【正文】 地面運動的特性可以用三個特征量來描述：強度（由振 幅值大小表示）、頻譜和持續(xù)時間。 強度、頻譜和持續(xù)時間也被稱為地震動三要素，其原因 是： ? 如果地震的加速度或速度幅值很大，但地震時間短，建筑的破壞可 ? 能不大 。 ? 如果地面運動的加速度或速度幅值不太大，但地震波的卓越周期 ? （頻譜分析中能量占主導地位的頻率成分）與結(jié)構(gòu)物基本周期接近，或 ? 者振動時間很長，其將對建筑物造成嚴重影響 113 建筑本身的動力特性對建筑物是否破壞和破壞程度也很 大的影響 。 （ 建筑物動力特性是指建筑物的自振周期、振型 和阻尼，它們與建筑的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)。） ? 質(zhì)量大、剛度大、周期短的建筑物在地震作用下的慣 ? 性力較大； ? 剛度小、周期長的建筑物位移較大，但慣性力較??； ? 當?shù)卣鸩ǖ闹芷谂c建筑物自振周期相近時，會引起類 ? 共振，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)加劇。 114 房屋破壞的直接原因 : 地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯位 等地 面變形，對上部建筑物的直接危害。 地震引起的砂土液化，軟土震陷等地基失效，對上部建 筑物的破壞。 建筑物在地面激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動過程中因結(jié)構(gòu)強度不 足、 過大變形、連接破壞，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或整體傾覆而破壞。 115 震害規(guī)律 房屋體形方面： L形等復雜平面房屋破壞率顯著增高； 有大地盤的高層建筑群房頂面與主樓相接處， 樓板面積突然減小的樓層破壞程度加重 屋高寬比值較大且上面各層剛度很大的高層建筑底層框架柱因地震傾 覆力矩引起的巨大壓力而發(fā)生剪壓破壞； 防震縫處多因縫的寬度太小而發(fā)生碰撞。 116 ? 結(jié)構(gòu)體系方面 ? ? 相對框架體系而言，采用“框－墻體系”（框剪體系）的房 ? 屋破壞程度輕，特別有利于保護填充墻和裝飾免遭破壞。 采用“填充墻框架”體系的房屋，在鋼筋混凝土框架平面內(nèi) 嵌砌磚填充墻時，柱上部易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱在窗 洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切破壞。 采用“鋼筋混凝土板柱體系”的房屋，或因樓板沖切破壞， 或因樓層側(cè)移過大柱頂、柱腳破壞，各層樓板墜落，重疊在 地面上。 采用“框托墻”體系（框支剪力墻）的房屋，相對柔弱的底 層，破壞程度十分嚴重。 117 ? 剛度分布方面 采用 L形、三角形等不對稱平面的建筑，地震時發(fā)生扭轉(zhuǎn) 破壞而使震害加重； 矩形平面建筑，電梯間豎筒等抗側(cè)力構(gòu)件布置存在偏心 時，同樣因扭轉(zhuǎn)而使震害加重。 118 ? 構(gòu)件形式方面 鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻（連梁）常發(fā)生斜向裂 縫或交叉裂縫。 在框架結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)情況下，柱的破壞程度重于梁 的板。 鋼筋混凝土框架，如在同一樓層中出現(xiàn)長、短柱并用的 情況，短柱破壞嚴重。 配筋螺旋箍的鋼筋混凝土柱，當層間位移角達到很大數(shù) 值時，核心混凝土依然保持完好，依然具有較大的豎向承載 力；對于配制方形箍的鋼筋混凝土柱，箍筋繃開，核心混凝 土破碎脫落。 119 167。 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防 ? 基本烈度： 該地區(qū)在未來一定時期內(nèi)（如 50年）在一般場地 ? 條件下可能遭遇的最大地震烈度。 ? 一般采用建筑物所在地區(qū)的基本烈度。對于重要和特別 ? 重要的建筑加以調(diào)整。 ? 建筑根據(jù)其 使用功能的重要性 分為： 甲類建筑 ―― 重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑 乙類建筑 ―― 地震時使用功能不能中斷或需要盡快恢復的建筑 丙類建筑 ―― 除甲、乙、丁類以外的一般建筑 丁類建筑 ―― 抗震次要的建筑 120 ?設(shè)防烈度的取值 除甲類外，其他建筑取本地區(qū)基本烈度作為計算設(shè)防烈 度。 確定建筑的抗震構(gòu)造措施時，除甲類有特殊的規(guī)定外， 對于乙類建筑按基本烈度提高一度作為設(shè)防烈度（ 9度適當 增強措施），對于丙類建筑，按原基本烈度，對于丁類建 筑，則降低一度設(shè)防。 國家抗震文件規(guī)定， 6度區(qū)內(nèi) 100萬以上人口大城市的高 層建筑，抗震計算和構(gòu)造按 7度設(shè)防。 121 江蘇各個城市的抗震設(shè)防標準： 122 ? 抗震設(shè)防的三個水準目標 ? 抗震設(shè)防的目標和要求，是根據(jù)一個國家的經(jīng)濟力量、 ? 科技水平、建筑材料和設(shè)計、施工現(xiàn)狀等綜合制定的，并會 ? 隨著經(jīng)濟和科學水平的發(fā)展而改變。 ? 現(xiàn)階段，我國的房屋建筑采用三個水準抗震設(shè)防目標，即 ? “ 小震不壞，中震可修，大震不倒 ”。 ? 在小震作用下，房屋應(yīng)該不需修理并可繼續(xù)使用； ? 在中震作用下，允許結(jié)構(gòu)局部進入屈服階段，經(jīng)過一般 ? 修理即可繼續(xù)使用； ? 在大震作用下，構(gòu)件可能嚴重屈服，結(jié)構(gòu)破壞，但房屋 ? 不應(yīng)倒塌、不應(yīng)出現(xiàn)危及生命財產(chǎn)的嚴重破壞。 123 三個設(shè)防水準的建筑的破壞程度與層間位移角的大致對 應(yīng)關(guān)系如圖所示： 124 ? 小、中、大震是指概率統(tǒng)計意義上的地震烈度 ? 大?。? ? 小震是指該地區(qū) 50年內(nèi)超越概率約為 63％的地震烈度， ? 即眾值烈度，又稱多遇地震。 ? 中震是指該地區(qū) 50年內(nèi)超越概率約為 10％的地震烈度， ? 又稱基本烈度或設(shè)防烈度。 ? 大震是指該地區(qū) 50年內(nèi)超越概率約為 2％～ 3％的地震烈 ? 度，又稱為罕遇地震。 125 ? 各個地區(qū)和城市的設(shè)防烈度是由國家規(guī)定的。某地區(qū)的 ? 設(shè)防烈度，是指基本烈度，也就是指中震。小震烈度大約比 ? 基本烈度低 ，大震烈度大約比基本烈度高 1度。 126 兩階段設(shè)計 對建筑抗震的三個水準設(shè)防要求，是通過“兩階段設(shè)計”來實現(xiàn)。 ? 第一階段 ? 第二階段 127 第一階段 STEP1: 采用第一水準烈度的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈 性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風、重力等荷載效應(yīng)組合，并 引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第 一水準的強度要求； STEP2: 采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角，使 其不超過規(guī)定的限值。 同時采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證 結(jié)構(gòu)具有足夠的延續(xù)、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足 第二水準的變形要求。 128 第二階段 采用第三水準烈度的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是 柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于 《 抗震規(guī)范 》 限值。并結(jié)合采取必要的抗震構(gòu)造措施，從而 滿足第三水準的防倒塌要求。 可采用的計算方法： ① 簡化計算方法 ② 彈塑性時程分析法 129 水平地震作用計算 ? 計算地震作用的方法可以分為 靜力法 、 反應(yīng)譜法 （擬靜 ? 力法，分為 底部剪力法和震型分解反應(yīng)譜法 ）和 時程分析法 （直接動力法）三大類。 ? 我國 《 抗震規(guī)范 》 要求在設(shè)計階段按照反應(yīng)譜方法計算 ? 地震作用，少數(shù)情況才需要采用時程分析法進行補充計算。 ? 規(guī)范要求進行第二階段驗算的建筑是少數(shù)，第二階段驗算采 ? 用彈塑性靜力分析或彈塑性時程分析方法。 130 反應(yīng)譜方法 反應(yīng)譜理論是采用反應(yīng)譜確定地震作用的理論。 20世紀 40年代開始，世界上結(jié)構(gòu)抗振理論開始進入反應(yīng)譜理論階 段，是抗震理論的一大飛越，到 20世紀 50年代末已基本取代 了靜力理論。 反應(yīng)譜是通過 單自由度彈性體系的地震反應(yīng) 計算得到的 譜曲線，對于單自由度體系，把慣性力看作反映地震對結(jié)構(gòu) 體系影響的等效力，用它對結(jié)構(gòu)進行抗震驗算。 。 目前我國抗震設(shè)計都是采用加 速度反應(yīng)譜 計算地震作用。 131 反應(yīng)譜底部剪力法 底部剪力法只考慮結(jié)構(gòu)的基本振型，適用于高度不超過 40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的 結(jié)構(gòu)。 框架、框架 剪力墻 結(jié)構(gòu)是比較典型的以剪切變形為主的 結(jié)構(gòu)。 用底部剪力法計算地震作用時，將多自由度體系等效成 單自由度體系，只考慮結(jié)構(gòu)的基本自振周期計算總水平地震 力，然后再按一定規(guī)律分配到各個樓層。 132 反應(yīng)譜底部剪力法 結(jié)構(gòu)總水平地震作用標準 值計算公式： EeqeqEKGGGF1?? ?1? 水平地震影響系數(shù) EkF 地震作用標準值 eqG 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載 代表值 EG 結(jié)構(gòu)總重力荷載 代表值 133 重力荷載代表值 應(yīng)取 恒荷載標準值和可變荷載組合值 之和。可變荷載的組合值系數(shù)查 P64表 . ????niikQik QGG1? 不考慮 軟鉤吊車 硬鉤吊車 其它民用建筑 藏書庫、檔案庫 按實際情況考慮的樓面活荷載 不考慮 屋面活荷載 屋面積灰荷載 雪荷載 組合值系數(shù) 可變荷載種類 按等效均布荷載考慮 的樓面活荷載 吊車懸吊物重力 組合值系數(shù) 134 地震影響系數(shù) 取決于場地類別、建筑物的自振周期和阻尼比等諸多因 素，反映這些因素與地震影響系數(shù)的關(guān)系曲線稱為 反應(yīng)譜曲 線。 )(sT0 gT gT5 ?max2?? ?max2)( ??? ?TT g?m a x12 )]5([ ???? ? gTT ???135 地震影響系數(shù)； ?max?地震影響系數(shù)最 大值； T 結(jié)構(gòu)周期； 地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為 ） () () 罕遇地震 () () 多遇地震 9 8 7 6 地震影響 烈度 括號數(shù)字分別對應(yīng)于設(shè)計基本加速度 136 gT特征周期； ? 曲線下降段的衰減指數(shù)； 1? 直線下降段的斜率調(diào)整系數(shù)； 2? 阻尼調(diào)整系數(shù)，小于 ，應(yīng)取 。 地震特征周期分組的特征周期值（ s） 第三組 第二組 第一組 Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 場地類別 ??????????2 ????8/)( ?? ????阻尼比 137 解： 例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設(shè)防烈度為 8度，設(shè)計地震分組為二組， Ⅰ 類場地；屋蓋處的重力荷載代表值 G=700kN，框架柱線剛度 ,阻尼比為 。試求該結(jié)構(gòu)多遇地震時的水平地震作用。 4 ???? hEIi cc（ 1）求結(jié)構(gòu)體系的自振周期 k N / m2 4 9 6 01 2 4 8 02122 2 ????? h iK c??? gGm??? ?? KmT（ 2）求水平地震影響系數(shù) ?h=5m 查表確定 max? ??查表確定 gT?gT地震特征