《工程抗震》教材配套PPT課件,工程抗震,工程,抗震,教材,配套,PPT,課件 工程結構抗震設計原理工程結構抗震設計原理南京工業(yè)大學土木工程學院2022/10/10主講教師主講教師 李鴻晶教授、博士、博導 陸偉東教授、博士 徐德良副教授 郭樟根副教授、博士 孫廣俊副教授、博士 李秀菊講師2022/10/10李鴻晶李鴻晶1984-1988，哈爾濱建筑工程學院（現(xiàn)哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院），本科；1988-1990，黑龍江省第一建筑工程公司，助理工程師；1990-1993，國家地震局工程力學研究所，碩士；1993-1998，國家地震局工程力學研究所，博士（在職）；1996.08-11，馬其頓共和國地震工程研究所，國際培訓；1998-1999，美國地質調查局局（USGS），合作研究；1998-2000，哈爾濱工業(yè)大學力學博士后流動站，博士后；2001-，南京工業(yè)大學土木工程學院，結構工程學科責任教授。主要從事工程抗震、時變力學、結構分析等方向研究，曾7次獲得國家自然科學基金項目資助，主持完成國家、部（省）和國際合作研究項目10余項。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御4地震災害和土木工程專業(yè)有什么關系？地震災害和土木工程專業(yè)有什么關系？面對地震災害，土木工程師能夠做些什么？面對地震災害，土木工程師能夠做些什么？想知道答案嗎？本門課程將回答你的疑問，我們開始學習吧！想知道答案嗎？本門課程將回答你的疑問，我們開始學習吧！疑疑 問問2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御5內內 容容1 1.地震災害及其工程防御地震災害及其工程防御2 2.地震的工程特征與結構概念設計地震的工程特征與結構概念設計3 3.建筑場地的選擇建筑場地的選擇4 4.液化與地基基礎抗震液化與地基基礎抗震5 5.單自由度體系地震反應分析單自由度體系地震反應分析6 6.反應譜概念與設計反應譜反應譜概念與設計反應譜7 7.多自由度體系地震反應分析多自由度體系地震反應分析8 8.振型分解反應譜法振型分解反應譜法9 9.底部剪力法底部剪力法1010.扭轉、豎向效應與抗震驗算扭轉、豎向效應與抗震驗算1111.混凝土結構抗震概念設計混凝土結構抗震概念設計1212.混凝土框架結構抗震設計混凝土框架結構抗震設計1313.砌體房屋和底框房屋抗震設計砌體房屋和底框房屋抗震設計1414.觀看錄像片觀看錄像片第第 1 1 講講地震災害及其工程防御地震災害及其工程防御2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御7地震的危害性地震的危害性 空前的災難空前的災難 20082008年年5 5月月1212日日1414時時2828分，一場分，一場8.08.0級特大地震襲擊了四級特大地震襲擊了四川、陜西、甘肅等廣大地區(qū)。大地震持續(xù)了大約川、陜西、甘肅等廣大地區(qū)。大地震持續(xù)了大約100100秒，卻秒，卻造成了空前的災難：造成了空前的災難：死亡死亡6919769197人，失蹤人，失蹤1822218222人，受傷人，受傷374176374176人；人；直接經濟損失達直接經濟損失達84518451億元人民幣；億元人民幣；山崩地裂，江河改觀，生態(tài)環(huán)境遭到極大破壞；山崩地裂，江河改觀，生態(tài)環(huán)境遭到極大破壞；建筑物和基礎設施損毀嚴重，間接經濟損失和社會影響難以估量；建筑物和基礎設施損毀嚴重，間接經濟損失和社會影響難以估量；。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御8地震的危害性地震的危害性 家園被毀家園被毀地震前的北川縣城地震前的北川縣城地震后的北川縣城地震后的北川縣城2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御9地震的危害性地震的危害性 家園被毀家園被毀地震前的映秀鎮(zhèn)地震前的映秀鎮(zhèn)地震后的映秀鎮(zhèn)地震后的映秀鎮(zhèn)2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御10地震的危害性地震的危害性 山體滑坡山體滑坡北川縣陳家壩鄉(xiāng)太洪村北川縣陳家壩鄉(xiāng)太洪村地震前的太洪村地震前的太洪村2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御11地震的危害性地震的危害性 山體滑坡山體滑坡平武縣平通鎮(zhèn)牛飛村平武縣平通鎮(zhèn)牛飛村2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御12地震的危害性地震的危害性 山體滑坡山體滑坡汶川地震中發(fā)生了什么事情？-山體滑坡山體滑坡王家?guī)r滑坡新北川中學滑坡老縣城 新縣城2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御13地震的危害性地震的危害性 山體滑坡山體滑坡汶川地震中發(fā)生了什么事情？-山體滑坡山體滑坡1600人死亡！老縣城 2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御14地震的危害性地震的危害性 山體滑坡山體滑坡汶川地震中發(fā)生了什么事情？-山體滑坡山體滑坡906人死亡！新北川中學巖崩2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御15地震的危害性地震的危害性 建筑物破壞建筑物破壞北北川川縣縣城城汶汶川川縣縣映映秀秀震震都都江江堰堰市市青青川川縣縣城城2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御16地震的危害性地震的危害性 建筑物破壞建筑物破壞北北川川縣縣陳陳家家壩壩鄉(xiāng)鄉(xiāng)什什邡邡市市紅紅白白鎮(zhèn)鎮(zhèn) 綿綿竹竹市市漢漢旺旺鎮(zhèn)鎮(zhèn)平平武武縣縣平平通通鎮(zhèn)鎮(zhèn)2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御17地震的危害性地震的危害性 建筑物破壞建筑物破壞彭州市白鹿中心學校彭州市白鹿中心學校2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御18地震的危害性地震的危害性 建筑物破壞建筑物破壞都都江江堰堰市市新新建建小小學學都都江江堰堰市市聚聚源源中中學學都都江江堰堰市市中中醫(yī)醫(yī)院院2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御19地震的危害性地震的危害性 橋梁破壞橋梁破壞百百花花大大橋橋2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御20地震的危害性地震的危害性 橋梁破壞橋梁破壞小小魚魚洞洞大大橋橋2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御21地震的危害性地震的危害性 橋梁破壞橋梁破壞都都汶汶公公路路上上的的橋橋梁梁映映秀秀鎮(zhèn)鎮(zhèn)順順河河大大橋橋廟廟子子坪坪岷岷江江大大橋橋映映秀秀岷岷江江大大橋橋2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御22地震的危害性地震的危害性 隧道破壞隧道破壞龍池隧道龍池隧道2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御23地震的危害性地震的危害性 隧道破壞隧道破壞龍龍洞洞子子隧隧道道2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御24地震的危害性地震的危害性 道路破壞道路破壞2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御25地震的危害性地震的危害性 通訊設施破壞通訊設施破壞都江堰市都江堰市2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御26地震的危害性地震的危害性 給水設施破壞給水設施破壞2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御27地震的危害性地震的危害性 水庫震害水庫震害安縣豐收水庫安縣豐收水庫2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御28地震的危害性地震的危害性 地面破壞地面破壞都江堰市龍池鎮(zhèn)都江堰市龍池鎮(zhèn)2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御29地震的危害性地震的危害性 人員傷亡人員傷亡292022/10/10第1講 地震災害及其工程防御30汶川地震震害的幾點啟示汶川地震震害的幾點啟示 地震災害目前是無法避免的地震災害目前是無法避免的。=地震預報技術還不成熟。地震預報技術還不成熟。地震對人類的危害是巨大的。地震對人類的危害是巨大的。=人員傷亡、財富損失、社會秩序。人員傷亡、財富損失、社會秩序。土木土木工程的破壞是震害形成的主要原因。工程的破壞是震害形成的主要原因。=建筑、橋梁、基礎設施。建筑、橋梁、基礎設施?，F(xiàn)代工程結構仍然無法完全抵御地震作用?，F(xiàn)代工程結構仍然無法完全抵御地震作用。=合理設防可以極大地減輕工程結構的地震破壞！合理設防可以極大地減輕工程結構的地震破壞！防震減災任重道遠。防震減災任重道遠。=土木工程師的作用是。土木工程師的作用是。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御31結結 論論地震災害的主要屬性是土木工程災害！地震災害的主要屬性是土木工程災害！如此說來，土木工程如此說來，土木工程師不是大有作為嗎？師不是大有作為嗎？2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御32 土木工程給人類帶來了無限的文明，同時土木工程給人類帶來了無限的文明，同時也給人類帶來了無盡的災難。這個災難就是土也給人類帶來了無盡的災難。這個災難就是土木工程災害！木工程災害！2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御33地震的危害性地震的危害性時間時間地點地點M死亡人數(shù)死亡人數(shù)時間時間地點地點M死亡人數(shù)死亡人數(shù)1905.04.041906.04.181920.12.161923.09.011927.03.071933.03.021935.05.301939.01.251939.12.261946.12.201948.06.281952.07.211960.02.29克什米爾美國舊金山中國海原日本關東日本丹后日本三陸沖巴基斯坦智利土耳其日本南海道沖日本福井美國加州摩洛哥8.68.38.68.37.98.97.58.37.98.47.37.75.61.9萬7萬余20萬余10萬死，4萬不明3千3千3萬3萬2.3萬千余千余10人1.2萬1960.05.221964.03.281964.06.161970.05.311971.02.091972.04.101972.12.231975.02.041976.07.281989.10.181994.01.171995.01.171999.08.171999.09.21智利美國阿拉斯加日本新舄秘魯美國加州伊朗馬拉瓜中國海城中國唐山美國加州美國加州日本兵庫縣土耳其臺灣集集鎮(zhèn)8.37.97.47.76.67.06.57.07.66.96.77.27.47.6日本死120人130人26人4萬65人1.7萬1萬1.3萬24萬63人57人5438人1.7萬余2千余人二十世紀部分強震死亡人數(shù)二十世紀部分強震死亡人數(shù)2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御34地震發(fā)生的地點是有規(guī)律的。地震發(fā)生的地點是有規(guī)律的。環(huán)太平洋地震帶：從南美洲西部海岸環(huán)太平洋地震帶：從南美洲西部海岸起，經北美西部海岸、阿拉斯加南岸、起，經北美西部海岸、阿拉斯加南岸、阿留申群島，轉向西南至日本列島，阿留申群島，轉向西南至日本列島，然后分成兩支，西支經我國臺灣省，然后分成兩支，西支經我國臺灣省，菲律賓、印度尼西亞至新幾內亞；東菲律賓、印度尼西亞至新幾內亞；東支經馬里亞納群島至新幾內亞；兩支支經馬里亞納群島至新幾內亞；兩支匯合后，經所羅門到湯加，突然向南匯合后，經所羅門到湯加，突然向南到新西蘭。這個地震帶的地震活動最到新西蘭。這個地震帶的地震活動最強，全球約強，全球約7575左右的地震都發(fā)生于左右的地震都發(fā)生于此地震帶內此地震帶內。亞歐地震帶：東起環(huán)太平洋地震帶亞歐地震帶：東起環(huán)太平洋地震帶的新幾內亞，經印度尼西亞的南部的新幾內亞，經印度尼西亞的南部和西部、緬甸，而進入我國西南部和西部、緬甸，而進入我國西南部和西部與印度北部，再經伊朗、土和西部與印度北部，再經伊朗、土耳其、希臘、意大利南部等地中海耳其、希臘、意大利南部等地中海地區(qū)和非洲北部，至太平洋亞速爾地區(qū)和非洲北部，至太平洋亞速爾群島。全世界地震總數(shù)的群島。全世界地震總數(shù)的22%22%左右發(fā)左右發(fā)生于此地震帶內生于此地震帶內。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御35地震的危害性地震的危害性 全世界每年發(fā)生地震全世界每年發(fā)生地震100100萬次左右，但大部分萬次左右，但大部分為無感地震，不會造成危害。每年平均有幾百次為無感地震，不會造成危害。每年平均有幾百次破壞較輕微的地震，災情慘重的地震約破壞較輕微的地震，災情慘重的地震約2020次。次。據(jù)統(tǒng)計，二十世紀有據(jù)統(tǒng)計，二十世紀有200200多萬人死于地震，而多萬人死于地震，而地球強烈震動的時間總計不超過地球強烈震動的時間總計不超過1 1小時！小時！2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御36中國的地震形勢與災害情況中國的地震形勢與災害情況如何？如何？2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御37世界死亡人數(shù)最多的十大地震世界死亡人數(shù)最多的十大地震時間時間地點地點震級震級死傷人數(shù)死傷人數(shù)原因原因1556.01.23中國陜西華縣中國陜西華縣8.0死死8383萬人萬人2004.12.26印尼蘇門答臘印尼蘇門答臘9.0死死283106283106海嘯海嘯1976.07.28中國河北唐山中國河北唐山7.8死死24.224.2萬人，傷萬人，傷16.416.4萬人萬人1138.08.09敘利亞敘利亞Aleppo-死死2323萬人萬人856.12.22伊朗伊朗Damghan-死死2020萬人萬人1927.05.22中國中國7.9死死2020萬人萬人巨大斷裂巨大斷裂1920.12.16中國寧夏海原中國寧夏海原7.8死死2020萬人萬人斷裂、滑坡斷裂、滑坡893.03.23伊朗伊朗Ardabil-死死1515萬人萬人1923.09.01日本關東日本關東7.9死死14.314.3萬人萬人大火大火1948.10.05前蘇聯(lián)土庫曼斯坦前蘇聯(lián)土庫曼斯坦7.3死死1111萬人萬人資料來源：美國地質調查局（資料來源：美國地質調查局（USGSUSGS）2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御38中國陜西關中大地震中國陜西關中大地震 嘉靖三十四年十二月壬寅，嘉靖三十四年十二月壬寅，是日山西、陜西、河南同時地震，是日山西、陜西、河南同時地震，聲如雷，雞犬鳴吠。陜西渭南、聲如雷，雞犬鳴吠。陜西渭南、華洲、朝邑、三原等處和山西蒲華洲、朝邑、三原等處和山西蒲州等處尤甚，或裂泉涌，中有魚州等處尤甚，或裂泉涌，中有魚物；或城廓房屋陷入地中，或平物；或城廓房屋陷入地中，或平地災成山阜；或一日連震數(shù)次，地災成山阜；或一日連震數(shù)次，或累日震不止。河渭泛漲，華岳、或累日震不止。河渭泛漲，華岳、終南山鳴，河壅數(shù)日。壓死官吏終南山鳴，河壅數(shù)日。壓死官吏軍民奏報有名者八十二萬有余，軍民奏報有名者八十二萬有余，其不知名未經奏報者復不可數(shù)計。其不知名未經奏報者復不可數(shù)計。摘自摘自明嘉靖實錄明嘉靖實錄2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御391949-1969年死亡人數(shù)與地震次數(shù)年死亡人數(shù)與地震次數(shù)資料來源：胡聿賢著資料來源：胡聿賢著地震工程學地震工程學國家國家死亡人數(shù)死亡人數(shù)地震次數(shù)地震次數(shù)國家國家死亡人數(shù)死亡人數(shù)地震次數(shù)地震次數(shù)阿根廷阿根廷510051008 8伊朗伊朗750075002929智利智利28000280003232意大利意大利180018001515中國中國1590001590001717日本日本15800158003535厄瓜多爾厄瓜多爾550055001111巴基斯坦巴基斯坦40000400005 5希臘希臘150015004747土耳其土耳其46400464005454印度印度650065006 6蘇聯(lián)蘇聯(lián)15000150002 22022/10/10第1講 地震災害及其工程防御402022/10/10第1講 地震災害及其工程防御41中國的地震區(qū)和地震帶中國的地震區(qū)和地震帶 全國共分為全國共分為1010個地震區(qū)，其中包括個地震區(qū)，其中包括2323個地震亞個地震亞區(qū)。地震活動主要分布在區(qū)。地震活動主要分布在2323條地震帶上。條地震帶上。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御42 臺灣地震帶。臺灣地震帶。大板塊邊緣地震帶大板塊邊緣地震帶 西藏南部地震帶。西藏南部地震帶。大板塊邊緣地震帶大板塊邊緣地震帶 中樞地震帶。中樞地震帶。板塊內地震帶板塊內地震帶 華北地震帶。華北地震帶。板塊內地震帶板塊內地震帶 郯城郯城-廬江地震帶。廬江地震帶。板塊內地震帶板塊內地震帶五大地震帶：五大地震帶：中國的地震區(qū)和地震帶中國的地震區(qū)和地震帶2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御43 東南地震區(qū)。包括臺灣地震區(qū)、南海地震區(qū)、華南地東南地震區(qū)。包括臺灣地震區(qū)、南海地震區(qū)、華南地 震區(qū)東南沿海地震亞區(qū)。震區(qū)東南沿海地震亞區(qū)。屬于環(huán)太平洋地震帶屬于環(huán)太平洋地震帶 西部地震區(qū)。包括青藏高原南、中、北部地震區(qū)和新西部地震區(qū)。包括青藏高原南、中、北部地震區(qū)和新 疆中、北部地震區(qū)。疆中、北部地震區(qū)。屬于亞歐地震帶屬于亞歐地震帶 華北地震區(qū)。包括陰山、燕山亞區(qū)（北緣）、許昌華北地震區(qū)。包括陰山、燕山亞區(qū)（北緣）、許昌-淮南地震帶（南緣）、營口淮南地震帶（南緣）、營口-郯城地震帶（東緣）、郯城地震帶（東緣）、山西亞區(qū)（西緣）。山西亞區(qū)（西緣）。典型板塊內部地震區(qū)典型板塊內部地震區(qū)三大地震區(qū)：三大地震區(qū)：中國的地震區(qū)和地震帶中國的地震區(qū)和地震帶2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御44結結 論論 中國的地震活動性強。中國的地震活動性強。=頻度高、強度大、震源淺、分布廣。頻度高、強度大、震源淺、分布廣。中國是世界上地震災害最嚴重的國家。中國是世界上地震災害最嚴重的國家。=人員損失據(jù)世界之首。人員損失據(jù)世界之首。中國的土木建筑工程量大面廣、抗震性能差異巨大。中國的土木建筑工程量大面廣、抗震性能差異巨大。=土木工程師責任重大。土木工程師責任重大。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御45 地震的發(fā)生不以人的意志為轉移地震的發(fā)生不以人的意志為轉移 給人類帶來了空前災難給人類帶來了空前災難我們應該我們應該怎么辦怎么辦？2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御46減輕地震災害的對策減輕地震災害的對策 不讓不讓地震發(fā)生或選擇發(fā)生地點？地震發(fā)生或選擇發(fā)生地點？=目前的技術做不到！目前的技術做不到！切斷切斷地震傳播的途徑？地震傳播的途徑？=目前的技術做不到！目前的技術做不到！搬離搬離地震區(qū)？地震區(qū)？=地球太擁擠，無法實現(xiàn)！地球太擁擠，無法實現(xiàn)！地震預測預報？地震預測預報？=目前技術還不成熟，成熟后仍無法避免地震災害！目前技術還不成熟，成熟后仍無法避免地震災害！工程抗震設防工程抗震設防？=目前可實現(xiàn)的最有效的對策！目前可實現(xiàn)的最有效的對策！震后應急救災震后應急救災？=控制災害進一步擴大的對策！控制災害進一步擴大的對策！2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御47結結 論論 工程抗震設防是減輕地震災害工程抗震設防是減輕地震災害和損失的行之有效的措施！和損失的行之有效的措施！這可是土木工程這可是土木工程師的職責啊！師的職責啊！2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御48 19861986年日本東京發(fā)生的年日本東京發(fā)生的6.26.2級地震為一城市直下型地震，上級地震為一城市直下型地震，上千萬人口的東京市只死亡千萬人口的東京市只死亡2 2人，整個城市幾乎未遭到破壞。人，整個城市幾乎未遭到破壞。事例一：事例一：19951995年發(fā)生于日本第二大港神戶市的年發(fā)生于日本第二大港神戶市的6.96.9級地震卻導致近十級地震卻導致近十萬棟房屋毀壞、萬棟房屋毀壞、55005500人死亡和約人死亡和約10001000億美元的經濟損失。億美元的經濟損失。原因：東京市對工程抗震設防非常重視，長期以來一直致原因：東京市對工程抗震設防非常重視，長期以來一直致力于把東京建設成為能夠抵御力于把東京建設成為能夠抵御8 8級大地震的城市。級大地震的城市。事例二：事例二：原因：神戶市對工程抗震設防掉以輕心，低估了該地區(qū)的原因：神戶市對工程抗震設防掉以輕心，低估了該地區(qū)的地震危險性。地震危險性。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御49 1988 1988年前蘇聯(lián)的亞美尼亞共和國發(fā)生的年前蘇聯(lián)的亞美尼亞共和國發(fā)生的6.86.8級地震，使位于級地震，使位于震中附近的斯皮塔克（震中附近的斯皮塔克（SpitakSpitak）全城變成廢墟，距離震中）全城變成廢墟，距離震中4040公公里的列寧納坎（里的列寧納坎（LeninakenLeninaken）市約有）市約有80%80%的建筑毀壞，更遠的基的建筑毀壞，更遠的基洛伐克（洛伐克（KirovakenKirovaken）市也有將近一半的建筑物倒塌或嚴重破壞。）市也有將近一半的建筑物倒塌或嚴重破壞。地震中總的死亡人數(shù)達地震中總的死亡人數(shù)達4 45 5萬人。萬人。事例三：事例三：原因：前蘇聯(lián)政府，特別是城市規(guī)劃部門和建設部門，在原因：前蘇聯(lián)政府，特別是城市規(guī)劃部門和建設部門，在缺乏資金的情況下把該地區(qū)多層建筑的抗震設防標準一律從缺乏資金的情況下把該地區(qū)多層建筑的抗震設防標準一律從度降低到度降低到度，致使這些建筑物在地震中大量直落倒塌。度，致使這些建筑物在地震中大量直落倒塌。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御50 震害經驗反復證明：哪個地區(qū)重視震害經驗反復證明：哪個地區(qū)重視工程抗震設防，設防標準制定得高，遭工程抗震設防，設防標準制定得高，遭遇地震時損失就??；反之，地震損失就遇地震時損失就??；反之，地震損失就大。大。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御51工程抗震設防的目的工程抗震設防的目的 通過抗震設防，減輕建筑的破壞，通過抗震設防，減輕建筑的破壞，避免人員死亡，減輕經濟損失。避免人員死亡，減輕經濟損失。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御52問問 題題 是不是地震區(qū)內工程結構和設施、是不是地震區(qū)內工程結構和設施、設備的抗震設防標準制訂得越高越好設備的抗震設防標準制訂得越高越好呢？呢？2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御53抗震設防標準的決策抗震設防標準的決策 對工程進行抗震設防，就意味著增加建設投資。對工程進行抗震設防，就意味著增加建設投資。對工程進行抗震設防，就意味著增加建設投資。對工程進行抗震設防，就意味著增加建設投資。設防標準制訂得越高，需要增加的投資就越大。這設防標準制訂得越高，需要增加的投資就越大。這設防標準制訂得越高，需要增加的投資就越大。這設防標準制訂得越高，需要增加的投資就越大。這些增加的投資只有在工程遭遇設防地震時才能見到些增加的投資只有在工程遭遇設防地震時才能見到些增加的投資只有在工程遭遇設防地震時才能見到些增加的投資只有在工程遭遇設防地震時才能見到效益。如果設防工程在服役期內沒有遭到期望強度效益。如果設防工程在服役期內沒有遭到期望強度效益。如果設防工程在服役期內沒有遭到期望強度效益。如果設防工程在服役期內沒有遭到期望強度及其以上的地震的襲擊，投入的設防費用無疑是一及其以上的地震的襲擊，投入的設防費用無疑是一及其以上的地震的襲擊，投入的設防費用無疑是一及其以上的地震的襲擊，投入的設防費用無疑是一筆巨大的浪費。筆巨大的浪費。筆巨大的浪費。筆巨大的浪費。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御54對對 策策多級抗震設防思想！多級抗震設防思想！2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御55抗震設防目標抗震設防目標 當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，一當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，可能當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，可能損壞，經一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。損壞，經一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的預估的罕遇地震影響當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的預估的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。簡稱為：簡稱為：“小震不小震不壞，中震可修，大壞，中震可修，大震不倒震不倒”。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御56實施過程實施過程三水準設計目標、兩階段設計步驟。三水準設計目標、兩階段設計步驟。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御57三水準的地震作用水平三水準的地震作用水平 多遇地震：多遇地震：5050年超越概率為年超越概率為63.2%63.2%的地震，重現(xiàn)的地震，重現(xiàn)期為期為5050年；年；基本地震：基本地震：5050年超越概率為年超越概率為10%10%的地震，重現(xiàn)期的地震，重現(xiàn)期為為475475年；年；罕遇地震：罕遇地震：5050年超越概率為年超越概率為2 23%3%的地震，重現(xiàn)的地震，重現(xiàn)期平均約為期平均約為20002000年。年。設防地震設防地震2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御58三水準設防對建筑性能的要求三水準設防對建筑性能的要求 小震不壞：小震不壞：要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算要求及建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形極限狀態(tài)驗算要求及建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值；限值；中震可修：中震可修：要求建筑結構具有相當?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芤蠼ㄖY構具有相當?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ?，不發(fā)生不可修復的脆性破壞；力），不發(fā)生不可修復的脆性破壞；大震不倒：大震不倒：要求建筑結構具有足夠的變形能力，其彈塑要求建筑結構具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御59兩階段設計步驟兩階段設計步驟 第一階段：第一階段：對絕大多數(shù)結構進行多遇地震作用下的結構對絕大多數(shù)結構進行多遇地震作用下的結構和構件承載力驗算和結構彈性變形演算。在此基礎上對各類和構件承載力驗算和結構彈性變形演算。在此基礎上對各類結構按規(guī)定要求采取抗震措施；結構按規(guī)定要求采取抗震措施；第二階段：第二階段：對一些規(guī)范規(guī)定的結構進行大震作用下的彈對一些規(guī)范規(guī)定的結構進行大震作用下的彈塑性變形驗算；塑性變形驗算；有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明顯有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規(guī)則的建筑等。薄弱層的建筑，不規(guī)則的建筑等。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御60抗震設防的范圍抗震設防的范圍 抗震設防烈度為抗震設防烈度為6 6度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震設計；設計；抗震設防烈度為抗震設防烈度為6 6、7 7、8 8、9 9度地區(qū)建筑工程的抗震設計度地區(qū)建筑工程的抗震設計及隔震、消能減震設計，應按及隔震、消能減震設計，應按建筑抗震設計規(guī)范建筑抗震設計規(guī)范的規(guī)定的規(guī)定執(zhí)行；執(zhí)行；抗震設防烈度大于抗震設防烈度大于9 9度地區(qū)的建筑和行業(yè)有特殊要求的度地區(qū)的建筑和行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑，其抗震設計應按有關專門規(guī)定執(zhí)行。工業(yè)建筑，其抗震設計應按有關專門規(guī)定執(zhí)行。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御61抗震設防的法律依據(jù)抗震設防的法律依據(jù) 中華人民共和國防震減災法中華人民共和國防震減災法(1997(1997年年1212月月2929日第八屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議通過日第八屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議通過)第十七條第十七條 新建、擴建、改建建設工程，必須達到抗震設防要求。新建、擴建、改建建設工程，必須達到抗震設防要求。第十九條第十九條 建設工程必須按照抗震設防要求和抗震設計規(guī)范進行抗建設工程必須按照抗震設防要求和抗震設計規(guī)范進行抗震設計，并按照抗震設計進行施工。震設計，并按照抗震設計進行施工。第四十五條第四十五條 違反本法規(guī)定，有下列行為之一的，由縣級以上人民政違反本法規(guī)定，有下列行為之一的，由縣級以上人民政府建設行政主管部門或者其他有關專業(yè)主管部門按照職責權限責令府建設行政主管部門或者其他有關專業(yè)主管部門按照職責權限責令改正，處一萬元以上十萬元以下的罰款：改正，處一萬元以上十萬元以下的罰款：（一）不按照抗震設計規(guī)范進行抗震設計的；（一）不按照抗震設計規(guī)范進行抗震設計的；（二）不按照抗震設計進行施工的。（二）不按照抗震設計進行施工的。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御62抗震設防分類抗震設防分類 國家技術監(jiān)督局和建設部在國家技術監(jiān)督局和建設部在19951995年年4 4月月1919日公布了日公布了建筑抗震設建筑抗震設防分類標準防分類標準GB50223GB50223。該標準主要以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經濟產生的該標準主要以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經濟產生的影響的程度大小，將建筑分成影響的程度大小，將建筑分成4 4個抗震設防類別。個抗震設防類別。國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局和建設部在國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局和建設部在20012001年年7 7月月2020日公布了日公布了建筑抗震設計規(guī)范建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001GB50011-2001。該規(guī)范對上面標準作了修改。該規(guī)范對上面標準作了修改?？拐鸫我ㄖ拐鸫我ㄖ☆惗☆?除甲乙丁類以外的一般建筑除甲乙丁類以外的一般建筑丙類丙類 地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的建筑地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的建筑乙類乙類 重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑甲類甲類 設設設設防防防防分分分分類類類類2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御63抗震設防措施抗震設防措施專題一：地震災害及其工程防御專題一：地震災害及其工程防御 抗震措施抗震措施:除結構地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容，包除結構地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容，包括抗震構造措施。括抗震構造措施?？拐饦嬙齑胧阂话悴豁氂嬎愣鴮Y構和非結構各部分必須采取的各抗震構造措施：一般不須計算而對結構和非結構各部分必須采取的各種細部要求。種細部要求。應允許比本地區(qū)抗震設防烈度的要求適當降低，但抗震設防烈度為應允許比本地區(qū)抗震設防烈度的要求適當降低，但抗震設防烈度為6度時度時不應降低不應降低丁類丁類應符合本地區(qū)抗震設防烈度度的要求應符合本地區(qū)抗震設防烈度度的要求丙類丙類一般情況下，當抗震設防烈度為一般情況下，當抗震設防烈度為6-8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高高1度的要求；當度的要求；當9度時，應符合比度時，應符合比9度抗震設防更高的要求，對較小的乙度抗震設防更高的要求，對較小的乙類建筑，當其結構改用抗震性能較好的結構類型時，應允許仍按本地區(qū)類建筑，當其結構改用抗震性能較好的結構類型時，應允許仍按本地區(qū)抗震設防烈度的要求采取抗震措施抗震設防烈度的要求采取抗震措施乙類乙類當抗震設防烈度為當抗震設防烈度為6-8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高1度的要求；度的要求；當為當為9度時，應符合比度時，應符合比9度抗震設防更高的要求度抗震設防更高的要求甲類甲類抗抗抗抗震震震震措措措措施施施施較小乙類建筑指：工礦企業(yè)的變電所、空壓站以及城市供水水源的泵房等。較小乙類建筑指：工礦企業(yè)的變電所、空壓站以及城市供水水源的泵房等。較小乙類建筑指：工礦企業(yè)的變電所、空壓站以及城市供水水源的泵房等。較小乙類建筑指：工礦企業(yè)的變電所、空壓站以及城市供水水源的泵房等。抗震性能較好的結構類型指：鋼筋混凝土結構或鋼結構?？拐鹦阅茌^好的結構類型指：鋼筋混凝土結構或鋼結構?？拐鹦阅茌^好的結構類型指：鋼筋混凝土結構或鋼結構?？拐鹦阅茌^好的結構類型指：鋼筋混凝土結構或鋼結構。2022/10/10第1講 地震災害及其工程防御64抗震設計規(guī)范的歷史沿革抗震設計規(guī)范的歷史沿革 19591959年，地震區(qū)建筑規(guī)范（草案），劉恢先主持完成；年，地震區(qū)建筑規(guī)范（草案），劉恢先主持完成；19641964年，地震區(qū)建筑設計規(guī)范（草案），劉恢先主持完年，地震區(qū)建筑設計規(guī)范（草案），劉恢先主持完成；成；19741974年，工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范，年，工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范，TJ11-74TJ11-74；19781978年，工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范，年，工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范，TJ11-78TJ11-78；19891989年，建筑抗震設計規(guī)范，年，建筑抗震設計規(guī)范，GBJ11-89GBJ11-89；20012001年，建筑抗震設計規(guī)范，年，建筑抗震設計規(guī)范，GB50011-2001GB50011-2001；未公布未公布未公布未公布試行試行 20102010年，建筑抗震設計規(guī)范，年，建筑抗震設計規(guī)范，GB50011-2010.GB50011-2010.第第1講結束！講結束！衷心希望同學們學習本門課衷心希望同學們學習本門課程成為一件愉快的事情！程成為一件愉快的事情！第第 1010 講講扭轉地震效應與豎向地震作用扭轉地震效應與豎向地震作用本講內容本講內容考慮扭轉的水平地震作用計算10/10/20222第10講 豎向地震作用與變形驗算一、產生扭轉地震反應的原因一、產生扭轉地震反應的原因3.7 3.7 建筑結構的扭轉地震效應建筑結構的扭轉地震效應1.1.建筑結構的偏心建筑結構的偏心兩方面：建筑自身的原因和地震地面運動的原因。兩方面：建筑自身的原因和地震地面運動的原因。質心質心剛心剛心產生偏心的原因：產生偏心的原因：a.a.建筑物的柱體與墻體等抗建筑物的柱體與墻體等抗 側力構件布置不對稱。側力構件布置不對稱。b.b.建筑物的平面不對稱。建筑物的平面不對稱。10/10/20223第10講 豎向地震作用與變形驗算c.c.建筑物的立面不對稱。建筑物的立面不對稱。d.d.建筑物的平面、立面均不對稱。建筑物的平面、立面均不對稱。e.e.建筑物各層質心與剛心重合，建筑物各層質心與剛心重合，但上下層不在同一垂直線上。但上下層不在同一垂直線上。f.f.偶然偏心。偶然偏心。2.2.地震地面運動存在扭轉分量地震地面運動存在扭轉分量 地震波在地面上各點的波速、周期和相位不同。建地震波在地面上各點的波速、周期和相位不同。建筑結構基底將產生繞豎直軸的轉動，結構便會產生扭轉筑結構基底將產生繞豎直軸的轉動，結構便會產生扭轉振動。振動。無論結構是否有偏心，地震地面運動產生的結構扭無論結構是否有偏心，地震地面運動產生的結構扭轉振動均是存在的。轉振動均是存在的。但二者有區(qū)別，無偏心結構的平動與扭轉振動不是但二者有區(qū)別，無偏心結構的平動與扭轉振動不是耦合的，而有偏心結構的平動與扭轉振動是耦合的。耦合的，而有偏心結構的平動與扭轉振動是耦合的。10/10/20224第10講 豎向地震作用與變形驗算二、考慮扭轉地震效應的方法二、考慮扭轉地震效應的方法1 1、規(guī)則結構不進行扭轉耦聯(lián)計算時，平行于地震作用、規(guī)則結構不進行扭轉耦聯(lián)計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應宜乘以增大系數(shù)。方向的兩個邊榀，其地震作用效應宜乘以增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按一般情況下，短邊可按1.151.15、長邊可按、長邊可按1.051.05采用；當采用；當扭轉剛度較小時，宜按不小于扭轉剛度較小時，宜按不小于1.31.3采用。采用。2 2、采用扭轉耦聯(lián)的振型分解反應譜法。、采用扭轉耦聯(lián)的振型分解反應譜法。10/10/20225第10講 豎向地震作用與變形驗算三、考慮扭轉的振型分解反應譜法三、考慮扭轉的振型分解反應譜法1 1、平扭耦聯(lián)體系的自由振動、平扭耦聯(lián)體系的自由振動基本假定：基本假定：基本假定：基本假定：（1 1）樓板在其自身平面內為絕對剛性，在平面外的剛度很）樓板在其自身平面內為絕對剛性，在平面外的剛度很小可以忽略不計；小可以忽略不計；（2 2）各榀抗側力結構（框架或剪力墻）在其自身平面內剛）各榀抗側力結構（框架或剪力墻）在其自身平面內剛度很大，在平面外的剛度很小可以忽略不計；度很大，在平面外的剛度很小可以忽略不計；（3 3）所有構件都不考慮其自身的抗扭作用；）所有構件都不考慮其自身的抗扭作用；（4 4）將質量（包括柱、墻的質量）都集中于）將質量（包括柱、墻的質量）都集中于各層樓板處。各層樓板處。計算簡圖如圖所示，坐標原點一般選在計算簡圖如圖所示，坐標原點一般選在各樓層的質心處。每一層樓質量有三個自由各樓層的質心處。每一層樓質量有三個自由度。度。10/10/20226第10講 豎向地震作用與變形驗算由結構動力學，可建立結構的運動方程為由結構動力學，可建立結構的運動方程為式中式中-質量矩陣質量矩陣-位移矩陣位移矩陣10/10/20227第10講 豎向地震作用與變形驗算-阻尼矩陣阻尼矩陣-剛度矩陣剛度矩陣-平行于平行于x x軸第軸第s s榀框架的剛度矩陣；榀框架的剛度矩陣；-平行于平行于x x軸軸框架的榀數(shù)；框架的榀數(shù)；-平行于平行于y y軸第軸第r r榀框架的剛度矩陣；榀框架的剛度矩陣；-平行于平行于y y軸框架的榀數(shù)；軸框架的榀數(shù)；10/10/20228第10講 豎向地震作用與變形驗算-第第i i層第層第s s榀榀x x方向的方向的y y向座標；向座標；第i層-第第i i層第層第r r榀榀y y方向框架的方向框架的x x向座標向座標;10/10/20229第10講 豎向地震作用與變形驗算求振型和頻率時可不計阻尼求振型和頻率時可不計阻尼利用雅可比等方法可求出振型和頻率：利用雅可比等方法可求出振型和頻率：10/10/202210第10講 豎向地震作用與變形驗算2 2、考慮扭轉影響的水平地震作用、考慮扭轉影響的水平地震作用-地面運動加速度地面運動加速度-地面運動方向與地面運動方向與x x軸夾角軸夾角10/10/202211第10講 豎向地震作用與變形驗算設設代入方程，并利用振型正交性，可得代入方程，并利用振型正交性，可得 經過與前面單向平移振動類似的推導，可得到考慮扭轉經過與前面單向平移振動類似的推導，可得到考慮扭轉地震效應時水平地震作用標準值的計算公式地震效應時水平地震作用標準值的計算公式分別為分別為j j振型振型i i層的層的x x方向、方向、y y方向和方向和轉角方向的地震作用標準值轉角方向的地震作用標準值質心質心j j振型振型i i層質心處地震作用層質心處地震作用10/10/202212第10講 豎向地震作用與變形驗算 考慮扭轉地震效應時水平地震作用標準值考慮扭轉地震效應時水平地震作用標準值的計算公式的計算公式:-分別為分別為j j振型振型i i層的層的x x、y y方方 向的水平相對位移；向的水平相對位移；-為為j j振型振型i i層的相對扭轉角；層的相對扭轉角；-j-j振型周期振型周期T Tj j對應的地震對應的地震 影響系數(shù)；影響系數(shù)；-i-i層轉動半徑；層轉動半徑；質心質心j j振型振型i i層質心處地震作用層質心處地震作用10/10/202213第10講 豎向地震作用與變形驗算 考慮扭轉地震效應時水平地震作用標準值考慮扭轉地震效應時水平地震作用標準值的計算公式的計算公式:質心質心j j振型振型i i層質心處地震作用層質心處地震作用-考慮扭轉的考慮扭轉的j j振型參與系數(shù)；振型參與系數(shù)；僅考慮僅考慮x x方向地震時方向地震時僅考慮僅考慮y y方向地震時方向地震時與與x x方向斜交地震時方向斜交地震時地震作用方向與地震作用方向與x軸方向夾角軸方向夾角10/10/202214第10講 豎向地震作用與變形驗算3 3、考慮扭轉影響的水平地震作用效應、考慮扭轉影響的水平地震作用效應不計扭轉影響時的水平地震作用效應不計扭轉影響時的水平地震作用效應(一般情況下一般情況下 m=3m=3）考慮單向水平地震作用下扭轉的地震作用效應考慮單向水平地震作用下扭轉的地震作用效應-考慮扭轉的地震作用效應考慮扭轉的地震作用效應-分別為分別為j j、k k振型地震作用產生的作用效應；振型地震作用產生的作用效應；可取前可取前9 9 15個振型。個振型。-分別為分別為j j、k k振型的阻尼比；振型的阻尼比；-為為j j振型與振型與k k振型的耦聯(lián)系數(shù)；振型的耦聯(lián)系數(shù)；-為為k k振型與振型與j j振型的自振周期比；振型的自振周期比；10/10/202215第10講 豎向地震作用與變形驗算考慮雙向水平地震作用下扭轉的地震作用效應考慮雙向水平地震作用下扭轉的地震作用效應取兩者中較大值取兩者中較大值-為僅考慮為僅考慮x(y)x(y)向水平地震作用時的地震作用效應。向水平地震作用時的地震作用效應。10/10/202216第10講 豎向地震作用與變形驗算3.8 3.8 結構豎向地震作用結構豎向地震作用豎向地震運動是可觀的：豎向地震運動是可觀的：根據(jù)觀測資料的統(tǒng)計分根據(jù)觀測資料的統(tǒng)計分析，在震中距小于析，在震中距小于200km200km范范圍內，同一地震的豎向地面圍內，同一地震的豎向地面加速度峰值與水平地面加速加速度峰值與水平地面加速度峰值之比度峰值之比av/ah平均值約為平均值約為1/21/2，甚至有時可達，甚至有時可達1.61.6。豎向地震作用的影響是顯著的：豎向地震作用的影響是顯著的：根據(jù)地震計算分析，對于高層建筑、高聳及大跨結構影根據(jù)地震計算分析，對于高層建筑、高聳及大跨結構影響顯著。結構豎向地震內力響顯著。結構豎向地震內力N NE E/與重力荷載產生的內力與重力荷載產生的內力N NG G的比的比值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為8 8度時為度時為50%50%至至90%90%，9 9度度時可達或超過時可達或超過1 1；335m335m高的電視塔上部，高的電視塔上部，8 8度時為度時為138%138%；高層；高層建筑上部，建筑上部，8 8度時為度時為50%50%至至110%110%。10/10/202217第10講 豎向地震作用與變形驗算 目前，國外抗震設計規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的目前，國外抗震設計規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的結構或構件有：結構或構件有：1.1.長懸臂結構；長懸臂結構；2.2.大跨度結構；大跨度結構；3.3.高聳結構和較高的高層建筑；高聳結構和較高的高層建筑；4.4.以軸向力為主的結構構件（柱或懸掛結構）；以軸向力為主的結構構件（柱或懸掛結構）；5.5.砌體結構；砌體結構；6.6.突出于建筑頂部的小構件。突出于建筑頂部的小構件。我國抗震設計規(guī)范規(guī)定前三類結構要考慮向上或向下我國抗震設計規(guī)范規(guī)定前三類結構要考慮向上或向下豎向地震作用的不利影響。豎向地震作用的不利影響。10/10/202218第10講 豎向地震作用與變形驗算計算結構豎向地震作用的方法：計算結構豎向地震作用的方法：計算結構豎向地震作用的方法：計算結構豎向地震作用的方法：靜力法：靜力法：靜力法：靜力法：取結構或構件重力的某個百分數(shù)作為其豎向地震取結構或構件重力的某個百分數(shù)作為其豎向地震取結構或構件重力的某個百分數(shù)作為其豎向地震取結構或構件重力的某個百分數(shù)作為其豎向地震 作用；作用；作用；作用；水平地震作用折減法：水平地震作用折減法：水平地震作用折減法：水平地震作用折減法：取結構或構件水平地震作用的某個取結構或構件水平地震作用的某個取結構或構件水平地震作用的某個取結構或構件水平地震作用的某個 百分數(shù)其豎向地震作用；百分數(shù)其豎向地震作用；百分數(shù)其豎向地震作用；百分數(shù)其豎向地震作用；豎向地震反應譜法：豎向地震反應譜法：豎向地震反應譜法：豎向地震反應譜法：與水平地震反應譜法相同。與水平地震反應譜法相同。與水平地震反應譜法相同。與水平地震反應譜法相同。規(guī)范采用的是基于豎向地震反應譜法的擬靜力法。規(guī)范采用的是基于豎向地震反應譜法的擬靜力法。規(guī)范采用的是基于豎向地震反應譜法的擬靜力法。規(guī)范采用的是基于豎向地震反應譜法的擬靜力法。時程反應分析：時程反應分析：時程反應分析：時程反應分析：采用豎向地震波時程，按直接動力法計算采用豎向地震波時程，按直接動力法計算采用豎向地震波時程，按直接動力法計算采用豎向地震波時程，按直接動力法計算10/10/202219第10講 豎向地震作用與變形驗算一、豎向地震反應譜一、豎向地震反應譜豎向地震反應譜與水平地震反應譜的豎向地震反應譜與水平地震反應譜的比較比較:類場地豎向地震類場地豎向地震平均反應譜與水平平均反應譜與水平地震平均反應譜地震平均反應譜形狀相差不大形狀相差不大加速度峰值約為水平的加速度峰值約為水平的1/21/2至至2/32/3。可利用水平地震反應譜進行分析。可利用水平地震反應譜進行分析。10/10/202220第10講 豎向地震作用與變形驗算分析結果表明：分析結果表明：高聳結構和高層建筑豎向第一振型的地震內力與豎向高聳結構和高層建筑豎向第一振型的地震內力與豎向前前5 5個振型按平方和開方組合的地震內力相比較，誤差僅個振型按平方和開方組合的地震內力相比較，誤差僅在在5%-15%5%-15%。此外，豎向第一振型的數(shù)值大致呈倒三角形式，基本此外，豎向第一振型的數(shù)值大致呈倒三角形式，基本周期小于場地特征周期。周期小于場地特征周期。因此，高聳結構和高層建筑豎向地震作用可按與底部因此，高聳結構和高層建筑豎向地震作用可按與底部剪力法類似的方法計算。剪力法類似的方法計算。10/10/202221第10講 豎向地震作用與變形驗算二、高聳結構和高層建筑豎向地震作用的計算公式二、高聳結構和高層建筑豎向地震作用的計算公式-結構總豎向地震作用標準值；結構總豎向地震作用標準值；-豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。H1G1Hi-質點質點i i的豎向地震作用標準值。的豎向地震作用標準值。規(guī)范要求：規(guī)范要求：9 9度時，高層建筑樓層的豎向地震作用效度時，高層建筑樓層的豎向地震作用效應應乘以應應乘以1.51.5的增大系數(shù)的增大系數(shù)。10/10/202222第10講 豎向地震作用與變形驗算 三、平板型網架屋蓋與大于三、平板型網架屋蓋與大于24m24m屋架的豎向地震作用計算屋架的豎向地震作用計算-第第i i桿件的豎向地震內力；桿件的豎向地震內力；-第第i i桿件的重力內力。桿件的重力內力。反應譜法計算結果表明反應譜法計算結果表明1.1.比值雖不相同比值雖不相同,但相差不大但相差不大,故可取最大值作為設計依據(jù)；故可取最大值作為設計依據(jù)；2.2.比值與烈度和場地類別有關；比值與烈度和場地類別有關；3.3.比值與跨度有關，但在常用的范圍內，變化不很大；為了簡化，略比值與跨度有關，但在常用的范圍內，變化不很大；為了簡化，略去其影響；去其影響；-豎向地震作用系豎向地震作用系 數(shù)，按表采用；數(shù)，按表采用；-重力荷載代表值。重力荷載代表值。0.250.250.2090.13(0.19)0.13(0.19)0.10(0.15)0.10(0.15)80.200.150.150.1590.10(0.15)0.08(0.12)可不計算（可不計算（0.10)8、鋼筋混凝土鋼筋混凝土屋架屋架平板型網架平板型網架鋼屋架鋼屋架結構類型結構類型烈烈度度場地類別場地類別采用靜力法采用靜力法10/10/202223第10講 豎向地震作用與變形驗算 對于長懸臂和其它大跨度結構的豎向地震作用標準值，對于長懸臂和其它大跨度結構的豎向地震作用標準值，8 8度和度和9 9度可分別取該結構、構件度可分別取該結構、構件重力荷載代表值的重力荷載代表值的10%10%和和20%20%，設計基本地震加速度為設計基本地震加速度為0.30g0.30g時，可取該結構構件重力荷載代時，可取該結構構件重力荷載代表值的表值的15%15%。10/10/202224第10講 豎向地震作用與變形驗算一、結構抗震計算原則一、結構抗震計算原則3.9 3.9 結構抗震驗算結構抗震驗算各類建筑結構的抗震計算應遵循下列原則：各類建筑結構的抗震計算應遵循下列原則：1 1、一般情況下，可在建筑結構的、一般情況下，可在建筑結構的兩個主軸方向兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔。進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔。2 2、有、有斜交抗側力構件斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于的結構，當相交角度大于1515度時，應分別考慮各度時，應分別考慮各抗側力構件方向的水平地震作用?？箓攘嫾较虻乃降卣鹱饔谩? 3、質量和剛度分布明顯、質量和剛度分布明顯不對稱的結構不對稱的結構，應考慮雙向水平地震作用下的，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響其他情況宜采用調整地震作用效應的方法考慮扭轉影響。扭轉影響其他情況宜采用調整地震作用效應的方法考慮扭轉影響。4 4、8 8度和度和9 9度時的大跨度結構、長懸臂結構，度時的大跨度結構、長懸臂結構，9 9度時的高層建筑，應考慮度時的高層建筑，應考慮豎向地震豎向地震作用。作用。10/10/202225第10講 豎向地震作用與變形驗算二、結構抗震計算方法的確定二、結構抗震計算方法的確定 1 1、高度不超過、高度不超過40m40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度以剪切變形為主且質量和剛度沿高度 分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，宜采用宜采用底部剪力法底部剪力法等簡化方法。等簡化方法。2 2、除上述以外的建筑結構，宜采用、除上述以外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜法振型分解反應譜法。3 3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和下表所列高度范圍的、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和下表所列高度范圍的 高層建筑，應采用高層建筑，應采用時程分析法時程分析法進行多遇地震下的補充進行多遇地震下的補充 計算，可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分計算，可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分 解反應譜法計算結果的較大值。解反應譜法計算結果的較大值。烈度、場地類別烈度、場地類別房屋高度范圍（房屋高度范圍（m）8度度、類場地和類場地和7 7度度 100 8度度、類場地類場地 80 9度度 6010/10/202226第10講 豎向地震作用與變形驗算時程分析方法要點：時程分析方法要點：按建筑場地類別和設計地震分組選用不少于按建筑場地類別和設計地震分組選用不少于二組的實際強震二組的實際強震記錄記錄和和一組人工模擬的加速度時程曲線一組人工模擬的加速度時程曲線，其平均地震影響系，其平均地震影響系數(shù)曲線應與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在數(shù)曲線應與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符。統(tǒng)計意義上相符。烈度、場地類別烈度、場地類別房屋高度范圍（房屋高度范圍（m）8度度、類場地和類場地和7 7度度 1008度度、場地場地 809度度 60采用時程分析法的房屋高度范圍采用時程分析法的房屋高度范圍時程分析所用地震加速度時程的最大峰值地震影響烈 度6789設計基本地震加速度值(g)0.050.10 0.150.20 0.300.40多遇地震(cm/s2)1835 5570 110140罕遇地震(cm/s2)220 310400 51062010/10/202227第10講 豎向地震作用與變形驗算采用二階段設計法：采用二階段設計法：第一階段：對絕大多數(shù)結構進行多遇地震作用下的結構和構件承載力第一階段：對絕大多數(shù)結構進行多遇地震作用下的結構和構件承載力驗算驗算,以及多遇地震作用下的彈性變形驗算。以及多遇地震作用下的彈性變形驗算。第二階段：對一些結構進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算。第二階段：對一些結構進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算。三、結構抗震驗算內容三、結構抗震驗算內容1.1.多遇地震下結構允許彈性變形驗算多遇地震下結構允許彈性變形驗算 除砌體結構、廠房外的框架結構、填充墻框架結構、框架除砌體結構、廠房外的框架結構、填充墻框架結構、框架-剪力墻結構等需驗算允許彈性變形。剪力墻結構等需驗算允許彈性變形。對于按底部剪力法分析結構地震作用時，其彈性位移計算公對于按底部剪力法分析結構地震作用時，其彈性位移計算公式為式為-第第i i層的層間位移；層的層間位移；-第第i i層的側移剛度；層的側移剛度；-第第i i層的水平地震剪力標準值。層的水平地震剪力標準值。10/10/202228第10講 豎向地震作用與變形驗算 樓層內最大彈性層間位移應符合下式樓層內最大彈性層間位移應符合下式-多遇地震作用標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移；多遇地震作用標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移；-計算樓層層高；計算樓層層高；-彈性層間位移角限值，按下表采用。彈性層間位移角限值，按下表采用。1/300多、高層鋼結構多、高層鋼結構1/1000鋼筋混凝土框支層鋼筋混凝土框支層1/1000鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/800鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱抗震墻、板柱-抗震墻、框架抗震墻、框架-核心筒核心筒1/550鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架 結構類型結構類型10/10/202229第10講 豎向地震作用與變形驗算2.2.多遇地震下結構強度驗算多遇地震下結構強度驗算下列情況可不進行結構強度驗算：下列情況可不進行結構強度驗算：（1 1）6 6度時的建筑（度時的建筑（類場地上較高的高層建筑與高聳結構除外）；類場地上較高的高層建筑與高聳結構除外）；（2 2）7 7度時度時、類場地、柱高不超過類場地、柱高不超過10m10m且兩端有山墻的單跨及且兩端有山墻的單跨及多跨等高的鋼筋混凝土廠房，或柱頂標高不超過多跨等高的鋼筋混凝土廠房，或柱頂標高不超過4.5m4.5m，兩端均有山兩端均有山墻的單跨及多跨等高的磚柱廠房。墻的單跨及多跨等高的磚柱廠房。除上述情況的所有結構都要進行結構構件承載力的抗震驗算，除上述情況的所有結構都要進行結構構件承載力的抗震驗算，驗算公式為驗算公式為-包含地震作用效應的結構構件內力組合的設計值；包含地震作用效應的結構構件內力組合的設計值；-結構構件承載力設計值；結構構件承載力設計值；-承載力抗震調整系數(shù)，除另有規(guī)定外，按下表采用；承載力抗震調整系數(shù)，除另有規(guī)定外，按下表采用；10/10/202230第10講 豎向地震作用與變形驗算 材料材料 結構構件結構構件受力狀態(tài)受力狀態(tài) 鋼鋼柱、梁柱、梁支撐支撐節(jié)點板件、連接螺栓節(jié)點板件、連接螺栓連接焊縫連接焊縫0.750.800.850.90 砌體砌體兩端均有構造柱、芯柱的抗震墻兩端均有構造柱、芯柱的抗震墻 其他抗震墻其他抗震墻受剪受剪受剪受剪0.91.0混凝土混凝土 梁梁梁軸壓比小于梁軸壓比小于0.15柱柱梁軸壓比不小于梁軸壓比不小于0.15柱柱 抗震墻抗震墻各類構件各類構件受彎受彎偏壓偏壓偏壓偏壓偏壓偏壓受剪、偏拉受剪、偏拉0.750.750.800.850.85承載力抗震調整系數(shù)承載力抗震調整系數(shù)10/10/202231第10講 豎向地震作用與變形驗算-重力荷載分項系數(shù)，一般取重力荷載分項系數(shù)，一般取1.21.2，當重力荷載效應對構件承載能力，當重力荷載效應對構件承載能力 有利時，不應大于有利時，不應大于1.01.0；-分別為水平、豎向分別為水平、豎向 地震作用分項系數(shù)，地震作用分項系數(shù)，按右表采用；按右表采用；0.51.3同時計算水平與豎向地震作用同時計算水平與豎向地震作用1.30.0僅計算豎向地震作用僅計算豎向地震作用0.01.3僅計算水平地震作用僅計算水平地震作用地震作用地震作用-風荷載分項系數(shù)，應采用風荷載分項系數(shù)，應采用1.41.4；-重力荷載代表值的效應；重力荷載代表值的效應；-水平、豎向地震作用的標準值效應水平、豎向地震作用的標準值效應,尚應乘以相應的增大系數(shù)或調整系數(shù)尚應乘以相應的增大系數(shù)或調整系數(shù);-風荷載標準值的效應；風荷載標準值的效應；-風荷載組合系數(shù)風荷載組合系數(shù);一般結構可不考慮一般結構可不考慮,風荷載起控制作用的高層建筑應采用風荷載起控制作用的高層建筑應采用0.2;0.2;10/10/202232第10講 豎向地震作用與變形驗算3.3.罕遇地震下結構彈塑性變形驗算罕遇地震下結構彈塑性變形驗算 需要進行結構罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗算的范圍需要進行結構罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗算的范圍(a)(a)下列結構下列結構應應進行彈塑性變形驗算進行彈塑性變形驗算1 1）8 8度度、類場地和類場地和9 9度時度時,高大的單層鋼筋混凝土柱高大的單層鋼筋混凝土柱 廠房的橫向排架廠房的橫向排架;2 2）7-97-9度時樓層屈服強度系數(shù)小于度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.50.5的鋼筋混凝土框的鋼筋混凝土框 架結構；架結構；3 3）高度大于）高度大于150m150m的鋼結構；的鋼結構；4 4）甲類建筑和）甲類建筑和9 9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼 結構；結構；5 5）采用隔震和消能減震設計的結構。）采用隔震和消能減震設計的結構。10/10/202233第10講 豎向地震作用與變形驗算(b)(b)下列結構下列結構宜宜進行彈塑性變形驗算進行彈塑性變形驗算1 1）下表所列高度范圍且屬于下表所列不規(guī)則類型的高層建筑結構；）下表所列高度范圍且屬于下表所列不規(guī)則類型的高層建筑結構；2 2）7 7度度、類場地和類場地和8 8度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼結構；度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼結構；3 3）板柱）板柱-抗震墻結構和底部框架磚房；抗震墻結構和底部框架磚房；4 4）高度不大于）高度不大于150m150m的其它高層鋼結構。的其它高層鋼結構。不規(guī)則類型不規(guī)則類型 定義定義側向剛度不規(guī)則側向剛度不規(guī)則該層的側向剛度小于相鄰上一層的該層的側向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的層側向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的于相鄰下一層的25%豎向抗側力構件不連豎向抗側力構件不連續(xù)續(xù)豎向抗側力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內力由水平轉換構件豎向抗側力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內力由水平轉換構件（梁、桁架等向下傳遞（梁、桁架等向下傳遞樓層承載力突變樓層承載力突變抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%豎向不規(guī)則的類型豎向不規(guī)則的類型10/10/202234第10講 豎向地震作用與變形驗算薄弱樓層彈塑性層間位移的驗算：薄弱樓層彈塑性層間位移的驗算：-彈塑性層間位移角限值，按下表采用；彈塑性層間位移角限值，按下表采用；-薄弱層樓層高度或單層廠房上柱高度。薄弱層樓層高度或單層廠房上柱高度。1/50多、高層鋼結構多、高層鋼結構1/120鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/100鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱抗震墻、板柱-抗震墻、框架抗震墻、框架-核心筒核心筒1/100底部框架磚房中的框架底部框架磚房中的框架-抗震墻抗震墻1/50鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架1/30單層混凝土柱排架單層混凝土柱排架結構類型結構類型10/10/202235第10講 豎向地震作用與變形驗算第第10講結束！講結束！學習是一件快樂的事情，且學習是一件快樂的事情，且聽下回分解！聽下回分解！