《工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》 教案大綱 王靜峰

《工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱課程概況開(kāi)課單位課程類型專業(yè)選修（專業(yè)主干課）課程名稱工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)選課對(duì)象土木工程專業(yè)先修課程結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、地基基礎(chǔ)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)，橋梁工程課程教材王靜峰等.工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)（最新版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社參考書(shū)目和資料王靜峰.工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2023.張耀庭潘鵬.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.課程簡(jiǎn)介：本課程是高等學(xué)校土木工程專業(yè)主要專業(yè)技術(shù)課之一。我國(guó)是多地震的國(guó)家，抗震設(shè)防的國(guó)土面積約占全國(guó)國(guó)土面積的82.7%。歷史震害表明，地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，主要是因?yàn)榉课萜茐暮徒Y(jié)構(gòu)倒塌引起的。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握工程地震基本知識(shí)、工程抗震原理以及結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，為學(xué)生今后解決工程抗震設(shè)計(jì)、建筑工程施工等方面的問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。本門課程與畢業(yè)設(shè)計(jì)緊密相關(guān)，使學(xué)生具備系統(tǒng)全面的工程設(shè)計(jì)能力。課程主要講述的內(nèi)容為：地震基本知識(shí)、工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本要求、場(chǎng)地地基和基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)、彈性體系地震反應(yīng)與地震作用計(jì)算的反應(yīng)譜理論、彈塑性體系地震反應(yīng)分析的時(shí)程分析法，以及多層和高層混凝土結(jié)構(gòu)、多層砌體和底部框架結(jié)構(gòu)、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法、地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)隔震、減震和制振技術(shù)和高新技術(shù)等。土木工程不同專業(yè)方向可以根據(jù)方向的側(cè)重點(diǎn)選取合適的章節(jié)進(jìn)行講解。教學(xué)內(nèi)容及要求第一章地震工程基本知識(shí)1．教學(xué)要求（1）了解地震的主要類型及其成因；（2）了解世界及我國(guó)地震活動(dòng)性以及地震成災(zāi)機(jī)制；（3）掌握地震波的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和震級(jí)、地震烈度等地震強(qiáng)度度量指標(biāo)；（4）掌握建筑抗震設(shè)防分類、抗震設(shè)防目標(biāo)和抗震設(shè)計(jì)方法；（5）理解工程結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)基本要求；（6）了解地震預(yù)警與救援的原則與意義。2．教學(xué)重點(diǎn)地震基礎(chǔ)知識(shí)，地震活動(dòng)與地震分布，地震特征描述，工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防，工程結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)。3．教學(xué)難點(diǎn)里氏震級(jí)和矩震級(jí)的定義和區(qū)別，設(shè)計(jì)基本地震加速度、設(shè)計(jì)特征周期、設(shè)計(jì)地震分組運(yùn)用，工程結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的把握與理解。第二章場(chǎng)地、地基與基礎(chǔ)抗震1．教學(xué)要求（1）理解工程地質(zhì)條件對(duì)結(jié)構(gòu)震害的影響，（2）掌握?qǐng)龅嘏c場(chǎng)地土的概念，場(chǎng)地與場(chǎng)地土的分類以及場(chǎng)地條件對(duì)工程結(jié)構(gòu)抗震的影響；（3）掌握天然地基、基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算方法；（4）掌握?qǐng)龅赝烈夯母拍罴捌溆绊懸蛩兀唬?）了解場(chǎng)地土液化的判別方法、可液化地基與軟弱地基的抗震處理措施。2．教學(xué)重點(diǎn)場(chǎng)地與場(chǎng)地土的概念及分類，天然地基、基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算方法，砂土液化的概念與判別方法等。3．教學(xué)難點(diǎn)場(chǎng)地土與場(chǎng)地的分類及區(qū)別，天然地基、基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算方法中地基抗震承載力提高的原因。第三章地震作用與結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算1．教學(xué)要求（1）掌握結(jié)構(gòu)的動(dòng)力地震反應(yīng)的特性。（2）掌握反應(yīng)譜的概念，地震系數(shù)、動(dòng)力系數(shù)、地震影響系數(shù)、重力荷載代表值的概念。（3）掌握振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算多自由度彈性體系地震反應(yīng)的方法。（4）掌握用底部剪力法計(jì)算水平地震作用（5）理解結(jié)構(gòu)豎向地震作用的計(jì)算方法。（6）了解結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的概念。（7）了解結(jié)構(gòu)時(shí)程分析法的概念。（8）理解和掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力驗(yàn)算、多遇地震下結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算及罕遇地震下結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算的概念與方法。2．教學(xué)重點(diǎn)地震影響系數(shù)和反應(yīng)譜的概念與表達(dá)式，振型分解的概念，振型分解反應(yīng)譜法，底部剪力法，結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力驗(yàn)算及變形驗(yàn)算等。3．教學(xué)難點(diǎn)多質(zhì)點(diǎn)彈性體系動(dòng)力平衡方程求解過(guò)程，振型分解反應(yīng)譜法確定多質(zhì)點(diǎn)體系水平地震作用；結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)如何計(jì)算；引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)的原因；如何通過(guò)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)確定結(jié)構(gòu)薄弱層或薄弱部位。第四章抗震設(shè)防與抗震概念設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防目的和目標(biāo)。（2）掌握工程抗震設(shè)防依據(jù)和設(shè)防準(zhǔn)則。（2）掌握工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)。2．教學(xué)重點(diǎn)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防思想、工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防依據(jù)、抗震設(shè)計(jì)思想及發(fā)展過(guò)程、工程結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的基本要求。3．教學(xué)難點(diǎn)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防三水準(zhǔn)、工程結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震選型、提高結(jié)構(gòu)抗震性能的方法、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能等。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解鋼筋混凝土框架房屋的震害特點(diǎn)及其分析方法。（2）理解鋼筋混凝土框架房屋的建筑平面及結(jié)構(gòu)方案的確定原則。（3）掌握鋼筋混凝土框架房屋的抗震等級(jí)劃分、水平地震作用計(jì)算方法、內(nèi)力分析與內(nèi)力組合方法。（4）掌握鋼筋混凝土框架房屋“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的概念和梁、柱、節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)方法。（5）掌握鋼筋混凝土框架房屋常用抗震構(gòu)造措施。2．教學(xué)重點(diǎn)框架震害及產(chǎn)生原因，框架水平地震作用計(jì)算，內(nèi)力分析與內(nèi)力組合方法，框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)的抗震計(jì)算以及抗震構(gòu)造措施。3．教學(xué)難點(diǎn)多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害有哪些抗震薄弱部位，在設(shè)計(jì)中應(yīng)如何采取對(duì)策；如何實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”原則，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制；框架結(jié)構(gòu)和框架-抗震墻結(jié)構(gòu)主要構(gòu)造措施和構(gòu)造原理。第六章多層砌體房屋和底部框架－抗震墻抗震設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解多層砌體結(jié)構(gòu)房屋、底部框架—抗震墻房屋、內(nèi)框架房屋的震害特點(diǎn)及其分析方法。（2）理解多層砌體結(jié)構(gòu)房屋、底部框架—抗震墻房屋、內(nèi)框架房屋的建筑平面及結(jié)構(gòu)方案的確定原則。（3）掌握多層砌體結(jié)構(gòu)房屋橫向、縱向水平地震作用的計(jì)算方法，底部剪力法及墻體承載力計(jì)算方法。（4）了解底部框架-抗震墻房屋、內(nèi)框架房屋的抗震設(shè)計(jì)特點(diǎn)及要求。（5）掌握多層砌體結(jié)構(gòu)房屋、底部框架-抗震墻房屋、內(nèi)框架房屋的常用抗震構(gòu)造措施。2．教學(xué)重點(diǎn)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的震害及分析，地震作用計(jì)算，地震剪力分配，墻體承載力驗(yàn)算和抗震構(gòu)造措施等。3．教學(xué)難點(diǎn)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的震害現(xiàn)象與抗震構(gòu)造措施之間的關(guān)聯(lián)，多層砌體結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算，層間地震剪力在墻體間的分配原則。第七章單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解單層鋼筋混凝土廠房的震害及其分析方法。（2）理解單層鋼筋混凝土廠房結(jié)構(gòu)方案的確定原則。（3）掌握計(jì)算單層鋼筋混凝土廠房橫向水平地震作用的計(jì)算簡(jiǎn)圖及自振周期的計(jì)算方法，地震作用計(jì)算方法，排架內(nèi)力分析方法，排架柱內(nèi)力修正的概念和方法。（4）掌握單層鋼筋混凝土廠房縱向水平地震作用的計(jì)算。（5）理解單層鋼筋混凝土廠房的抗震構(gòu)造措施。2．教學(xué)重點(diǎn)單層鋼筋混凝土廠房震害及分析，橫向水平地震作用的計(jì)算、內(nèi)力分析方法及柱內(nèi)力的修正，抗震構(gòu)造措施等。3．教學(xué)難點(diǎn)單層廠房橫向抗震計(jì)算應(yīng)考慮哪些因素進(jìn)行地震作用效應(yīng)的調(diào)整，如何進(jìn)行內(nèi)力分析及柱內(nèi)力的修正；如何簡(jiǎn)化計(jì)算廠房縱向側(cè)移剛度；單層鋼筋混凝土廠房抗震構(gòu)造措施與震害的關(guān)聯(lián)。第八章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解高層及多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害及其分析方法。（2）了解高層及多層鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)方案的確定原則。（3）掌握高層及多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的水平地震作用計(jì)算方法，鋼構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)方法與構(gòu)造措施。（4）掌握鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)及連接的抗震設(shè)計(jì)方法與構(gòu)造措施。（5）了解多層鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震設(shè)計(jì)方法與構(gòu)造措施。2．教學(xué)重點(diǎn)高層及多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害及其分析方法，地震作用計(jì)算，鋼構(gòu)件、鋼節(jié)點(diǎn)及連接的抗震設(shè)計(jì)方法與構(gòu)造措施等。3．教學(xué)難點(diǎn)鋼框架－中心支撐結(jié)構(gòu)和鋼框架－偏心支撐結(jié)構(gòu)的抗震工作機(jī)理和特點(diǎn)；鋼結(jié)構(gòu)房屋的地震作用效應(yīng)調(diào)整的方法與原因；鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)、鋼框架－偏心支撐結(jié)構(gòu)、鋼框架－抗震墻板結(jié)構(gòu)多道抗震防線的設(shè)計(jì)思路和注意問(wèn)題。第九章橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解公路工程分類、抗震設(shè)防目標(biāo)、橋梁抗震設(shè)計(jì)基本要求。（2）掌握公路橋梁設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的應(yīng)用。（3）了解橋墩基本振型與周期的確定。（4）掌握橋墩、橋臺(tái)、支座水平地震作用的計(jì)算方法。（5）理解橋梁結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算方法（6）理解橋梁結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施。2．教學(xué)重點(diǎn)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防目標(biāo)，公路橋梁設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，橋墩、橋臺(tái)、支座水平地震作用計(jì)算方法，橋梁結(jié)構(gòu)抗震承載力驗(yàn)算及抗震構(gòu)造措施。3．教學(xué)難點(diǎn)公路橋梁墩臺(tái)順橋向和橫橋向水平地震作用確定的方法；地震時(shí)橋墩上的動(dòng)水壓力計(jì)算；梁橋橋臺(tái)水平地震作用考慮方法；橋梁支座順橋向水平地震作用和橫橋向水平地震作用如何確定；橋梁結(jié)構(gòu)抗震薄弱部位確定，應(yīng)采取的抗震構(gòu)造措施。第十章地下建筑抗震設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解地下結(jié)構(gòu)震害及其分析方法。（2）了解地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性。（3）掌握地下結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法。（4）掌握地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則與構(gòu)造措施。2．教學(xué)重點(diǎn)地下結(jié)構(gòu)的震害及其分析方法，地震作用計(jì)算，地下結(jié)構(gòu)及連接的抗震設(shè)計(jì)方法與構(gòu)造措施等。3．教學(xué)難點(diǎn)地下結(jié)構(gòu)靜力等效荷載法、反應(yīng)位移法、地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則和構(gòu)造措施等。第十一章隔震和消能減震設(shè)計(jì)1．教學(xué)要求（1）了解結(jié)構(gòu)隔震的原理與隔震結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)消能減震原理與消能減震結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。（2）了解隔震系統(tǒng)的組成與類型，消能減震裝置的類型與性能。（3）了解隔震結(jié)構(gòu)、消能減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求及構(gòu)造措施。（4）了解隔震結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算分析原理。（5）了解消能減震結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算分析