了若干次的规范革新其他国家也同样经历了若干次的规范革新抗震设计的目标抗震设计的目标 由由于于地地震震动动的的随随机机性性是是很很大大的的，要要使使得得所所设设计计的的结结构构在在遭遭受受将将来来可可能能发发生生的的地地震震时时绝绝对对不不破破坏坏是是较较难难的的和和不不经经济济的的。结结构构抗抗震震设设计计不不能能追追求求绝绝对对的的安安全全性性，而而需需要要从从现现在在的的经经济济条条件件出出发发，使使设设计计的的结结构构在在未未来来地地震震作作用用下下发发生生破破坏坏的的概概率率为为社社会会所所接接受受，同同时时为当前的经济条件所允许为当前的经济条件所允许。合合理理的的抗抗震震设设计计应应满满足足经经济济和和安安全全之之间间的的合合理理平平衡衡，这这也也是是抗抗震震设设计计的的目目标标。这这一一目目标标可可以以表表示示为为寻寻求求总效益总效益E E最大的形式最大的形式 Max(Max(E E)Max(Max(收收益投资损失益投资损失)3抗震设计的目标抗震设计的目标收益收益 包括所考虑的工程建成后的直接和间接受益。包括所考虑的工程建成后的直接和间接受益。投投资资 包包括括建建设设此此工工程程的的资资金金及及工工程程建建成成后后的的维维护护资金。资金。损损失失 包包括括人人身身伤伤亡亡、物物质质财财产产的的直直接接损损失失以以及及连连锁锁反反应应造造成成的的间间接接损损失失、以以及及政政治治、社社会会、经济影响等。经济影响等。Max(Max(E E)Max(Max(收收益投资损失益投资损失)4建筑抗震建筑抗震设防标准设防标准抗震设防的概念抗震设防的概念抗震设防的重要性抗震设防的重要性设防依据设防依据设防目标及其实现设防目标及其实现5抗震设防抗震设防（seismicfortification）内涵内涵：对工程结构进行：对工程结构进行抗震设计抗震设计并采并采取相应的取相应的抗震措施抗震措施土土木木结结构构是是地地震震灾灾害害的的主主要要载载体体。国国内内外外大大量量震震害害证证明明，进进行行科科学学合合理理的的抗抗震震设设防防，是是当当今今减减轻轻地地震震灾灾害害的的最最直直接接、最最有效的途径。有效的途径。6抗震设防的重要性抗震设防的重要性事例事例119761976年年7 7月月2626日日在在我我国国一一个个拥拥有有150150万万人人口口的的唐唐山山市市，遭遭遇遇7.87.8级级地地震震的的袭袭击击，顷顷刻刻间间整整座座城城市市化化为为一一片片片片瓦瓦砾砾，人人员员死死亡亡高高达达近近2525万万人人，死死伤伤近近5050万人，经济损失超百亿元。万人，经济损失超百亿元。19851985年年一一个个拥拥有有100100余余万万人人口口的的智智利利瓦瓦尔尔帕帕莱莱索索市市虽虽遭遭受受了了同同样样7.87.8级级地地震震的的袭袭击击，人人员员死死亡亡却却只只有有150150人人，不到一周时间，整个城市就恢复原样。，不到一周时间，整个城市就恢复原样。同同样样大大小小的的地地震震，城城市市人人口口也也差差不不多多相相同同，却却产产生生了了如如此此不不同同的的后后果果，只只是是因因为为瓦瓦尔尔帕帕莱莱索索市市的的建筑物和设施曾进行了有效抗震设防。建筑物和设施曾进行了有效抗震设防。7抗震设防的重要性抗震设防的重要性事例事例2 2日日本本东东京京是是国国际际著著名名大大城城市市，历历史史上上曾曾发发生生过过8 8级级以以上上大大地地震震。日日本本政政府府以以及及各各界界一一向向对对此此十十分分关关心心和和重重视视，长长期期以以来来一一直直致致力力于于将将东东京京建建成成一一个个能能抗抗御御8 8级级大大地地震震的的城城市市；19861986年年一一次次6.26.2级级地地震震发发生生在在东东京京城城底底下下，一一座座上上千千万万人人口口的的城城市市仅仅死死亡亡2 2人人，整整个个城城市市几几乎乎未未遭遭到到破坏。破坏。可可是是一一向向认认为为没没有有发发生生大大地地震震危危险险的的日日本本第第二二大大港港神神户户市市对对工工程程抗抗震震设设防防就就不不那那么么重重视视：在在19951995年年1 1月月1717日日的的一一次次6.96.9级级的的地地震震中中，导导致致了了近近十十万万栋栋房房屋屋毁毁坏坏55005500人死亡和约人死亡和约10001000亿美元的经济损失亿美元的经济损失。8抗震设防的重要性抗震设防的重要性事例事例3 3 19881988年年1212月月7 7日日前前苏苏联联的的阿阿美美尼尼亚亚共共和和国国发发生生一一次次6.86.8级级地地震震，位位于于震震中中的的斯斯皮皮塔塔克克城城破破坏坏严严重重，距距震震中中4040公公里里的的列列宁宁纳纳坎坎市市约约有有8080建建筑筑物物毁毁坏坏。更更远远的的基基洛洛伐伐克克市市也也有有将将近近5050的的建建筑筑物物严严重重破破坏坏或或倒倒场场，地地震震死死亡亡人人数数达达4-54-5万万人人（但但7070年年代代前前建建造造的的建建造造破破坏坏很很轻轻）。前前苏苏联联政政府府鉴鉴于于城城市市居居住住建建筑筑严严重重短短缺缺，又又缺缺乏乏资资金金，便便在在7070年年代代初初期期对对大大量量新新建建的的多多层层房房屋屋建建筑筑降降低低设设防防标标准准一一律律从从9 9度度降降低低7 7度度，而而恰恰恰恰正正是是这这些些房房屋屋建建筑筑在在该该次次地地震震中中大大量量倒倒塌塌，造造成成了了众众多多的的人员伤亡人员伤亡。9设防依据（设防依据（1）抗震设防烈度抗震设防烈度定定义义：按按国国家家规规定定的的权权限限批批准准作作为为一一个个地地区区抗抗震震设设防依据的地震烈度防依据的地震烈度(对应对应5050年超越概率年超越概率10%)10%)确确定定：必必须须按按国国家家规规定定的的权权限限审审批批、颁颁发发的的文文件件(图件图件)确定确定一一般般情情况况下下，可可采采用用中中国国地地震震烈烈度度区区划划图图的的地地震震基基本本烈烈度度(或或设计地震基本加速度值设计地震基本加速度值)对对做做过过抗抗震震防防灾灾规规划划的的城城市市，可可按按批批准准的的抗抗震震设设防防区区划划(抗震设防烈度或抗震设防烈度或设计地震动参数设计地震动参数)进行抗震设防进行抗震设防范围范围：烈度：烈度6-96-9度区度区10建筑工程抗震设防分类标准建筑工程抗震设防分类标准将建筑分为：将建筑分为：甲类甲类属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次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生灾害的建筑（特殊设防类）（特殊设防类）乙类乙类属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复功能的建筑功能的建筑（重点设防类）（重点设防类）丙类丙类甲、乙、丁类以外的建筑甲、乙、丁类以外的建筑（标准设防类）（标准设防类）丁类丁类属于抗震次要建筑属于抗震次要建筑（适度设防类）（适度设防类）设防依据（设防依据（2）建筑类别建筑类别11设防依据（设防依据（2）建筑类别建筑类别建筑类别如何划分？建筑类别如何划分？侧重于侧重于使用功能使用功能和和灾害后果灾害后果区区分，并强调对人员安全的保障。分，并强调对人员安全的保障。特殊设防类：特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。防的建筑。重点设防类：重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。防标准的建筑。标准设防类：标准设防类：指大量的除指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑。款以外按标准要求进行设防的建筑。适度设防类：适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。定条件下适度降低要求的建筑。12甲甲类类建建筑筑：地地震震作作用用应应高高于于本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的要要求求，其其值值应应按按批批准准的的地地震震安安全全性性评评价价结结果果确确定定；抗抗震震措措施施，当当抗抗震震设设防防烈烈度度为为6 68 8度度时时，应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度提提高高一一度度的的要要求求，当当为为9 9度度时时，应应符符合合比比9 9度度抗抗震震设设防防更更高高的的要求。要求。乙乙类类建建筑筑：地地震震作作用用应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的要要求求；抗抗震震措措施施。一一般般情情况况下下，当当抗抗震震设设防防烈烈度度为为6 68 8度度时时，应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度提提高高一一度度的的要要求求，当当为为9 9度度时时，应应符合比符合比9 9度抗震设防更高的要求。度抗震设防更高的要求。丙丙类类建建筑筑：地地震震作作用用和和抗抗震震措措施施均均应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈度的要求。烈度的要求。丁丁类类建建筑筑：一一般般情情况况下下地地震震作作用用仍仍应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的要要求求；抗抗震震措措施施应应允允许许比比本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈低低的的要求适当降低，但抗震设防烈度为要求适当降低，但抗震设防烈度为6 6度时不应降低。度时不应降低。设防依据（设防依据（2）建筑类别建筑类别13策略策略：调整荷载：调整荷载(地震作用地震作用)，或从抗震，或从抗震构造措施上构造措施上考虑建筑的重要性类别考虑建筑的重要性类别设防依据（设防依据（2）建筑类别建筑类别甲甲类类建建筑筑：地地震震作作用用应应高高于于本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的要要求求，其其值值应应按按批批准准的的地地震震安安全全性性评评价价结结果果确确定定；抗抗震震措措施施，当当抗抗震震设设防防烈烈度度为为6 68 8度度时时，应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度提提高高一一度度的的要要求求，当当为为9 9度度时时，应应符符合合比比9 9度度抗抗震震设设防防更更高高的的要求。要求。乙乙类类建建筑筑：地地震震作作用用应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的要要求求；抗抗震震措措施施，一一般般情情况况下下。当当抗抗震震设设防防烈烈度度为为6 68 8度度时时，应应符符合合本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度提提高高一一度度的的要要求求，当当为为9 9度度时时应应符合比符合比9 9度抗震设防更高的要求。度抗震设防更高的要求。两两条条路？（加大荷载路？（加大荷载/抗震措施）抗震措施）14抗震设防标准（抗震设防标准（seismicfortificationcriterion）概念概念：衡衡量量抗抗震震设设防防要要求求的的尺尺度度，由由抗抗震震设设防防烈烈度度和和建建筑类别确定。筑类别确定。怎么确定？地震极强的随机性决定了地震的发生和特性都不能精确的地震极强的随机性决定了地震的发生和特性都不能精确的给出，必须以概率为基础进行预测，给出今后若干年内不给出，必须以概率为基础进行预测，给出今后若干年内不同强度地震发生可能性。使用寿命期内对不同频度和强度同强度地震发生可能性。使用寿命期内对不同频度和强度的地震，要求结构具有不同的抵抗能力的地震，要求结构具有不同的抵抗能力。提出三水准：提出三水准：“小震小震”“中震中震”“大震大震”15抗震设防标准的确定抗震设防标准的确定三三个个烈烈度度水水准准是是依依据据对对我我国国华华北北、西西北北、西西南南三三个个地地区区4545个个城城镇镇的的地地震震危危险险性性分分析析结结果果，运运用用概概率率的的方方法法对对“小小震震”、“中中震震”与与“大大震震”的的概概率率意意义义和和取取值值进进行行了了分分析析，给给出出的的相相应应的结果。的结果。16三水准地震作用的三水准地震作用的确确定步骤（定步骤（1）（1）对对华华北北、西西北北、西西南南三三个个地地区区的的潜潜在在震震源源、各各震震源源的的地地震震活活动动性性、地地震震传传播播过过程程的的衰衰减减规规律律分分析析的的基基础础上上给给出出了了45个个城城镇镇的的地地震震危危险险性性分分析析结结果果，确确定定我我国地震烈度符合极值国地震烈度符合极值III型分布型分布。（2）通通过过45个个城城镇镇不不同同超超越越概概率率所所对对应应的的烈烈度度与与该该城城镇镇的的基基本本烈烈度度相相比比较较，计计算算了了此此比比较较差差值值的的平平均均值值。从从计计算算结结果果来来看看，在在设设计计基基准准期期50年年内内超超越越概概率率为为13的的地地震震烈烈度度与与基基本本烈烈度度（设设防防烈烈度度）相相比比较较的的总总体体标标准准差差最最小小。从从工工程程实实际际来来考考虑虑，可可以以粗粗略略的的认认为为基基本烈度相当于本烈度相当于50年内超越概率为年内超越概率为l0的烈度的烈度。17三水准地震作用的标定步骤（三水准地震作用的标定步骤（2）（3）从从概概率率意意义义上上讲讲，“小小震震”就就是是多多遇遇的的地地震震，出出于于我我国国地地震震烈烈度度的的概概率率分分布布符符合合极极值值III型型，极极值值分分布布的的众众值值为为其其概概率率密密度度函函数数上上的的峰峰点点，在在极极值值分分布布中中此此值值为为众众值值，所所以以我我们们称称此此地地震震烈烈度度为为众众值值烈烈度度。从从地地震震烈烈度度的的重重现现期期来来看看，在在设设计计基基准准限限期期50年年的的众众值值烈烈度的超越概率为度的超越概率为63.2。（4）地地震震的的发发生生无无论论在在时时间间、地地点点、强强度度方方面面都都是是随随机机的的，已已往往发发生生概概率率小小于于5的的强强烈烈地地震震作作用用己己多多次次给给人人们们的的生生命命财财产产造造成成了了严严重重灾灾害害。因因此此，其其概概率率水水平平应应在在50年年内内的的超超越越概概率率小小于于5。根根据据计计算算结结果果，从从既既安安全全又又经经济济的的抗抗震震效效果果，建建议议“大大震震“定定义义为为，在在50年内超越概率为年内超越概率为32。18三水准地震作用的三水准地震作用的确确定步骤（定步骤（3）（5）分分别别计计算算这这45个个城城镇镇在在50年年内内超超越越概概率率为为10的的地地震震烈烈度度中中震震与与众众值值烈烈度度小小震震（在在50年年内内超超越越概概率率为为63.2的的地地震震烈烈度度）之之差差，并并从从这这45个个城城镇镇的的总总体体上上计计算算出出其其差差值值的的平平均均值值1.55，这这样样也也可可以以认认为为基基本本烈烈度度与与众众值值烈烈度度差差的的平平均均值值为为1.55度度。罕罕遇遇地地震震大大震震对对应应的的烈烈度度比比基基本本烈烈度度中中震震大大约约大大1度左右度左右。根根据据烈烈度度与与地地震震地地面面峰峰值值加加速速度度的的关关系系，可可得得到到比比中中震震降降低低1.55度度的的小小震震所所对对应应的的地地面面峰峰值值加加速速度度的的折折减减系系数数为为0.34。当当然然也也可可以以知知道道大大震震对对应应的的地地面面峰峰值值加加速速度度比比小小震震对对应应的的峰峰值值加加速速度度大大4-6倍倍。191.55和地区无关？这个数准不准？和地区无关？这个数准不准？可可得得到到比比中中震震设设防防地地震震降降低低1.55度度的的小小震震多多遇遇地地震震所所对对应应的的地地面面峰峰值值加加速速度度的的折折减减系系数数为为0.34。当当然然也也可可以以知知道道罕罕遇遇地地震震对对应应的的地地面面峰峰值值加加速速度度比比中中震震设防地震设防地震对应的峰值加速度大对应的峰值加速度大4-6倍倍。20三水准地震作用的三水准地震作用的确确定定地震影响地震影响50年超越概率年超越概率地震重现期地震重现期众值烈度众值烈度小震小震63.2%50年年基本烈度基本烈度中震中震10%475年年罕遇烈度罕遇烈度大震大震2-3%1642-2475年年一般关系一般关系烈度：烈度：Im=I0-1.55,Is=I0+1加速度：加速度：PGAm=PGA0*1/3；PGAs=PGAm*(46)2122地震重现期的地震重现期的确确定定设防目标及其实现设防目标及其实现设防目标设防目标水准水准涵义涵义要要求求第一第一水准水准小震不坏小震不坏当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用使用第二第二水准水准中震可修中震可修当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用理仍可继续使用第三第三水准水准大震不倒大震不倒当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏命的严重破坏实现方法：两阶段设计实现方法：两阶段设计23两阶段设计法两阶段设计法说明说明：第二水准的设防要求，是通过概念设计和构造措施来满：第二水准的设防要求，是通过概念设计和构造措施来满足的，对大多数结构可只进行第一阶段设计；只有对足的，对大多数结构可只进行第一阶段设计；只有对抗震抗震现范现范所规定的部分结构，如有特殊要求的建筑和地震时易倒所规定的部分结构，如有特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，才进行第二阶段的塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，才进行第二阶段的抗震验算抗震验算第第一一阶阶段段设设计计：按按小小震震作作用用效效应应和和其其他他荷荷载载效效应应的的基基本本组组合合验验算算结结构构构构件件的的承承载载能能力力，以以及及在在小小震震作作用用下下验验算算结结构构的的弹弹性性变变形形：以以满满足足第第一一水水准准抗抗震震设设防防目目标标的的要求：要求：第第二二阶阶段段设设计计：在在大大震震作作用用下下验验算算结结构构的的弹弹塑塑性性变变形，以满足第三水准抗震设防的要求。形，以满足第三水准抗震设防的要求。我国抗震设防的依据是我国抗震设防的依据是“小震小震”、“中震中震”、“大震大震”？24讨论：讨论：“小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗的抗震设计原则震设计原则小小震震不不坏坏、中中震震可可修修、大大震震不不倒倒这这样样的的安安全全要要求求是是当当前前国国际际常常用用的的标标准准。按按此此标标准准选选定定设设计计地地震震动动的的大大小小，以以求求得得安安全全与与经经济济的的平平衡衡，在在原原则则上上十十分分合合理理，但但难难以以定定量量分分析析导导出出其其数数值值，主主要要困困难难在在于于各各使使用用阶阶段段的的经经济济损损失失难难以以计计算算。为为此此，人人们们大大多多用用经经验验性性的的方方法法来来决决定定小小、大大震震的的超超越越概概率率的的取取值值。真真正正的的、定定量量的的安安全全与与经经济济的的综综合合分分析析，目目前前尚尚未未见见应应用用于于抗抗震震设设计计规范的具体分析中。规范的具体分析中。制定结构的抗震设防表示是一个非常复杂的制定结构的抗震设防表示是一个非常复杂的问题，牵扯到地震工程学、社会学、经济学问题，牵扯到地震工程学、社会学、经济学等各个学科，很多学者正在研究（如等各个学科，很多学者正在研究（如基于性基于性态的抗震设防标准态的抗震设防标准、可接受死亡率、最优设、可接受死亡率、最优设防烈度等）防烈度等）25基于性态的设防水准基于性态的设防水准26设计地震动设计地震动在在工工程程结结构构分分析析、验验算算等等设设计计环环节节中中使使用用的的地地震动。震动。（幅值、频率、持时）（幅值、频率、持时）规定：规定：规定的规定的规定的规定的27设计地震动设计地震动28实际上是如何挑选地震动的问题，目实际上是如何挑选地震动的问题，目前此方面的研究非常多。学院翟长海前此方面的研究非常多。学院翟长海老师做了很多工作，大家感兴趣可以老师做了很多工作，大家感兴趣可以去参考去参考设计地震动设计地震动在在工工程程结结构构分分析析、验验算算等等设设计计环环节节中中使使用用的的地地震动。震动。（幅值、频率、持时）（幅值、频率、持时）29谢谢！The End30几个概念几个概念基基本本烈烈度度basicintensity：一一个个地地区区今今后后50年年期期限限内内，在在一一般般场场地地上上可可能能遭遭遇遇的的超超越越概概率率为为10的的地地震震烈烈度。度。设设计计基基本本地地震震加加速速度度designbasicaccelerationofgroundmotion：50年年设设计计基基准准期期超超越越概概率率为为10%的地震加速度的设计取值。的地震加速度的设计取值。设设计计地地震震动动参参数数designparametersofgroundmotion：抗抗震震设设计计用用的的地地震震加加速速度度(速速度度、位位移移)时时程程曲线、加速度反应谱和峰值加速度。曲线、加速度反应谱和峰值加速度。backback31 中华人民共和国防震减灾法中华人民共和国防震减灾法(1997(1997年年1212月月2929日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过)第第十十七七条条 新新建建、扩扩建建、改改建建建建设设工工程程，必必须达到抗震设防要求。须达到抗震设防要求。第第十十九九条条 建建设设工工程程必必须须按按照照抗抗震震设设防防要要求求和和抗抗震震设设计计规规范范进进行行抗抗震震设设计计，并并按按照照抗抗震震设计进行施工。设计进行施工。第第四四十十五五条条 违违反反本本法法规规定定，有有下下列列行行为为之之一一的的，由由县县级级以以上上人人民民政政府府建建设设行行政政主主管管部部门门或或者者其其他他有有关关专专业业主主管管部部门门按按照照职职责责权权限限责责令改正，处以罚款。令改正，处以罚款。抗震减灾工作应依法进行抗震减灾工作应依法进行32 国务院关于进一步加强防震减灾工作的意见国务院关于进一步加强防震减灾工作的意见(2010(2010年年6 6月月9 9日日)工作目标：工作目标：到到2020年，城乡建筑、重大工程和基础设施能抗年，城乡建筑、重大工程和基础设施能抗御相当于当地地震基本烈度的地震；地震科技基本达御相当于当地地震基本烈度的地震；地震科技基本达到发达国家同期水平。到发达国家同期水平。抗震减灾工作应依法进行抗震减灾工作应依法进行33