8 建筑抗震与防火建筑抗震与防火本章提要本章提要本本章章内内容容：地地震震的的基基本本知知识识、建建筑筑抗抗震震的的设设防防目目标标和和设设计计要要点点，建建筑筑变变形形缝缝的的概概念念、设设置置要要求求和和构构造造，以以及及建建筑筑火火灾灾概概念念、火火灾灾的发展与蔓延、防火分区及划分原则。的发展与蔓延、防火分区及划分原则。学学习习重重点点：掌掌握握建建筑筑变变形形缝缝的的构构造造和和建建筑筑安安全全疏疏散散要要求求；了了解解建建筑筑抗抗震震和和建建筑筑防防火火的的基基本本知识。知识。本本 章章 内内 容容8.1 建筑抗震建筑抗震 8.2 建筑防火建筑防火 地地 震：指由于地壳构造运动使岩层发生断裂、震：指由于地壳构造运动使岩层发生断裂、错动而引起的地面振动。错动而引起的地面振动。震震 源：地壳深处发生岩层断裂、错动的地方。源：地壳深处发生岩层断裂、错动的地方。震震 中：震源正上方的地面。中：震源正上方的地面。地震波：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所地震波：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所积累的变形能突然释放，以波的形式从积累的变形能突然释放，以波的形式从震源向四周传播。震源向四周传播。8.1 建筑抗震建筑抗震8.1.1 地震知识简介地震知识简介8.1.1.1 地震与地震波地震与地震波地震震级：指地震的强烈程度，一般称里氏震级，地震震级：指地震的强烈程度，一般称里氏震级，取决于地震时释放能量的大小。取决于地震时释放能量的大小。地震烈度：指地震时某一地区地面、建地震烈度：指地震时某一地区地面、建( (构构) )筑物筑物遭受地震影响的强烈程度，它不仅与遭受地震影响的强烈程度，它不仅与震级有关，而且与震源深度、距震中震级有关，而且与震源深度、距震中的距离、建筑场地的土质等因素有关。的距离、建筑场地的土质等因素有关。一次地震只有一个震级，但却有不同一次地震只有一个震级，但却有不同的地震烈度。的地震烈度。8.1.1.2 地震震级与地震烈度地震震级与地震烈度 使建筑物经抗震设防后，当遭受到低于本地使建筑物经抗震设防后，当遭受到低于本地区防设烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏区防设烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需要修理仍能继续使用；或不需要修理仍能继续使用； 当遭受到本地区设防烈度影响时，建筑物可能当遭受到本地区设防烈度影响时，建筑物可能有一定损坏，经一般修理或不需修理仍能继续使有一定损坏，经一般修理或不需修理仍能继续使用；用； 当遭受高于本地区设防烈度的罕见地震时，建当遭受高于本地区设防烈度的罕见地震时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的破坏。即做到筑物不致倒塌或发生危及生命的破坏。即做到“小震不坏，中震可修，大震不倒小震不坏，中震可修，大震不倒”。 8.1.2 抗震设防的目标抗震设防的目标n宜选择对抗震有利的场地。宜选择对抗震有利的场地。n建筑的平面布置宜规则、对称，形心和重心建筑的平面布置宜规则、对称，形心和重心尽可能接近，并应具有良好的整体性。尽可能接近，并应具有良好的整体性。n建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的倾向建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的倾向刚度宜均匀变化，建筑的质量分布均匀。刚度宜均匀变化，建筑的质量分布均匀。n选择技术上、经济上合理的抗震结构体系。选择技术上、经济上合理的抗震结构体系。n加强构造处理。加强构造处理。 8.1.3 建筑抗震设计要点建筑抗震设计要点 变形缝：为防止建筑物在外界因素变形缝：为防止建筑物在外界因素(温度变温度变化、地基不均匀沉降及地震化、地基不均匀沉降及地震)作用下产生变形，作用下产生变形，导致开裂，甚至破坏而预留的构造缝。导致开裂，甚至破坏而预留的构造缝。 变形缝分三种类型：伸缩缝、沉降缝和防震变形缝分三种类型：伸缩缝、沉降缝和防震缝。缝。 8.1.4 建筑变形缝建筑变形缝8.1.4.1 变形缝类型及要求变形缝类型及要求(1)(1)伸缩缝伸缩缝通常沿建筑物高度方向设置垂直缝隙，将建筑物断通常沿建筑物高度方向设置垂直缝隙，将建筑物断开，使建筑物分隔成几个独立部分，各部分可自开，使建筑物分隔成几个独立部分，各部分可自由胀缩，这种构造缝称为伸缩缝。由胀缩，这种构造缝称为伸缩缝。伸缩缝要求把建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面伸缩缝要求把建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面以上部分全部断开。以上部分全部断开。伸缩缝的位置和间距与建筑物的结构类型、资料、伸缩缝的位置和间距与建筑物的结构类型、资料、施工条件及当地温度变化情况有关。设计时应根施工条件及当地温度变化情况有关。设计时应根据有关规范的规定设置据有关规范的规定设置( (表表8.18.1、表、表8.2)8.2)。 表表8.1 砌体建筑伸缩缝的最大间距砌体建筑伸缩缝的最大间距 砌体类型 屋顶或楼层结构类别 间距(m)各种砌体 整体式或装配整体式钢筋混凝土结构 有保温层或隔热层的屋顶、楼层 50无保温层或隔热层的屋顶 40装配式无檩体系钢筋混凝土结构 有保温层或隔热层的屋顶、楼层 60无保温层或隔热层的屋顶 50装配式有檩体系钢筋混凝土结构 有保温层或隔热层的屋顶、楼层 75无保温层或隔热层的屋顶 60粘土砖、空心砖砌体 粘土瓦或石棉瓦屋顶；木屋顶或楼层；砖石屋顶或楼层 100石砌体 80硅酸盐块砌体和混凝土块砌体75表表8.2 钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距 结构类型 室内或土中 露天 排架结构 装配式 10070框架结构 装配式 7550现浇式 5535剪力墙结构 装配式6540现浇式 4530挡土墙、地下室墙等类结构 装配式4030现浇式 3020(2)(2)沉降缝沉降缝 沿建筑物高度设置垂直缝隙，将建筑物划沿建筑物高度设置垂直缝隙，将建筑物划分成若干个可以自由沉降的单元，这种垂直缝分成若干个可以自由沉降的单元，这种垂直缝称为沉降缝。称为沉降缝。 符合下列条件之一者应设置沉降缝：符合下列条件之一者应设置沉降缝：当当建筑物相邻两部分有高差；建筑物相邻两部分有高差；相邻两部分荷载相邻两部分荷载相差较大；相差较大；建筑体型复杂，连接部位较为薄建筑体型复杂，连接部位较为薄弱；弱；结构形式不同；结构形式不同；基础埋置深度相差悬基础埋置深度相差悬殊；殊；地基土的地耐力相差较大。地基土的地耐力相差较大。 沉降缝的宽度与地基的性质和建筑物的高度沉降缝的宽度与地基的性质和建筑物的高度有关，地基越软弱，建筑的高度越大，沉降缝的有关，地基越软弱，建筑的高度越大，沉降缝的宽度也越大宽度也越大( (表表8.3)8.3)。 表表8.3 沉降缝的宽度沉降缝的宽度 地基情况 建筑物高度 沉降缝的宽度（mm） 一般地基 120 湿陷性黄土地基 3070 (3)(3)防震缝防震缝 在变形敏感部位设缝，将建筑物分为若干个在变形敏感部位设缝，将建筑物分为若干个体型规整、结构单一的单元，防止在地震波的作体型规整、结构单一的单元，防止在地震波的作用下互相挤压、拉伸，造成变形破坏，这种缝隙用下互相挤压、拉伸，造成变形破坏，这种缝隙叫防震缝。叫防震缝。 地震设防烈度为地震设防烈度为8 8度、度、9 9度地区的多层砌体建度地区的多层砌体建筑物，有下列情况之一时应设防震缝：筑物，有下列情况之一时应设防震缝：建筑物建筑物立面高差在立面高差在6m6m以上；以上；建筑物有错层，且楼板错建筑物有错层，且楼板错层高差较大；层高差较大；建筑物各部分结构刚度、质量截建筑物各部分结构刚度、质量截然不同。然不同。 防震缝的宽度，在多层砖混结构中按设防烈度防震缝的宽度，在多层砖混结构中按设防烈度的不同取的不同取50100mm；在多层钢筋混凝土框架结；在多层钢筋混凝土框架结构建筑中，建筑物的高度不超过构建筑中，建筑物的高度不超过15m时为时为70mm，当建筑物高度超过，当建筑物高度超过15m时，缝宽见表时，缝宽见表8.4。 表表8.4 8.4 防震缝的宽度防震缝的宽度 设防烈度 建筑物高度 缝宽 7度 每增加4m 在70mm基础上增加20mm 8度 每增加3m 在70mm基础上增加20mm 9度 每增加2m 在70mm基础上增加20mm (1)(1)基础变形缝基础变形缝 基础在沉降缝处的构造有双墙式、交叉式和基础在沉降缝处的构造有双墙式、交叉式和悬挑式。悬挑式。 双墙式的基础双墙式的基础 ( (图图8.1(a)8.1(a) 交叉式的基础交叉式的基础 ( (图图8.1(b)8.1(b) 悬挑式的基础悬挑式的基础 ( (图图8.1(c)8.1(c)8.1.4.2 变形缝的构造变形缝的构造(2)(2)墙体变形缝墙体变形缝 变形缝的构造形式与变形缝的类型和墙体变形缝的构造形式与变形缝的类型和墙体的厚度有关，可做成平缝、错口缝或企口缝的厚度有关，可做成平缝、错口缝或企口缝( (图图8.2)8.2)。 伸缩缝伸缩缝 ( (图图8.3(a)8.3(a) 沉降缝沉降缝 ( (图图8.3(b)8.3(b) 防震缝防震缝 ( (图图8.3(c)8.3(c) 内墙变形缝的构造应考虑与室内的装饰环境内墙变形缝的构造应考虑与室内的装饰环境相协调，并满足隔声、防火要求。一般采用具有相协调，并满足隔声、防火要求。一般采用具有一定装饰效果的木条盖缝一定装饰效果的木条盖缝( (图图8.4)8.4)。 (3)(3)楼地层变形缝楼地层变形缝 楼板层变形缝楼板层变形缝 楼板层变形缝的宽度应与墙体变形缝一致，楼板层变形缝的宽度应与墙体变形缝一致，上部用金属板、预制水磨石板、硬塑料板等盖缝，上部用金属板、预制水磨石板、硬塑料板等盖缝，以防止灰尘下落。以防止灰尘下落。 ( (图图8.5(a)8.5(a) 地坪层变形缝地坪层变形缝 当地坪层采用刚性垫层时，变形缝应从垫层当地坪层采用刚性垫层时，变形缝应从垫层到面层处断开，垫层处缝内填沥青麻丝或聚苯板，到面层处断开，垫层处缝内填沥青麻丝或聚苯板，面层处理同楼面面层处理同楼面( (图图8.5(b)8.5(b)。(4)(4)屋顶变形缝屋顶变形缝 屋顶在变形缝处的构造分为等高屋面变形缝屋顶在变形缝处的构造分为等高屋面变形缝和不等高屋面变形缝两种。和不等高屋面变形缝两种。 等高屋面变形缝等高屋面变形缝 a a不上人屋面变形缝不上人屋面变形缝 ( (图图8.6)8.6) b b上人屋面变形缝上人屋面变形缝 ( (图图8.7)8.7) 不等高屋面变形缝不等高屋面变形缝 ( (图图8.8)8.8)(1)(1)可燃物质可燃物质 凡能与空气中的氧或其他氧化剂起剧烈反应的物凡能与空气中的氧或其他氧化剂起剧烈反应的物质，一般都称为可燃物质。质，一般都称为可燃物质。(2)(2)助燃物质助燃物质 凡能帮助和支持燃烧的氧气或氧化剂叫助燃物质凡能帮助和支持燃烧的氧气或氧化剂叫助燃物质(3)(3)火源火源 凡能引起可燃物质燃烧的热能源称为火源。凡能引起可燃物质燃烧的热能源称为火源。8.2 建筑防火建筑防火8.2.1 建筑火灾简介建筑火灾简介8.2.1.1 建筑物起火的条件建筑物起火的条件 火源一般分为直接火源和间接火源两大类。火源一般分为直接火源和间接火源两大类。直接火源主要有四种：直接火源主要有四种： 明火、电火花、雷击起火、地震和战争明火、电火花、雷击起火、地震和战争火灾火灾间接火源主要有两种：间接火源主要有两种： 加热自燃起火加热自燃起火 物品本身自燃起火物品本身自燃起火建筑火灾的发展分为三个过程建筑火灾的发展分为三个过程( (图图8.9)8.9)： 火灾初起阶段火灾初起阶段 火灾猛烈燃烧阶段火灾猛烈燃烧阶段 火灾衰减阶段火灾衰减阶段8.2.1.2 火灾发展的过程火灾发展的过程(1)(1)建筑火灾的蔓延方式建筑火灾的蔓延方式 热传导热传导 指物体一端受热时，通过物体分子指物体一端受热时，通过物体分子的运动，将热量传至另一端的传热方式。的运动，将热量传至另一端的传热方式。 热辐射热辐射 指热量通过空气为媒介，以电磁波指热量通过空气为媒介，以电磁波的形式向周围传递的传热方式。的形式向周围传递的传热方式。 热对流热对流 指炽热的烟气与冷空气之间相互流指炽热的烟气与冷空气之间相互流动，使热量得以传递的传热方式。动，使热量得以传递的传热方式。8.2.1.3 建筑火灾的蔓延方式与途径建筑火灾的蔓延方式与途径(2)(2)建筑火灾的蔓延途径建筑火灾的蔓延途径 由外墙门窗洞口向上层蔓延由外墙门窗洞口向上层蔓延 ( (图图8.10(b)8.10(b) 为了防止火灾向上层蔓延，可加大上下层门为了防止火灾向上层蔓延，可加大上下层门窗洞口之间的墙体高度，或利用外墙挑出的阳台窗洞口之间的墙体高度，或利用外墙挑出的阳台板、窗楣板、雨篷等，使火焰偏离上层门窗洞口，板、窗楣板、雨篷等，使火焰偏离上层门窗洞口，阻止火灾向上层蔓延阻止火灾向上层蔓延( (图图8.10(a)8.10(a)、(c)(c)。 火灾的横向蔓延火灾的横向蔓延 火灾通过竖井或竖向空隙蔓延火灾通过竖井或竖向空隙蔓延 火灾由通风管道蔓延火灾由通风管道蔓延 一是选择耐火时间较长的建筑结构，结合建一是选择耐火时间较长的建筑结构，结合建筑物的耐火等级，合理选择建筑构配件的材料和筑物的耐火等级，合理选择建筑构配件的材料和构造做法。构造做法。 二是根据建筑物的耐火等级和层数，限制建二是根据建筑物的耐火等级和层数，限制建筑物内疏散走道的长度；或对建筑物内部进行防筑物内疏散走道的长度；或对建筑物内部进行防火分区。火分区。8.2.2 建筑防火设计建筑防火设计8.2.2.1 建筑防火设计的任务建筑防火设计的任务 防火分区：在分析建筑火灾蔓延途径的基防火分区：在分析建筑火灾蔓延途径的基础上，利用建筑物的原有构件或在建筑物内设础上，利用建筑物的原有构件或在建筑物内设置专门的防火分隔物，采用置专门的防火分隔物，采用“堵截包围、穿插堵截包围、穿插分割的方法，在一定时间内把火灾控制在限分割的方法，在一定时间内把火灾控制在限定的区域空间，阻止火势快速蔓延，以赢得宝定的区域空间，阻止火势快速蔓延，以赢得宝贵的救援时间。贵的救援时间。8.2.2.2 建筑防火分区建筑防火分区 建筑防火分区分为水平防火分区和垂直防火建筑防火分区分为水平防火分区和垂直防火分区。分区。 每个防火分区的大小取决于建筑物的耐火等每个防火分区的大小取决于建筑物的耐火等级和层数，我国级和层数，我国 GBJ1687GBJ1687中中对防火分区的划分见表对防火分区的划分见表8.58.5。 高层民用建筑设计防火规范高层民用建筑设计防火规范GB5004595GB5004595中中对防火分区的划分见表对防火分区的划分见表8.68.6。 表表8.5 民用建筑的耐火等级、层数、长度和建筑面积民用建筑的耐火等级、层数、长度和建筑面积 耐火等级 最多允许层数 防火分区间 备 注 最大允许长度（m） 每层最大允许建筑面积(m2) 一、二级 9层的住宅和建筑高度24m的其他民用建筑以及建筑高度24m的单层公共建筑 15025001.体育馆、剧院、展览建筑的观众厅、展览厅的长度和面积可根据需要确定；2.托儿所、幼儿园的儿童用房及儿童游乐厅等儿童活动场所不应设置在四层及四层以上或地下、半地下建筑内三级 5层10012001.托儿所、幼儿园的儿童用房及儿童游乐厅等儿童活动场所和医院、疗养院的住院部不应设置在三层及三层以上或地下、半地下建筑内；2.商店、学校、电影院、剧院、礼堂、食堂、菜市场不应超过两层 四级 2层60600学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、医院不应超过一层 表表8.6 高层民用建筑的分类、耐火等级及防火分区高层民用建筑的分类、耐火等级及防火分区 建筑类型 一类 二类 耐火等级 防火分区(m2) 居住建筑 高层住宅：19层及19层以上的普通住宅 1018层的普通住宅 一类二类一类二类地下室 公共建筑 医院、百货楼、展览楼、财贸及金融楼、电信楼、广播楼、省级邮电楼、高级旅馆、重要的办公楼、科研楼、图书楼、档案楼等；建筑高度超过50m的教学楼、普通旅社、办公楼、科研楼、图书楼 建筑高度不超过50m的教学楼和普通旅社、办公楼、科研楼、图书楼、档案楼、省级以下的邮电楼 一级 不低于二级 10001500500(1)(1)防火分区间应采用防火墙分隔，如有困难时，防火分区间应采用防火墙分隔，如有困难时，可采用防火卷帘和水幕分隔。可采用防火卷帘和水幕分隔。(2)(2)建筑物内如设有上下层相连通的走廊、自动扶建筑物内如设有上下层相连通的走廊、自动扶梯等开口部位时，应按上下连通层作为一个防梯等开口部位时，应按上下连通层作为一个防火分区，其建筑面积之和不宜超过表火分区，其建筑面积之和不宜超过表8.58.5的规的规定。定。(3)(3)地下、半地下建筑内的防火分区间应采用防火地下、半地下建筑内的防火分区间应采用防火墙分隔，每个防火分区的建筑面积不应大于墙分隔，每个防火分区的建筑面积不应大于500m2500m2。8.2.2.3 建筑防火分区的划分原则建筑防火分区的划分原则(4)(4)当高层建筑与其裙房之间设有防火墙等防火分当高层建筑与其裙房之间设有防火墙等防火分隔设施时，其裙房的防火分区允许最大建筑面隔设施时，其裙房的防火分区允许最大建筑面积不应大于积不应大于2500m22500m2。(5)(5)高层建筑内设有上下层相连通的走廊、敞开楼高层建筑内设有上下层相连通的走廊、敞开楼梯、自动扶梯、传送带等开口部位时，应将上梯、自动扶梯、传送带等开口部位时，应将上下连通层作为一个防火分区，其允许最大建筑下连通层作为一个防火分区，其允许最大建筑面积之和不应超过表面积之和不应超过表8.68.6的规定。的规定。(6)(6)高层建筑中庭防火分区面积应按上下层连通的高层建筑中庭防火分区面积应按上下层连通的面积叠加计算。面积叠加计算。