第十章 建筑结构抗震构造措施

地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，它使地面发生剧 烈的运动,从而使房屋产生上下跳动及水平晃动。当结构经受不住这 种剧烈的颠晃时，就会产生破坏甚至倒塌。
图10-2 地震示意图
二、震级和烈度 1、地震的震级 衡量地震大小的等级称为震级，它表示一次地震释放能量的多少， 一次地震只有一个震级。地震的震级用M表示。 一般来说，震级小于2级的地震，人们感觉不到，称为微震；2级到4 级的地震称为有感地震；5级以上的地震称为破坏地震，会对建筑物 造成不同程度的破坏；7~8级地震称为强烈地震或大地震；超过8级 的地震称为特大地震。到目前，世界最大的地震是2010.2月发生在智 利的8.8级地震，1976年我国唐山发生的地震为7.8级,2008.5月四川 汶川地震为8级。 2、地震烈度 地震烈度是指某一地区地面和建筑物遭受一次地震影响的强烈程度。 地震烈度不仅与震级大小有关，而且与震源深度、震中距、地质条件 等因素有关。一次地震只有一个震级，，然而同一次地震却有好多个 烈度区。一般来说，离震中越近，烈度越高。我国地震烈度采用十二 度划分法（见表10-1）。
2、选择对抗震有利的建筑体型 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方 案。建筑平面和立面布置宜规则、对称，其刚度和质量分布宜均匀。 体型复杂的建筑宜设防震缝(图10-3示)。 3、选择合理的抗震结构体系 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,经综合分析比较确定结构体系。结构 体系应具有多道抗震防线,对可能出现的薄弱部位,应采取构造措施提 高抗震能力。
砖混结构住宅的局部倒塌( 都江堰) 原因：缺乏圈梁-构造柱体系及配套的连接构造措施。
底部框架倒塌后楼房下挫落地( 都江堰) 破坏特点：立柱压溃、整座房屋下挫，底层商场已经消失。但二层砖混结 构住宅阳台上的花盆却奇迹般地保持不动 原因：底层采用单独混凝土立柱支撑现浇楼盖的形式，二层以上为多层砖 混结构住宅。这种头重脚轻的混合结构方案本身就十分脆弱
印度地震（2001年，2万人，45亿美元）
兴建的建筑物没有抗震结构，使地震的伤亡加重。
印度地震
汶川大地震房屋倒塌分析
倒塌后的村镇地区教学楼( 汉旺镇) 地震中受灾最为严重的是砖混结构的农村民居。
原因：砖混结构住宅为单砖墙，且墙体多数未设置钢筋混凝土构造柱，楼层 之间也不设封闭圈梁。预制预应力圆孔板浮搁在砖墙上形成楼板、屋盖，
框架结构的震害
角柱的震害 柱底的震害
由于双向受弯、受剪,加上扭转 作用，震害比内柱重。
框架结构的震害 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压 碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。
主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚 固不好等。
柱顶的震害
来自百度文库架结构的震害
图10-3 防震缝设置示意
4、结构构件应有利于抗震 结构构件应符合下列要求： ⑴砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱,或 采用配筋砌体等。 ⑵混凝土结构构件应合理地选择尺寸，配置纵向受力钢筋和 箍筋，避免剪切破坏先于弯曲破坏——“强剪弱弯”，混凝土 的压溃先于钢筋的屈服，钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏。 ⑶钢结构构件应合理控制尺寸,避免局部失稳或整个构件失稳。 (4)多、高层混凝土楼、屋面宜优先采用现浇混凝土板。 构件之间的连接符合：强节点，强锚固
结构 类型 框架 烈 6度 60m 7度 50m 8度(0.2g) 40m 度 8度(0.3g) 35m 9度 24m
注：房屋高度指室外地面到屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）。
2 框架结构的抗震等级 框架结构的抗震等级见表10-4。
表10-4 现浇钢筋混凝土框架结构的抗震等级
结构类型 高度（m）
烈
6度 7度 ＞24 二
度
8度 ≤24 二 ＞24 一 9度 ≤24 一
≤24 ＞24 ≤24 四 三 三
框 架
框架
大跨度框架
三
二
一
一

抗 锚固长度
震
等
级
一级
二级
三级
四级
la
fy ft
8、保证施工质量 ⑴在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋代替原设计中的纵向受力 钢筋时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满 足最小配筋率要求。 ⑵钢筋混凝土构造柱和底部框架-剪力墙房屋中的砌体抗震墙，其施 工应先砌墙后浇混凝土柱。

一、震害简介
2、填充墙的震害 框架结构的填充墙破坏较为严重，一般7度即出现裂缝。端墙、 窗间墙及门窗洞口边角部分裂缝最多，9度以上填充墙大部分 倒塌。在房屋中下部填充墙震害严重。 3、其他震害 建造在较软弱地基上或液化土层上的框架结构，在地震时，常 因地基的不均匀沉陷使上部结构倾斜甚至倒塌。 防震缝宽度过小，地震时结构互相碰撞也容易造成震害。

（二）抗震设防的一般目标 抗震设防的依据是抗震设防烈度。《建筑抗震设计规范》提出了 “三水准”的抗震设防目标： 第一水准—小震不坏 第二水准—中震可修 第三水准—大震不倒
（三）建筑抗震设防分类 《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）将建筑按其使用功能的 重要程度不同，分为以下四类： 1.甲类建筑（特殊设防类），包括重大建筑工程和地震时可能发生严重次 生灾害的建筑。设防标准：当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗 震设防烈度提高一度的要求采取抗震措施；当为9度时，应符合比9度抗震 设防更高的要求采取抗震措施 2.乙类建筑（重点设防类）地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑， 包括医疗、广播、通讯、交通、供水、供电、供气、消防、粮食等。设防 标准同上 3.丙类建筑（标准设防类）除甲、乙、丁类以外的一般建筑，如：公共建 筑、住宅、旅馆、厂房等。设防标准应符合本地区抗震设防烈度的要求 4.丁类建筑（适度设防类）抗震次要建筑，如：一般性仓库、人员较少的 辅助性建筑。 设防标准：允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低。 但抗震设防烈度为6度时不应降低。
当柱高小于4倍柱截面高度（H/b<4) 时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪 切破坏。
短柱的震害
框架结构的震害
填充墙破坏的主要原因是：墙体 受剪承载力低，变形能力小，墙体与 框架缺乏有效的拉结，在往复变形时 墙体易发生剪切破坏和散落。
抗震墙的震害
在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破 坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形 成X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁 破坏更为明显。

四、抗震设防目标 (一) 抗震设防烈度 抗震设防烈度是按国家批准权限审定，作为一个地区抗震设防依据的 地震烈度。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）给出了全国主要 城镇抗震设防烈度。 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。抗震设防 烈度大于9度地区的建筑和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。即我国抗震设防的范围为地震烈度为6度、7度、 8度和9度地震区。
第十章 建筑结构抗震构造措施
学习目标： 了解地震的基本概念，理解钢筋混凝土框架结构 抗震构造要求，理解砌体结构抗震构造要求。
下面的几张图片使你对地震 有个粗浅的了解
台湾集集地震
彰化县员林镇邦富贵名门大楼为16层钢筋混凝土集合住宅大楼。地震时其 中一栋倾倒靠在呈L型平面大楼上，柱子间距7至10米。造成倾倒的原因是底 层柱子数量太少，间距太大。
5、处理好非结构构件 非结构构件，包括建筑非结构构件（如：女儿墙、围护墙、 隔墙、幕墙、装饰贴面等）和建筑附属机电设备。附着于 楼、屋面结构上的非结构构件，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。 6、采用隔震和消能减震设计 隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的新技术。 隔震的基本原理是：通过隔震层的大变形来减少其上部 结构的地震作用，从而减少地震破坏。 消能减震的基本原理是：通过消能器的设置来控制预期的 结构变形，从而使主体结构在罕遇地震下不发生严重破坏。 目前，隔震和消能减震设计，主要应用于使用功能有特殊 要求的建筑及抗震设防烈度为8、9度的建筑。

表10-1我国地震烈度采用十二度划分法 (1)
表10-1我国地震烈度采用十二度划分法 (2)
三、地震的破坏作用 1. 地表的破坏现象 地表的破坏现象为：地裂缝、喷砂冒水、地面下沉及河岸、 陡坡滑 坡。 2 .建筑物的破坏现象 ⑴结构丧失整体性 房屋建筑或构筑物是由许多构件组成的，在强烈地 震作用下，构件连接不牢、支撑长度不够和支撑失稳等都会使结构丧 失整体性而破坏。 ⑵强度破坏 对于未考虑抗震设防或设防不足的结构，在具有多向性的 地震力作用下，会使构件因强度不足而破坏。如：地震时砖墙产生交 叉斜裂缝、钢筋混凝土柱被剪断、压酥等。 ⑶地基失效 在强烈地震作用下，地基承载力可能下降甚至丧失，也可 能由于地基饱和砂层液化而造成建筑物沉陷、倾斜或倒塌。 3 .次生灾害 次生灾害是指地震时给排水管网、煤气管道、供电线路的破坏，以及 易燃、易爆、有毒物质、核物质容器的破裂，造成的水灾、火灾、污 染、瘟疫等严重灾害。这些次生灾害有时比地震造成的直接损失还大。
二、框架结构抗震的一般规定
为了保证框架结构的抗震性能，框架应设计成延性框架，遵守 “强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强锚固”的设 计原则。 1 现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度 《建筑抗震设计规范》给出了现浇钢筋混凝土框架结构的最大 适用高度，见表10-3。
表10-3 现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度
第一节 建筑抗震的基本知识
一、地震的基本概念 震源； 震中； 震中区或极震区； 震中距； 等震线； 震源深度。

一、地震的基本概念 地震是一种突发性的自然灾害，其作用结果是引起地 面的颠簸和摇晃。我国地处两大地震带的交汇区，是一个 多地震国家。 地震发生的地方叫震源；震源正上方的位置叫震中； 震中附近地面振动最厉害，也是破坏最严重的地区，叫做 震中区或极震区；地面某处至震中的距离叫做震中距；地 震时地面上破坏程度相近的点连成的线称为等震线；震源 至地面的垂直距离叫做震源深度。 依其成因，地震可分为三种主要类型：火山地震、塌 陷地震和构造地震。根据震源深度不同，又可将构造地震 分为三种：浅源地震——震源深度不大于60km；中源地 震——震源深度60~300km； 深源地震——震源深度大于 300km。
7、合理选用材料 结构材料性能指标,应符合下列最低要求: ⑴砌体结构材料应符合下列规定:烧结普通粘土砖和烧结多孔粘土砖的强度等 级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5；混凝土砌块的强度 等级不应低于MU7.5,其砌筑砂浆强度等级不应低于Mb7.5。 ⑵混凝土结构材料应符合下列规定:框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架 梁、柱、节点核芯区的混凝土，其强度等级不应低于C30；构造柱、芯柱、 圈梁及其他各类构件的混凝土强度等级不应低于C20。同时，混凝土结构 中的混凝土强度等级，抗震墙不宜超过C60 ，其他构件9度时不宜超过C60， 8度时不宜超过C70。 ⑶钢结构的钢材应符合下列规定:钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于 20%；钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 ⑷普通钢筋宜优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋。纵向受力钢筋宜选用 HRB400级，也可采用HRB335级热轧钢筋，箍筋宜选用不低于HRB335的 钢筋、也可选用HPB300级热轧钢筋。
五、抗震设计的基本要求 建筑结构的抗震设计分为两大部分： 计算设计——对地震作用效应进行定量分析计算； 概念设计——正确地解决总体方案、材料使用和细部构 造，以达到合理根据概念设计的原理，在进行抗震设计、 施工及材料选择时，应遵守下列一些要求： 1、选择对抗震有利的场地和地基 确定建筑场地时，应选择有利地段，避开不利地段，不 应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。地基和基础设计 应符合下列要求：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,部分采用桩基。