《建筑物典型震害及抗震规范修编第一部分.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑物典型震害及抗震规范修编第一部分.ppt（144页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、建筑物典型震害及抗震规范修编(上),黄世敏中国建筑科学研究院,China Academy of Building Research,抗震设计规范修订进度控制,依据：建设部建标200677号文起始：2007年1月第一次全体工作会议进展：2008年4月初稿 2008年7月局部修订（2008版）2009年5月征求意见稿 2009年10月完成试设计 2009年11月送审稿 2009年11月13-14日审查会 2009年底报批,China Academy of Building Research,抗震设计规范主要修订内容,原有条文554条，修订97条，占17.5%主要修订原则和内容：延续2001规范，对
2、2008版的改进和完善（1）场地类别和液化判别方法调整（2）地震作用和结构计算：调整了地震影响系数曲线的阻尼调整参数、钢结构的阻尼比和承载力抗震调整参数、隔震结构的水平向减震系数的计算、补充了大跨屋盖建筑水平和竖向地震作用的计算、提出了钢结构房屋抗震等级并调整了抗震措施规定；明确了6度设防要求；补充了7度(0.15g)、8度(0.3g)设防的抗震措施规定（3）概念设计和延性设计要求（4）扩大隔震和消能减震房屋的适用范围,China Academy of Building Research,抗震设计规范主要修订内容,（5）新增：大跨屋盖建筑、地下建筑、框排架厂房、钢支撑-混凝土框架和钢框架-混凝
3、土核心筒结构的抗震设计规定（6）新增：建筑抗震性能化设计原则（7）取消：内框架砖房相关内容 征求意见1200多条（次）,China Academy of Building Research,试设计及震害分析,试设计（一）大跨空间屋盖结构 网壳 张弦梁 弦支穹顶（二）砌体结构 小开间多层普通砖和多孔砖砌体房屋 横墙较少多层普通砖和多孔砖砌体房屋（三）钢结构 多层钢结构房屋 高层钢结构房屋（四）RC框架结构楼梯间（五）大地盘塔楼隔震（六）结构时程分析输入地震波,China Academy of Building Research,试设计及震害分析,震害分析 RC框架结构 RC剪力墙结构 多层砌体结
4、构,China Academy of Building Research,抗震设计基本思想,众所周知，当我们设计一般的结构时，往往要求结构在规定荷载作用下处于或基本处于弹性工作阶段，结构计要有足够的强度，保证安全，又要有足够的刚度，保证结构的变形在使用许可范围之内。例如，我们设计楼板或大梁时，在竖向恒载及活载作用下，除了必须满足强度要求外，其挠度变形也必须控制在许可范围之内，从而使之在使用功能上和外观上均能满足要求。又如，在设计高耸结构时，设计者将会考虑在大风作用下结构依然保持弹性状态。总之，结构抗御一般的荷载作用时，设计者必须遵循的基本原则是使结构在预期荷载作用下保持在或基本保持在弹性工作状
5、态，结构内力的分析与设计一般采用弹性分析方法。在实际工程中，按照这样原则设计出来的结构，如果没有遇到特别的情况，在预期的荷载作用下，极少出现严重破坏、过度变形等不正常状态。,China Academy of Building Research,而地震作用则不同，由于地震本身的随机性很强，在某一地区，在某一基准期内，可能出现的最大地震动是一个随机变量，事先无法预知。相对于上述荷载，地震动的影响次数少，作用时间短，各次地震的强度差异很大。若要求在各种强度地震动下，结构仍然保持弹性状态是很不经济的，甚至是不可能的。因此，结构的抗震设计与结构抗御其他荷载作用的设计是不同的，对于结构工程师而言，在进行工
6、程抗震设计时，必须要清楚地震作用有别于其他荷载的特殊情况，进而准确理解与把握符合这一特殊情况的结构设计基本原则，即结构抗震设计思想。,China Academy of Building Research,我国的建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008年版）第条规定：“为贯彻执行中华人民共和国建筑法和中华人民共和国防震减灾法并实行以预防为主的方针，使建筑经抗震设防后，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失，制定本规范。按本规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震
7、影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏”。作为抗震设计规范的第一条规定，其目的是为了明确建筑抗震设防的政策、方针及基本目的，同时，给出了现阶段抗震设计的基本思想，即抗震设防目标问题。我国现行抗震设计规范B50011沿用了89规范的“三水准”的抗震设计思想，即通常所说的“小震不坏、中震可修、大震不倒”。,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,三水准下钢筋混凝土框架结构的破坏程度与层间位移角的大致对应
8、关系,建筑抗震设计规范的三个水准设防目标是通过“两阶段设计”来实现，其方法和步骤是：1第一阶段设计：第一步采用第一水准烈度的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值；同时采取相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能能力，从而自动满足第二水准的变形要求。2第二阶段设计：采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范限值；并结合采取必
9、要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。,China Academy of Building Research,房屋建筑地震破坏的直接原因,根据以往地震经验，概括起来，地震期间导致建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况：(一)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑物的直接危害；(二)地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏；(三)建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆等引起的破坏。,China Academy of Building Research,当今，抗震科学尚处于较低水平
10、，试验手段和技术还不能确切模拟地震对建筑的破坏作用，因而，地震区建筑物的破坏状况便成为探索地震破坏作用和结构震害机理最直接和最全面的大型结构试验。因此，有必要在充分吸取历史地震经验和教训的基础上，结合现代技术，在基本理论、计算方法和构造措施等多方面，研究改进建筑的抗震设计技术，以进一步提高房屋建筑的抗震可靠度。,China Academy of Building Research,1、场地选址问题,地震造成建筑物的破坏，情况是多种多样的。其一，是由于地震时的地面强烈运动，使建筑物在振动过程中，因丧失整体性或强度不足，或变形过大而破坏；其二，是由于水坝坍塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成的；其
11、三，是由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成的。前两种情况可以通过工程措施加以防治；而后一情况，单靠工程措施是很难达到预防目的的，或者所花代价昂贵。因此，选择工程场址时，应该进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段；尽可能避开对建筑抗震不利的地段；任何情况下均不得在抗震危险地段上，建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,位于地震断层的建筑，由于地震断错和地面强大振动，带内房屋毁灭性坍塌。如图1所示为地震后汶
12、川县映秀镇的航拍照片。映秀镇处于龙门山中央主断裂带之上，是此次地震的震中位置，其地震影响烈度高达11度，区域范围内的房屋建筑遭受毁灭性破坏。,地震后映秀镇航拍照片,China Academy of Building Research,震后汶川县映秀镇航拍照片（网络照片）,China Academy of Building Research,极震区地震摧毁的村庄（网络照片）,China Academy of Building Research,山区建筑，由于山体滑坡和泥石流作用，引起建筑的倒塌或埋掉建筑物。如图所示为地震后北川新县城照片，由图可以看出，地震导致了大量的山体滑坡，新县城几乎被滑坡体
13、掩埋。山体崩塌产生的巨大滚石，直接造成了建筑的破坏。,震后的北川县城，右边山体产生的巨大滑坡冲毁了大片建筑,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,地震造成建筑物的破坏,除地震动直接引起结构破坏外,还有场地条件的原因,如地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉陷,地面塌陷、隆起及粉、砂土液化等,震后的地面塌陷（网络照片）,China Academy of Building Research,彭州市白鹿镇中心学校地面隆起2m,建筑物中等破坏,China Academy of Building R
14、esearch,彭州市白鹿镇中心学校地面隆起2m,隆起带穿过的建筑物倒塌,China Academy of Building Research,地震导致北川县城河道的边坡破坏(敬登虎 赵国栋提供),China Academy of Building Research,集集地震光复国中操场地面上下错动2m,操场主席台,China Academy of Building Research,台湾集集地震道路升起4米,建筑物基本完好,China Academy of Building Research,集集地震断层造成边坡滑动使民宅横向移动10m垂直落差约6m,China Academy of Bui
15、lding Research,什邡市某村地面沙土液化导致喷砂冒水,China Academy of Building Research,汶川地震郫县农田地面沙土液化(照片由王自法提供),China Academy of Building Research,汶川地震某镇地面沙土液化,汽车沉陷(照片由工力所提供),China Academy of Building Research,集集地震砂土液化使房子产生较大沉陷,China Academy of Building Research,1964年日本新瀉发生7.5级地震，地基液化，使得建筑物严重倾斜甚至倒下，但结构本身没破坏,China Acad
16、emy of Building Research,1964年日本新瀉发生7.5级地震，地基液化，使得建筑物严重倾斜甚至倒下，但结构本身没破坏,China Academy of Building Research,建造在陡坡之上的建筑由于避让的距离不够，地震时边坡滑移或变形引起建筑的倒塌、倾斜或开裂。如图4所示为陕西宝鸡市陈仓区某住宅楼因边坡避让距离不足及孤山效应等原因导致的开裂破坏。,(a)外纵墙距离左侧陡坡不足2m(b)横墙竖向裂缝(c)内部墙体裂缝陕西宝鸡市陈仓区某住宅楼因边坡避让距离不足导致的开裂破坏,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,条文条明确规定：选择建筑场地时,应按规定划分对建筑抗
17、震有利、一般、不利和危险的地段.,China Academy of Building Research,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,本次修订，明确其它地段划为可进行建设的一般场地。考虑到高含水量的可塑黄土在地震作用下会产生震陷，历次地震的震害也比较重，当地表存在结构性裂缝时对建筑物抗震也是不利的，因此将其列入不利地段。,China Academy of Building Research,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,条文条规定：场地内存在发震断裂时,应对断裂的工程影响进行评价:下列情况下不考虑发震断裂错动的影响：(1)设防烈度 8 度；(2)非全新世活动断裂(一万年以上的活动断裂)
18、；(3)8、9 度时，隐伏断裂的覆盖土层厚度分别大于60m、90m。不符合上述条件的情况,应避开主断裂带,最小避让距离:,China Academy of Building Research,发震断裂的直接建筑震害,关于地面破裂及其对建筑物造成的破坏作用目前还了解很少，更不知道如何进行抗震设防，一般认为只能依靠避让，这是因为地震引起的地表错动伴随有剪切、撕裂、抬升、倾斜、转动及其造成的地面变形破坏力很大。抗震设计规范中规定的避让距离就是在这样的背景条件下针对断裂破坏制定的。从历次地震灾害调查中人们已经发现，当建筑物距离发震断裂十几米至几十米，地面错动的直接破坏一般就见不到了。但是要精确的确定在
19、未来的地震中地面破裂会发生在哪里则是非常困难的。目前能够估计出来的发震断裂及其地面破裂线往往只能是一个范围，或这个范围的中心线。考虑到划定发震断裂以及地面破裂的不确定性以及在地震破裂线两侧的强烈地面震动，在2001年的建筑抗震设计规范中给出了比较严格的避让距离。这次修订略微放松了对发震断裂的避让要求，这主要是根据最近十多年来的断裂震害调查和分析研究的结果。,China Academy of Building Research,1999年集集地震中断裂穿过建筑群的情况,China Academy of Building Research,前图中圈出来的两栋建筑的震害,China Academy
20、of Building Research,1999年集集地震跨过车龙埔断裂的4层钢筋混凝土建筑,China Academy of Building Research,1999年集集地震跨过车龙埔断裂的4层钢筋混凝土建筑,China Academy of Building Research,汶川地震小渔洞照的断层出露地表一定距离范围内建筑震害（刘爱文摄）,China Academy of Building Research,小鱼洞罗渔阳村复兴路西侧建筑物倒塌情况，竖向位错 1.0m,水平位错不明显，地表破裂带宽度21m，建筑物完全倒塌宽度为26m，上盘比下盘破坏严重,China Academy
21、of Building Research,都江堰八角庙一军队招待所院内建筑物倒塌，断层的逆冲竖向位移为4.7-5.3m,破裂带宽度为,China Academy of Building Research,发震断裂的直接建筑震害,近几年对强烈地震中发震断层与建筑地基基础相互作用，数值模拟和离心机试验等研究进一步受到重视。例如欧共体组织了从震害分析，数值模拟和离心机试验等多方面开展了重大项目（QUAKER）的研究，在总结研究成果和以往规定的基础上对发震断层区的建设和设计要求了提出了初步的建议。北京市地震局胡平与香港科技大学合作对第四纪地层中不同活动年代断层的同震行为（地表形变，地表破裂分布及影响范
22、围，断裂错动机理等）开展了一系列的离心机试验研究，对发震断裂的避让提出了意见和建议。在以上研究成果都说明我国抗震设计规范对发震断裂的避让要求是偏严的。,China Academy of Building Research,发震断裂的直接建筑震害,由于对未来发生地震的断层目前还不能正确的加以确定，这是比地震烈度区划更困难的任务，在短期内恐怕不大可能取得突破性的进展。在这种情况下，断层的避让距离实际是在十分不确定的前提下所做出的规定。考虑到地震地质部门确定破裂线的难度和不确定性，为保障安全起见有必要在试验，数值模拟和地震现场调查所的结果的基础上适当增加避让距离。我国建筑抗震设计规范中规定的发震断裂
23、避让范围与从破裂线之间的距离，考虑到断裂线定位的不确定性，适当扩大从起算的避让距离范围看来是必要的。综合考虑以上情况，在这次修订中对对地震断裂线避让距离的规定略有放松，在一定条件下允许在断裂线以外的地段分散地建造某些小型建筑物。,China Academy of Building Research,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,条文条规定：在避让距离的范围内确有需要建造分散的、低于三层的丙、丁类建筑时，应按提高一度采取抗震措施，并提高基础和上部结构的整体性，且不得跨越断层线。考虑到地震区、特别是山区大量民居建造的实际情况，当确实需要在避让范围内建造房屋时，仅限于建造分散的、不超过二层的丙、
24、丁类建筑，同时应按提高一度采取抗震措施，并提高基础和上部结构的整体性，且不得跨越断层。严格禁止在避让范围内建造甲、乙类建筑。文字表达略有改动：确定覆盖层厚度时，要求下部所有土层均大于500m/s。执行中常出现一见到大于500m/s的土层就确定覆盖厚度而忽略对以下各土层的要求，在实际应用时易发生错误，故予以明确,China Academy of Building Research,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,条文条明确规定：存在饱和沙土和饱和粉土的地基,除6度设防外(乙类建筑按照7度要求判别处理),应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级采取相应的措施.
25、本次修订的变化如下：1、一般要求将液化判别深度加深到20m，对于规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m范围内土的液化。2、对地震液化判别方法进行了改进与完善。根据人工神经网络模型与我国大量的液化和未液化现场观测数据，得到极限状态时的液化强度比函数，建立安全裕量方程，利用结构系统的可靠度理论可得到液化概率与安全系数的映射函数，并可给出任一震级不同概率水平、不同地面加速度以及不同地下水位和埋深的液化临界锤击数。,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,建筑抗震设计
26、规范有关的专门要求：,汶川地震中，山区的建筑震害较为明显，因此，将条提升为强制性条文，要求建造于“条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段的建筑结构，地震作用应乘以增大系数1.11.6”。该增大系数的取值，与突出地形的高度、平均坡降角度以及建筑场地至台地边缘的距离有关，参见抗震规范条的条文说明。依据：宏观震害调查的结果和对不同地形条件和岩土构成的形体所进行的二维地震反应分析结果。,China Academy of Building Research,孤山效应 国内多次大地震的调查资料表明，局部地形条件是影响建筑物破坏程度的一个重要因素。宁夏海源地震，位
27、于渭河谷地的姚庄，烈度为7度；而相距仅两公里的牛家山庄，因位于高出百米的突出的黄土梁上，烈度竟高达9度。1966年云南东川地震，位于河谷较平坦地带的新村，烈度为8度；而邻近一个孤立山包顶部的矽肺病疗养院，从其严重破坏程度来评定，烈度不低于9度。海城地震，在大石桥盘龙山高差58m的两个测点上收到的强余震加速度记录表明，孤突地形上的地面最大加速度，比坡脚平地上的加速度平均大了1.84倍。l970年通海地震的宏观调查数据表明，位于孤立的狭长山梁顶部的房屋，其震害程度所反映的烈度，比附近平坦地带的房屋约高出一度。2008年汶川地震中，陕西省宁强县高台小学，由于位于近20米高的孤立的土台之上，地震时其破
28、坏程度明显大于附近的平坦地带。,China Academy of Building Research,根据历次地震宏观震害经验和地震反应分析结果，局部突出地形地震反应的总体趋势，大致可以归纳为以下几点：a、高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈强烈；b、离陡坎和边坡顶部边缘的距离愈大，反应相对减小；c、从岩土构成方面看，在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大；d、高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应是明显减小的；e、边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。,China Academy of Building Research,2、建筑的不规则布置与薄弱部位问题,从有利于建筑抗震的
29、角度出发，地震区的房屋建筑平面形状应以方形、矩形、圆形为好，正六边形、正八边形、椭圆形、扇形次之，L形、T形、十字形、U形、H形、Y形平面较差。1985年9月墨西哥地震后，墨西哥“国家重建委员会首都地区规范与施工规程分会”对地震中房屋破坏原因进行了统计分析，结果表明，拐角形建筑的破坏率达到42%，明显高于其他形状的房屋。同时,地震区建筑的竖向体型及刚度变化要均匀，宜优先采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状，尽量避免过大的外挑和内收。因为立面形状的突然 变化，必然带来质量和抗推刚度的剧烈变化，地震时，该突变部位就会因剧烈振动或塑性变形集中效应而加重破坏。1985年9月墨西哥地震，一些大底盘
30、高层建筑，由于低层裙房与高层主楼相连，没有设缝，体形突变引起刚度突变，使主楼底部接近裙房屋面的楼层变成相对柔弱的楼层，地震时因塑性变形集中效应而产生过大层间侧移，导致严重破坏。,China Academy of Building Research,对称结构在地面平动作用下，一般仅发生平移振动，各构件的侧移量相等，水平地震力按构件刚度分配，因而各构件受力比较均匀。而非对称结构，由于刚心偏在一边，质心与刚心不重合，即使在地面平动作用下，也会激起扭转振动。其结果是，远离刚心的刚度较小的构件，由于侧移量加大很多，所分担的水平地震剪力也显著增大，很容易因超出允许抗力和变形极限而发生严重破坏，甚至导致整个
31、结构因一侧构件失效而倒塌。历次地震的震害经验表明，在同一次地震中，体型复杂的房屋比体型规则的房屋容易破坏，甚至倒塌，因此，建筑方案的规则性对建筑结构的抗震安全性来说十分重要。这里的“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则”的具体界限随结构类型的不同而异，需要建筑师和结构工程师互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。,China Academy of Building Research,天津754厂11号车间（图2-27），为高25.3m的5层钢筋混凝土框架体系，全长l09m，房屋两端的楼梯间采用490mm厚的砖承重墙，刚度很大
32、；房屋长度的中央设双柱伸缩缝，将房屋分成两个独立区段。就一个独立区段而言，因为伸缩缝处是开口的，无填充砖隔墙，结构偏心很大。1976年唐山地震时，由于强烈扭转振动导致2层有11根中柱严重破坏，柱身出现很宽的X形裂缝。,China Academy of Building Research,1976年唐山地震中天津754厂11号车间结构平面简图,结构平面布置时，应特别注意具有很大抗侧刚度的钢筋混凝土墙体和钢筋混凝土芯筒位置，力求在平面上要居中和对称。此外，抗震墙宜沿房屋周边布置，以使结构具有较强的抗扭刚度和较强的抗倾覆能力。除结构平面布置要合理外，结构沿竖向的布置宜等强。结构抗震性能的好坏，除取决
33、于总的承载能力、变形和耗能能力外，避免局部的抗震薄弱部位是十分重要的。,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,不规则或具有明显薄弱部位的建筑物，地震时扭转作用其对薄弱部位（底层角柱）造成严重破坏，整栋楼岌岌可危。,都江堰市某商住楼,六层底框结构，底层柱头加腋，加腋部位以下箍筋未加密，未按规定设置钢筋混凝土抗震墙,地震中角部几根柱混凝土压溃，钢筋笼呈灯笼状.,China Academy of Building Research,都江堰市某五层住宅楼，一层整体倒塌。,China Academy o
34、f Building Research,阪神地震底层毁坏而倾倒,China Academy of Building Research,阪神地震底层毁坏而倾倒,China Academy of Building Research,台湾集集地震某饭店因底层空旷(营业厅),刚度突变导致底层倒塌,China Academy of Building Research,阪神地震某医院中间薄弱层(第五层)倒塌,首层完好,China Academy of Building Research,阪神地震中神户市政府办公楼2号馆（8层）的第6层被错平，左侧1号馆完好,China Academy of Buildin
35、g Research,阪神地震中神户市政府办公楼2号馆倒塌,China Academy of Building Research,都江堰市华夏广场小区，2003年建成使用,底部两层整体倒塌，上部下坐,China Academy of Building Research,都江堰市华夏广场小区，底部两层整体倒塌，上部下坐，五层变成三层,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,强制性条文条明确规定：不规则的建筑结构应按要求进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。本次修订进一步强调建筑形体符合抗震概念设计对于结构抗震安全的重要性。补充规定：“建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确
36、其形体的规则性；不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；不应采用严重不规则的建筑”。规则与不规则的区分，条文条规定了一些定量的界限，但实际引起建筑不规则的因素还有很多，特别是复杂的建筑体型，很难用简化的定量指标一一区分并规定限制范围。设计人员要根据合理的抗震概念设计原则，对所设计的建筑的抗震性能有所估计，避免采用抗震性能差的不规则设计方案.,China Academy of Building Research,在实际工程中，对于各种不规则程度的判断与把握，可参照建质2006220号文件超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点的相关规定执行：一
37、、一般不规则，按建筑结构（包括某个楼层）布置上出现表1中一项不规则进行界定。二、特别不规则，按以下三种类型进行判断：1、同时具有表1所列基本不规则的三个或三个以上；2、具有表2所列的一项不规则；3、具有表1所列二项基本不规则且其中有一项接近表2的不规则指标。三、严重不规则，指体型复杂，多项实质性的突变指标或界限超过抗震规范条规定的上限值或某一项大大超过规定，具有严重的抗震薄弱环节，可能导致地震破坏的严重后果者，意味着该建筑方案在现有经济技术条件下，存在明显的地震安全隐患。,China Academy of Building Research,表1 不规则建筑方案的基本类型,China Acad
38、emy of Building Research,表2 特别不规则的项目举例,China Academy of Building Research,本次修订补充规定：1)平面不规则且竖向不规则的建筑，应根据不规则类型的数量和程度，有针对性地采取不低于本规范要求的各项抗震措施。特别不规则的建筑，采取更有效的加强措施或对薄弱部位采用相应的抗震性能化设计方法 2)竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等，乘以1.252.0的增大系数；,China Academy of Building Research,本次修订补充规定：3)
39、扭转不规则时，应计入扭转影响，且在规定的水平力作用下(楼层的位移不采用各振型位移的CQC组合计算，按国外的规定明确改为取“给定水平力”计算，可避免有时CQC计算的最大位移出现在楼盖边缘的中部而不在角部，而且对无限刚楼盖、分块无限刚楼盖和弹性楼盖均可采用相同的计算方法处理；该水平力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力，并考虑偶然偏心；结构楼层位移和层间位移控制值验算时，仍采用CQC的效应组合)，楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5 倍，当最大层间位移远小于规范限值时，可适当放宽；,China Academy of Buildi
40、ng Research,3、框架结构的整体倒塌,钢筋混凝土框架结构房屋是我国工业与民用建筑较常用的结构形式，层数一般在十五层以下，多数为五十层。框架结构的特点是建筑平面布置灵活，可以取得较大的使用空间，具有较好的延性。但其整体侧向刚度较小，在强烈地震作用下侧向变形较大，易造成部分框架柱失稳破坏，由于赘余度较少，容易形成连续倒塌机制，从而导致结构整体倾覆倒塌。同时，非结构构件破坏比较严重，不仅地震中危及人身安全和造成较大的财产损失，而且震后的加固修复的费用很高。在我国的历次大地震中，这类结构形式的房屋震害比砌体房屋要轻得多。但是，未经抗震设计或抗震概念设计存在明显问题的钢筋混凝土框架结构房屋也存
41、在很多薄弱环节；同时，在遭遇8度及8度以上的地震作用下，有一定数量的这类房屋产生中等或严重破坏，极少数甚至整体倒塌。地震能量过大、烈度过高，远远超过建筑结构的极限承载能力，也会导致结构整体倒塌破坏。,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,汶川地震中，大部分混凝土框架结构表现良好，但也有少数框架结构倒塌。其原因主要是这类框架结构跨度普遍较大，层高较高，结构侧向刚度较小，维护墙和隔墙不合理布置，在强烈地震作用下，结构侧向位移过大，造成部分框架柱失稳破坏，由于冗余度较少，容易形成连续倒塌机制，从而导
42、致结构整体倾覆倒塌。,图6 汶川县某中学框架结构教学楼在地震中整体倾覆倒塌,China Academy of Building Research,北川县某框架结构建筑，房屋整体倒塌,China Academy of Building Research,都江堰市某五层框架结构建筑，完全倒塌,China Academy of Building Research,1985年9月19日，在离墨西哥首都墨西哥城约400公里的海域发生了8.1级强烈地震，震源深度33公里；21日又发生了7.5级强余震。这两次地震，给墨西哥和远离震中的墨西哥城造成了严重的人员伤亡和经济损失.共振效应引起的灾害不可忽视。这次破
43、坏的建筑物中9层以上的中高层建筑物占的比例很大（见图）。这类建筑物的自振周期在1.52.0秒范围，恰好与地震动的卓越周期接近，使建筑物发生共振而加剧了破坏。,China Academy of Building Research,设计等方面的失策。一些框架因梁、柱截面过小和超量配筋发生剪、压破坏而倒塌。无梁楼盖结构，因楼板在柱周围发生弯曲挤压继而冲切破坏后倒塌。具有拐角形平面的建筑，破坏率显著增高。带大底盘的高层建筑，塔楼下部与裙房相接的楼层发生严重破坏，反映出竖向刚度突变的不良后果。,China Academy of Building Research,台湾集集地震中(7.3级),位于云林县斗
44、六市的中山国宝二期大楼（两栋12层钢筋混凝土框架结构住宅）由于柱子数量少，赘余度不够造成东侧大楼六层以下倒塌，西侧大楼五层以下倒塌,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,重视抗震概念设计：多高层框架结构中应设置多道抗震防线，如设置少量钢筋混凝土剪力墙、斜支撑或柱子两侧加翼墙，作为第一道防线，首先承担地震力，吸收地震能量，防止柱子破坏导致整体结构倒塌本次修订内容：1)框架结构的适用最大高度，除6度外有所降低。2)将框架结构的30m高度分界改为24m,抗震等级略有提高3)规定了少墙框架结构内容。在框架结构中设置少量抗震墙，往往是为了增大框架结构的刚度、满足层间位移角限值的要求，仍然为框架结构，但层间位
45、移角限值需按底层框架部分承担倾覆力矩的大小，在框架结构和框架-抗震墙结构两者的层间位移角限值之间适当内插。,China Academy of Building Research,建筑抗震设计规范有关的专门要求：,本次修订内容：4)一、二、三、四级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.7(1.5)、1.5(1.25)、1.3(1.15)和1.2。底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。框架结构计算嵌固端所在层即底层的柱下端过早出现塑性屈服，将影响整个结构的抗地震倒塌能力。嵌固端截面乘以弯矩增大系数是为了避免框架结构柱下端过早屈服。当仅用插筋满足柱嵌固端截面弯矩增大的要
46、求时，可能造成塑性铰向底层柱的上部转移，对抗震不利。规范提出按柱上下端不利情况配置纵向钢筋的要求。5)提高了一、二、三、四级框架的柱轴压比和柱纵向钢筋的最小总配筋率的要求,China Academy of Building Research,设计对策:、设置多道抗震防线 能造成建筑物破坏的强震持续时间，少则几秒，多则几十秒，有时甚至更长（比如汶川地震的强震持续时间达到80秒以上）。如此长时间的震动，一个接一个的强脉冲对建筑物产生往复式的冲击，造成积累式的破坏。如果建筑物采用的是多重抗侧力体系，第一道防线的抗侧力构件破坏后，后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震冲击，进
47、而保证建筑物的最低限度安全，避免倒塌。在遇到建筑物基本周期与地震动卓越周期相近的情况时，多道防线就显示出其良好的抗震性能。采取增加斜支撑或柱子两侧增加钢筋混凝土翼墙（Wing Wall）等方法,China Academy of Building Research,China Academy of Building Research,台湾某学校沿纵向设置了钢筋混凝土翼墙，在集集地震中完好无损。,、足够的侧向刚度 根据结构反应谱分析理论，结构越柔，自振周期越长，结构在地震作用下的加速度反应越小，即地震影响系数a越小，结构所受到的地震作用就越小。但是，是否就可以据此把结构设计得柔一些，以减小结构的地
48、震作用呢？自1906年洛杉矶地震以来，国内外的建筑地震震害经验（如前所述）表明，对于一般性的高层建筑，还是刚比柔好。采用刚性结构方案的高层建筑，不仅主体结构破坏轻，而且由于地震时结构变形小，隔墙、围护墙等非结构构件受到保护，破坏也较轻。而采用柔性结构方案的高层建筑，由于地震时产生较大的层间位移，不但主体结构破坏严重，非结构构件也大量破坏，经济损失惨重，甚至危及人身安全。所以，层数较多的高层建筑，不宜采用刚度较小的框架体系，而应采用刚度较大的框架-抗震墙体系、框架-支撑体系或筒中筒体系等抗侧力体系。正是基于上述原因，目前世界各国的抗震设计规范都对结构的抗侧刚度提出了明确要求，具体的做法是，依据不
49、同结构体系和设计地震水准，给出相应结构变形限值要求。我国抗震规范规定了各类结构多遇地震和罕遇地震下的变形限值要求。,China Academy of Building Research,、足够的冗余度 建筑的倒塌往往都是结构构件破坏后致使结构体系变为机动体系的结果，因此，结构的冗余度（即超静定次数）越多，进入倒塌的过程就越长。从能量耗散角度看，在一定地震强度和场地条件下，输入结构的地震能量大体上是一定的。在地震作用下，结构上每出现一个塑性铰，即可吸收和耗散一定数量的地震能量。在整个结构变成机动体系之前，能够出现的塑性铰越多，耗散的地震输入能量就越多，就更能经受住较强地震而不倒塌。从这个意义上来
50、说，结构冗余度越多，抗震安全度就越高。从结构传力路径上看，超静定结构要明显优于静定结构。对于静定的结构体系，其传递水平地震作用的路径是单一的，一旦其中的某一根杆件或局部节点发生破坏，整个结构就会因为传力路线的中断而失效。而超静定结构的情况就好得多，结构在超负荷状态工作时，破坏首先发生在赘余杆件上，地震作用还可以通过其他途径传至基础，其后果仅仅是降低了结构的超静定次数，但换来的却是一定数量地震能量的耗散，而整个结构体系仍然是稳定的、完整的，并且具有一定的抗震能力。,China Academy of Building Research,、良好的结构屈服机制 一个良好的结构屈服机制，其特征是结构在其
