1、 模块模块10 10 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计地震基础知识抗震设防与概念设计建筑场地和地基基础的抗震设计多层框架结构的抗震设计多层砌体结构的抗震设计知识目标知识目标（1 1）了解地震的类型、成因及其他相关的基础知识。）了解地震的类型、成因及其他相关的基础知识。（2 2）熟悉建筑抗震设防的分类、标准及原则。）熟悉建筑抗震设防的分类、标准及原则。（3 3）熟悉建筑抗震概念设计的内容。）熟悉建筑抗震概念设计的内容。（4 4）掌握建筑场地、地基与基础抗震设计及构造措施。）掌握建筑场地、地基与基础抗震设计及构造措施。（5 5）掌握多层框架结构的抗震设计及构造措施。）掌握多层框架结构的抗震设计及构
2、造措施。（6 6）掌握多层砌体结构的抗震设计和构造措施。）掌握多层砌体结构的抗震设计和构造措施。模块模块10 10 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识地球是一个半径约为6 400 km的椭圆球体，它由三层不同的物质构成：最表面的一层是很薄的地壳，平均厚度约为30 km；中间很厚的一层是地幔，厚度约为2 900 km；最里面的一层称为地核，其半径约为3 500 km。地球的构造如图10-1所示。图10-1 地球的构造10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识地震是一种自然现象。全世界每年大约发生500万次地震。这些地震绝大多数震级很小，不用灵敏的仪器无
3、法测到。这样的小地震约占一年中地震总数的99%，剩下的1%才是人们可以感觉到的，其中能造成严重破坏的大地震大约发生18次。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识10.1.110.1.1地震的类型地震按其成因可分为火山地震、陷落地震和构造地震。由于火山爆发而引起的地震称为火山地震；由于地表或地下岩层突然大规模陷落和崩塌而造成的地震称为陷落地震；由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂错动而引起的地震称为构造地震。前两种地震的影响范围和破坏程度相对较小，而后一种地震的破坏作用较大，影响范围也较广，通常在研究工程抗震时将其作为重点研究对象。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识10
4、.1.210.1.2构造地震的成因地球内部在不停地运动着，在地球的运动过程中，始终存在巨大的能量，而组成地壳的岩层在这种巨大能量的作用下，也不停地连续变动，不断地发生褶皱、断裂和错动，如图10-2所示。图10-2 地壳构造的变动与地震的形成(a)岩层的原始状态(b)岩层受力后发生褶皱变形(c)岩层断裂，产生振动10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识10.1.210.1.2构造地震的成因这种地壳构造状态的变动，使岩层处于复杂的地应力作用之下。不断的地壳运动使地壳某些部位的地应力逐渐加强，当弹性应力的积聚超过岩石的强度极限时，岩层就会发生突然的断裂和猛烈的错动，从而引起振动。振动以波的形式传
5、到地面，便形成构造地震。由于岩层的破裂往往不是沿一个平面发展的，而是形成由一系列裂缝组成的破碎地带，并且沿整个破碎地带的岩层不可能同时达到平衡，因而，在一次强烈地震(即主震)之后，岩层的变形还会进行不断的零星调整，从而形成一系列余震。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识构 造 地震与地质构造密切相 关，这种地震往往发生在地应力比较集中、构造比较脆弱的地段，即原有断层的端点或转折处、不同断层的交会处。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识10.1.310.1.3地震波地震发生时，震源处的岩石破裂，并产生巨大的残余变形，地震的能量从震源释放出来，其中小部分的能量引起振动，以波的形式传
6、到地球表面各处，这就是地震波。地震波按其传播途径的不同可分为体波和面波两类。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识体波体波1.在地球内部传播的波称为体波。体波又分为纵波(primary wave)和横波(secondary wave)两类。（1）纵波。纵波或称P波，是由震源通过介质的质点以疏密相间的方式向四周传播的压缩波(见图10-3)，其质点的振动方向与波的传播方向一致。图10-3 纵波10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识声音在空气中的传播即是一种纵波。纵波的周期短、振幅小、波速快。其波速vp可按式（10-1）计算。)21)(1()1(Evp（10-1)式中，E为介质弹性模量；
7、为介质泊松比；为介质密度。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识（2）横波。横波或称S波，它通过介质的质点、垂直于传播方向以蛇形振动的形式传播，如图10-4所示。图10-4 横波10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识横波传播时，物体的体积不变，但形状改变，即发生剪切变形，故横波又称为剪切波。因此，对于没有固定形状的液体，横波无法通过。地震学者据此推测地核的外核可能为液体。横波介质质点的振动方向与波的传播方向垂直。与纵波相比，横波的周期长、振幅大、波速慢。横波的波速vs可按式（10-2）计算。GEvs)1(2（10-2)式中，G为介质的剪切模量；其他符号含义同前。10.1 10.1
8、地震基础知识地震基础知识纵波引起地面垂直方向的振动，横波引起地面水平方向的振动。由式（10-1)和式（10-2)，当取=1/4时，得spvv3（10-3)可见，纵波比横波的传播速度要快。根据波速的不同，可通过分析地震记录图上纵波和横波到达的时差来确定震源距。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识面波面波2.从震源发生的以弹性波形式向各个方向传播的体波到达地球表面后，经过途中层状地壳岩层界面的折射和反射，产生沿地表传播的波称为面波，它是在一定条件下激发的次生波。面波有两种：瑞利波(Rayleigh wave)和勒夫波(Love wave)。瑞利波传播时，质点在波的传播方向和地面法线所确定的
9、铅垂平面内，以滚动形式做逆进椭圆运动(见图10-5)。而勒夫波传播时，质点在地面上做垂直于波传播方向的振动，以蛇行运动的方式前进(见图10-6)。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识图10-5 瑞利波图10-6 勒夫波10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识面波振幅大、周期长，只在地表附近传播，振幅随深度的增加而迅速减小，速度约为横波的90%。面波比体波衰减慢，能传播到很远的地方。地震发生时，在地震仪上可记录到图10-7所示的地震记录。最先到达的是纵波(P)，其表现出周期短、振幅小的特点。其次到达的是横波(S)，其表现出周期长、振幅大的特点。接着是面波中的勒夫波(L)。过去一般认为
10、，面波的振幅最大，横波和面波都到达地面时振动最为剧烈，使工程结构物发生破坏。但近年来，尤其是从日本阪神大地震（1995年1月17日）震后的宏观调查及地震记录中发现，由纵波造成的破坏也不容忽视。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识图10-7 地震记录10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识10.1.410.1.4震级与地震烈度震级震级1.震级是表示地震本身大小的尺度。目前，国际上比较通用的是里氏震级，其原始定义是1935年由美国地震学家里克特(Richter)给出的，即地震震级M为M=lg A （10-4)式中，A是标准地震仪(指周期为0.8 s、阻尼系数为0.8、放大倍数为2 80
11、0倍的地震仪)在距震中100 km处记录的以微米(1 m=10-6 m)为单位的最大水平地动位移(单振幅)。例如，在距震中100 km处地震仪记录的振幅是1 mm，即 1 000 m，其对数为3，根据定义，这次地震就是3级。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，通过地震被释放的能量约差32倍。一般认为，小于2级的地震，人们感觉不到，只有仪器才能记录下来，称为微震；24级的地震，人就能感觉到了，称为有感地震；5级以上的地震能引起不同程度的破坏，称为破坏性地震；7级以上的地震，则称为强烈地震或大震；8级以上的地震，称为特大地震。据1935年后所提出
12、的震级测算方法计算，1960年5月发生在智利的8.9级地震，是目前记录到的世界最大地震，它所释放出来的能量之大是空前的，海啸规模巨大，地面形态变化非常显著，其破坏性之大，在世界上是十分罕见的。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识地震烈度地震烈度2.地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。对于一次地震，虽然表示地震大小的震级只有一个，但它对不同地点的影响是不一样的。一般来说，随距离震中远近的不同，烈度会有差异，距震中越远，地震影响越小，烈度越低；反之，地震影响越大，烈度越高。此外，地震烈度还与地震大小、震源深度、地震传播介质、表土性质、建筑物动力特性、施工质量
13、等许多因素有关。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识评定地震烈度需要建立一个标准，这个标准被称为地震烈度表。它是以描述震害宏观现象为主的，即根据建筑物的损坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具动作反应等方面进行区分。由于对烈度影响轻重的分段不同，以及在宏观现象和定量指标确定方面有差异，加之各国建筑情况及地表条件不同，各国所制定的烈度表也就不同。现在，除了日本采用从0度到7度分成8等的烈度表、少数国家(如欧洲一些国家)用10度划分的地震烈度表外，绝大多数国家包括我国都采用分成12度的地震烈度表。考虑到抗震设计的需要，我国颁布了具有参考物理指标的中国地震烈度表（GB/T 1774220
14、08）。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识一般来说，震中烈度是地震大小和震源深度两者的函数。由于对人民生命财产影响最大的、发生最多的地震的震源深度一般为1030 km，所以，我们可以在近似认为震源深度不变的前提下，进行震中烈度I0与震级M之间关系的研究。根据我国范围内既有宏观资料又有仪器测定震级的35次地震资料，中国地震目录(1983年版)给出了估定震级的经验公式：M=0.58I0+1.5 （10-5)10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识10.1.510.1.5等震线、基本烈度与抗震设防烈度等震线等震线1.一次地震发生后，在该地震波及的地区内，根据现场调查和通信调查，按照地震
15、烈度表可对该区域内尽可能多的点评出一个烈度。烈度相同区域的外包线称为等烈度线或等震线。一般来说，某地点的烈度随震中距的增大而递减。因此，等震线的度数也随震中距的增加而递减。但由于震源往往不是一个点，尤其是大地震或强烈地震，其震源往往是几十、几百千米的断裂错位，所以，等震线不可能是一些同心圆，再加上地质、地形等的影响，等震线多是一些不规则的曲线。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识在等震线图中常可见到一些零星分布的烈度异常区。所谓异常，指的是这一片小地区的烈度与其周围大片地区的烈度相比不一样。例如，1976年唐山发生大地震时，在唐山西北约50 km处的玉田县，就是度区中的度低异常区。10
16、.1 10.1 地震基础知识地震基础知识基本烈度基本烈度2.一个地区的基本烈度是指该地区在设计基准期50年内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为10%的地震烈度。中国地震局颁布的中国地震烈度区划图给出了全国各地基本烈度的分布。该图上各个地区的基本烈度是根据未来50年内可能发震的断层、震级的大小、烈度衰减规律等，用概率论的方法确定的。10.1 10.1 地震基础知识地震基础知识抗震设防烈度抗震设防烈度3.抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况下抗震设防烈度可采用中国地震烈度区划图的地震基本烈度。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计10
17、.2.110.2.1抗震设防抗震设防是指对房屋进行抗震设计和采取抗震措施，以达到抗震的目的。抗震设防的依据是抗震设防烈度。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计建筑抗震设防分类建筑抗震设防分类1.建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：（1）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，简称甲类。（2）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，简称乙类。（3）标准设防类：指大量的除（1）、（2）、（4
18、）款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类。（4）适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计建筑抗震设防标准建筑抗震设防标准2.各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：（1）特殊设防类（甲类），应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。（2）重点设防类（乙类），应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈
19、度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计（3）标准设防类（丙类），应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。（4）适度设防类（丁类），允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。对于划为重点设防类而规模很小的工业建筑，当改用抗震性能较好的材料且符合抗震设计规范对
20、结构体系的要求时，允许按标准设防类设防。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计建筑抗震设防的原则建筑抗震设防的原则3.建筑抗震设防应遵守的原则主要有以下几点：（1）结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式：RERS（10-6)式中，S为结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；R为结构构件承载力设计值；RE为承载力抗震调整系数。当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均宜采用1.0。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计（2）抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。（3）建筑抗震设计规范（GB 500112
21、010）适用于抗震设防烈度为6、7、8和9度地区一般的建筑工程的抗震设计及隔震、消能减震设计。抗震设防烈度大于9度地区的建筑及行业有特殊要求的工业建筑，其抗震设计应按有关专门规定执行。（4）抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件(图件)确定。（5）一般情况下，建筑的抗震设防烈度应采用根据中国地震动参数区划图确定的地震基本烈度。对已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计10.2.210.2.2建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和
22、结构总体布置并确定细部构造的过程。由于地震的不确定性和复杂性，构件的轴向变形、材料特性的时效变化、结构阻尼、地基与结构共同作用等因素在结构分析中难以考虑，目前的抗震计算仍不够严密。因此，要使结构具有较好的抗震性能和使计算分析结果更能真实反映地震时结构反应的实际情况，应首先做好抗震概念设计。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计场地和地基场地和地基1.（1）选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造
23、丙类的建筑。建筑抗震有利地段一般是指稳定基岩，坚硬土或开阔平坦、密实均匀的中硬土等地段；不利地段一般是指软弱土、液化土、条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘，在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层(如古河道、断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基)等地段；危险地段一般是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位等地段。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计（2）建筑场地为类时，对甲、乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；对丙类的建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震
24、构造措施，但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。（3）建筑场地为、类时，对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区，除建筑抗震设计规范（GB 500112010）另有规定外，宜分别按抗震设防烈度为8度(0.20g)和9度(0.40g)时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施。（4）地基和基础设计应符合下列要求：10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。同一结构单元不宜部分采用天然地基部分作为桩基。地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时，应根据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响，
25、采取相应的措施。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计建筑结构的规则性建筑结构的规则性2.（1）建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。（2）不规则的建筑结构，应按下列要求进行地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施：10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计平面不规则而竖向规则的建筑，应采用空间结构设计模型，并应符合下列要求：扭转不规则时，应计入扭转影响，且楼层竖向构件最大
26、的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍，当最大层间位移远小于规范限值时，可适当放宽。凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响。平面不对称且凹凸不规则或局部不连续，可根据实际情况分块计算扭转位移比，对扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计平面规则而竖向不规则的建筑，应采用空间结构计算模型，刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数，其薄弱层应按建筑抗震设计规范（GB 500112010）的有关规定进行弹
27、塑性变形分析，并应符合下列要求：竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等，乘以1.252.0的增大系数。侧向刚度不规则时，相邻层的侧向刚度比应依据其结构类型符合建筑抗震设计规范（GB 500112010）相关章节的规定。楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计平面不规则且竖向不规则的建筑，应根据不规则类型的数量和程度，有针对性地采取不低于上述、款要求的各项抗震措施。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计（3）砌体
28、结构和单层工业厂房的平面不规则性和竖向不规则性，应分别符合相关的规定。（4）体型复杂、平立面不规则的建筑，应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定是否设置防震缝，并分别符合下列要求：10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计当不设置防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施。当在适当部位设置防震缝时，宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差及可能的地震扭转效应的情况，留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全分开。当设置伸缩缝和
29、沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计建筑结构体系的选择建筑结构体系的选择3.建筑结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。建筑结构体系应符合下列各项要求：（1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。（3）应具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计（4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其
30、抗震能力。（5）宜有多道抗震防线。多道抗震防线指的是：一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。例如，框架抗震墙体系由延性框架和抗震墙两个系统组成，双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙分系统组成。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能吸收和消耗大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计（6）宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。抗震薄弱层(部位)的概念是抗震设计中的重要概念，主要包括以下
31、内容：结构在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载力分析(而不是承载力设计值的分析)是判断薄弱层(部位)的基础。要使楼层(部位)的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化，否则，一旦楼层(部位)的这个比例发生突变，会导致塑性变形的集中。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计要防止在局部上加强而忽视整个结构各部位刚度、强度的协调。在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之既有足够的变形能力又不会发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。（7）结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计对
32、非结构构件的要求对非结构构件的要求4.（1）非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。（2）非结构构件的抗震设计，应由相关专业人员分别负责进行。（3）附着于楼(屋)面结构上的非结构构件，以及楼梯间的非承重墙体，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计（4）框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。（5）幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接，避免地震时脱落伤人。（6）安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接
33、，应符合地震时使用功能的要求，且不应导致相关部件的损坏。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计隔震与消能减震设计隔震与消能减震设计5.（1）隔震与消能减震设计，可用于对抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑。（2）采用隔震或消能减震设计的建筑，当遭遇到本地区的多遇地震影响、设防地震影响和罕遇地震影响时，可按高于建筑抗震设计规范（GB 500112010）第1.0.1条的基本设防目标进行设计。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计结构材料与施工结构材料与施工6.（1）抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。（2）结构材料性能指标，应符合
34、表10-1中所列的最低要求。10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计10.2 10.2 抗震设防与概念设计抗震设防与概念设计10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计10.3.110.3.1建筑场地场地土是指场地范围内的地基土。震害调查和对场地土输入地震波的动态分析表明，影响地表震动的主要因素有两个，其一是场地土的刚度，其二是场地覆盖土层的厚度。震害调查表明，土质越软，覆盖土层越厚，建筑物震害越重。土的软硬一般用岩土剪切波速vs表示。因此，建筑抗震设计规范（GB 500112010）采用了以土层的等效剪切波速和覆盖层厚度为评定指标来划分场地类别
35、的双参数分类法。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计土层的等效剪切波速土层的等效剪切波速1.土层的等效剪切波速应按式（10-7）计算。（10-7)式中，vse为土层的等效剪切波速；d0为计算深度，取覆盖层厚度和20 m两者的较小值；t为剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；di为计算深度范围内第i土层的厚度；vsi为计算深度范围内第i土层的剪切波速；n为计算深度范围内土层的分层数。nisiisevdttdv1010.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计对丁类建筑及丙类建筑中层数不超过10层、高度不超过24 m的多层建筑，
36、当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状，按表10-2划分土的类型，再利用当地经验在表10-2的岩土剪切波速范围内估算各土层的等效剪切波速。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计覆盖层厚度的确定覆盖层厚度的确定2.覆盖层厚度是指从地表表面到地下基岩的距离。从理论上讲，当土层的剪切波速下层比上层大得多时，下层可当作基岩。但实际地层的刚度是逐渐变化的，只有当上、下土层波速比很大时，下层才能被当作基岩。另外，对建筑物破坏作用最大的主要是地震波的中、短周期部分，而深层介质对它们的影响并不是很显著，所以覆盖层厚度也不必取得很大。因此，建筑抗震设计规范（GB 5001
37、12010）规定建筑场地覆盖层厚度的确定，应符合下列要求：10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计（1）一般情况下，应按地面至剪切波速大于500 m/s且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于500 m/s的土层顶面的距离确定。（2）当地面5 m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速2.5倍的土层，且该层及其下卧各层岩土的剪切波速均不小于400 m/s时，可按地面至该土层顶面的距离确定。（3）剪切波速大于500 m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。（4）土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建
38、筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地的选用建筑场地的选用3.在具有不同工程地质条件的场地上，建筑物在地震中的破坏程度明显不同，选择对抗震有利的场地和避开不利的场地进行建设，可以大大减轻地震灾害。此外，由于建设用地受到地震以外的许多因素的限制，除了极不利和有严重危险性的场地外，往往是不能排除其作为建设用场地的。这样就有必要按照场地、地基对建筑物所受地震破坏作用的强弱和特征进行分类，以便按照不同场地的特点采取抗震措施。这就是地震区场地选择与分类的目的。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计因此，在选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况和工程地质的有关资
39、料，做出综合评价，宜选择有利的地段、避开不利的地段，当无法避开时应采取适当的抗震措施。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计10.3.210.3.2地基基础的抗震设计地基在地震作用下的稳定性受基础及其上部结构内力分布的影响比较大，因此确保地震时地基基础能够承受上部结构传下来的竖向地震作用和水平地震作用及倾覆力矩,而不发生过大变形和不均匀沉降是地基基础抗震设计的基本要求。地基基础的抗震设计是包括选择合理的基础体系和进行抗震验算。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计地基基础的抗震设计要求地基基础的抗震设计要求1.（1）抗
40、震建筑地基宜选择场地土层稳定的有利地段（如一般第四纪地层、土质均匀、场地开阔平坦、地下水埋藏较深、基岩坡度较平缓），避开不利地段（如河道沉积地层、软土、可液化土层、新近填土、陡坡、断层）。（2）抗震的高层建筑宜设置地下室，连同地下室的天然地基基础埋置深度不小于地面以上建筑物高度(算到主要屋面)的1/151/12，桩基础承台底的埋置深度不宜小于1/18。埋置深度一般从室外地面算起，如地下室周围无可靠侧限，应从具有侧限的地面算起。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计（3）抗震建筑具有复杂体型时宜用抗震缝将其分开使其成为规则建筑，并结合地基土的不同沉降要求，将
41、抗震缝、沉降缝、伸缩缝结合考虑，后两者的缝宽须符合抗震缝的要求。不同高度抗震建筑(如高层建筑与裙房)之间沉降不同，一般应设沉降缝（若沉降差不大于30 mm，则可不设沉降缝，而采用后浇缝处理）。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计可不进行抗震承载力验算的天然地基及基础可不进行抗震承载力验算的天然地基及基础2.下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：（1）建筑抗震设计规范（GB 500112010）规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。（2）地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：一般的单层厂房和单层空旷房屋。砌体房屋。不超过8层且高度在24
42、 m以下的一般民用框架和框架抗震墙房屋。基础荷载与项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计天然地基基础抗震承载力的验算天然地基基础抗震承载力的验算3.验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合式（10-8）和式（10-9）的要求。pfaE （10-8)pmax1.2faE （10-9)式中，p为地震作用效应标准组合的基础底面平均压力；pmax为地震作用效应标准组合的基础边缘的最大压力。高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现脱离区（零应力区）；其他
43、建筑，基础底面与地基土之间零应力区的面积不应超过基础底面面积的15%。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计地基土抗震承载力的确定地基土抗震承载力的确定4.要确定地基土的抗震承载力，就要研究动力荷载作用下土的强度，即土的动力强度(简称动强度)。动强度一般按动荷载和静荷载作用下，在一定的动荷载循环次数下，土样达到一定应变值(常取静荷载的极限应变值)时的总作用应力确定。因此，动强度与动荷载、静荷载的大小、，又考虑到强烈地震是一种偶然作用，历时短暂，所以对地基在地震作用下的可靠度的要求可较静力作用时降低。这样，地基土（除十分软弱的土外）的抗震承载力都较地基土的静
44、承载力高。地基土抗震承载力的取值，我国与世界上大多数国家一样，都是采用在地基土静承载力的基础上乘一个调整系数的办法来确定。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计建筑抗震设计规范（GB 500112010）规定，地基抗震承载力应按式（10-10）计算。faE=afa （10-10)式中，faE为调整后的地基抗震承载力；a为地基抗震承载力调整系数，应按表10-3采用；fa为深宽修正后的地基承载力特征值，应按建筑地基基础设计规范（GB 500072011）采用。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计10.3 10.3 建筑场
45、地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计10.3.310.3.3地基的抗液化措施液化是造成地基失效震害的主要原因，要减轻这种危害，应根据地基液化等级和结构特点选择不同的措施。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计地基液化的判别及等级的划分地基液化的判别及等级的划分1.（1）地基液化的判别。当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下20 m范围内土的液化；但对不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15 m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于或等于液化判别标准
46、贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计在地面下20 m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按式（10-11）计算。（10-11)式中，Ncr为液化判别标准贯入锤击数临界值；N0为液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表10-4采用；为调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05；ds为饱和土标准贯入点深度；dw为地下水位；c为黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。cwscrddNN/31.05.16.0ln0 10.3 10.3 建筑场地和地基基础的
47、抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计（2）地基液化等级的划分。对存在液化砂土层、粉土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度，按式（10-12）计算每个钻孔的液化指数，并按表10-5综合划分地基的液化等级。（10-12)niiicriilEWdNNI1)1(10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计式中，IlE为液化指数；n为在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；Ni、Ncri分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值，当只需要判别15 m范围以内的液化时，15 m以下的实测值可按临界值采用；di为i点所代表的土层厚度，可
48、采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；Wi为i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m-1)，当该层中点深度不大于5 m时应采用10，等于20 m时应采用零值，520 m时应按线性内插法取值。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计地基的液化等级及其危害程度如表10-6所示。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计地基抗液化措施的选择地基抗液化措施的选择2.目前常用的抗液化工程措施都是在总结大量震害经验基础上提出的，即在综合考虑建筑物的重要性和地基
49、液化等级的基础上，根据具体情况确定的。当液化砂土层、粉土层较平坦且均匀时，宜按表10-7选取地基抗液化措施。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计（1）全部消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分)，应按计算确定，且对碎石土、砾砂、粗砂、中砂，坚硬黏性土和密实粉土尚不应小于0.8 m，对其他非岩石土尚不宜小于1.5 m。采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中，其深度不应小于0.5 m。10.3 10.3
50、建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计采用加密法(如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等)加固时，应处理至液化深度下界；振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界值。用非液化土替换全部液化土层，或增加上覆非液化土层的厚度。采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。10.3 10.3 建筑场地和地基基础的抗震设计建筑场地和地基基础的抗震设计（2）部分消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：处理深度应使处理后的地基液化指数减小，其值不宜大于5；大面积筏基、箱基的中心区域，处理后
