地震破坏的基本经验和主要工程对策

<地震工程> 课内容•历史地震回顾，地震烈度及其评定•地震动的观测和数据处理

•地震动工程特征和地震动衰减•人造地震动和地震动的数值模拟•地基和基础的地震行为

•地震危险性分析

<地震工程> 课内容•结构地震破坏的基本经验和主要工

程对策

•抗震设防标准和设计地震动，抗震设计的基本原则和一般要求

•地震作用、弹性抗震设计谱、非弹性抗震设计谱、分析方法、抗震理论、抗震验算

●地震易损性

●基于性态的抗震

●地震损失估计

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工程结构地震破坏的基本经验和主要工程对策

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•地基和基础

•平面、立面布置

•防震缝

•抗震结构体系

•抗震结构的构件要求

•抗震结构构件的连接

•非结构构件

•材料与施工

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地基和基础

•建于性质差别很大地基上或部分采用天然地基、部分采用桩基的，地震中结构遭到的破坏更为严重。

1985年自贡地震时，三层砖混结构的自贡新华印刷厂综合楼，基础穿过填土(原为水沟)座落在基岩上，震后遭到较重的破坏。自贡兴隆坳小学二层砖木结构教学楼，北檐墙埋深1.5—2.0m，置于填土上，南檐墙砌在岩石上，埋深0.5m，建成后不久西北墙角即下沉开裂，地震后除旧有裂缝扩宽外，其它部分也遭到很重破坏。

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•唐山地震中，天津市宏观烈度为Ⅶ度，由于软土的影响，老旧的非刚性房屋，厂房、框架等自振周期较长的房屋地震反应较大，震害达到8度的程度，而刚性多层砖房的结构反应并未放大，仍然只有7度地震的平均震害程度。

•在海城地震中，营口市大面积砂土液化，不同结构的震害差异明显，多层砖房相当于8度震害，烟囱相当于9度震害。

•墨西哥地震中，墨西哥城中10-14层建筑的结构反应最大，破坏和倒塌也最严重。

•这些震例表明，在选址时，应根据拟建工程的结构特性，通过宏观经验和计算分析来选择使结构地震反应较小的场地；或者说，应根据场地自振特性来布置适宜于建造的结构类型，以求结构的地震反应较小，从而减轻和避免地震的危害。

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平面、立面布置

•具有简单规则的平、立面建筑物，地震中破坏相对较轻。通常认为，简单结构的受力性能比较明确，设计时容易分析结构在地震作用下的实际反应和内力，且结构细部的设计也好处理。

•平面和立面的规则性问题

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平面和立面的规则性问题

•结构规则与否是影响结构抗震性能的一个重要因素。但是，由于建筑设计的多样性，不规则结构有时是难以避免的；同时，由于结构本身的复杂性，通常不可能做到完全规则，也只能尽量使其规则，减少不规则性带来的不利影响。

•特别不规则结构应尽量避免采用，尤其在高烈度区。

•根据不规则的程度，应采取不同的计算模型分析方法，并采取相当的细部构造措施。

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平面规则准则

（1）平面偏心

结构在平面内沿两正交方向上侧向刚度和质量分布接近对称。如果任何一层的偏心率超过0.2时，则认为属于不规则结构，偏心率为质量中心与刚度中心间距离与相应方向宽度之比。（2）平面凹角

平面轮廓应简单、对称，如下图所示的限制平面形状，突出部分的长度不应超过图中所示的限制。

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平面规则准则

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刚度突变常导致破坏

•柔底层可以看作是刚度、强度突变的一个例子。这种对于刚度、强度连续式、过渡式的变化，不但是上层和底层，同时也包括在竖向及水平向相邻层之间的变化，再进而可以扩大为在平、立面内的几何形状、刚度、强度和质量的变化，都应力求均匀，否则，将会引起结构反应性状的变化，如产生过大的扭转，从而引起某些部位的内力或变形的集中，而导致破坏。

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橄榄景医疗中心主楼为六层，钢筋混凝土房屋的上面5层有四个翼，底层连在一起，并在平面上超过上5层。

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•顶上四层有剪力墙和螺箍柱，第1-2层则无剪力墙，只有包括系箍柱的抗弯刚架。顶上四层的刚度与强度都远大于下面两层，从而形成了柔底层的结构形式。

•1971年2月9日美国圣费尔南多地震中，严重的结构震害均集中于下面两层，上部四层震害轻微，底层的永久位移达到25厘米，第2层达76厘米。

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柱的破坏要重视

•在许多地震中，钢筋混凝土柱的破坏曾引起严重后果，如1967年委内瑞拉加拉加斯地震。为此，现在的抗震规范均强调强柱弱梁(内在原因？)的设计原则。

引起钢筋混凝土柱破坏的原因很多，主要的有过大的侧移而产生的P-△效应(概念？)、角柱的双向地震动和扭转附加力的影响、房屋倾覆和竖向地震动产生的柱轴向内力、箍筋不足等原因。柱是钢筋混凝土房屋中承力的主要构件，其强度降低和变形加大会使柱丧失其承担竖向力的作用而导致房屋倒塌。

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要求

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结构体系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•1999年台湾集集大地震中，不少10多层的钢筋混

凝土向一侧倾倒。据事后对结构布局的观察，是

由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子

地震中退出工作后，整个结构系统丧失了对竖向

荷载的承载能力，致使结构塌落或倾倒。

•抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的冗

余度和内力重分配的功能（是判断结构抗震设计

是否合理的一个依据），即使地震中部分构件退

出工作，其余构件仍能将竖向荷载承担下来，避

免整体结构失效或失稳。

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防震缝

不规则建筑或房屋相邻两翼同一方向的侧移刚度相差悬殊的建筑物，在地震时往往因局部应力集中或两翼衔接处左右变形不协调而产生局部破坏。

抗震设计中，对这一问题的处理方法，通常是在建筑的某一部位设置防震缝，以使不规则建筑尽量规则些，刚度相差悬殊两部分划分成各自独立的整体。

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