高等钢筋混凝土结构-10.结构的延性和抗震.ppt

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1、第十章结构的延性和抗震地震成因及地震类型地壳：地球外表面的一层薄壳。最薄处约5km，地震多发于此。地球的构造地震的发生过程地球内部由于某种原因发生振动，并以波的形式传递到地表引起地面震动。内部发生振动的地方称之为震源。震源在地表的投影叫震中。震源至地面的垂直距离叫震源深度。根据震源深度以60m，300m为限将地震划分为：浅源地震、中源地震、深源地震。浅源地震危害大。地震的成因与类型根据地震成因来分：构造地震：火山地震；塌陷地震；水库引发地震：地震波以及传播地震以波的形式由震源传递到地表。地震波分为：体波和面波。体波体波是指通过地球本体内传播的波，包含纵波、横

2、波。纵波：质点振动方向与波的传递方向一致的波。横波：质点振动方向与波的传递方向垂直的波。纵波为压缩波，无论是在固体内还是液体内均能传播。横波为剪切波，只能在固体内传播。波速可以按下式计算：式中Vp—纵波波速Vs—横波波速E—介质的弹性模量γ—介质的泊松比；ρ—介质的密度；G—介质的剪切模量；λ—拉梅常数通过两种波速的比较可见：纵波的传播速度快于横波，即纵波先到达地面面波瑞雷波振动轨迹剖面(a)和射线(b)面波是指介质表面或地球表面及其附近传播的波，一般认为是体波经地层界面多次反射形成的次生波，包含瑞雷波和乐普波。乐普波的传播是质点在与波的传播方向相垂直的水平

3、方向的剪切型运动。质点在水平方向振动与波行进方向耦合后会产生水平扭转分量。中国地震的特点破坏程度倒塌严重破坏中等破坏轻微破坏基本完好房屋数量(幢)77124172332921比例（％）4.737.6310.5820.4256.641995年日本阪-神大地震的震害统计结果（1626幢钢筋混凝土结构房屋）面临的问题如何分析结构的地震反应？如何保证结构大震不倒？地震作用下混凝土结构的破坏特征底层破坏较普遍的破坏形式。对底层大空间的高层建筑，由于底层相对较弱；对于多层建筑，由于底层承受的地震剪力最大，一般均发生此类破坏。1995年阪－神地震后，据西宫、民崎、伊丹和宝

4、家市的调查，在34栋倒塌、严重破坏的钢筋混凝土结构中，有30栋是底层破坏。中间层破坏对有刚度突变、结构布置不合理、有软弱层的结构，会发生这种破坏。对刚度和质量分布较均匀的结构，在高阶振型的作用下也会发生此种破坏。阪－神大地震时，神户市中央区三宫附近至少有10幢房屋属这种破坏，这些房屋多为写字楼,6～10层，破坏的层次为3～6层，且各层均具有相同的平面形状。1990年菲律宾吕宋岛地震时很多房屋也出现过类似的破坏。叠饼式的坍塌柱子或墙体较弱，破坏后各层楼板重叠坍塌。当柱子的截面尺寸沿房屋高逐渐减小时，结构很容易发生叠饼式的坍塌。1985年墨西哥地震和1995年阪

5、－神地震时出现过多起这种破坏形式。底层或中间层破坏引起的整体倒塌由于底层或中间某些重要构件破坏而使上部结构倒塌。1990年菲律宾棉吕宋岛地震时，该岛碧瑶的一宾馆（HyattTerraceHotelinBaguio）整体倒塌[13-2]。1976年唐山地震时，天津碱厂蒸吸塔工程13层高的钢筋混凝土框架结构7层以上全部倒塌。整体坍塌框架结构产生足够的梁铰后，形成的侧移机构而引起的倒塌。虽然这种破坏的破坏程度较重，但是，结构坍塌以前要经历较大的塑性变形，结构具有良好的延性性能和耗能能力。结构设计时一般都希望结构出现此类破坏。钢筋混凝土结构延性分析延性的基本概念小震

6、不坏；中震可修；大震不倒由于地震作用与结构本身的特性密切相关且由于钢筋混凝土结构的弹塑性性能，单纯提高结构的强度以保证大震不倒是不经济也是不科学的，应该在保证结构具有足够强度的同时，使其在超过弹性后具有足够的变形能力来吸收和耗散地震能结构（或构件）超过弹性后的变形能力即为结构（或构件）的延性刚度与延性由于体系中各抗侧力构件的刚度与延性的不匹配，造成各构件不能同步协调地发挥水平抗力，出现先后破坏的各个击破情况。所以，协调抗侧力体系中各构件的刚度与延性，使之相互匹配，是工程设计中应该努力做到的一条重要抗震设计原则。结构不同部位的延性要求对于地震区的建筑来说，提高

7、结构延性是增强结构抗倒塌能力，并使抗震设计做到经济合理的重要途径之一。在结构抗震设计中，“结构延性”这个术语实际上有以下４层含义：①结构总体延性：一般用结构的“顶点侧移比”或结构的“平均层间侧移比”来表达；②结构楼层延性：以一个楼层的层间侧移比来表达；③构件延性：指整个结构中某一构件（一榀框架或一片墙体）的延性；④杆性延性：指一个构件中某一杆件（框架中的梁或柱，墙片中的连梁或墙肢）的延性。一般而言，在结构抗震设计中，对结构中重要构件的延性要求，高于对结构总体的延性要求；对构件中关键杆件或部位的延性要求，又高于对整个构件的延性要求。要使建筑物在遭遇强烈地震时具

8、有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件及构