建筑結構主講：蒲瑜建筑結構抗震知識第1頁第一節地震基本知識第五章建筑結構抗震知識建筑結構抗震知識第2頁一、地震概念1.地震概念在建筑抗震設計中，所指地震是因為地殼結構運動（巖層結構狀態變動）使巖層發生斷裂、錯動而引發地面振動。2.慣用地震術語建筑結構抗震知識第3頁地震天然地震誘發地震結構地震火山地震陷落地震結構地震：因為地殼運動使地殼一些部位地應力不停加強，當彈性地應力積聚超出巖石強度極限時，巖層就會發生突然斷裂和猛烈錯動，引發振動。振動以波形式傳到地面，造成地震。破壞性地震主要屬于結構地震，占世界地震總數90%以上。

二、地震類型與成因建筑結構抗震知識第4頁火山地震

因為火山作用，如巖漿活動、氣體爆炸等引發地震稱為火山地震，這類地震只占全世界地震7%左右。

19日本櫻島火山暴發，產生震動相當于一個6.7級地震。建筑結構抗震知識第5頁陷落地震

因為地下溶洞或礦井頂部塌陷而引發地震稱為塌陷地震。這類地震規模比較小，次數也極少。誘發地震

因人為原因直接造成地震是人工地震。

如工業爆破、地下核爆炸造成振動；在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼壓力，有時也會誘發地震。

1962年3月19日在廣東河源新豐江水庫壩區發生了迄今我國最大水庫誘發地震，震級為6.1級。建筑結構抗震知識第6頁震源深度在60km以內地震叫淺源地震震源深度為60～300km以內叫中源地震震源深度為300km以上叫深源地震世界上絕大部分地震是淺源地震，我國發生地震絕大多數屬于淺源地震（10-20Km）建筑結構抗震知識第7頁地球組成：三個圈層：地殼、地幔、地核

地幔物質對流板塊結構運動（根本原因）地震地震形成宏觀背景地球組成92%地震發生在地殼中，其余發生在地幔上部地震形成：板塊分布圖建筑結構抗震知識第8頁a、巖層原始狀態b、受力發生彎曲c、巖層破裂發生震動地震形成局部機制:地球板塊運動

板塊之間相互作用力

地殼中巖層變形變形積聚超出巖石所能承受程度巖體就會發生突然斷裂或錯動地震

建筑結構抗震知識第9頁地震波是地震發生時由震源地方巖石破裂產生彈性波。地震引發振動是以波形式從震源向各個方向傳輸并釋放能量。地震波體波：面波：在地球內部傳輸在地球表面傳輸縱波（P波）橫波（S波）橫波特點:周期長、振幅大、波速慢,100-800m/s，其振動方向與波傳輸方向垂直，引發地面水平方向振動。縱波特點:周期短、振幅小、波速快,200-1400m/s，其振動方向與波傳輸方向一致，引發地面垂直方向振動。三、地震波建筑結構抗震知識第10頁面波：面波是體波經地層界面屢次反射形成次生波。包含瑞利波（R波）和洛夫波（L波）。比體波衰減慢、振幅大、周期長、傳輸遠。建筑物破壞主要由面波造成。雜波P波開始S波開始面波開始建筑結構抗震知識第11頁含義——一次地震釋放能量大小度量微震（小于2級）有感地震（2——4級）破壞地震（5級以上）強震（大震）（7級以上）特大地震（8級以上）三、震級與烈度1.震級

能量越大，震級就越大；震級相差一級，地面振幅增加約10倍，而能量相差約32倍。一個6級地震相當于一個兩萬噸級原子彈。建筑結構抗震知識第12頁2.地震烈度(1)定義及影響原因一次地震對某一地域影響和破壞程度稱地震烈度，簡稱為烈度。用I表示，是衡量地震引發后果一個標度。普通而言，震級越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影響烈度原因，除了震級、震中距外，還與震源深度、地質結構、地基條件、建筑物動力特征、施工質量等原因相關。(2)地震烈度表地震烈度表是評定烈度標準和尺度。我國在制訂了《中國地震烈度表》。《中國地震烈度表》將地震烈度分為1-12度。建筑結構抗震知識第13頁中國地震烈度表(GB/T17742-)地震烈度人感覺房屋震害其它震害現象水平向地面運動類型震害程度平均震害指數峰值加速度m/s2峰值速度m/sⅠ無感------Ⅱ室內個別靜止中人有感覺------Ⅲ室內少數靜止中人有感覺-門、窗輕微作響-懸掛物微動--Ⅳ室內多數人、室外少數人有感覺，少數人夢中驚醒-門、窗作響-懸掛物顯著擺動，器皿作響--Ⅴ室內絕大多數、室外多數人有感覺，多數人夢中驚醒-門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落，個別房屋抹灰出現細微細烈縫，個別有檐瓦掉落，個別屋頂煙囪掉磚-懸掛物大幅度晃動，不穩定器物搖動或翻倒0.31(0.22～0.44)0.03(0.02～0.04)Ⅵ多數人站立不穩，少數人驚逃戶外A少數中等破壞，多數輕微破壞和0.00～0.11家俱和物品移動；河岸和松軟土出現裂縫，飽和砂層出現噴砂冒水；個別獨立磚煙囪輕度裂縫0.63(0.45～0.89)0.06(0.05～0.09)B個別中等破壞，少數輕微破壞，多數基本完好C個別輕微破壞，大多數基本完好0.00～0.08Ⅶ大多數人驚逃戶外，騎自行車人有感覺，行駛中汽車駕乘人員有感覺A少數毀壞和0.09～0.31物體從架子上掉落1.25(0.90～1.77)0.13(0.10～0.18)B少數毀壞，多數嚴重和C個別毀壞，少數嚴重破壞，多數中等和0.07～0.22Ⅷ多數人搖擺顛簸，行走困難A少數毀壞，多數嚴重和0.29～0.51干硬土上出現裂縫，飽和砂層絕大多數噴砂冒水2.50(1.78～3.53)0.25(0.19～0.35)B個別毀壞，少數嚴重破壞，多數中等和C少數嚴重和0.20～0.40Ⅸ行動人摔倒A多數嚴重破壞或0.49～0.71干硬土上多處出現裂縫，可見基巖裂縫、錯動，滑坡、塌方常見5.00(3.54～7.07)0.50(0.36～0.71)B少數毀壞，多數嚴重和C少數毀壞和0.38～0.60Ⅹ騎自行車人會摔倒，處不穩狀態人會摔離原地，有拋起感A絕大多數毀壞0.69～0.91山崩和地震斷裂出現；基巖上拱橋破壞；大多數獨立磚煙囪從根部破壞或倒毀10.00(7.08～14.14)1.00(0.72～1.41)B大多數毀壞C多數毀壞和0.58～0.80Ⅺ

A絕大多數毀壞0.89～1.00地震斷裂延續很大，大量山崩滑坡--BC0.78～1.00Ⅻ-A-1.00地面猛烈改變，山河改觀--BC

注：表中數量詞：“個別”為10%以下；“少數”為10%－45%；“多數”為40%－70%；“大多數”為60%－90%；“絕大多數”為80%以上。建筑結構抗震知識第14頁房屋坍毀五、地震震害及分析建筑結構抗震知識第15頁橋梁斷落建筑結構抗震知識第16頁水壩開裂建筑結構抗震知識第17頁鐵軌變形建筑結構抗震知識第18頁地面裂縫建筑結構抗震知識第19頁山崩、滑坡建筑結構抗震知識第20頁海嘯、火災建筑結構抗震知識第21頁第二節建筑抗震設防與設計建筑結構抗震知識第22頁一、建筑抗震設防普通知識（一）建筑抗震設防依據1.基本烈度

一個地域未來50年內在普通場地條件下可能遭受含有10%超越概率地震烈度值稱為該地域基本烈度Ib。基本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度。

各地域基本烈度由《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-)確定。建筑結構抗震知識第23頁3.

2.設防烈度

按國家要求權限同意作為一個地域抗震設防依據地震烈度稱為設防烈度，用Id表示。

設防烈度取值依據：規范要求：普通情況下，可采取《中國地震動參數區劃圖》中地震基本烈度。對已編制抗震設防區劃城市，可按同意抗震設防烈度進行抗震設防。建筑結構抗震知識第24頁建筑結構抗震知識第25頁（二）設防目標

1．大震和小震

小震：小震是發生機會較多地震，為烈度概率密度曲線上峰值所對應烈度,即眾值烈度或稱多遇烈度。當基準設計期為50年時，則50年內眾值烈度超越概率為63.2%，這就是第一水準烈度。

基本烈度：即第二水準烈度，也就全國地震烈度區劃圖所要求烈度，它在50年內超越概率大致為l0%。

大震或罕遇烈度：大震是罕遇地震，50年內超越概率為2%-3%烈度，也是第三水準所對應烈度。建筑結構抗震知識第26頁2.抗震設防目標

建筑抗震設防目標總趨勢：在建筑物使用壽命期間，對不一樣頻度和強度地震，要求建筑物含有不一樣抵抗能力。基于這一趨勢，《抗震規范》提醒了“三水準”抗震設防目標。第一水準：“小震不壞”，即當遭受到多遇低于當地域設防烈度地震（簡稱“小震）影響時，建筑物普通應不受損壞或不需修理仍能繼續使用。

建筑結構抗震知識第27頁第二水準：“中震可修”，當遭受到相當于當地域設防烈度地震影響時，建筑可能損壞，經普通修理或不需修理仍能繼續使用。第三水準：“大震不倒”，當遭遇受到高于當地域設防烈度罕遇地震（簡稱“大震”）影響時，建筑不致坍毀或發生危及生命嚴重損壞。建筑結構抗震知識第28頁

（三）建筑抗震設防分類

（1）建筑物主要性分類在進行建筑設計時，應依據建筑物主要性不一樣，采取不一樣抗震設防標準。《抗震規范》將建筑物按其主要程度不一樣分為四類：

甲類建筑—有特殊要求建筑，如遇地震破壞會造成嚴重后果（如放射性物質污染，劇毒氣體擴散或引發爆炸等）和經濟上重大損失建筑；政治上重大損失建筑；政治上有特殊要求或其它尤其主要建筑等。建筑結構抗震知識第29頁鳥巢建筑結構抗震知識第30頁水立方建筑結構抗震知識第31頁國家大劇院建筑結構抗震知識第32頁乙類建筑—國家重點抗震城市生命線工程建筑（如消防、搶救、供水、供電等）或人流密集多層大型公共建筑等。年《建筑抗震設防分類標準》：“教育建筑中，幼稚園、小學、中學教學用房以及學生宿舍和食堂，抗震設防類別應不低于重點設防類。”主要是表達對未成年人保護。另外，這類建筑人員密度較高，地震時輕易造成大量人員傷亡。建筑結構抗震知識第33頁

丙類建筑—除甲、乙、丁類以外建筑，如普通工業與民用建筑（公共建筑、住宅、旅館、廠房等）。

丁類建筑—次要建筑，如碰到地震破壞不易造成人員傷亡和較大經濟損失建筑（如普通倉庫、人員較少輔助性建筑）。建筑結構抗震知識第34頁第三節鋼筋混凝土房屋抗震要求及結構辦法建筑結構抗震知識第35頁框架結構抗震結構辦法1.梁端箍筋加密在梁端塑性鉸區段范圍內加密箍筋，能夠起到約束混凝土、提升混凝土變形能力作用，從而可提升梁截面轉動能力，增加其延性。《建筑抗震設計規范》（GB50011—）對梁端加密區范圍和結構要求所作詳細要求見下表。建筑結構抗震知識第36頁抗震等級加密區長度（mm）

（采取較大值）箍筋最大間距（mm）

（采取最大值）箍筋最小直徑（mm）一2hb，500hb/4，6d，10010二1.5hb，500hb/4，8d，1008三1.5hb，500hb/4，8d，1508四1.5hb，500hb/4，8d，1506注：①d為鋼筋直徑；hb為梁截面高度。②箍筋直徑大于12mm，數量不少于4肢且肢距小于150mm時，一、二級最大間距應允許適當放寬，但不得大于150mm。

梁端箍筋加密區長度、箍筋最大間距和最小直徑

建筑結構抗震知識第37頁建筑結構抗震知識第38頁梁端加密區箍筋肢距，一級抗震不宜大于200mm和20倍箍筋直徑較大值，二、三級抗震不宜大于250mm和20倍箍筋直徑較大值，四級抗震不應大于300mm。在梁端箍筋加密區內普通不宜設置縱筋接頭。建筑結構抗震知識第39頁2.柱端箍筋加密震害調查表明，框架柱破壞主要集中在柱端1.0～1.5倍柱截面高度范圍內。經過加密柱端箍筋能夠提升柱端抗剪能力，起到約束混凝土、提升混凝土抗壓強度及變形能力，預防縱筋壓屈作用。試驗表明，當箍筋間距小于6～8倍柱縱筋直徑時，在受壓混凝土壓碎前，普通不會出現鋼筋壓屈現象。建筑結構抗震知識第40頁柱端箍筋加密區范圍應按以下要求采取：①柱端，取柱截面長邊尺寸(圓柱直徑)、柱凈高1／6和500mm三者最大值；②底層柱下端大于柱凈高1／3；③剛性地面上下各500mm；④剪跨比小于2柱和因設置填充墻等形成柱凈高與柱截面高度之比小于4柱、框支柱、一級抗震及二級抗震框架角柱，取全高。建筑結構抗震知識第41頁建筑結構抗震知識第42頁普通情況下，柱端箍筋加密區箍筋間距和直徑應符合下表要求。抗震等級箍筋最大間距（采取較小值，mm）箍筋最小直徑（mm）一6d，10010二8d，1008三8d，150（柱根100）8四8d，150（柱根100）6（柱根8）表柱箍筋加密區箍筋最大間距和最小直徑

注：d為柱縱筋最小直徑；柱根指框架底層柱嵌固部位。

建筑結構抗震知識第43頁柱箍筋加密區箍筋肢距，一級不宜大于200mm；二、三級不宜大于250mm；四級不宜大于300mm，最少每隔一根縱筋宜在兩個方向有箍筋或拉筋約束；采取拉筋復合箍筋時，拉筋宜緊靠縱向鋼筋并鉤住箍筋。建筑結構抗震知識第44頁3.鋼筋接頭和錨固鋼筋錨固與接頭除應符合《混凝土結構設計規范》要求外，尚應符合以下要求：（1）縱向鋼筋最小錨固長度laE應按以下公式計算： 一、二級抗震 laE=1.15la 三級抗震 laE=1.05la 四級抗震 laE=1.0la式中la——縱向鋼筋錨固長度，按《混凝土結構設計規范》確定。建筑結構抗震知識第45頁（2）縱向鋼筋接頭位置宜避開梁端、柱端鋼筋加密區。（3）當采取搭接接頭時，其搭接接頭長度不應小于ζllaE；ζl為縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數，其值按表10.8采取。縱向鋼筋搭接接頭面積百分率（%）≤2550100ζl1.21.41.6表10.8縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數ζl建筑結構抗震知識第46頁（4）對于鋼筋混凝土框架結構梁、柱縱向受力鋼筋接頭方法應恪守以下要求：①框架梁：一級抗震等級，宜選取機械連接接頭，也可采取搭接接頭或焊接接頭；二、三、四級抗震等級，可采取搭接接頭或焊接接頭。②框架柱：一級抗震等級，宜選取機械連接接頭；二、三、四級抗震等級，宜選取機械接頭，也可采取搭接接頭或焊接接頭。建筑結構抗震知識第47頁第四節多層砌體房屋抗震要求及結構辦法建筑結構抗震知識第48頁1.加強房屋整體性結構辦法（1）鋼筋混凝土結構柱設置鋼筋混凝土結構柱或芯柱抗震作用在于和圈梁一起對砌體墻片乃至整幢房屋產生一個約束作用，從而提升墻片及整幢房屋抗坍毀能力。對于磚房可設置鋼筋混凝土結構柱，而對混凝土空心砌塊房屋，可利用空心砌塊孔洞設置鋼筋混凝土芯柱。建筑結構抗震知識第49頁

結構柱截面尺寸不宜小于240×240mm，結構柱配筋中柱不宜少于4φ12，邊柱、角柱不宜少于4φ14；；豎向受力鋼筋應基礎梁和樓層圈梁中錨固；箍筋宜為φ6@200（樓層上下500mm范圍內宜為φ6@100）砼強度等級不宜低于C20。建筑結構抗震知識第50頁對多層磚房應按表10．2要求設置鋼筋混凝土結構柱。對外廊式和單面走廊式多層磚房，應依據房屋增加一層后層數按表10．2要求設置結構柱，且單面走廊兩側縱墻均應按外墻處理。對橫墻較少房屋，應依據房屋增加一層后層數按表10．2及以上要求設置結構柱。建筑結構抗震知識第51頁表10.2多層磚砌體房屋結構柱設置要求

建筑結構抗震知識第52頁鋼筋混凝土結構柱截面尺寸應大于等于240mm×180mm，其中設置4

12縱向鋼筋，箍筋間距不宜大于250mm，且在柱上下端應適當加密。當6、7度時超出六層，8度時超出五層和9度時，結構柱縱向鋼筋宜采取414，箍筋間距不應大于200。房屋四角結構柱可適當加大截面及配筋。鋼筋混凝土結構柱必須先砌墻、后澆柱，與墻連接處宜砌成馬牙槎，并應沿墻高每500mm設26拉結鋼筋,每邊伸入墻內不宜小于1m，見圖10．1。建筑結構抗震知識第53頁圖10.1結構柱與墻體連接

建筑結構抗震知識第54頁結構柱應與圈梁可靠連接。結構柱無須設置單獨基礎，普通應伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm基礎圈梁相連。（2）對空心砌塊房屋鋼筋混凝土芯柱設置對空心砌塊房屋鋼筋混凝土芯柱設置可按以下要求進行：混凝土小砌塊應按表10．3要求設置鋼筋混凝土芯柱。對醫院、教學樓等橫墻較少房屋，應依據房屋增加一層后層數按表10．3要求設置芯柱。建筑結構抗震知識第55頁房屋層數設置部位設置數量6度7度8度9度四、五三、四二、三

外墻轉角，樓、電梯間四角，樓梯斜梯段上下端對應墻體處；

大房間內外墻交接處；

錯層部位橫墻與外縱墻交接處；

隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處外墻轉角，灌實3個孔；

內外墻交接處，灌實4個孔；

樓梯斜段上下端對應墻體處，灌實2個孔六五四

外墻轉角，樓、電梯間四角，樓梯斜梯段上下端對應墻體處；

大房間內外墻交接處；

錯層部位橫墻與外縱墻交接處；

隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處；

隔開間橫墻（軸線）與外縱墻交接處表10.3多層小砌塊房屋芯柱設置要求

接下表建筑結構抗震知識第56頁房屋層數設置部位設置數量6度7度8度9度七六五二外墻轉角，樓、電梯間四角，樓梯斜梯段上下端對應墻體處；

大房間內外墻交接處；

錯層部位橫墻與外縱墻交接處；

隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處；

各內墻（軸線）與外縱墻交接處；

內縱墻與橫墻（軸線）交接處和洞口兩側外墻轉角，灌實5個孔

內外墻交接處，灌實4個孔；

內墻交接處，灌實4~5個孔；

洞口兩側各灌實1個孔

七≥六≥三外墻轉角，樓、電梯間四角，樓梯斜梯段上下端對應墻體處；

大房間內外墻交接處；

錯層部位橫墻與外縱墻交接處；

隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處；

橫墻內芯柱間距小于2m外墻轉角，灌實7個孔；

內外墻交接處，灌實5個孔；

內墻交接處，灌實4~5個孔；

洞口兩側各灌實1個孔續上表注：外墻轉角、內外墻交接處、樓電梯間四角等部位，應允許采取鋼筋混凝土結構柱替換部分芯柱。

建筑結構抗震知識第57頁混凝土小砌塊房屋芯柱截面不宜小于120mm×120mm。芯柱混凝土強度等級不應低于Cb20。芯柱與墻連接處應設置拉結鋼筋網片。豎向插筋應貫通墻身且應與每層圈梁連接，插筋不應小于112；6度和7度時超出五層，8度時超出四層和9度時，不應小于114。芯柱也應伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm基礎圈梁相連。建筑結構抗震知識第58頁（3）鋼筋混凝土圈梁設置對橫墻承重裝配式鋼筋混凝土樓(屋)蓋或木樓(屋)蓋房屋，應按表10．4要求設置現澆圈梁。對縱墻承重房屋，每層均應設置圈梁，且抗震橫墻方向圈梁應比表10．4要求適當加密。多層黏土磚房現澆鋼筋混凝土圈梁截面高度不應小于120mm，配筋應符合表10．5要求。為加強基礎整體性和剛性而增設基礎圈梁，其截面高度不應小于180mm，配筋不應少于412。建筑結構抗震知識第59頁墻類烈度6度、7度8度9度外墻和內縱墻屋蓋處及每層樓蓋處；屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處內橫墻屋蓋處及每層樓蓋處；

屋蓋外間距不應大于4.5m；

樓蓋處間距不應大于7.2m；

結構柱對應部位

屋蓋處及每層樓