一級(jí)建筑師(建筑結(jié)構(gòu))輔導(dǎo):名詞術(shù)語含義

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第十二章建筑抗震設(shè)計(jì)基本知識(shí)
    第一節(jié)概述
    一、名詞術(shù)語含義
    1.地震。由于地下巖層構(gòu)造狀態(tài)突然破裂、或由于局部巖層塌落、火山噴發(fā)、核爆炸等原因產(chǎn)生振動(dòng),并以波的形式傳到地面引起地面顛簸和搖晃,這種地面運(yùn)動(dòng)就叫做地震。在建筑抗震設(shè)計(jì)中所指的地震是由于巖層構(gòu)造狀態(tài)突然發(fā)生破裂引起的地震。
    2.震級(jí)。是衡量一次地震大小的等級(jí)。用符號(hào)M表示,一般稱為里氏震級(jí)。
    M=2~4的地震為有感地震。
    M>5的地震,對(duì)建筑物有不同程度的破壞,,
    M>7的地震,稱為強(qiáng)烈地震或大地震。
    3.地震烈度。指地震時(shí)某一地區(qū)地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度。
    4.多遇地震烈度。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年內(nèi),超越概率為63.2%的地震烈度。
    5.基本烈度。指中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖標(biāo)明的地震烈度。1990年頒布的地震烈度區(qū)劃圖標(biāo)明的基本烈度為50年限期內(nèi),一般場(chǎng)地條件下,可能遭遇超越概率為10%的地震烈度。
    6.罕遇地震烈度。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),超越概率為2%-3%的地震烈度。
    7.抗震設(shè)防烈度。按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn),作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度,一般情況可采用中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖標(biāo)明的基本烈度。
    8.地震作用。地震作用是地震動(dòng)影響結(jié)構(gòu)后,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)反應(yīng)(如速度,加速度,變形)。地震作用不是直接的外力作用,而是結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的動(dòng)力反應(yīng),是一種間接作用,過去曾稱為地震荷載,它與重力荷載的性質(zhì)是不同的。地震作用的大小是與地震動(dòng)的性質(zhì)和工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性有關(guān);地震作用分為水平地震作用、豎向地震作用和扭轉(zhuǎn)地震作用。
    9.超越概率。一定地區(qū)范圍和時(shí)間范圍內(nèi),發(fā)生的地震烈度超過給定地震烈度的概率。
    10.抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn):衡量抗震設(shè)防要求的尺度,由抗震設(shè)防烈度和建筑使用功能的重要性確定。
    11.設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù):抗震設(shè)計(jì)用的地層加速度(速度、位移)時(shí)程曲線,加速度反應(yīng)譜和峰值加速度。
    12.設(shè)計(jì)基本地震加速度:50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率10%的地震加速度的設(shè)計(jì)值。13.建筑抗震概念設(shè)計(jì):根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,
    進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置,并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。
    14.抗震措施:除地震作用計(jì)算和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容,包括抗震構(gòu)造措施。
    15.抗震構(gòu)造措施:根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)原則,一般不需計(jì)算而對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求。
    二、建筑抗震設(shè)防分類與設(shè)防目標(biāo)
    (一)建筑物抗震設(shè)防類別
    從安全與經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面綜合考慮,根據(jù)建筑物在地震發(fā)生后在政治、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響大小分為四類:
    1.甲類建筑
    甲類建筑應(yīng)屆于重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑。對(duì)于甲類建筑必須經(jīng)國(guó)家規(guī)定的批準(zhǔn)權(quán)限批準(zhǔn)。
    2.乙類建筑
    國(guó)家重點(diǎn)抗震城市的生命線工程的建筑或其他重要建筑。這類建筑主要是使用功能不能中斷或需要盡快恢復(fù)及地震破壞會(huì)造成社會(huì)重大影響和國(guó)民經(jīng)濟(jì)重大損失的建筑。包括:醫(yī)療、廣播、通訊、交通、供水、供電、供氣、消防、糧食等等。這類建筑地震作用按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算;抗震措施;當(dāng)設(shè)防烈度為6~8度時(shí),應(yīng)提高一度設(shè)計(jì);當(dāng)為9度時(shí)應(yīng)比9度設(shè)防時(shí)更高的抗震措施。
    3.丙類建筑
    甲、乙、丁類以外的建筑,為大量的一般工業(yè)與民用建筑,抗震設(shè)計(jì)和抗震措施均按當(dāng)?shù)氐脑O(shè)防烈度考慮。
    4.丁類建筑
    次要建筑,一般指地震破壞或倒塌不易造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑。如儲(chǔ)存價(jià)值低的物品或人員活動(dòng)少的單層倉(cāng)庫(kù)建筑??拐鹩?jì)算按當(dāng)?shù)氐脑O(shè)防烈度,抗震措施則降低一度考慮,6度時(shí)不應(yīng)降低。
    (二)抗震設(shè)防目標(biāo)
    抗震設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)是在不同頻數(shù)和強(qiáng)度的地震時(shí),要求建筑具有不同的抵抗能力,對(duì)一般較小的地震,發(fā)生的可能性大,故又稱多遇地震,這時(shí)要求結(jié)構(gòu)不受損壞,在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都可以做到;而對(duì)于罕遇的強(qiáng)烈地震,由于發(fā)生的可能性小,但地震作用大,在此強(qiáng)震作用下要保證結(jié)構(gòu)完全不損壞,技術(shù)難度,經(jīng)濟(jì)投入也大,是不合算的,這時(shí)若允許有所損壞,但不倒塌,則將是經(jīng)濟(jì)合理的。我國(guó)抗震規(guī)范根據(jù)這些原則提出了“三個(gè)水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)。
    第一水準(zhǔn):當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用;
    第二水準(zhǔn):當(dāng)遭受本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí),可能損壞。經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用;
    第三水準(zhǔn):當(dāng)遭受到高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震(大震)時(shí),建筑不致倒塌或危及生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重破壞。
    通常將其概括為:“小震不壞.中震可修、大震不倒”。
    在抗震設(shè)計(jì)時(shí),為滿足上述三水準(zhǔn)的目標(biāo)采用兩個(gè)階段設(shè)計(jì)法。
    第一階段設(shè)計(jì):按小震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力,以及在小震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈性變形。滿足第一水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)。又滿足第二水準(zhǔn)的設(shè)防要求(損壞可修)。對(duì)大多數(shù)的結(jié)構(gòu),可只進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì),而通過概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來滿足第三水準(zhǔn)的迓遷要求。
    第二階段設(shè)計(jì)是彈塑性變形驗(yàn)算,對(duì)特殊要求的建筑和地震時(shí)易倒塌的結(jié)構(gòu),除進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)外,還要按大震作用時(shí)進(jìn)行薄弱部位的彈塑性層間變形驗(yàn)算和采取相應(yīng)的構(gòu)造措施,實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)的設(shè)防要求。
    上面提到的小震、基本烈度、大震之間的大致關(guān)系為:
    小震比基本烈度低1.55度;
    大震比基本烈度高1度左右。
    三、抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
    抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑,必須進(jìn)抗震設(shè)計(jì),我國(guó)現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(CB500ll一2001)(以下簡(jiǎn)稱《抗震規(guī)范》)適用于抗震設(shè)防烈度為6,7、8和9度地區(qū)建筑的抗震設(shè)計(jì)和隔震、消能減震設(shè)計(jì)。大于9度地區(qū)的建筑,其抗震設(shè)計(jì)應(yīng)按有關(guān)專門規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。
    建筑抗震設(shè)計(jì)包括:地震作用,抗震承載力計(jì)算和采取抗震構(gòu)造措施,以達(dá)到抗震效果??拐鹪O(shè)計(jì)首先要確定設(shè)防烈度,一般取基本烈度。
    各抗震設(shè)防類別建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)符合下列要求:
    (一)甲類建筑,地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求,其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定,抗震措施,當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6—8度時(shí),應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求,當(dāng)為9度時(shí),應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。
    (二)乙類建筑,地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求;抗震措施,一般情況下,當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí),應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求,當(dāng)為9度時(shí),應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求;地基基礎(chǔ)的抗震措施,應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
    對(duì)較小的乙類建筑,當(dāng)其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時(shí),應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施。
    (三)丙類建筑,地震作用和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。
    (四)丁類建筑,一般情況下,地震作用仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求;抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低,但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。
    (五)抗震設(shè)防烈度為6度時(shí),除《抗震規(guī)范》有具體規(guī)定外,對(duì)乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。
    四、抗震設(shè)計(jì)的基本要求
    (一)選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)
    1.應(yīng)根據(jù)工程需要掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料,對(duì)抗震有利、不利和危險(xiǎn)地段作出綜合評(píng)價(jià)。應(yīng)選擇有利地段;避開不利地段。當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效措施。
    有利地段是指:堅(jiān)硬土或開闊平坦密實(shí)均勻邊中硬土地段。
    不利地段是指:軟弱土、液化土、條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖質(zhì)的陡坡、河岸和邊坡邊緣、故河道、斷層破碎帶等。
    危險(xiǎn)地段是指:地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯(cuò)位的部位等地段。對(duì)甲、乙、丙類建筑不應(yīng)建在危匿地段。
    2.同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上;也不宜部分采用天然地基、部分采用樁基。當(dāng)?shù)鼗熊浫躔ば酝痢⒁夯?、新近填土或?yán)重不均勻土層時(shí)應(yīng)估計(jì)地震時(shí)地基不均勻沉降或其他不利影響,并采取相應(yīng)措施。