大连理工大学《建筑结构抗震》讲义
2008-11-14
《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
1.场地及地震效应
场地(site)——指建筑物所在地,其范围大体相当于厂
区,居民点和自然村的范围. 居点和自然村的范
Lecturer: Che Yi, 2008
土木水利学院结构工程研究所
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Buildings i
Lecturer: Che Yi, 2008
土木水利学院结构工程研究所
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2008-11-14
《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
局部场地对震害的影响
– 1967年委内瑞拉地震
土层厚度 50m左右 3～5层建筑破坏严重土层厚度 150～300m 10～24层建筑破坏严重
Lecturer: Che Yi, 2008
– 唐山地震
市区西南基岩深500～800m 倒塌率100% 东南部大城山一带,覆盖层较薄倒塌率50%.
房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大,比较而言, 软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地.
土木水利学院结构工程研究所
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
场地的卓越周期
地震波(由多种频率成分构成)
经过覆盖土层向地表传播
土层的过滤特性和选择放大作用
与土层固有周期相一致的频率波群被放大另一些频率波群被衰减或过滤掉
Lecturer: Che Yi, 2008

地震动的卓越周期——在振幅谱中幅值最大的频率分量对应的周期地表地震动的卓越周期取决于场地的固有周期
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
建筑物的共振
建筑物的固有周期与地震动的卓越周期相接近时, 建筑物的振动会加大,震害加重. 85年墨西哥地震,墨西哥城4～12层建筑物自振周期1.5s～2s,场地卓越周期2s左右,破坏严重.
Lecturer: Che Yi, 2008
土木水利学院结构工程研究所
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
2.覆盖层厚度
定义1:地表至基岩的距离. 基岩:下部土层的剪切波速大于上部岩部的剪波大上部土层剪切波速的2.5倍,且下部土层中没有剪切波速小于400m/s的土层. 定义2:地下基岩或剪切波速 >500m/s的坚硬土层致地表的距离
Lecturer: Che Yi, 2008
土木水利学院结构工程研究所
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
3.场地的类别
各类建筑场地的覆盖层厚度(m)
等效剪切波速 (m/s)
场地类别
Ⅰ类 Ⅱ类 - ≥5 3～50 3～15 Ⅲ类 - - >50 >15～80 Ⅳ类 - - - >80 0 <5 <3 <3
Lecturer: Che Yi, 2008
Vse>500 500≥Vse>250 250≥Vse>140 Vse ≤140
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Seismic Design of Bui ildings
等效剪切波速vse的计算
剪切波穿过多土层的时间
等效地面
Lecturer: Che Yi, 2008
等效剪切波速穿过均质土层的时间
vsi
d 0 vse = ∑ di vsi
vse = d0
do
∑d
等效均质土层
i
基岩
vsi
do =min(覆盖层厚度, 20m)
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di
vse
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
等效剪切波速的估计
对于不超过10层和高度30m以下的丙类建筑及丁类建筑, 无实测剪切波速时,可根据岩土性状估计无实测剪切波速时可根据岩土性状估计
土的类型坚硬土或岩石中硬土中软土软弱土岩石名称和性状稳定岩石,密实的碎石土中密,稍密的碎石土… 稍密的砾,粗,中砂… 稍密的砾粗中砂淤泥和淤泥质土,松散的砂… 土层剪切波速(m/s) >500 250~500 140~250 140 250 ≤140
Lecturer: Che Yi, 2008
土木水利学院结构工程研究所
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
地基抗震设计原则地基土抗震承载力地基抗震验算
Lecturer: Che Yi, 2008
2.2地基抗震验算基算
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
1.地基抗震设计原则
一般地,地基在地震时很少发生问题.
松软土地基(饱和的淤泥和淤泥质土, 冲填土和杂填土,不均匀地基土)的处理办法:
– 采用桩基础 – 地基处理(置换,加密,强夯等)消除土的动力不稳定性
土木水利学院结构工程研究所
Lecturer: Che Yi, 2008
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
一般土地基
不需进行天然地基基础抗震验算的建筑: 不需进行天然地基基础抗震验算的建筑
砌体房屋地基主要受力层范围内无软弱粘性土层的厂房, 单层空旷房屋;8层,25m以下民用框架;多层框架厂房规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑.
Lecturer: Che Yi, 2008
地裂危害的防治(软弱和中软场地土,地面裂隙可引起
建筑物开裂)
措施:基础圈梁
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
2.地基土抗震承载力
地基土的抗震承载力
f aE = ξ s f a
f aE
——调整后的地基土抗震承载力 ——地基土抗震调整系数(≥1.0) ——地基土静承载力地基土静承载力
Lecturer: Che Yi, 2008
ξs
fa
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Seismic Design of Bui ildings
3.地基抗震验算
p ≤ f aE pmax ≤ 1.2 f aE
p pmax
——基础底面地震效应组合的平均压力设计值 ——基础边缘地震效应组合的最大压力设计值零应力
pmax ≤ 1.2 f aE
Lecturer: Che Yi, 2008
H/B>4的高层建筑,不宜出现拉应力其他建筑,要求b≤15%B
b B
pmax ≤ 1.2 f aE
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Seismic Design of Buildings i
地基土液化及危害液化的判别液化地基的评价液化地基的抗震措施
Lecturer: Che Yi, 2008
2.3地基土液化及防治基液
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液化的概念:
地下水位以下的饱和砂土和粉土颗粒在地震作用下,土颗粒之间有变密的趋势.因空隙水不能及时排出,土颗粒就处于悬浮状态,形成如同液体一样,该现象称为土的液化. 处于悬浮状态形成如同液体样该现象称为土的液化根据土力学原理,饱和砂土的抗剪强度
Lecturer: Che Yi, 2008
τ = σ tg = (σ u ) tg
σ剪切面上有效法向压应力 u 剪切面上孔隙水压力 φ土的内摩擦角
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《建筑结构抗震设计》,2008秋季学期
Seismic Design of Bui ildings
1.地基土液化及危害
砂土液化(地基土液化)
饱和和松散的砂土或粉土(不含黄土),地饱松散的砂土或粉土不含黄土地震时易发生液化现象,使地基承载力尚失或减弱,甚至喷水冒砂,这种现象称为～.
Lecturer: Che Yi, 2008
历次地震灾害调查发现,在地基失效破坏中由砂土液化造成的结构破坏在数量上占有很大的比例.
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Seismic Design of Buildings i
Lecturer: Che Yi, 2008
土木水利学院结构工程研究所
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液化
Lecturer: Che Yi, 2008
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液化——喷水冒砂
Lecturer: Che Yi, 2008
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喷水冒砂
邢台地震(66年)
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Seismic Design of Bui ildings
地基土液化导致房屋倾斜
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Seismic Design of Buildings i
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Seismic Design of Bui ildings
2.液化的判别
1. 初判质年代为第四纪晚更新世 Q 及以前烈度地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及以前,烈度7,8 度; 粉土粘粒(粒径<0.005mm)含量大于10%(7度), 13(8度),16(9度) 地下水位深度和覆盖非液化土层厚度满足下式之一
d w > d 0 + db 3 du > d 0 + db 2 du + d w > 1.5d 0 + 2db 4.5
Lecturer: Che Yi, 2008
2. 标准贯入试验
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