結(jié)構(gòu)抗震(本科)全冊(cè)配套精品完整課件

1、結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)抗震(本科本科)全冊(cè)配套精品完整課全冊(cè)配套精品完整課件件結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理概概述述地震是一種突發(fā)的自然災(zāi)害地震是一種突發(fā)的自然災(zāi)害我國(guó)是世界上多地震國(guó)家之一我國(guó)是世界上多地震國(guó)家之一六、七十年代的強(qiáng)烈地震造成了嚴(yán)重?fù)p失六、七十年代的強(qiáng)烈地震造成了嚴(yán)重?fù)p失近幾年地震比較活躍近幾年地震比較活躍搞好新建工程的抗震設(shè)計(jì)是最根本的減搞好新建工程的抗震設(shè)計(jì)是最根本的減災(zāi)措施災(zāi)措施地震是地殼運(yùn)動(dòng)的一種形式地震是地殼運(yùn)動(dòng)的一種形式是一種普遍的自然現(xiàn)象是一種普遍的自然現(xiàn)象每年約500萬(wàn)次地震99%以上是人感覺(jué)不到的不到1萬(wàn)次能感覺(jué)到5級(jí)以上強(qiáng)烈地震僅有1000次左右全球地震分布是有規(guī)律

2、全球地震分布是有規(guī)律環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶全球地震分布是有規(guī)律全球地震分布是有規(guī)律地震帶位于板塊邊界85%發(fā)生在海洋，15%發(fā)生在大陸概概述述地震是一種突發(fā)的自然災(zāi)害我國(guó)是世界上多地震國(guó)家之一六、七十年代的強(qiáng)烈地震造成了嚴(yán)重?fù)p失近幾年地震比較活躍搞好新建工程的抗震設(shè)計(jì)是最根本的減災(zāi)措施世界陸地世界大陸面積中國(guó)約占十四分之一地震次數(shù)中國(guó)約占三分之一我國(guó)是大陸地震最多的國(guó)家我國(guó)是大陸地震最多的國(guó)家=20世紀(jì)以來(lái)統(tǒng)計(jì)結(jié)果我國(guó)地震災(zāi)害特點(diǎn)我國(guó)我國(guó) 20世紀(jì)以世紀(jì)以來(lái)地震災(zāi)害統(tǒng)計(jì)來(lái)地震災(zāi)害統(tǒng)計(jì)6.0-6.9級(jí)地震：395次7.0-7.9級(jí)地震：8.0級(jí)以上地震：8.5級(jí)以上

3、地震：死亡人數(shù)：傷殘人數(shù)：倒坍房屋：受災(zāi)人數(shù)：直接經(jīng)濟(jì)損失：間接經(jīng)濟(jì)損失：70次+1+18次+1+12次59萬(wàn)人+776萬(wàn)人600余萬(wàn)間數(shù)億人次數(shù)百億元數(shù)千億元我國(guó)地震災(zāi)害特點(diǎn)我國(guó)我國(guó)20世紀(jì)世紀(jì)以來(lái)地震活動(dòng)以來(lái)地震活動(dòng)我國(guó)地震災(zāi)害特點(diǎn)我國(guó)地震以淺源為主我國(guó)地震以淺源為主臺(tái)灣、喜馬拉雅中源，東北深源我國(guó)地震災(zāi)害特點(diǎn)以下VII度區(qū)以下以80%70%60%50%40%30%20%10%0%90%VII度區(qū)以上50% 50%VII度區(qū)以上城市67%VII度 33%區(qū)VII度上 區(qū)以下特大城市VII度區(qū)以下59%41%VII VII度 度區(qū) 區(qū)以上全國(guó)我國(guó)城市危險(xiǎn)程度我國(guó)城市危險(xiǎn)程度100%23個(gè)省會(huì)

4、城市、2/3百萬(wàn)以上人口的大城市我國(guó)地震災(zāi)害特點(diǎn)氣象災(zāi)害40%地質(zhì)災(zāi)害4%海洋與林業(yè)災(zāi)害1%其他災(zāi)害1%建國(guó)后地震死亡人數(shù)為群災(zāi)之首建國(guó)后地震死亡人數(shù)為群災(zāi)之首地震災(zāi)害 54%死亡人總數(shù)約為55萬(wàn)，地震死亡28萬(wàn)，超過(guò)一半我國(guó)地震災(zāi)害特點(diǎn)1556年陜西華縣8級(jí)地震，死亡83萬(wàn)人1920年寧夏海原8.6級(jí)地震，死亡23.4萬(wàn)人1976年河北唐山7.8級(jí)地震，死亡24.2萬(wàn)人856年伊朗8級(jí)地震，死亡20萬(wàn)人2004年印尼蘇門(mén)達(dá)臘8.7級(jí)地震，死亡30萬(wàn)人歷史記載上死亡超歷史記載上死亡超20萬(wàn)人的地震萬(wàn)人的地震1303年山西洪洞8級(jí)地震，死亡20萬(wàn)人我國(guó)地震災(zāi)害特點(diǎn)概概述述地震是一種突發(fā)的自然災(zāi)害

5、我國(guó)是世界上多地震國(guó)家之一六、七十年代的強(qiáng)烈地震造成了嚴(yán)重?fù)p失近幾年地震比較活躍搞好新建工程的抗震設(shè)計(jì)是最根本的減災(zāi)措施唐山大地震唐山大地震1976年7月28日，唐山市發(fā)生7.8級(jí)地震。地震的震中位置位于唐山市區(qū)。這是中國(guó)歷史上一次罕見(jiàn)的城市地震災(zāi)害。頃刻之間，一個(gè)百萬(wàn)人口的城市化為一片瓦礫，人民生命財(cái)產(chǎn)及國(guó)家財(cái)產(chǎn)遭到慘重?fù)p失。北京市和天津市受到嚴(yán)重波及。地震破壞范圍超過(guò)3萬(wàn)平方公里，有感范圍廣達(dá)14個(gè)省、市、自治區(qū)，相當(dāng)于全國(guó)面積的三分之一。地震發(fā)生于深夜，市區(qū)80%的人來(lái)不及反應(yīng)，被埋在瓦礫之下。極震區(qū)包括京山鐵路南北兩側(cè)的47平方公里。區(qū)內(nèi)所有的建筑物均幾乎都蕩然無(wú)存。地震共造成24.2

6、萬(wàn)人死亡，16.4萬(wàn)人受重傷。唐山市文化路青年宮，為磚混結(jié)構(gòu)的二層樓房，7.8級(jí)地震時(shí)倒塌一層，7.1級(jí)地震時(shí)除四根門(mén)柱外，全部坍塌。開(kāi)灤煤礦醫(yī)院，為磚混結(jié)構(gòu)的五層樓房（局部七層），僅西部轉(zhuǎn)角殘存 。唐山市開(kāi)灤煤礦救護(hù)樓，為磚混結(jié)構(gòu)人字木屋架的三層樓房，墻倒頂塌。唐山市河北省煤礦設(shè)計(jì)院，磚混結(jié)構(gòu)的樓房局部倒塌。唐山地區(qū)交通局，磚混結(jié)構(gòu)的三層辦公樓遭到破壞。（此處為唐山地震重點(diǎn)保護(hù)遺跡之一。）唐山市河北省礦業(yè)學(xué)院圖書(shū)館，三層高的閱覽室，系裝配式純框架結(jié)構(gòu)，西頭倒毀，東頭框架幸存。（此處為唐山地震重點(diǎn)保護(hù)遺跡之一。）唐山市機(jī)車車輛廠震后概貌。震后工廠廠區(qū)死亡死亡2424人，經(jīng)濟(jì)損失人，經(jīng)濟(jì)損失94

7、94億美元億美元!印印 度度 大大 地地 震震 當(dāng)?shù)貢r(shí)間當(dāng)?shù)貢r(shí)間2001年年1月月26日上午日上午8時(shí)時(shí)46分（北京時(shí)分（北京時(shí)間間2001年年1月月26日日11時(shí)時(shí)16分分36.4秒，國(guó)際時(shí)間秒，國(guó)際時(shí)間2001年年1月月26日日03時(shí)時(shí)16分分40秒），在印度西北部古吉拉特邦秒），在印度西北部古吉拉特邦發(fā)生一次強(qiáng)烈地震。據(jù)印度地震部門(mén)測(cè)定，這次地發(fā)生一次強(qiáng)烈地震。據(jù)印度地震部門(mén)測(cè)定，這次地震為震為里氏里氏7.9級(jí)級(jí)，震中位于北緯，震中位于北緯23.6度和東經(jīng)度和東經(jīng)69.8度。度。至至31日止，地震發(fā)生后已發(fā)生了日止，地震發(fā)生后已發(fā)生了196次余震。次余震。座落在活斷層上的一座二層小學(xué)教學(xué)

8、樓被完全摧毀。座落在活斷層上的一座二層小學(xué)教學(xué)樓被完全摧毀。 地震造成達(dá)地震造成達(dá)180180公里的破碎帶，水平和垂直錯(cuò)距都很大，公里的破碎帶，水平和垂直錯(cuò)距都很大，引起地表沉陷、隆起、裂縫、液化等地表破壞，同時(shí)引起地表沉陷、隆起、裂縫、液化等地表破壞，同時(shí)造成建筑物的大量毀壞。造成建筑物的大量毀壞。概概述述地震是一種突發(fā)的自然災(zāi)害我國(guó)是世界上多地震國(guó)家之一六、七十年代的強(qiáng)烈地震造成了嚴(yán)重?fù)p失近幾年地震比較活躍搞好新建工程的抗震設(shè)計(jì)是最根本的減災(zāi)措施概概述述地震是一種突發(fā)的自然災(zāi)害我國(guó)是世界上多地震國(guó)家之一六、七十年代的強(qiáng)烈地震造成了嚴(yán)重?fù)p失近幾年地震比較活躍搞好新建工程的抗震設(shè)計(jì)是最根本的減

9、災(zāi)措施抗震減災(zāi)的的任務(wù)抗震減災(zāi)的的任務(wù)結(jié)構(gòu)工程師的任務(wù)結(jié)構(gòu)工程師的任務(wù)對(duì)地震區(qū)域作抗震減災(zāi)規(guī)劃；對(duì)地震區(qū)域作抗震減災(zāi)規(guī)劃；對(duì)新建筑工程作抗震設(shè)計(jì)；對(duì)新建筑工程作抗震設(shè)計(jì)；已存在的工程結(jié)構(gòu)作抗震鑒定、抗震已存在的工程結(jié)構(gòu)作抗震鑒定、抗震加固。加固。第十七條第十七條 新建、擴(kuò)建、改建建設(shè)新建、擴(kuò)建、改建建設(shè)工程，必須達(dá)到抗震設(shè)防要求。工程，必須達(dá)到抗震設(shè)防要求。第十九條第十九條 建設(shè)工程必須按照抗震建設(shè)工程必須按照抗震設(shè)防要求和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗設(shè)防要求和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，并按照抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行施震設(shè)計(jì)，并按照抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。工。中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法(1997年12月29日第八屆全國(guó)人民

10、代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十九次會(huì)議通過(guò))第四十五條第四十五條 違反本法規(guī)定，有下列行為之一的，由違反本法規(guī)定，有下列行為之一的，由縣級(jí)以上人民政府建設(shè)行政主管部門(mén)或者其他有關(guān)縣級(jí)以上人民政府建設(shè)行政主管部門(mén)或者其他有關(guān)專業(yè)主管部門(mén)按照職責(zé)權(quán)限責(zé)令改正，處一萬(wàn)元以專業(yè)主管部門(mén)按照職責(zé)權(quán)限責(zé)令改正，處一萬(wàn)元以上十萬(wàn)元以下的罰款：上十萬(wàn)元以下的罰款：（一）不按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的；（一）不按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的；（二）不按照抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行施工的（二）不按照抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行施工的中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法(1997年12月29日第八屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十九次會(huì)議通過(guò))學(xué)習(xí)本課程的主要

11、目的學(xué)習(xí)本課程的主要目的掌握抗震的基本知識(shí)、基本理論、基本掌握抗震的基本知識(shí)、基本理論、基本技能，了解抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)律；技能，了解抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)律；培養(yǎng)運(yùn)用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，查閱技術(shù)資料的培養(yǎng)運(yùn)用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，查閱技術(shù)資料的能力和抗震計(jì)算能力；能力和抗震計(jì)算能力；了解結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的新理論、新方法及了解結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的新理論、新方法及抗震理論、方法的發(fā)展趨勢(shì)?？拐鹄碚摗⒎椒ǖ陌l(fā)展趨勢(shì)。第一章 緒論1.1 地震與地震動(dòng)1.1.1 地震類型與成因地震的類型：地震的類型：誘發(fā)地震誘發(fā)地震：水庫(kù)蓄水、人工爆炸或礦山開(kāi)采等引起的地震：水庫(kù)蓄水、人工爆炸或礦山開(kāi)采等引起的地震天然地震天然地震1)構(gòu)造地震構(gòu)造地震：

12、由：由地球內(nèi)部巖層的構(gòu)造變動(dòng)引起的地震地球內(nèi)部巖層的構(gòu)造變動(dòng)引起的地震2)火山地震：火山爆發(fā)巖漿沖出引起的地震火山地震：火山爆發(fā)巖漿沖出引起的地震誘發(fā)地震水庫(kù)地震新豐江水庫(kù)大壩1962年3 月19日04時(shí)18分（北京時(shí)間），在大壩東北1.1 公里處發(fā)生6.1級(jí)地震，震源深度5 公里，震中烈度 VIII 度。這次地震成為我國(guó)截止目前最大的水庫(kù)地震。極震區(qū)長(zhǎng)軸約9 公里，面積約28平方公里。誘發(fā)地震水庫(kù)地震構(gòu)造地震構(gòu)造地震的成因地球內(nèi)部由三個(gè)圈層組成：地殼、地幔、地核地殼是由一些巨大的板塊組成美洲板塊非洲板塊歐亞板塊印-澳板塊 太平洋板塊南極洲板塊巖流層（地幔）板塊間相互擠壓、沖撞引起地震板塊之間

13、的相互作用力會(huì)使地殼中的巖層發(fā)生變形，當(dāng)這種變形積聚到一定程度時(shí)，該處巖體就會(huì)發(fā)生突然斷裂或錯(cuò)動(dòng)，引發(fā)地震。構(gòu)造地震成因和震源機(jī)制火山地震震源、震中和地震波1.1.2震源和震中H60m60mH300m淺源地震中源地震深源地震同樣大小的地震,H較小時(shí),震中區(qū)范圍小,破壞程度大;H較大時(shí),震中區(qū)范圍大,破壞程度小;震源震中區(qū)震源深度H觀測(cè)點(diǎn)L震中距震源深度地震波（彈性波）VpVsVLVp=1.67Vs地震波體波面波(L波)縱波(P波)上下顛簸橫波(S波)瑞雷波樂(lè)夫波左右搖晃上下顛簸左右搖晃地震波1.1.3 地震動(dòng)強(qiáng)震時(shí)的地面運(yùn)動(dòng)加速度記錄曲線可以反映地震動(dòng)的特征地震動(dòng)的三要素：最大振幅：反映強(qiáng)度特

14、性頻 譜：反映周期分布特征持續(xù)時(shí)間：地震作用程度的強(qiáng)弱M5破壞性地震M7強(qiáng)烈地震1.2 地震震級(jí)與地震烈度1.2.1 地震震級(jí)地震震級(jí): 衡量一次地震強(qiáng)弱程度即地震所釋放的能量大小的度量指標(biāo)近震震級(jí)（震中距小于100km）M=logA+ R（）震級(jí)M與震源釋放能量E（單位為 10-7J）之間的關(guān)系為：logE=11.8+1.5M地震震級(jí)震級(jí)是通過(guò)地震儀器的記錄計(jì)算出來(lái)的，地震越強(qiáng)，震級(jí)越大。震級(jí)相差一級(jí)，能量相差約30倍。目前世界上有紀(jì)錄的最大地震是1960年5月22日發(fā)生在智利的8.9級(jí)地震。一個(gè)6級(jí)地震相當(dāng)于一個(gè)兩萬(wàn)噸級(jí)的原子彈1.2.2 地震烈度地震烈度：地震時(shí)一定地點(diǎn)地面震動(dòng)的強(qiáng)弱程度

15、。是某一區(qū)域的地表和各類建筑物遭受某一次地震影響的平均強(qiáng)弱程度。震中距L不同，烈度I不同震中烈度：I0=1.5（M-1） 或M=1+2I0/3地震烈度表地震烈度表是評(píng)定烈度的標(biāo)準(zhǔn)和尺度；我國(guó)在1980年制定了中國(guó)地震烈度表；中國(guó)地震烈度表將地震烈度分為1-12度。地震烈度地震烈度表示地面受到地震的影響和破壞程度。一個(gè)地震的震中只有一個(gè)烈度，但隨著各地的遠(yuǎn)近和受破壞的程度不同而出現(xiàn)不同的烈度。目前我國(guó)地震烈度采用12等級(jí)。1.2.3 基本烈度與地震區(qū)劃基本烈度是指一個(gè)地區(qū)在一定時(shí)期（我國(guó)取50年）一般場(chǎng)地條件下按一定的概率（ 我國(guó)取10%）可能遭遇到的最大地震烈度。相當(dāng)于475年一遇的最大地震的

16、烈度基本烈度是該地區(qū)進(jìn)行抗震設(shè)防的依據(jù)。各地區(qū)的基本烈度由中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001)確定。2008年修訂版，2010版新規(guī)范。地震區(qū)劃：給出每一地區(qū)在未來(lái)一定時(shí)限內(nèi)關(guān)于某一烈度的超越概率，從而將國(guó)土劃分為不同基本烈度所覆蓋的區(qū)域。1990年版的中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖 將烈度劃分為5個(gè)等級(jí)：5度、6度、7度、8度和9度1.2.3 基本烈度與地震區(qū)劃中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖P286 附錄B地震動(dòng)峰值加速度g0.050.050.100.150.200.300.40地震基本烈度值 1.2 B 0.3BmaxBmaxB 0.3BmaxBmaxBmaxB 0.3BmaxBm

17、axB 0.3Bmax扭轉(zhuǎn)不規(guī)則凹凸角不規(guī)則不規(guī)則類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等向下傳遞樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%豎向不規(guī)則的類型Ki + 2Ki +1Ki +3Ki沿豎向的側(cè)向剛度不規(guī)則（有柔軟層） 豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)不規(guī)則類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，

18、局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等向下傳遞)樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%Qy ,i +1Qy ,iQy ,i 0.8Qy ,i +1多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)表中指標(biāo)或某一項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值，具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。注：以上規(guī)定主要針對(duì)鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的多層和高層建筑。豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強(qiáng)度不均勻（有薄弱層）豎向不規(guī)則的類型嚴(yán)重不規(guī)則是指體型復(fù)雜，1.5.3 利用結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)中通過(guò)構(gòu)造措施和截面設(shè)計(jì)盡量增加結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的延性結(jié)構(gòu)的變形能力

19、取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接的延性水平。規(guī)范對(duì)各類結(jié)構(gòu)采取的抗震措施，基本上是提高各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平。這些抗震措施是：1. 采用水平向（圈梁）和豎向（構(gòu)造柱、芯柱）混凝土構(gòu)件，加強(qiáng)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的約束，或采用配筋砌體；使砌體在發(fā)生裂縫后不致坍塌和散落，地震時(shí)不致喪失對(duì)重力荷載的承載能力；2. 避免混凝土結(jié)構(gòu)的脆性破壞（包括混凝土壓碎、構(gòu)件剪切破壞、鋼筋同混凝土粘結(jié)破壞）先于鋼筋的屈服；3. 避免鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體和局部失穩(wěn)，保證節(jié)點(diǎn)焊接部位（焊縫和母材)在地震時(shí)不致開(kāi)裂。1.5.4 設(shè)置多道防線如“強(qiáng)柱弱梁”型框架結(jié)構(gòu)有兩道抗震防線：一、從結(jié)構(gòu)彈性到部分梁出現(xiàn)塑性鉸；二、從梁塑性鉸發(fā)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)到

20、柱根破壞。在兩道防線之間，大量地震輸入能量被結(jié)構(gòu)的彈塑性變形所消耗。設(shè)置手段：采用超靜定結(jié)構(gòu)、設(shè)置人工塑性鉸、利用填充墻、設(shè)置耗能元件或裝置等設(shè)置原則：1、不同的設(shè)防階段應(yīng)使結(jié)構(gòu)周期有明顯差別，避免共振；2、最后一道防線要具備一定的強(qiáng)度和足夠的變形潛力。1.5.5 注意非結(jié)構(gòu)因素非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：1、影響主體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性（周期、阻尼等）；2、地震時(shí)會(huì)先期破壞。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題：1、與主體結(jié)構(gòu)的有效連接方式；2、分析及估計(jì)其對(duì)主體結(jié)構(gòu)可能帶來(lái)的影響，并采取一定的措施。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備，自身及其與結(jié)構(gòu)主體的連接，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。1. 附著于樓、屋面結(jié)構(gòu)上的

21、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接或錨固，避免地震時(shí)倒塌傷人或砸壞重要設(shè)備。2. 圍護(hù)墻和隔墻應(yīng)考慮對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞。3. 幕墻、裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠連接，避免地震時(shí)脫落傷人。4. 安裝在建筑上的附屬機(jī)械、電氣設(shè)備系統(tǒng)的支座和連接，應(yīng)符合地震時(shí)使用功能的要求，且不應(yīng)導(dǎo)致相關(guān)部件的損壞。思 考 題1.1 震級(jí)和烈度有什么區(qū)別和聯(lián)系？1.2 如何理解不同類型建筑的抗震設(shè)防？1.3 怎樣理解小震、中震與大震？1.4 概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算、構(gòu)造措施三者之間的關(guān)系是什么？1.5 試討論結(jié)構(gòu)延性與結(jié)構(gòu)抗震的內(nèi)在聯(lián)系。2008.5.12汶川地震資料來(lái)自網(wǎng)絡(luò)第二章

22、第二章 場(chǎng)地與地基場(chǎng)地與地基2.1 場(chǎng)地劃分與場(chǎng)地區(qū)劃2.2 地基抗震驗(yàn)算2.3 場(chǎng)地土液化及其防治2.1.1 場(chǎng)地及其地震效應(yīng)2.1 場(chǎng)地劃分與場(chǎng)地區(qū)劃場(chǎng)地：建筑物所在地，其范圍大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民點(diǎn)和自然村的范圍場(chǎng)地的地震效應(yīng)歷史震害資料表明：房屋倒塌率隨土層厚度的增加而加大；土層對(duì)地震波的作用表現(xiàn)在兩方面：1）放大通過(guò)頻率與場(chǎng)地固有周期接近的波群；2）過(guò)濾縮小頻率與場(chǎng)地固有周期不一致的波群。使得地表震動(dòng)的卓越周期在很大程度上取決于場(chǎng)地的固有周期，所以堅(jiān)硬場(chǎng)地土的震動(dòng)以短周期為主，軟弱場(chǎng)地土的震動(dòng)以長(zhǎng)周期為主。硬（軟）土上的剛（柔）性建筑震害嚴(yán)重。一般說(shuō)來(lái)，軟土地基上的建筑物震害要重于硬土

23、地基。場(chǎng)地的地震效應(yīng)多層土的地震效應(yīng)主要取決于三個(gè)基本因素：1）覆蓋土層厚度2）土層的剪切波速3）巖土的阻抗比場(chǎng)地的地震效應(yīng)場(chǎng)地的地震效應(yīng)2.1.2 覆蓋層厚度定義：地下基巖或剪切波速大于500m/s的堅(jiān)硬土層至地表面的距離,也即覆蓋在基巖面上部的土層厚度。v se =dni = 10d iv si式中：d0計(jì)算深度，取覆蓋層厚度與20m兩者的較小值土層等效剪切波速4diT = 2.1.4場(chǎng)地區(qū)劃對(duì)于中等規(guī)模以上的城市，我國(guó)抗震規(guī)范允許采用經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的場(chǎng)地抗震設(shè)防區(qū)劃進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；場(chǎng)地設(shè)計(jì)地震動(dòng)的區(qū)域劃分一般給出城區(qū)范圍內(nèi)的場(chǎng)地類別區(qū)域劃分、設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃和場(chǎng)地地面破壞潛勢(shì)區(qū)劃等結(jié)果；ni

24、=1 vsi場(chǎng)地固有周期T的計(jì)算方法2.1.1 地基抗震設(shè)計(jì)原則大量地基具有較好的抗震能力四類不利地基液化地基地基失效、不均勻沉陷、滑坡等（7-9度，6度不考慮液化）軟土地基震陷、不均勻沉陷等（7-9度；8、9度明顯）嚴(yán)重不均勻地基不均勻沉陷等（6-9度）新填土及其它不穩(wěn)定地基不均勻沉陷、滑移等（7-9度）2.2 地基抗震驗(yàn)算松軟土地基通常指淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土及地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于80（7度）、100（8度）、120（9度）kPa的粘性土、粉土等軟土層松軟土地基在地震時(shí)會(huì)全部或部分喪失承載能力或產(chǎn)生不均勻沉陷，造成建筑物破壞，所以應(yīng)采取地基處理措施（如置換、加密、強(qiáng)夯等）消除土的動(dòng)

25、力不穩(wěn)定性，或采用樁基礎(chǔ)避開(kāi)不利影響?？刹贿M(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算的建筑：砌體；一般廠房、單層空曠房屋、多層框架廠房；不超過(guò)8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋等;規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。對(duì)位于軟弱場(chǎng)地土上的建筑物，基本烈度在7度以上時(shí)，應(yīng)采取防地裂措施；巖土名稱和性狀 a巖石，稍密的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂， 的粘性土和粉土f k 300kPa1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉砂，150 kPa f k 300 kPa 的粘性土和粉土1.3稍密的細(xì)、粉砂，100kPa f k 150kPa的粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉

26、土1.1淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，填土1.02.2.2 地基土抗震承載力進(jìn)行天然地基抗震驗(yàn)算時(shí)，地基土的抗震承載力為：f aE = a f a地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)2.2.2 地基土抗震承載力進(jìn)行天然地基抗震驗(yàn)算時(shí)，地基土的抗震承載力為：f aE = a f a調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)：1）地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時(shí)降低；2）多數(shù)土在有限次的動(dòng)載下，強(qiáng)度較靜載下稍高。p f aE2.2.3 地基抗震驗(yàn)算驗(yàn)算地基承載力時(shí)，應(yīng)將建筑物上各類荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)加以組合，并取基底壓力為直線分布。驗(yàn)算公式：pmax 1.2 f aEppmaxpmax零應(yīng)力區(qū)且應(yīng)滿足：1、對(duì)于高寬比大于4

27、的高層建筑，基底不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；2、一般建筑，基底零應(yīng)力區(qū)面積不超過(guò)基礎(chǔ)底面的15%。2.3 地基土液化及其防治液化現(xiàn)象：地震作用壓密飽和土顆粒結(jié)構(gòu)，使顆粒間的孔隙水壓力急劇上升，沖散了土顆粒間的有效連接使土處于懸浮狀態(tài)，達(dá)到液化，場(chǎng)地土失效。危害：噴水冒砂，地基失效，地面陷坑、上鼓、開(kāi)裂、滑移等，使結(jié)構(gòu)傾斜、下沉、開(kāi)裂、破壞。影響因素：地質(zhì)年代；土層土粒的組成和密實(shí)程度；砂土層埋置深度；地下水位深度；地震烈度；地震持續(xù)時(shí)間等。2.3.1 地基土液化及其危害唐山地震時(shí)，嚴(yán)重液化地區(qū)噴水高度可達(dá)8米，廠房沉降可達(dá)1米。天津地震時(shí)，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個(gè)噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂

28、量0.1-1立方米，最多可達(dá)5立方米。有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)停止后，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。液化的震害：噴水冒砂淹沒(méi)農(nóng)田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。2.3.2 液化的判別液化判別和處理的一般原則：對(duì)存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別。對(duì)6度區(qū)一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對(duì)液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進(jìn)行判別和處理。存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級(jí)結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。dw(m)dw=6mdu=5.5mdb=2m例1 圖示為某場(chǎng)地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m其下為砂土，地下水位深度為dw

29、=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定12347891012345678910du (m)5 6砂土du=5.5mdw=6m需要考慮液化影響。鉆孔至試驗(yàn)土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱為標(biāo)貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來(lái)確定是否會(huì)液化。1-穿心錘2-錘墊3-觸探桿4-貫入器頭5-出水孔6-貫入器身7-貫入器靴2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別2.3.3 液化地基的評(píng)價(jià)定量分析、評(píng)價(jià)液化土的指標(biāo)為液化指數(shù)I lEiicriinilEWdNNI)1 (1=n-判別深度

30、內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)；criiNN ,-分別為i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于臨界值時(shí)取臨界值的取值；id-第i點(diǎn)所代表的土層厚度（m)；iW-第i層考慮單位土層厚度的層位影響權(quán)系數(shù)（單位為m-1)。若判別深度為15m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于15m時(shí)應(yīng)取零值,515m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值;若判別深度為20m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于20m時(shí)應(yīng)取零值，520m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值。AA或B+CC或其它經(jīng)濟(jì)措施A或B+CC或其它更高要求的措施DB或CC或DD乙丙丁甲嚴(yán)重中等特殊考慮，但不得低于乙類輕微液化等級(jí)建筑類別A 全部消除液化沉

31、陷的地基措施B 部分消除液化沉陷的地基措施C 基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理D 可不采取措施2.3.4 液化地基的抗震措施抗液化措施全部消除地基液化措施采用樁基、深基礎(chǔ)、土層加密法或挖除全部液化土層等措施；采用深基礎(chǔ)時(shí)，基底埋入液化深度以下穩(wěn)定土層中不小于0.5米；采用加密法對(duì)液化地基進(jìn)行加固處理時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界，且N 63.5Ncr下限挖除全部液化土層分層回填時(shí)，地基處理寬度（基底以外）應(yīng)超過(guò)基地下處理深度的1/2，且不小于處理總寬度的1/5。部分消除地基液化措施處理深度應(yīng)使液化指數(shù)減??；d=15m, IlE4; d=1520m, IlE5;對(duì)于獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，處理深度不小于基底下液化土特征

32、深度和基礎(chǔ)寬度的較大值處理后的液化土層應(yīng)滿足：N 63.5Ncr基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理措施選擇合適的地基埋深，調(diào)整基底底面積，減小基礎(chǔ)偏心；加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛度；增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和均勻?qū)ΨQ性，合理設(shè)置沉降縫；管線穿過(guò)建筑處采用柔性接頭。一般情況下，除丁類建筑以外，不能將未處理的液化土層作為地基的持力層。第三章 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震計(jì)算3.1 概述3.2 單自由度體系的彈性地震反應(yīng)分析3.3 單自由度體系的水平地震作用與反應(yīng)譜3.4 多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析3.5 多自由度彈性體系的最大地震反應(yīng)與水平地震作用3.6 豎向地震作用3.7 結(jié)構(gòu)平扭耦合地震反應(yīng)與雙向地震影響3.8 結(jié)構(gòu)非

33、彈性地震反應(yīng)分析3.9 結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)：由地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形、位移及結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的速度、加速度等結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。 結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)是一種動(dòng)力反應(yīng)，其大小不僅與地面運(yùn)動(dòng)有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性有關(guān)。3.1概 述 地震作用由于結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)是地震動(dòng)通過(guò)結(jié)構(gòu)慣性引起的，因此這種結(jié)構(gòu)地震慣性力屬于間接作用，不稱為荷載，稱作地震作用。等效地震荷載3.1概 述3-1概述 地震作用是由地震反應(yīng)分析確定的； 地震反應(yīng)分析的第一步就是建立結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖； 地震作用與結(jié)構(gòu)變位相互影響，借助于結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行求解。 抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程：計(jì)算地震作用求地震作用效用（M，N，V）靜力荷載效應(yīng)荷載組合強(qiáng)度

34、與變形驗(yàn)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖及體系自由度 工程上常采用集中質(zhì)量法確定結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖； 取結(jié)構(gòu)各區(qū)域主要質(zhì)量的質(zhì)心為質(zhì)量集中位置，將次要質(zhì)量合并到相鄰主要質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)上； 一個(gè)自由質(zhì)點(diǎn)在空間內(nèi)有三個(gè)自由度，在平面內(nèi)有兩個(gè)自由度。水塔、單層房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖多層房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖P283.2.2 運(yùn)動(dòng)方程的解運(yùn)動(dòng)方程的解1、齊次解、齊次解-自由振動(dòng)自由振動(dòng) （2） 有阻尼時(shí)有阻尼時(shí) 定義定義時(shí)，時(shí)，其中，其中， 為特征解，負(fù)實(shí)數(shù)為特征解，負(fù)實(shí)數(shù)時(shí)，時(shí)，阻尼比通常較小，近似可得阻尼比通常較小，近似可得mP(t )x(t )P(t )t tt3.特解一般強(qiáng)迫振動(dòng)將荷載看成是連續(xù)作用的一系列沖量，求出每個(gè)沖量引起

35、的位移后將這些位移相加即為動(dòng)荷載引起的位移。-沖量法方程的通解方程的通解 = 齊次解 + 特解體系的地震反應(yīng) = 自由振動(dòng) + 強(qiáng)迫振動(dòng)由于體系的自由振動(dòng)由初位移和初速度引起，且有阻尼運(yùn)動(dòng)會(huì)逐漸衰減，直到消失，所以一般可不考慮。因此，可僅取體系強(qiáng)迫振動(dòng)解來(lái)計(jì)算體系的地震位移反應(yīng)。相對(duì)速度反應(yīng)譜絕對(duì)加速度反應(yīng)譜相對(duì)位移反應(yīng)譜地震反應(yīng)譜的特點(diǎn)1.阻尼比對(duì)反應(yīng)譜影響很大2.對(duì)于加速度反應(yīng)譜，當(dāng)結(jié)構(gòu)周期小于某個(gè)值時(shí)幅值隨周期急劇增大，大于某個(gè)值時(shí)，快速下降。3.對(duì)于速度反應(yīng)譜，當(dāng)結(jié)構(gòu)周期小于某個(gè)值時(shí)幅值隨周期增大，隨后趨于常數(shù)。4.對(duì)于位移反應(yīng)譜，幅值隨周期增大。不同場(chǎng)地條件對(duì)反應(yīng)譜的影響將多個(gè)地震反

36、應(yīng)譜平均后得平均加速度反應(yīng)譜Sa / g堅(jiān)硬場(chǎng)地厚的無(wú)粘性土層周期（s)軟土層巖石結(jié)構(gòu)的阻尼比和場(chǎng)地條件對(duì)反應(yīng)譜有很大影響。地震反應(yīng)譜是現(xiàn)階段計(jì)算地震作用的基礎(chǔ)，通過(guò)反應(yīng)譜把隨時(shí)程變化的地震作用轉(zhuǎn)化為最大的等效側(cè)向力?；玖叶?789地震系數(shù)k0.050.10（0.15）0.20（0.30）0.40地震系數(shù)k與基本烈度的關(guān)系90.321.4080.16(0.24)0.90(1.20)70.08(0.12)0.50(0.72)60.04-烈度多遇地震罕遇地震水平地震影響系數(shù)最大值max2) 查表3-3得max=0.0890.321.4080.16(0.24)0.90(1.20)70.08(0.1

37、2)0.50(0.72)60.04-烈度多遇地震罕遇地震 例題 某鋼筋混凝土單層框架結(jié)構(gòu)的自振周期為0.88s，其集中于屋蓋處的重力荷載代表值G=1200kN，結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.05，II類場(chǎng)地，設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，試確定該結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的水平地震作用。解：1) 查表3-2得特征周期： Tg=0.4s; 4 4）水平地震作用：）水平地震作用：0.90.9max0.40.080.0390.88gTT=0.039 120046.80FGkN=問(wèn)答題（P92）3.1.2 什么是地震作用？什么是地震反應(yīng)？3.1.3 什么是地震反應(yīng)譜？什么是設(shè)計(jì)反

38、應(yīng)譜？它們有何關(guān)系？3.1.5 什么是地震系數(shù)和地震影響系數(shù)？它們有何關(guān)系？作業(yè)3-23.5.3 結(jié)構(gòu)自振周期的近似計(jì)算通過(guò)結(jié)構(gòu)的頻率方程求自振周期比較復(fù)雜，這里介紹幾種近似計(jì)算方法。能量法能量守恒原理一個(gè)無(wú)阻尼的彈性體系作自由振動(dòng) 時(shí)，其總能量（勢(shì)能與動(dòng)能之和）在任何時(shí)刻保持不變。m nm1x n (t )x 2 (t )x1 ( t )等效質(zhì)量法等效單質(zhì)點(diǎn)體系的自振頻率與原多質(zhì)點(diǎn)體系的基本頻率相等；等效單質(zhì)點(diǎn)體系自由振動(dòng)的最大動(dòng)能與原多質(zhì)點(diǎn)體系的基本自由振動(dòng)的最大動(dòng)能相等。eqMx mm 1m nx1x nm 1m Nx1x neqMx eq等效質(zhì)量法頂點(diǎn)位移法將懸臂結(jié)構(gòu)的基本周期用將結(jié)構(gòu)

39、重力荷載代表值作為水平荷載所產(chǎn)生的頂點(diǎn)位移UT來(lái)表示.mEIq = m gu T彎曲型：T1 = 1.6 uT剪切型：T1 = 1.8 uTUT指將各質(zhì)點(diǎn)的Gi視為水平荷載加在質(zhì)點(diǎn)i上產(chǎn)生的頂點(diǎn)假想位移。T1 = 1.6 uTT1 = 1.8 uTT1 = 1.7 uT1、 彎曲型結(jié)構(gòu)：2、 剪切型結(jié)構(gòu)：3、彎剪型結(jié)構(gòu)：頂點(diǎn)位移法3.6 豎向地震作用規(guī)范規(guī)定：設(shè)防烈度為8度和9度區(qū)的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪及類似高聳結(jié)構(gòu)和9度區(qū)的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。效應(yīng)：使建筑物上下顛簸3.7 結(jié)構(gòu)平扭耦合地震反應(yīng)與雙向水平地震影響規(guī)范規(guī)定：對(duì)于質(zhì)量及剛度明顯不均勻、不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮水平

40、地震作用的扭轉(zhuǎn)影響。m剛心ug (t)質(zhì)心3.7 結(jié)構(gòu)平扭耦合地震反應(yīng)與雙向水平地震影響分析思路：建立結(jié)構(gòu)平扭耦合運(yùn)動(dòng)微分方程求出j振型i質(zhì)點(diǎn)在x、y兩個(gè)方向的水平地震作用及其扭轉(zhuǎn)地震作用振型分解法三種地震作用產(chǎn)生的地震效應(yīng)地震效應(yīng)的振型組合 Fxji = j tj x ji GiFyji = j tj y ji GiF?ji = j tj ri 2 ji GijkS j SkS =r rj =1 k =1D& D& &按照靜力分析方法求出每一振型的某種地震作用效應(yīng)，如：扭轉(zhuǎn)角，平動(dòng)位移等振型組合3.7 結(jié)構(gòu)平扭耦合地震反應(yīng)與雙向水平地震影響分析過(guò)程：M + C + K

41、 D = M Dg 振型分解法 jk=jkS j SkS =r rj =1 k =13.7 結(jié)構(gòu)平扭耦合地震反應(yīng)與雙向水平地震影響振型相關(guān)系數(shù)8(1 + T )1T.5 2(1 T2 ) 2 + 2(1 + T ) 2 (1 T2 ) 2振型周期比S = (0.85S x ) + SS = S + (0.85S y )雙向水平地震影響結(jié)構(gòu)同時(shí)在x、y兩方向的地震作用下所產(chǎn)生的地震反應(yīng)取下面兩式計(jì)算的較大值：22x22y當(dāng)S x = S ySmax = 1.31S x所以一般建筑當(dāng)只考慮單向水平地震作用時(shí)，角柱的地震效應(yīng)需提高30% )(1)()()()( txMtxtKtxCtxM g=+ +

42、 3.8 結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析為保證結(jié)構(gòu)“大震不倒”，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)的非彈性地震反應(yīng)分析，基于彈性體系的振型分解反應(yīng)譜法及底部剪力法就不適用了。結(jié)構(gòu)處于彈塑性狀態(tài)時(shí)的剛度要小于彈性剛度，且不斷變化，為時(shí)間和材料恢復(fù)力特征的函數(shù)。 體系運(yùn)動(dòng)的增量方程： 利用地震波，采用逐步積分法，通過(guò)計(jì)算程序來(lái)求解線形加速度法；平均加速度法；Newmark-法；Wilson-法等時(shí)程分析法由構(gòu)件的恢復(fù)力特性即滯回模型決定滯回曲線：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下的力與非彈性變形間的關(guān)系曲線。受彎鋼筋凝土構(gòu)件的滯回曲線滯回模型：描述結(jié)構(gòu)或構(gòu)件滯回關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。雙線性模型雙線性模型一般適用于鋼結(jié)構(gòu)梁、柱、節(jié)點(diǎn)域構(gòu)件。鋼筋

43、混凝土梁、柱、墻等一般采用退化三線性模型。退化三線性模型結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析的簡(jiǎn)化方法適用范圍：不超過(guò)12層且層剛度無(wú)突變的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和填充墻鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；不超過(guò)20層且層剛度無(wú)突變的鋼框架結(jié)構(gòu)和支撐鋼框架結(jié)構(gòu)；Vy (i)Ve (i) y (i) =結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析的簡(jiǎn)化方法一、確定樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)y式中： Vy (i)Ve (i)按框架構(gòu)件實(shí)際截面、配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層抗剪承載力。結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制不同，計(jì)算公式不同。罕遇地震作用下樓層的彈性地震剪力。取罕遇地震烈度對(duì)應(yīng)的max，無(wú)論什么結(jié)構(gòu)阻尼比均取0.05。結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析的簡(jiǎn)化方法Vy (i)Ve (

44、i) y (i) =一、確定樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)yV y 的計(jì)算：=jcyj+ Mh jM VjV y =下cj上cj-分別為樓層屈服時(shí)柱j上、下端彎矩；下cj上cj、 MMh j -為樓層柱j的凈高。、 M 的計(jì)算下cj上cjM1）強(qiáng)梁弱柱型節(jié)點(diǎn)cycycc= M= M)= f yk A sa ( h 0 a s/ ) + 0 . 5 N G h c (1 = f yk W PN G 1 f ck b c h c鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) M鋼結(jié)構(gòu)Mb c 、 h ch 0a s/f ykf ck-構(gòu)件截面的寬和高；-構(gòu)件截面的有效高度；-受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面近邊距離；-受壓鋼筋或鋼材強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；-混凝土軸

45、心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；1-系數(shù)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，取1.0，C80時(shí)為0.94，其間按線性內(nèi)插值法確定；A sa-實(shí)際受拉鋼筋面積；GPNW-重力荷載代表值所產(chǎn)生的柱軸壓力；-構(gòu)件截面塑性抵抗矩。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)PbybyMM= f yk W= f yk A sa ( h 0 a s/ )鋼結(jié)構(gòu)=bybyMMi c 1i c 1 + i c 2i c 2i c 1 + i c 2c 1c 2上、下柱的柱端彎矩為： MM3）混合型節(jié)點(diǎn)=c 2byc 1cyc 2 MMM= M上、下柱的柱端彎矩為： M上 下cj cj2）強(qiáng)柱弱梁型節(jié)點(diǎn)梁端屈服彎矩為：二、結(jié)構(gòu)薄弱層位置判別結(jié)構(gòu)薄弱層：塑性變

46、形集中的樓層，即y最小或相對(duì)較小的樓層對(duì)于y沿高度分布均勻的框架結(jié)構(gòu)，底層作為薄弱層。2 y (i) y (i 1) + y (i + 1) (i) =多層框架結(jié)構(gòu)的y沿高度分布是否均勻，可通過(guò)參數(shù)判別： y (0) = y (2) y (n + 1) = y (n 1) (i) 0.8 (i) 0 .8分布均勻，底層為薄弱層分布不均勻， y較小層為薄弱層總層數(shù)ny或部位0.50.40.30.22-41.301.401.602.10多層均勻框架結(jié)構(gòu)5-71.501.651.802.406-121.802.002.202.80單層廠房上柱1.301.602.002.60三、結(jié)構(gòu)薄弱層層間彈塑性位

47、移計(jì)算Ve (i)kiu p = p uep的確定： (i) 0 .8ue (i) =按下表確定總層數(shù)npy或部位0.50.40.30.22-41.301.401.602.105-71.501.651.802.406-121.802.002.202.80三、結(jié)構(gòu)薄弱層層間彈塑性位移計(jì)算p的確定： (i) 0 .8 (i) 0 .5u p = p ue按下表確定按下表中值的1.5倍確定0.5 (i) 1008度、類場(chǎng)地809度60采用時(shí)程分析法的房屋高度范圍可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋面積灰荷載0.5屋面活荷載不考慮按實(shí)際情況考慮的樓面活荷載1.0藏書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)0.8的樓面活荷載其它民用

48、建筑0.5硬鉤吊車0.3吊車懸吊物重力軟鉤吊車不考慮3.9.3 重力荷載代表值計(jì)算地震作用時(shí)，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和。GE = Dk + i Lki組合值系數(shù)3.9.4 不規(guī)則結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整及最低水平地震剪力要求對(duì)于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)，并應(yīng)符合下列要求：1)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時(shí)，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)乘以1.251.5的增大系數(shù)2) 樓層承載力突變時(shí)，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一樓層的65%。豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力擴(kuò)大1.251.5倍不規(guī)則結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整Qy

49、 ,iQy ,i +1Qy ,i 0.8Qy ,i +1不規(guī)則結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整薄弱層薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一樓層的65%豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強(qiáng)度不均勻（有薄弱層）VEki G j樓層最小地震剪力原因 長(zhǎng)周期反應(yīng)譜值小，長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)效應(yīng)計(jì)算值小nj =i9度0.0640.0408度0.032(0.048)0.024(0.032)7度0.016(0.024)0.012(0.018)類別扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或T1小于3.5sT1大于5s3.5s-5s的結(jié)構(gòu)插值扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯據(jù)耦聯(lián)分析結(jié)果判斷與結(jié)構(gòu)阻尼無(wú)關(guān) 位移對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)起控制作用樓層最小地震剪力系數(shù)值對(duì)于8和9度時(shí)的、類場(chǎng)地采用箱基、剛性

50、較好筏基和樁箱聯(lián)合基礎(chǔ)的高層，當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期處于特征周期的1.2至1.5倍范圍時(shí)的建筑，若計(jì)入地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用影響，則按常規(guī)方法的水平地震剪力應(yīng)進(jìn)行折減，按折減后的剪力計(jì)算層間位移。3.9.5 地基結(jié)構(gòu)相互作用烈度場(chǎng)地類別類類80.080.2090.100.253.9.5 地基結(jié)構(gòu)相互作用0.9)T1T1 + T = (1、對(duì)于高寬比小于3的結(jié)構(gòu)，各樓層水平地震剪力的折減系數(shù)為：T附加周期3.9.5 地基結(jié)構(gòu)相互作用0.9)T1T1 + T = (2、高寬比不小于3的結(jié)構(gòu)，底部地震剪力按1款折減，頂部不折減，中間層內(nèi)插。3、折減后各樓層的水平地震剪力，尚應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)最低地震剪力要求。3.9

51、.6 結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的內(nèi)容驗(yàn)算范圍 除6度建筑（IV類場(chǎng)地上的較高層除外）和規(guī)定可不進(jìn)行驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)外，均應(yīng)驗(yàn)算驗(yàn)算內(nèi)容 截面承載力抗震驗(yàn)算防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞 抗震變形驗(yàn)算 多遇地震作用下的彈性變形驗(yàn)算非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞 罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算抗倒塌組合類型地震作用用途多遇地震作用下作用效應(yīng)的基本組合多遇地震截面抗震驗(yàn)算多遇地震作用下短期效應(yīng)組合多遇地震彈性變形驗(yàn)算罕遇地震作用下短期效應(yīng)組合罕遇地震彈塑性變形驗(yàn)算地震作用下的作用效應(yīng)組合S =GCGGE +EhCEhEhk +EvCEvEvk +wwCwwkSs = CEh Ehk截面承載力抗震驗(yàn)算S R RE內(nèi)力基本組合設(shè)計(jì)值抗震承載力設(shè)計(jì)值

52、承載力調(diào)整系數(shù)材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài) RE鋼柱、梁支撐節(jié)點(diǎn)板件、連接螺栓連接焊縫0.750.800.850.90砌體兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻其他抗震墻受剪受剪0.91.0混凝土梁梁軸壓比小于0.15柱梁軸壓比不小于0.15柱抗震墻各類構(gòu)件受彎偏壓偏壓偏壓受剪、偏拉0.750.750.800.850.85承載力抗震調(diào)整系數(shù)S R / RE地震作用 Eh Ev僅計(jì)算水平地震作用1.30.0僅計(jì)算豎向地震作用0.01.3同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用1.30.5G-重力荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取1.2，當(dāng)重力荷載效應(yīng)對(duì)構(gòu)件承載能力有利時(shí)，不應(yīng)大于1.0；EvEh、 -分別為水平、豎向地震作用分項(xiàng)系數(shù)，按右表

53、采用；W-風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)采用1.4；W -風(fēng)荷載組合系數(shù);一般結(jié)構(gòu)可不考慮,風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑應(yīng)采用0.2;S =GCGGE +EhCEhEhk +EvCEvEvk +wwCwwk結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算抗震變形驗(yàn)算多遇地震作用下的彈性位移驗(yàn)算罕遇地震作用下的彈塑性位移驗(yàn)算e e 層高彈性變形驗(yàn)算 目的：防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)過(guò)重破壞 表達(dá)式：u p p h彈塑性層間位移彈塑性層間位移角限值 彈塑性變形驗(yàn)算 目的：防止倒塌或嚴(yán)重破壞 表達(dá)式結(jié)構(gòu)類型 e 鋼筋混凝土框架1/550鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒1/800鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/1000鋼筋混凝土框支層1/1

54、000多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/300ue e h結(jié)構(gòu)類型 p 單層混凝土柱排架1/30鋼筋混凝土框架1/50底部框架磚房中的框架-抗震墻1/100鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒1/100鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/120多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/50up p h作業(yè)（P92）4.計(jì)算地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量或重力荷載代表值應(yīng)怎樣取？7.一般結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行哪些抗震驗(yàn)算？以達(dá)到什么目的？12.為什么抗震設(shè)計(jì)截面承載力可以提高？ii+1m1m2mimn3.4 多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析多層房屋可以簡(jiǎn)化為一個(gè)多質(zhì)點(diǎn)體系，需要進(jìn)行縱、橫兩個(gè)方向的水平地震作用驗(yàn)算。在單向水平地震作用下n質(zhì)點(diǎn)體系有n個(gè)自

55、由度。3.4 多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析振型分解法：將求解n個(gè)自由度彈性體系的地震反應(yīng)分解為求解n個(gè)獨(dú)立的等效單自由度彈性體系的最大地震反應(yīng)，從而求得對(duì)應(yīng)每一個(gè)振型的作用效應(yīng)（M,V,N，等），再按一定的法則將每個(gè)振型的效應(yīng)組合成總的地震作用效應(yīng)進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算。n個(gè)質(zhì)點(diǎn)就有n個(gè)振型，n個(gè)周期，一般周期最長(zhǎng)的主振型對(duì)總效應(yīng)貢獻(xiàn)最大，其余次之。即使n個(gè)質(zhì)點(diǎn)，一般只需考慮前幾個(gè)振型（35），精度就很高了。作業(yè)P93，3.2計(jì)算題13.5 多自由度彈性體系的水平地震作用與最大地震反應(yīng)確定體系最大地震反應(yīng)的前提就是求出體系的水平地震作用振型分解反應(yīng)譜法底部剪力法例題3-5注意的問(wèn)題：應(yīng)先求出各振型

56、的地震反應(yīng)（剪力、位移等)，再進(jìn)行組合如果將地震力直接進(jìn)行振型組合，然后再求地震反應(yīng)，結(jié)果與前者不一致。結(jié)構(gòu)的低階振型反應(yīng)大于高階振型反應(yīng)；結(jié)構(gòu)的總地震反應(yīng)以低階振型反應(yīng)為主；一般情況下，取結(jié)構(gòu)前23階振型反應(yīng)進(jìn)行組合即可，當(dāng)建筑物的基本周期較大時(shí)可適當(dāng)增加振型反應(yīng)組合數(shù)。作業(yè)P93，3.2計(jì)算2題中的k3 = 98000kN / m3.5.2底部剪力法振型分解反應(yīng)譜法比較復(fù)雜，質(zhì)點(diǎn)多時(shí)無(wú)法手算。對(duì)于H40m的規(guī)則結(jié)構(gòu)，振動(dòng)以第一振型為主，且第一振型接近直線，可簡(jiǎn)化為底部剪力法進(jìn)行計(jì)算。1i=CHiHiFiFEkFn作業(yè)：P93，3.2計(jì)算題：3結(jié)構(gòu)振型與地震響應(yīng)結(jié)構(gòu)振型與地震響應(yīng)國(guó)巍國(guó)巍 博

57、士博士中南大學(xué)土木建筑學(xué)院中南大學(xué)土木建筑學(xué)院高速鐵路建造技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室高速鐵路建造技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室多層結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu)-振型振型多層結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu)-地震時(shí)程響應(yīng)地震時(shí)程響應(yīng)高層結(jié)構(gòu)高層結(jié)構(gòu) 某高層建筑某高層建筑高層結(jié)構(gòu)高層結(jié)構(gòu)-振型振型高層結(jié)構(gòu)高層結(jié)構(gòu)-地震時(shí)程響應(yīng)地震時(shí)程響應(yīng)第四章 多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)多數(shù)磚房的抗破壞能力很低，但抗倒塌能力較高，經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)，可用于地震區(qū)。4.1 多層砌體結(jié)構(gòu)的震害特點(diǎn)4.1.1 宏觀震害統(tǒng)計(jì)基本完好輕微破壞中等破壞嚴(yán)重破壞倒塌11.835.329.423.50.0基本完好輕微破壞中等破壞嚴(yán)重破壞倒塌70.719.59.80.00.0從震害調(diào)查可見(jiàn)：經(jīng)抗

58、震設(shè)防可減輕砌體結(jié)構(gòu)的震害，減少嚴(yán)重破壞和倒塌率。天津市8度區(qū)經(jīng)7度設(shè)防的74年通用住宅震害統(tǒng)計(jì)(%)唐山地區(qū)8度區(qū)多層磚房的震害統(tǒng)計(jì)（%）歷史震害統(tǒng)計(jì)（設(shè)防）烈度891011基本完好11.81.30.60.3輕微破壞35.36.85.01.5中等破壞29.434.36.54.7嚴(yán)重破壞23.532.519.911.7倒塌0.025.168.081.8唐山地區(qū)多層磚房的震害統(tǒng)計(jì)（%）未經(jīng)抗震設(shè)防的多層磚房在高烈度區(qū)的倒塌率非常高。歷史震害統(tǒng)計(jì)（未設(shè)防）1、全部倒塌2、上部倒塌3、局部倒塌房屋整體性好，而底層強(qiáng)度不足時(shí)；房屋整體性不好，而上層墻體過(guò)于弱時(shí)；房屋上層自重大，剛度差；上層砌體強(qiáng)度過(guò)弱

59、，整體性差時(shí)；個(gè)別部位的整體性特別差，縱墻與橫墻間聯(lián)系不好，平面或立面有顯著的局部突出，抗震縫處理不當(dāng)?shù)龋?.1.2 震害現(xiàn)象及分析一、倒塌外縱墻全部脫開(kāi)橫墻而坍塌是較常見(jiàn)的震害。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析一、倒塌4.1.2 震害現(xiàn)象及分析一、倒塌4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂縫抗剪承載力不足,產(chǎn)生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。1、 “X”形裂縫墻體在豎向壓力和反復(fù)水平剪力作用產(chǎn)生的裂縫。常出現(xiàn)“X”形裂縫的位置：與主震方向平行的墻體；在橫向，房屋兩端的山墻；在縱向，窗間墻。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂縫抗剪承載力不足,產(chǎn)生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。1、 “X

60、”形裂縫墻體在豎向壓力和反復(fù)水平剪力作用產(chǎn)生的裂縫。若主震方向與橫縱墻成某一角度時(shí)，常在房屋的角部出現(xiàn)局部倒塌。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂縫抗剪承載力不足,產(chǎn)生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。2、 水平裂縫大都發(fā)生于外縱墻窗口的上下皮處。當(dāng)房屋縱向承重，橫墻間距大而屋蓋剛度弱時(shí)，縱墻出平面受彎產(chǎn)生水平裂縫。3、 豎向裂縫大都發(fā)生于橫縱墻交接處或變化較大的兩部體系的交接處。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂縫三、其它破壞1、樓梯間破壞樓梯間的墻體一般震害較重。原因是：橫墻間距小，抗剪剛度大；空間剛度較?。粔w有削弱等；三、其它破壞突出屋面的屋頂間（電梯機(jī)房、水箱間等）、煙囪、女兒墻，由于“鞭端效應(yīng)”引