汶川地震对建筑结构抗震的要求

从汶川地震看结构抗震设计的思考

一、 汶川地震原因

由于印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在龙门山北川——映秀地区突然释放。汶川属于浅源地震。汶川地震不属于深板块边界的效应，发生在地壳脆——韧性转换带，震源深度为10千米——20千米，因此破坏性巨大。

图1 中国地处世界上两个最大地震集中发生地带

图2 图像显示汶川5·12大地震产生的变形

图3 龙门山断裂带构造位置图

二、 汶川地震实况照片 2.1 山崩地裂

图4 山崩（分别为地震前后照片） 图5 地裂

2.2 房屋倒塌

图6 往日繁华的北川县城变成废墟一片

框架破坏特征：1）填充墙破坏严重；2）梁柱节点

砖混结构破坏特征：交叉裂缝墙体破坏，墙体水平竖向机制破坏；门窗洞口上下的斜裂缝；整体水平剪断整体水平裂缝，丧失水抵抗力，存在竖向承载力不均匀沉降房屋倾斜。

2.3 桥梁断裂，隧道垮塌

图7 桥梁断裂

图8 109隧道垮塌 2.4 车毁人亡

建筑结构抗震作业

第一章 思考题

1. 地震震级和地震烈度有何区别与联系？ 2. 怎样理解小震、中震和大震？

第二章 思考题

1. 为什么抗震设计时要考虑场地影？怎样考虑？

2. 影响土层液化的主要因素是什么？土层液化会造成那些后果？ 3．根据表中数值计算场地等效剪切波速，并判断场地类别。

土层厚度 vs(m/s) 2.2 180 5.8 200 8.2 260 4.5 420 题2-3表 4.3 530 第三章思考题

1. 结构抗震计算有几种方法？分别在什么情况下适用？ 2. 解释地震反应谱与设计反应谱之间的关系。 第四章思考题

1. 计算地震作用时结构的重力荷载怎样取值？ 2. 怎样进行结构的振型分解？

3. 如何根据各振型的反应求结构的总反应？其依据是什么？ 第五章思考题

1.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 2.何确定结构的薄弱层？ 第六章 思考题

1. 抗震设计为什么要满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱杆件”的原则？

如何满足这些原则？

2. 对水平地震作用的弯矩可以调幅吗？

3. 确定抗震墙等效刚度的原则是什么？其中考虑了哪些因素？ 4. 总水平地震作用如何在结构中分配？其中用到哪些假定？ 第七章 思考题

1.

一、填空题：（每空1 分，共20 分）

1、高层建筑结构平面不规则分为 、 、 几种类型。

2、高层建筑按不同情况分别采用 、 和 的地震作用计算方法。

3、框架结构水平荷载作用近似手算方法包括 、 。

4、高层建筑框架结构柱反弯点高度应考虑 、

、 的影响。

5、高层建筑剪力墙分为 、 、 、 四种类型。

6、高层建筑框剪结构中的梁分为 、 、 三种类型。

7、高层建筑框剪结构剪力墙布置应遵循 、 分散、对称的原则。

1、扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续。

一、填空题：（每空1 分，共20 分）

1、高层建筑结构平面不规则分为 、 、 几种类型。

2、高层建筑按不同情况分别采用 、 和 的地震作用计算方法。

3、框架结构水平荷载作用近似手算方法包括 、 。

4、高层建筑框架结构柱反弯点高度应考虑 、

、 的影响。

5、高层建筑剪力墙分为 、 、 、 四种类型。

6、高层建筑框剪结构中的梁分为 、 、 三种类型。

7、高层建筑框剪结构剪力墙布置应遵循 、 分散、对称的原则。

1、扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续。

6.2砌体房屋抗震设计

本节主要介绍多层砌体房屋、底部框架-抗震墙砌体房屋的震害特点、概念设计、抗震计算和抗震措施等。

6.2.1多层砌体房屋的震害及分析

砌体房屋是指采用普通砖（包括烧结、蒸压、混凝土普通砖）、多孔砖（包括烧结、混凝土多孔砖）和混凝土小型空心砌块等砌体承重的多层房屋。砌体房屋通过块体和砂浆砌筑而成，一般整体性差，其抗剪、抗拉和抗弯的强度低，容易发生脆性破坏。

砌体房屋的宏观震害现象主要表现为墙体开裂、局部倒塌或倒塌等。

墙体开裂主要是因地震作用引起的内力超过砌体房屋的承载力而发生的破坏，与抗震动特性和砌体房屋的结构特性相关。墙体开裂主要表现为斜裂缝、水平裂缝、整片墙体甩落或墙角破坏等。当水平地震作用方向与墙体近似平行时，可能因墙体的主拉应力达到极限强度而产生斜裂缝。由于地震的反复作用，容易形成交叉裂缝，如图6.19所示。当地震作用方向与墙体近似垂直时，可能出现平面弯曲破坏，造成大面积的墙体甩落，如图6.20所示。当受竖向地震作用时，墙体容易受拉而出现水平裂缝，如图6.21所示。而在扭转地震作用下，房屋倒塌主要是由于砌体房屋某层或局部因墙体（或竖向构件）严重破坏而失去承载力导致的，如图6.23所示。

图6.21墙体底部水平裂

建筑 工程 技术

对钢筋混凝土建筑结构抗震思路

一、抗震设计思路发展历程

随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。

最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用（0.1倍自重）用于结构设计。到了60年代，随着地面运动记录的不断丰富，人们通过单自由度体系的弹性反应谱，第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势，揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾，当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度，这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究，人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态，并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此，也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服，并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。

由以上可以看出，结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯

建筑结构抗震

交卷时间：2015-11-21 12:09:11 一、单选题 1. (4分)

下列哪项不属于地震动的三要素（）

? ? ? ?

A. 震幅 B. 震级 C. 频谱 D. 持时

得分：4知识点：建筑结构抗震作业题展开解析 答案B 解析 2. (4分)

以下属于地基土液化判别步骤的是（）

? ? ? ?

A. 肉眼判别 B. 经验判别

C. 标准贯入试验判别 D. 最终判别

得分：4知识点：建筑结构抗震作业题展开解析 答案C 解析 3.

(4分)

抗震设计原则不包括:（）

? ? ? ?

A. 小震不坏 B. 中震可修 C. 大震不倒 D. 强震不倒

得分：4知识点：建筑结构抗震作业题展开解析 答案D 解析 4. (4分)

关于多层砌体房屋设置构造柱的作用，下列哪句话是错误的（）

? ? ? ?

A. 可增强房屋整体性，避免开裂墙体倒塌 B. 可提高砌体抗变形能力 C. 可提高砌体的抗剪强度

D. 可抵抗由于地基不均匀沉降造成的破坏

得分：4知识点：建筑结构抗震作业题展开解析 答案D 解析 5. (4分)

基本烈度50年的超越概率为（）

? ?

A. 50％ B. 20％

? ?

C. 10％

建筑 工程 技术

对钢筋混凝土建筑结构抗震思路

一、抗震设计思路发展历程

随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。

最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用（0.1倍自重）用于结构设计。到了60年代，随着地面运动记录的不断丰富，人们通过单自由度体系的弹性反应谱，第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势，揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾，当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度，这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究，人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态，并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此，也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服，并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。

由以上可以看出，结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯

《抗震结构设计》同步练习答案

第1章 结构抗震设计的基本知识

一、填空题

1. 地壳 地幔 地核 2. 构造 构造

3. 浅源 中源 深源 4． 面波 纵波 横波 5． 1 6． 5 7. 10%

8． 抗震设防烈度

9． 不坏 可修 不倒 10． 63.2% 小震 11． 四 丙

二、解释名词

1. 震中距是建筑物到震中之间的距离

2.震级表示一次地震释放能量的多少，也是表示地震强度大小的指标，目前，国际上比较通用的是里氏震级。

3.地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度，是衡量地震引起的后果的一种度量。

4.抗震设防烈度是指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，一般情况下可采用地震基本烈度，或与《抗震规范》设计基本地震加速度值对应的烈度值。

5.设计基本地震加速度值是50年设计基准期超越概率为10%的地震加速度的设计取值。 6．当建筑物所在地区遭受的地震影响来自设防烈度区或比该地区设防烈度大一度的地区的地震时，为设计近震。

7．当建筑物

一、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）。

1．质量和刚度明显不对称、不均匀的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响。 2．在计算地震作用时，多质点体系的高阶振型发挥的贡献比低阶振型小。 3．坚实地基上的房屋震害重于软弱地基和非均匀地基上的房屋震害。 4．多层砌体房屋应优先采用纵墙承重体系。 （ ） 5．钢筋混凝土框架柱的轴压比越大，抗震性能越好。（ ） 6．一般体系阻尼比越小，体系地震反应谱值越大。（ ） 7．地基的抗震承载力一定大于静承载力。 （ ）

8．地震波的传播速度，以横波最快，面波次之，纵波最慢。（ ）

9．框架－抗震墙结构中抗震第一道防线是剪力墙。（ ）

10．在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要大。 四、简