1、建筑抗震与防火建筑抗震与防火本章提要本章提要本章内容：本章内容：地震的基本知识、建筑抗震的设防目标地震的基本知识、建筑抗震的设防目标和设计要点，建筑变形缝的概念、设置和设计要点，建筑变形缝的概念、设置要求和构造，以及建筑火灾概念、火灾要求和构造，以及建筑火灾概念、火灾的发展与蔓延、防火分区及划分原则。的发展与蔓延、防火分区及划分原则。学习重点：学习重点：掌握建筑变形缝的构造和建筑安全疏散掌握建筑变形缝的构造和建筑安全疏散要求；了解建筑抗震和建筑防火的基本要求；了解建筑抗震和建筑防火的基本知识。知识。本本 章章 内内 容容9.1 建筑抗震 9.2 建筑防火 地 震：指由于地壳构造运动使岩层发生断
2、裂、错动而引起的地面振动。震 源：地壳深处发生岩层断裂、错动的地方。震 中：震源正上方的地面。地震波：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所积累的变形能突然释放，以波的形式从震源向四周传播。9.1 建筑抗震建筑抗震9.1.1 地震知识简介地震知识简介9.1.1.1 地震与地震波地震与地震波地震震级：指地震的强烈程度，一般称里氏震级，取决于地震时释放能量的大小。地震烈度：指地震时某一地区地面、建(构)筑物遭受地震影响的强烈程度，它不仅与震级有关，而且与震源深度、距震中的距离、建筑场地的土质等因素有关。一次地震只有一个震级，但却有不同的地震烈度。9.1.1.2 地震震级与地震烈度地震震级与地震烈度 使
3、建筑物经抗震设防后，当遭受到低于本地区防设烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需要修理仍能继续使用；当遭受到本地区设防烈度影响时，建筑物可能有一定损坏，经一般修理或不需修理仍能继续使用；当遭受高于本地区设防烈度的罕见地震时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的破坏。即做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。9.1.2 抗震设防的目标抗震设防的目标 宜选择对抗震有利的场地。建筑的平面布置宜规则、对称，形心和重心尽可能接近，并应具有良好的整体性。建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的倾向刚度宜均匀变化，建筑的质量分布均匀。选择技术上、经济上合理的抗震结构体系。加强构造处理。9.1.3 建筑抗震设计要点建筑
4、抗震设计要点 变形缝：为防止建筑物在外界因素(温度变化、地基不均匀沉降及地震)作用下产生变形，导致开裂，甚至破坏而预留的构造缝。变形缝分三种类型：伸缩缝、沉降缝和防震缝。9.1.4 建筑变形缝建筑变形缝9.1.4.1 变形缝类型及要求变形缝类型及要求(1)伸缩缝 通常沿建筑物高度方向设置垂直缝隙，将建筑物断开，使建筑物分隔成几个独立部分，各部分可自由胀缩，这种构造缝称为伸缩缝。伸缩缝要求把建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面以上部分全部断开。伸缩缝的位置和间距与建筑物的结构类型、材料、施工条件及当地温度变化情况有关。设计时应根据有关规范的规定设置(表9.1、表9.2)。表表9.1 砌体建筑伸缩缝的
5、最大间距砌体建筑伸缩缝的最大间距 砌体类型砌体类型 屋顶或楼层结构类别屋顶或楼层结构类别 间距间距(m)(m)各种砌体各种砌体 整体式或装整体式或装配整体式钢配整体式钢筋混凝土结筋混凝土结构构 有保温层或隔热层的有保温层或隔热层的屋顶、楼层屋顶、楼层 5050无保温层或隔热层的无保温层或隔热层的屋顶屋顶 4040装配式无檩装配式无檩体系钢筋混体系钢筋混凝土结构凝土结构 有保温层或隔热层的有保温层或隔热层的屋顶、楼层屋顶、楼层 6060无保温层或隔热层的无保温层或隔热层的屋顶屋顶 5050装配式有檩装配式有檩体系钢筋混体系钢筋混凝土结构凝土结构 有保温层或隔热层的有保温层或隔热层的屋顶、楼层屋顶
6、、楼层 7575无保温层或隔热层的无保温层或隔热层的屋顶屋顶 6060粘土砖、空心砖粘土砖、空心砖砌体砌体 100100表表9.2 钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距 结构类型结构类型 室内或土室内或土中中 露露天天 排架结构排架结构 装配装配式式 1001007070框架结构框架结构 装配装配式式 75755050现浇现浇式式 55553535剪力墙结构剪力墙结构 装配装配式式65654040现浇现浇式式 45453030(2)沉降缝 沿建筑物高度设置垂直缝隙，将建筑物划分成若干个可以自由沉降的单元，这种垂直缝称为沉降缝。符合下列条件之一者应设置沉降缝：当建筑物相邻
7、两部分有高差；相邻两部分荷载相差较大；建筑体型复杂，连接部位较为薄弱；结构形式不同；基础埋置深度相差悬殊；地基土的地耐力相差较大。沉降缝的宽度与地基的性质和建筑物的高度有关，地基越软弱，建筑的高度越大，沉降缝的宽度也越大(表9.3)。表表9.3 沉降缝的宽度沉降缝的宽度 地基情况地基情况 建筑物高度建筑物高度 沉降缝的宽度沉降缝的宽度（mmmm）一般地基一般地基 120 120(3)防震缝 在变形敏感部位设缝，将建筑物分为若干个体型规整、结构单一的单元，防止在地震波的作用下互相挤压、拉伸，造成变形破坏，这种缝隙叫防震缝。地震设防烈度为8度、9度地区的多层砌体建筑物，有下列情况之一时应设防震缝：
8、建筑物立面高差在6m以上；建筑物有错层，且楼板错层高差较大；建筑物各部分结构刚度、质量截然不同。防震缝的宽度，在多层砖混结构中按设防烈度的不同取50100mm；在多层钢筋混凝土框架结构建筑中，建筑物的高度不超过15m时为70mm，当建筑物高度超过15m时，缝宽见表8.4。表表8.4 8.4 防震缝的宽防震缝的宽度度 设防烈设防烈度度 建筑物高建筑物高度度 缝宽缝宽 7 7度度 每增加每增加4m 4m 在在70mm70mm基础上增加基础上增加20mm 20mm 8 8度度 每增加每增加3m 3m 在在70mm70mm基础上增加基础上增加20mm 20mm(1)基础变形缝 基础在沉降缝处的构造有双
9、墙式、交叉式和悬挑式。双墙式的基础 (图8.1(a)交叉式的基础 (图8.1(b)悬挑式的基础 (图8.1(c)9.1.4.2 变形缝的构造变形缝的构造(2)墙体变形缝 变形缝的构造形式与变形缝的类型和墙体的厚度有关，可做成平缝、错口缝或企口缝(图8.2)。伸缩缝(图8.3(a)沉降缝(图8.3(b)防震缝(图8.3(c)内墙变形缝的构造应考虑与室内的装饰环境相协调，并满足隔声、防火要求。一般采用具有一定装饰效果的木条盖缝(图8.4)。(3)楼地层变形缝 楼板层变形缝 楼板层变形缝的宽度应与墙体变形缝一致，上部用金属板、预制水磨石板、硬塑料板等盖缝，以防止灰尘下落。(图8.5(a)地坪层变形缝
10、 当地坪层采用刚性垫层时，变形缝应从垫层到面层处断开，垫层处缝内填沥青麻丝或聚苯板，面层处理同楼面(图8.5(b)。(4)屋顶变形缝 屋顶在变形缝处的构造分为等高屋面变形缝和不等高屋面变形缝两种。等高屋面变形缝 a不上人屋面变形缝(图8.6)b上人屋面变形缝(图8.7)不等高屋面变形缝(图8.8)唐山大地震遇难者纪念碑 唐山大地震 1976年7月28日，唐山市发生7.8级地震。地震的震中位置位于唐山市区。这是中国历史上一次罕见的城市地震灾害。顷刻之间，一个百万人口的城市化为一片瓦砾，人民生命财产及国家财产遭到惨重损失。北京市和天津市受到严重波及。地震破坏范围超过3万平方公里，有感范围广达14个
11、省、市、自治区，相当于全国面积的三分之一。地震发生在深夜，市区80%的人来不及反应，被埋在瓦砾之下。极震区包括京山铁路南北两侧的47平方公里。区内所有的建筑物均几乎都荡然无存。一条长8公里、宽30米的地裂缝带，横切围墙、房屋和道路、水渠。震区及其周围地区，出现大量的裂缝带、喷水冒沙、井喷、重力崩塌、滚石、边坡崩塌、地滑、地基沉陷、岩溶洞陷落以及采空区坍塌等。地震共造成24.2万人死亡，16.4万人受重伤，仅唐山市区终身残废的就达1700多人；毁坏公产房屋1479万平方米，倒塌民房530万间；直接经济损失高达到54亿元。全市供水、供电、通讯、交通等生命线工程全部破坏，所有工矿全部停产，所有医院和
12、医疗设施全部破坏。(1)可燃物质 凡能与空气中的氧或其他氧化剂起剧烈反应的物质，一般都称为可燃物质。(2)助燃物质 凡能帮助和支持燃烧的氧气或氧化剂叫助燃物质(3)火源 凡能引起可燃物质燃烧的热能源称为火源。9.2 建筑防火建筑防火9.2.1 建筑火灾简介建筑火灾简介9.2.1.1 建筑物起火的条件建筑物起火的条件 火源一般分为直接火源和间接火源两大类。直接火源主要有四种：明火、电火花、雷击起火、地震和战争火灾 间接火源主要有两种：加热自燃起火 物品本身自燃起火建筑火灾的发展分为三个过程(图8.9)：火灾初起阶段 火灾猛烈燃烧阶段 火灾衰减阶段9.2.1.2 火灾发展的过程火灾发展的过程(1)
13、建筑火灾的蔓延方式 热传导 指物体一端受热时，通过物体分子的运动，将热量传至另一端的传热方式。热辐射 指热量通过空气为媒介，以电磁波的形式向周围传递的传热方式。热对流 指炽热的烟气与冷空气之间相互流动，使热量得以传递的传热方式。9.2.1.3 建筑火灾的蔓延方式与途径建筑火灾的蔓延方式与途径(2)建筑火灾的蔓延途径 由外墙门窗洞口向上层蔓延(图8.10(b)为了防止火灾向上层蔓延，可加大上下层门窗洞口之间的墙体高度，或利用外墙挑出的阳台板、窗楣板、雨篷等，使火焰偏离上层门窗洞口，阻止火灾向上层蔓延(图8.10(a)、(c)。火灾的横向蔓延 火灾通过竖井或竖向空隙蔓延 火灾由通风管道蔓延 一是选
14、择耐火时间较长的建筑结构，结合建筑物的耐火等级，合理选择建筑构配件的材料和构造做法。二是根据建筑物的耐火等级和层数，限制建筑物内疏散走道的长度；或对建筑物内部进行防火分区。9.2.2 建筑防火设计建筑防火设计9.2.2.1 建筑防火设计的任务建筑防火设计的任务 防火分区：在分析建筑火灾蔓延途径的基础上，利用建筑物的原有构件或在建筑物内设置专门的防火分隔物，采用“堵截包围、穿插分割”的方法，在一定时间内把火灾控制在限定的区域空间，阻止火势快速蔓延，以赢得宝贵的救援时间。9.2.2.2 建筑防火分区建筑防火分区 建筑防火分区分为水平防火分区和垂直防火分区。每个防火分区的大小取决于建筑物的耐火等级和
15、层数，我国建筑设计防火规范GBJ1687中对防火分区的划分见表8.5。高层民用建筑设计防火规范GB5004595中对防火分区的划分见表8.6。表表8.5 民用建筑的耐火等级、层数、长度民用建筑的耐火等级、层数、长度和建筑面积和建筑面积 耐耐火火等等级级 最多允许层数最多允许层数 防火分区间防火分区间 备备 注注 最大允许最大允许长度（长度（m m）每层最大允每层最大允许建筑面积许建筑面积(m(m2 2)一、一、二二级级 99层的住宅和建筑层的住宅和建筑高度高度24m24m的其他民的其他民用建筑以及建筑高度用建筑以及建筑高度24m24m的单层公共建的单层公共建筑筑 150150250025001
16、.1.体育馆、剧院、展览建筑的观众厅、展览厅的长度和面积可根体育馆、剧院、展览建筑的观众厅、展览厅的长度和面积可根据需要确定；据需要确定；2.2.托儿所、幼儿园的儿童用房及儿童游乐厅等儿童托儿所、幼儿园的儿童用房及儿童游乐厅等儿童活动场所不应设置在四层及四层以上或地下、半地下建筑内活动场所不应设置在四层及四层以上或地下、半地下建筑内三三级级 5 5层层100100120012001.1.托儿所、幼儿园的儿童用房及儿童游乐厅等儿童活动场所和医托儿所、幼儿园的儿童用房及儿童游乐厅等儿童活动场所和医院、疗养院的住院部不应设置在三层及三层以上或地下、半地下院、疗养院的住院部不应设置在三层及三层以上或地
17、下、半地下建筑内；建筑内；2.2.商店、学校、电影院、剧院、礼堂、食堂、菜市场不应超过两商店、学校、电影院、剧院、礼堂、食堂、菜市场不应超过两层层 四四级级 2 2层层6060600600学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、医院不应超过一层学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、医院不应超过一层 表表8.6 高层民用建筑的分类、耐火等级高层民用建筑的分类、耐火等级及防火分区及防火分区 建筑类建筑类型型 一类一类 二类二类 耐火等耐火等级级 防火分区防火分区(m(m2 2)居住建居住建筑筑 高层住宅：高层住宅：1919层及层及1919层以上的普层以上的普通住宅通住宅 10101818层的层的普通住宅
18、普通住宅 一一类类二二类类一一类类二二类类地下地下室室 公共建公共建筑筑 医院、百货楼、展览楼、财贸及医院、百货楼、展览楼、财贸及金融楼、电信楼、广播楼、省级金融楼、电信楼、广播楼、省级邮电楼、高级旅馆、重要的办公邮电楼、高级旅馆、重要的办公楼、科研楼、图书楼、档案楼等；楼、科研楼、图书楼、档案楼等；建筑高度超过建筑高度超过50m50m的教学楼、普的教学楼、普通旅社、办公楼、科研楼、图书通旅社、办公楼、科研楼、图书楼楼 建筑高度不建筑高度不超过超过50m50m的的教学楼和普教学楼和普通旅社、办通旅社、办公楼、科研公楼、科研楼、图书楼、楼、图书楼、档案楼、省档案楼、省级以下的邮级以下的邮电楼电楼
19、 一一级级 不不低低于于二二级级 1001000 01501500 0500500(1)防火分区间应采用防火墙分隔，如有困难时，可采用防火卷帘和水幕分隔。(2)建筑物内如设有上下层相连通的走廊、自动扶梯等开口部位时，应按上下连通层作为一个防火分区，其建筑面积之和不宜超过表表8.58.5的规定。(3)地下、半地下建筑内的防火分区间应采用防火墙分隔，每个防火分区的建筑面积不应大于500m2。9.2.2.3 建筑防火分区的划分原则建筑防火分区的划分原则(4)当高层建筑与其裙房之间设有防火墙等防火分隔设施时，其裙房的防火分区允许最大建筑面积不应大于2500m2。(5)高层建筑内设有上下层相连通的走廊、敞开楼梯、自动扶梯、传送带等开口部位时，应将上下连通层作为一个防火分区，其允许最大建筑面积之和不应超过表表8.68.6的规定。(6)高层建筑中庭防火分区面积应按上下层连通的面积叠加计算。
