教学情境四：建筑结构抗震 任务1、钢筋混凝土结构抗震 任务2、砌体结构抗震

任务1、钢筋混凝土结构抗震 12.1.1 地震及其破坏作用 1.地震成因和类型 12.1.1 地震及其破坏作用 1.地震成因和类型 地震按其产生的原因，主要可分为火山地震、陷落地震、人工诱发地震和构造地震。 根据地震发生的部位，可将其划分为浅源地震(小于60km)、中源地震(震源深度为60~300km)和深源地震(震源深度大于300km)。震源深度越小，地震对地面造成的破坏性越大。我国发生的地震绝大多数属于浅源地震（震源深度在10~20km左右）。

2.常用地震术语 震源：地震发生时岩层断裂或错动产生振动的部位； 震源深度：震源至地面的垂直距离称为； 震中：震源在地表的垂直投影点称为； 震中区：地震发生时震动和破坏最大的地区称为； 震中距：受地震影响地区至震中的距离称为震中距； 等震线：在同一地震中，具有相同地震烈度地点连线。

3.地震的破坏作用 （1）地表的破坏现象 1）地裂缝 重力地裂缝：由于地面作剧烈震动而引起的惯性力超过了土的抗剪强度所致。构造地裂缝：与地质构造有关，是地壳深部断层错动延伸至地面的裂缝。 2）喷砂冒水 在地下水位较高的平原及沿海地区，地下存在埋深较浅的细砂层或粉土层时，可能发生喷砂冒水现象。

3）地面下沉 在强烈的地震作用下，在回填土和孔隙较大粘性土等松软而压缩性较高的土层中，往往发生震陷，使建筑物破坏，此外，在岩溶洞和采空区也常发生震陷。 4）滑坡、塌方 在强烈的地震下，常引起河岸、陡坡滑坡，有时规模很大，造成公路堵塞、岸边建筑物破坏。

（2）建筑物破坏 1）结构丧失整体性 建筑物一般都是由许多构件组成，在地震作用下因构件连接不牢、支撑长度不够或作为支座的墙体倒塌、柱断裂，都会引起结构丧失整体性而破坏。 2）结构承载力不足而引起的破坏 作为结构主要承重的构件，墙、柱、梁等由于其强度不足，在地震发生时首先破坏，不能继续承受重力荷载从而造成房屋倒塌。

3）地基失效 当建筑物建在软弱的地基土上或建在液化的地基土上，而又未进行特殊处理，在地震发生时地基土的抗剪承载能力不能抵抗重力的继续作用，从而造成房屋的局部倾斜或不均匀下沉。 （3）次生灾害 地震除直接造成建筑物的破坏外，还会引起火灾、水灾、有毒物质污染等次生灾害，尤其在大城市，由次生灾害造成的损失有时比地震直接产生的灾害造成的损失还要大。

12.1.2、震级与烈度 震级：衡量地震大小的等级 烈度 地震烈度： 某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响 的强烈程度。 地震烈度： 某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响 的强烈程度。 基本烈度：某地区今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。50年内超越概率大于10%的烈度 多遇烈度：50年内超越概率大于63%的烈度 罕遇烈度：50年内超越概率大于2%~3%的烈度 抗震设防烈度：按国家规定权限批准作为一个地区地震设防依据的地震烈度

12.1.3、抗震设防的原则 我国根据具体情况，提出了三水准目标，二阶段设计法。 原则：小震不坏、中震可修、大震不倒 三水准设防目标 1. 当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用（第一水准）； 2. 当遭受本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，但经一般修理或不需修理仍可继续使用（第二水准）； 3. 当遭受高于本地区设防烈度预估的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏（第三水准）。 二阶段设计法 ① 按地区设防烈度进行构件截面抗震承载力计算〖弹性分析〗 ② 按高于本地区设防烈度的预估罕遇地震作用验算构件弹塑性变形〖概念设计＋构造措施〗 设防范围：烈度小于6度，不设防；6、7、8、9度，设防；大于10度地区不进行工程建设。

12.1.4 抗震设计的基本要求 概念设计的主要内容 抗震设计主要包括：概念设计、计算设计、和构造设计 12.1.4 抗震设计的基本要求 抗震设计主要包括：概念设计、计算设计、和构造设计 结构抗震性能的决定因素首先取决于良好的概念设计 概念设计的主要内容 有利的场地、地基和基础 有利的建筑平面和立面 合理的抗震结构体系 处理好非结构构件和主体结构的关系 材料选择及施工质量

多层及高层钢筋混凝土房屋 抗震措施 一、纵向受拉钢筋的抗震锚固长度 二、纵向受力钢筋的连接 三、钢筋在梁柱节点区的锚固和连接

一、材料 1.混凝土 2. 钢筋 混凝土强度等级不应低于C20； 对于一级抗震等级的框架梁、柱、节点不应低于C30 ； 普通纵向受力钢筋宜选用HRB400级、HRB335级钢筋；箍筋宜选用HRB335级、HPB235、 HRB400级钢筋 ； 对一、二级抗震等级设计的各类框架中的纵向受力钢筋，在采用上述普通钢筋时，要求钢筋的抗拉强度实测值对屈服强度实测值的比不应小于1.25，屈服强度实测值对强度标准值的比不应大于1.3。

（3）节点区钢筋锚固 非抗震设计时框架梁纵向钢筋的连接构造

5、梁、柱钢筋锚固及搭接 在抗震设计时，纵向受力钢筋的锚固和搭接长度要 求比非抗震设计时加大。 （1）纵筋锚固要求 一、二级抗震等级 laE = 1.15la 三级抗震等级 laE = 1.05la 四级抗震等级 laE = 1.00la 式中：la为非抗震设计时受拉钢筋的锚固长度。 （2）纵筋搭接要求 搭接方法有搭接接头、机械接头和焊接接头； 宜优先选用焊接或机械接头； 当采用搭接接头时，其搭接长度应不小于： llE = laE ——钢筋接头面积百分率系数（=1.2~1.6）。

非抗震设计时框架柱的纵向钢筋锚固及梁柱钢筋搭接构造

抗震设计时框架梁柱节点的钢筋搭接构造

12.2.3 抗震构造措施 1、框架结构 （1）、设计原则 设计遵循“强柱弱梁”，“强节点、 强锚固”的原则 （2). 抗震构造措施 1). 框架梁 ①. 截面尺寸

②. 纵向钢筋的配置 1）框架梁的纵向受拉钢筋最小配筋率： 2）梁端钢筋： 3）通长钢筋： 纵向受拉钢筋配筋率不应小于下表规定的数值 。 梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面而积，除满足计算要求外，其比值对一级抗震不小于0.5，二、三级抗震不小于0.3。 3）通长钢筋： 沿梁全长顶面和底面至少应各配置两根通长的纵向钢筋。 对一、二级抗震等级钢筋直径不应小于14mm，且分别不少于梁端顶面和底面纵向受力钢筋中较大截面面积的l／4；对三、四级抗震等级，钢筋直径不小于12mm。

③.梁的箍筋 1）梁端箍筋加密区 在框架梁梁端应设置箍筋加密区。加密区长度、箍筋间距、直径应满足上表 的要求、当梁端纵向受拉钢筋配筋率超过2％时，表中箍筋直径应增大2mm。 第一个箍筋距框架节点边缘不应大于50mm。 加密区长度内的箍筋肢距：对一级抗震不宜大于200mm和箍筋直径20倍中较大值；对二、三级抗震，不宜大于250mm和箍筋直径20倍中较大值；对四级抗震，不宜大于300mm。 2）非加密区 非加密区的箍筋间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍。 沿梁全长箍筋的配筋率不应小于0.3ft/fyv（一级抗震）、0.28ft/fyv（ 二、三级抗震）和0.26ft/fyv （四级抗震） 。

2)、框架柱的配筋 1. 纵向钢筋 框架柱的纵向钢筋宜对称配置。 全部纵向受力钢筋配筋率不应大于5％；当按一级抗震等级设计且柱的剪跨比≤2时，柱每侧纵向钢筋的配筋率不宜大于12％。 ； 截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋的间距不宜大于200mm。 框架柱中纵向受力钢筋，每一侧的配筋率不应小于0.2％ ，全部纵向受力钢筋配筋率不应小于下表中规定数值。

2.箍筋 1）箍筋加密区 2）箍筋肢距 框架柱上下两端箍筋应加密。 加密区长度应取柱截面长边尺寸（或截面直径〕、柱净高的1/6和500mm中三者的最大值。 一、二级抗震等级的角柱应沿柱全高加密箍筋。 加密区的箍筋间距、直径应符合下表的要求。 2）箍筋肢距 加密区内箍筋肢距，对一级抗震不宜大于200mm；二、三级抗震不宜大于250mm；四级抗震不宜大干300mm。同时每隔一根纵筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束。

③柱子的箍筋 柱内常用箍筋形式： 图12.2.1柱常用箍筋形式 框架柱和框支柱上下两端箍筋应加密，加密区的箍筋 最大间距和箍筋的最小直径应符合规范的规定。

3）体积配箍率 柱箍筋加密区内的体积配箍率应符合规范要求。 剪跨比λ≤2时，一、二、三级抗震等级的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，体积配箍率不应小于1.2％，9度时不应小于1.5％。 在柱箍筋加密区之外，箍筋的体积配箍率不宜小于加密区的一半。对一、二级抗震等级，箍筋间距不应大于10d，对三、四级抗震等级，箍筋间距不应大于15d（d为纵向钢筋直径）。

2.抗震墙结构 （1）抗震墙结构混凝土强度等级不应低于C20。 （2）抗震墙的截面尺寸应规范的规定； （3）抗震墙，竖向、横向分布钢筋的配筋，应符合下列要求： ① 一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布筋最小配筋率均不应小于0.25%；四级抗震墙不应小于0.2%；钢筋间距不应大于300mm,直径不应小于8mm。

② 抗震墙竖向和横向分布筋的直径不宜大于墙厚的1/10。 （4）房屋顶层抗震墙以及矩形平面房屋的楼梯间和电梯间抗震墙，端开间的纵向抗震墙、端山墙的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率不应小于0.25%，钢筋间距不应大于200mm，钢筋直径不应小于8mm且不应大于墙肢截面厚度的1/10。 （5）抗震墙两端和洞口两侧应设置边缘构件，并应符合下列要求： ① 抗震墙结构，一、二级抗震墙底部加强部位

及相邻的上一层，应设置约束边缘构件，但墙肢底截面的轴压比较小时可设置构造边缘构件。 ② 一、二级抗震墙的其它部位和三、四级抗震墙，均应按图12.2.5阴影线部位设置边缘构件。

抗震墙的约束边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙，应符合图12.2.6所示要求。

　　为了发挥约束边缘构件的作用,每个箍筋的长边不大于短边的3倍,当约束边缘构件沿墙肢的长度lC较长而设两个箍筋时，相邻两个箍筋应至少相互搭接1/3长边的距离如右图。

抗震墙的构造边缘构件的范围如图12.2.8。

（6）抗震墙墙肢长度大于墙厚的3倍时，箍筋应沿全高加密。 　　（6）抗震墙墙肢长度大于墙厚的3倍时，箍筋应沿全高加密。 　　（7）一、二级抗震墙跨高比不大于2的连梁，除普通箍筋外宜另设斜向交叉构造钢筋。顶层连梁的纵向钢筋锚固范围内，应设置箍筋。

（8）洞口补强构造

3.钢筋混凝土框架—抗震墙结构 （1）抗震墙的布置 　　一般情况下，抗震墙布置在竖向荷载较大处，平面形状变化处以及楼梯间和电梯间。考虑到施工时支模的困难，一般不在抗震缝两侧同时设置抗震墙。 　　纵横向抗震墙，宜合并布置为L形、T形、口字形，使纵墙可以做为横墙的翼缘，或横墙做为纵墙的翼缘，从而提高其强度和刚度。 　　抗震墙的间距不应过大，以防止楼板在自身平面内变形过大。抗震墙之间楼（屋）盖的长宽比应符合规范的规定。

（2）抗震墙的构造 抗震墙的截面厚度应符合规范的规定。 　　抗震墙的截面厚度应符合规范的规定。 抗震墙的配筋率，一、二、三级应≥0.25%，四级应≥0.2%。钢筋直径≥8mm，同时≤墙厚/10，间距应≤300mm。

任务2、砌体结构抗震要求 一、震害及分析 交叉裂缝 墙体交叉裂缝 产生原因：主拉应力过大 裂缝形状：倾斜阶梯状且交叉 出现部位：内外纵横墙、窗间墙 分布规律：底层墙体比顶层严重 空旷空间墙体的开裂 产生原因：抗震墙体相距较远，墙体受弯剪或水平弯曲作用 裂缝形状：通长水平裂缝 出现部位：大房间房屋顶层，大开间房屋外墙 分布规律：空旷房间的外纵墙或山墙开裂严重；错层、房屋平面凹凸变化处、墙体在门窗洞口过分被削弱处开裂严重。 通长水平裂缝

转角裂缝 转角墙及内外墙连接处的破损 产生原因：转角处分担地震作用较多 裂缝形状：竖向裂缝、三角形或菱形 出现部位：内外墙连接处、房屋转角 分布规律：纵墙承重房屋比横墙承重房屋严重；墙体布置不对称时比规则严重；不设置圈梁时比设置时严重；大洞口、空旷房间或楼梯间严重；内外墙拉结差时严重。 竖向裂缝 外纵墙倒塌

碰撞损坏 碰撞损坏 产生原因：墙体振动，互相碰撞挤压 出现部位：伸缩缝和沉降缝两侧 突出屋面楼梯间、电梯间、附墙烟囱、女儿墙等附属结构的破损 突出部位震害 产生原因：“鞭鞘效应” 出现部位：房屋突出部位 分布规律：突出部分的面积相对于下层面积愈小，破损愈严重。 砌体结构房屋楼盖的破损 产生原因：板、梁墙上支承长度不够或无可靠拉结 出现部位：预制板和承重墙连接处 分布规律：无圈梁房屋较有圈梁房屋严重；现浇楼盖的抗震性能优于预制楼盖

二、一般规定 砌体房屋抗震性能与建筑平面布置、结构选型、抗震计算、构造措施和施工质量相关。 砌体房屋抗震设计原则：“小震不坏、中震可修、大震不倒” 抗震概念设计主要内容： ① 建筑总体布置：平面布置宜规则、对称 ；立面布置宜规则 ，应避免局部的突出和错层；楼梯间布置合理，不宜设在房屋端部的第一开间及转角处，不宜突出或开设过大的窗洞。 ② 结构选型：砌体结构房屋高度、层高、高宽比限制 ；承重方案的选择；防震缝的设置 ；抗震横墙最大间距限制 ；墙体局部尺寸限制 ；地下室与基础 ③ 抗震构造措施：钢筋混凝土构造柱 ；钢筋混凝土圈梁 ；墙体间的拉结 ；楼(屋)盖梁板与墙柱间的连接

抗震构造措施 构造柱设置规定 ① 构造柱最小截面尺寸240mm×180mm； ② 混凝土强度等级不低于C20； ③ 纵筋采用4φ12(角柱用4φ14)，箍筋φ6@250，柱上、下端各700mm(600mm)箍筋加密至100mm 。 ④ 构造柱应先砌墙后浇筑混凝土，应砌成马牙槎； ⑤ 构造柱沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1000mm。

墙体间的拉结 大房间的外墙转角及内外墙交接处，均应沿墙高每隔500mm配置2φ6拉结钢筋，并伸入墙内不宜小于1m。

楼(屋)盖梁板与墙柱间的连接 梁板与墙柱间的拉结

再见