《抗震规范》PPT课件.ppt
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1、建筑抗震设计规范(GB50011-2001)介 绍,李英民重庆大学土木工程学院,建筑抗震设计规范(GB50011-2001)介 绍,规范修订工作简介条文对比及介绍对抗震设计的影响,抗震规范修订工作简介,抗震规范修订背景抗震规范修订工作抗震规范主要修订内容,back,抗震规范修订背景,back,国内工程需求必要性高大工程结构的涌现材料和工程技术的发展财力的提高使用要求的进步国内外震害经验积累可行性(1)但凡是经过抗震设防的建筑均经受住了地震的考验(经验)每一次地震总是提出新的问题(教训、未知)科研成果及动态可行性(2)科技水平的进步科研成果的积累抗震设防思想的沿革国外规范修订情况可行性(3)每2
2、-3年修订一次提供了借鉴,抗震规范主要修订内容,back,调整建筑抗震设防分类(GB50223)关于地震作用设计基本地震加速度设计特征周期分区取代设计近远震延长水平地震影响系数曲线修改场地划分方法场地、地基和基础液化判别发震断裂桩基抗震设计结构分析扭转问题结构地震反应分析方法楼层地震剪力控制抗震变形验算,概念设计非规则结构各类结构抗震措施新增结构型式与体系混凝土筒体结构钢结构配筋砌体隔震消能结构取消结构型式单排柱内框架房屋中型砌块房屋烟囱、水塔非结构构件设计,条文对比及介绍,概述总则术语和符号抗震设计的基本要求场地、地基和基础地震作用和结构抗震验算多层和高层钢筋混凝土结构多层砌体、底部框架、内
3、框架多层和高层钢结构单层工业厂房单层空旷房屋、土木石结构隔震和消能减震设计非结构构件,back,概 述,抗震设计思想、原则和方法章节调整新规范主要修订情况一览表 新旧规范章节对应关系,back,新规范主要修订情况一览表,back,新旧规范章节对应关系,back,第一章 总则,第二章 抗震设计的基本要求,主要符号,第三章 场地、地基和基础,第四章 地震作用和结构抗震验算,第五章 多层砌体房屋,第六章 多高层钢筋混凝土房屋,第七章 底层框架和多层内框架砖房,第二章 抗震设计的基本要求,第八章 单层工业厂房,第九章 单层空旷房屋,第十章 土、木、石结构房屋,第十一章 烟囱和水塔,附录一 名词解释,附
4、录二 框架节点核心区截面抗震验算,GB50011-2001,2 术语和符号,3 抗震设计的基本要求,1 总则,4 场地、地基和基础,5 地震作用和结构抗震验算,6 多层和高层钢筋混凝土房屋,7 多层砌体房屋和底部框架、内框架房屋,8 多层和高层钢结构房屋,9 单层工业厂房,10 单层空旷房屋,11 土、木、石结构房屋,12 隔震和消能减震设计,13 非结构设计,附录A 主要城镇烈度、加速度和设计地震分组,附录三 砖填充框架抗震验算,附录B 高强混凝土结构抗震设计要求,附录四 抗震墙结构框支层楼板设计,附录C 预应力混凝土结构抗震设计要求,附录五 单厂横向排架抗震验算,附录D 节点核心区截面抗震
5、验算,附录六 单厂纵向排架抗震验算,附录E 转换层结构抗震设计要求,附录七 规范用词说明,附录F 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋,附加说明,附录G 多层钢结构厂房。,总 则,明确规范制定目标、抗震设防基本思想与原则、适用范围、抗震设防依据适用范围略有扩大 增加了隔震、消能减震设计6度抗震设防强制性条文抗震设防依据抗震设防烈度,取值采用双轨制(同)未取消烈度,但不再沿用烈度与加速度的线性关系按照地震动参数(峰值地面加速度和地震影响系数)确定地震作用,而抗震措施则依然根据设防烈度采用更强调与其它规范相协调,back,三水准要求,两阶段设计,back,一般关系 烈度:Im=I0-1.55,Is=I
6、0+1 加速度:PGAm=PGA0*1/3 PGAs=PGAm*(4-6),第一阶段为弹性分析,包括截面设计和变形计算;大部分建筑的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。,术语和符号,back,抗震设防标准,衡量对建筑抗震能力要求高低的综合尺度,既取决于地震强弱的不同,又取决于使用功能重要性的不同,地震作用,强调了其动态作用的性质,不仅是加速度的作用,还应包括地震动的速度和位移的作用等,设计特征周期,反应谱曲线下降段起点周期=f(M,R,S),抗震措施,结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施,抗震构造措施,根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必
7、须采取的各种细部要求,场地类别,根据(场地土类型)土层等效剪切波速和场地土覆盖层厚度确定的场地的分类,用于确定地震作用和抗震措施,back,抗震设计的基本要求,主要修订内容抗震设防分类和设防标准地震影响 场地和地基建筑设计和建筑结构的规则性结构体系及非结构构件结构分析的设计要求隔震和消能减震设计结构材料与施工,调整了抗震设防分类和抗震设防标准并列为强制性条文,规定了与设防烈度相对应的设计基本地震加速度取值,对建筑设计方案提出了强制性要求,对结构规则性作出了定量划分并规定相应设计计算要求,增补了对结构体系有意识、有目的地控制薄弱层(部位),对结构分析方法、程序及计算模型提出了具体要求,新增了非结
8、构构件的抗震设计要求,新增隔震和消能结构适用范围、设防目标和设计要求,新增了对结构材料与施工的要求,提出了设置建筑物地震反应观测系统的要求,抗震设防分类与设防标准,back,地震影响,back,关于取消烈度 烈度涵义 烈度评价及影响因素 烈度与地震加速度的对应关系不存在线性关系(不能用)设计基本加速度相应于设防烈度的地震地面运动峰值加速度,即为50年设计基准期超越概率10%的地震加速度的设计取值 特征周期场地类别、设计地震分组是在中国地震动反应谱特征周期区划图B1的基础上经调整得到的。,场地和地基,back,建筑设计和建筑结构的规则性,back,不规则程度不规则一项特别不规则多项/一项较多,后
9、果不良严重不规则多项较多,后果严重,结构体系和非结构构件,back,结构体系原则受力明确、传力合理且路径不间断、避免薄弱层构件的实际承载力分析(而非承载力设计值的分析)是判断抗震薄弱层(部位)的基础,一方面要使楼层(部位)的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化,另一方面要防止薄弱层(部位)转移多道抗震防线应有最大可能数量的内外部赘余度,还应由若干个延性较好的分体系,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作,结构分析,back,隔震和消能减震设计,back,结构材料与施工,back,back,场地、地基和基础,主要修订内容场地天然地基和基础 液化土和软土地基桩基抗震设计
10、要求,土层剪切波速的测量、等效剪切波速计算,调整了、类场地的范围,发震断裂错动对地面建筑的影响范围及措施,局部突出地形对地震动参数的放大作用的影响,可不进行天然地基和基础抗震验算框架房屋层数和高度,液化判别(液化判别深度由15m加深到20m),桩基的抗震设计方法,场地,back,场地类别的划分,back,场地覆盖层厚度(m),场地土类型,0 3 5 9 15 50 80,坚硬Vse500中硬Vse=250-500中软Vse=140-250软弱Vse140,III,III,IV,天然地基和基础,back,大量地基具有较好的抗震能力四类不利地基液化地基地基失效、不均匀沉陷、滑坡等(7-9度,6度不
11、考虑液化)软土地基震陷、不均匀沉陷等(7-9度;8、9度明显)严重不均匀地基不均匀沉陷等(6-9度)新填土及其它不稳定地基不均匀沉陷、滑移等(7-9度)地基基础抗震验算天然地基及基础可不进行抗震验算的范围验算内容竖向承载力验算,地基基础抗震验算,back,液化土和软土地基,back,地基液化液化条件及影响因素液化地基的评价液化地基的处理软土地基抗震措施软土地基通常指淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土及地基承载力标准值小于80(7度)、100(8度)、120(9度)kPa的粘性土、粉土等软土层6度时可不考虑软土地基震陷静力设计中严格控制基础底面压力,未经处理的软土层一般不宜作为持力层,地基液化条件及
12、影响因素,最低烈度和地震持续时间(正)最低烈度6度(M=5)最大震中距D最大=0.82*100.862*(M-5),如M=7.3,D=100km液化土层埋深和地下水位深度(反)最大地下水位深度:一般不超过3m,3-4m较少,5 m还未见最大液化土层埋深土层土粒组成与密实程度(反)可液化土的类型与状态:无粘性的砾砂、粗砂、细砂、粉砂,少粘性的粉土土层地质年代(反),back,液化地基的评价,初步判别标贯判别N63.5NcrN63.5标贯锤击数实测值Ncr标贯锤击数临界值GB50011将上述公式限定在15m以内,提出15-20m新公式,N0 标贯锤击数基准值ds标贯深度pc粘粒含量百分率(=3),
13、back,地质年代年代愈老,土固结程度、密实度、结构性愈好(第四纪晚更新世Q3)粉土粘粒(粒径0.005mm)含量含量愈高愈不液化(7度10%、8度13%、9度16%)覆土厚度覆土厚度愈大愈不液化地下水位地下水位愈深愈不液化剪切波速,dud0+db-2dwd0+db-3du+dw1.5d0+2db-4.5d0液化特征深度(m)db基础埋深(m)(=2m)du覆土厚度(m)dw地下水位深度(m),back,液化地基的处理,液化场地危害性分析衡量指标液化指数ILE液化指数ILE的计算,液化等级轻微(0-56)、中等(5-156-18)和严重(1518)抗液化措施探明液化土层的深度与厚度,计算液化指
14、数ILE,按ILE划分液化等级,然后根据建筑物重要性、液化等级采用相应的抗液化措施,A 全部消除液化沉陷的地基措施B 部分消除液化沉陷的地基措施C 基础和上部结构处理D 可不采取措施,桩基抗震设计要求,back,保留了GBJ11-89规范关于桩基的不验算范围新增桩基抗震验算方法假定桩承担全部地震水平力,不计桩基承台底面与土的摩阻力以及承台旁的土抗力或地坪的分担作用,偏安全的考虑方法采取有效构造措施保证桩基安全桩基在软硬土层交界处最易受到剪、弯损害,m法无法反映构造措施若干,back,地震作用和结构抗震验算,主要修订内容一般规定水平地震作用计算 竖向地震作用计算结构抗震验算,增加地震作用方向,时
15、程分析法的计算范围和要求,水平地震影响系数曲线(最大值、Tg、长周期、阻尼比),双向水平地震作用计算方法,楼层最小水平地震剪力限制,考虑SSDI时的效应折减方法修正,增大9度区高层建筑竖向地震作用,扩大变形(弹性、弹塑性)验算范围,调整层间位移角限值,地震作用和结构抗震验算的一般规定,影响设计地震作用的因素设计地震作用方向地震作用的计算范围和原则地震作用的计算方法及其适用范围计算模型基本计算数据,back,影响设计地震作用的因素,地震动特性方面抗震设防烈度(设计近远震)设计地震分组场地类别结构特性方面结构自振周期建筑质量(重力荷载)结构阻尼比(材料),back,设计地震作用方向水平(水平1;水
16、平2;水平1+水平2)竖向(一个)结构效应方向平动(两个水平、一个竖向)扭转(竖轴),设计地震作用方向,back,地震作用的计算范围和原则,计算范围水平地震作用,6度(除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋以及生土房屋和木结构房屋外)可不算 7度及以上(除可不进行上部结构抗震验算的房屋以及生土房屋和木结构房屋外)均算,8、9度大跨度(9:18/8:24)结构和长悬臂(9:1.5/8:2)结构 9度的高层建筑,水平地震作用的计算原则,竖向地震作用,一般正交布置抗侧力构件的结构,可沿纵横主轴方向分别计算 斜交布置抗侧力构件的结构,宜(当交角大于15度时应)按平行于抗侧力构件方向分别计算 质量和刚度明显
17、不均匀、不对称的结构,应考虑水平地震作用的扭转影响(应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况应允许通过调整地震效应计入扭转影响),back,地震作用的计算方法及其适用范围,back,时程分析法,back,时程分析法,back,计算模型集中质量模型,多高层房屋无扭转有扭转单层厂房横向纵向,back,基本计算数据,重力荷载代表值结构自振周期设计反应谱,重力荷载代表值,重力荷载代表值永久荷载(建筑结构构配件自重)标准值+可变荷载(雪、灰、楼面活荷载)组合值,back,永久荷载标准值,组合值系数,可变荷载标准值,设计反应谱(水平地震影响系数曲线),水平地震影响系数,水平地震影响系数曲线 水平地震影
18、响系数曲线,水平地震影响系数最大值,T(s),max,0.45max,0,0.1,Tg(特征周期),3.0,=(Tg/T)0.9 max=0.2 max,设计近远震,场地类别,重要修正,2 max,0.45max,0,0.1,Tg(特征周期),5Tg,=(Tg/T)2max,6.0,=20.2-1(T-5Tg)max,T(s),水平地震影响系数最大值,水平地震影响系数曲线的修正,长周期曲线形状4段取消最小限值水平地震影响系数最大值特征周期阻尼调整,back,特征周期,back,特征周期确定在中国地震动反应谱特征周期区划图B1基础上调整第一组B1中0.35s、0.40s第二组B1中0.45s的多
19、数第三组A1中0.2g(8度)减到0.05g(6度)、0.3g(8度半)减到0.1g(7度)B1中0.45s且A1中0.4g(9度及以上)减到0.2g(8度)结果各类场地特征周期大震反应谱特征周期 8、9度增加0.05s,B1Tg(s)县0.35 10860.40 4660.45 568,GB50011分组 Tg(s)县 一 0.35 1085 466 11二 0.40 435 三 0.45 1221,阻尼修正,衰减指数随阻尼增大而减小下降斜率随阻尼增大而减小调整系数随阻尼增大而减小,back,back,水平地震作用的计算,振型分解反应谱法底部剪力法时程分析法楼层水平地震剪力的分配扭转问题楼层
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