工程結構抗震設計基本知識教學課件

工程結構抗震設計基本知識教學課件匯報人：AA2024-01-12目錄抗震設計基本概念與原理場地、地基與基礎抗震措施建筑結構體系與構件設計要點非結構構件與附屬設施抗震措施減隔震技術原理及應用實例抗震性能化設計與評估方法抗震設計基本概念與原理0101地震波類型體波（包括縱波和橫波）和面波（包括勒夫波和瑞利波）。02地震波傳播特性地震波在不同介質中傳播速度不同，且隨著距離的增加，地震波的能量會逐漸衰減。03影響地震波傳播的因素震源機制、震中距、地震波傳播路徑的地質條件等。地震波傳播及影響因素小震不壞01在遭遇低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，主體結構不受損壞或不需進行修理可繼續(xù)使用。02中震可修在遭遇相當于本地區(qū)抗震設防烈度的設防地震影響時，可能發(fā)生損壞，但經一般性修理仍可繼續(xù)使用。03大震不倒在遭遇高于本地區(qū)抗震設防烈度的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。工程結構抗震設防目標結構選型與布置選擇對抗震有利的結構類型和布置方案，避免采用不規(guī)則或抗震性能較差的結構形式。剛度與強度分布合理分布結構的剛度和強度，避免局部削弱或突變，防止應力集中。延性設計通過采取構造措施和選擇合適的材料，提高結構的延性，使結構在地震作用下具有足夠的變形能力。多道防線設計通過設置多道抗震防線，確保結構在地震作用下的整體穩(wěn)定性和安全性?？拐鹪O計基本原則與方法場地、地基與基礎抗震措施02場地分類標準根據場地土類型、覆蓋層厚度和地下水位等因素，將場地劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，不同類別場地有不同的抗震措施要求。場地選擇原則選擇穩(wěn)定性好、地形平坦、開闊、地質條件良好的場地，避開不利地段，如軟弱土、液化土、采空區(qū)等。場地選擇與分類標準針對不同地基條件，可采用換填、夯實、擠密、排水固結、膠結等方法進行地基處理，提高地基承載力和穩(wěn)定性。地基處理應滿足承載力、變形和穩(wěn)定性要求，同時要考慮地基與上部結構的相互作用，確保整體抗震性能。地基處理方法地基處理要求地基處理方法及要求根據上部結構類型、荷載大小及分布、地質條件等因素，選擇合適的基礎類型，如獨立基礎、條形基礎、筏形基礎等。針對不同基礎類型，采取相應的抗震措施，如加強基礎剛度、設置隔震溝或隔震支座等，以減小地震作用對上部結構的影響。同時，要確保基礎的穩(wěn)定性和承載力滿足抗震要求。基礎類型選擇抗震措施基礎類型選擇與抗震措施建筑結構體系與構件設計要點03框架結構體系由梁和柱組成，具有空間分隔靈活、自重輕、節(jié)省材料等優(yōu)點，但側向剛度較小，需設置支撐或剪力墻以抵抗水平荷載。剪力墻結構體系利用建筑物的墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構，具有較好的整體性和側向剛度，適用于高層住宅等建筑。框架-剪力墻結構體系在框架結構中設置一定數量的剪力墻，形成框架與剪力墻協(xié)同工作的結構體系，兼具兩者的優(yōu)點，適用于高層建筑。筒體結構體系由核心筒與外圍框架組成，核心筒為豎向承重和抗側力構件，外圍框架僅承受豎向荷載，適用于超高層建筑。常見建筑結構體系類型及特點靜力法01基于結構力學原理，將水平荷載簡化為靜力荷載，通過計算得到結構的內力分布和變形情況。該方法適用于規(guī)則、簡單的結構。動力法02考慮地震動的動力特性，將結構簡化為多質點體系或連續(xù)體模型，通過振動方程求解結構的動力響應。該方法適用于復雜、不規(guī)則的結構。有限元法03將結構離散化為有限個單元，通過單元剛度矩陣和荷載向量組裝得到整體剛度矩陣和荷載向量，進而求解結構的內力分布和變形情況。該方法適用于任意形狀、復雜邊界條件的結構。水平荷載作用下結構內力分析梁設計要點保證梁的強度和剛度滿足要求，避免梁的剪切破壞和彎曲破壞；合理布置梁的縱向鋼筋和箍筋，確保梁的延性和耗能能力；考慮梁的變形對結構整體性能的影響。柱設計要點保證柱的承載力和延性滿足要求，避免柱的壓潰和剪切破壞；合理設置柱的縱向鋼筋和箍筋，提高柱的變形能力和耗能能力；考慮柱的軸壓比、剪跨比等參數對柱性能的影響。節(jié)點設計要點保證節(jié)點的強度和剛度滿足要求，避免節(jié)點的脆性破壞；合理設置節(jié)點的鋼筋連接和錨固措施，確保節(jié)點的傳力可靠；考慮節(jié)點的變形對結構整體性能的影響。關鍵構件（如梁、柱、節(jié)點）設計要點非結構構件與附屬設施抗震措施04強度影響非結構構件的強度通常較低，在地震作用下容易破壞，其破壞會對主體結構產生不利影響，如引起局部應力集中、改變傳力路徑等。剛度影響非結構構件如填充墻、隔墻等會增加結構的剛度，從而改變結構的自振周期和地震作用下的動力特性。穩(wěn)定性影響非結構構件的破壞可能會影響主體結構的穩(wěn)定性，如填充墻的倒塌可能導致相鄰承重構件的失穩(wěn)。非結構構件（如填充墻、隔墻）對主體結構影響分析樓梯間作為重要的垂直交通設施，在地震時應保持通行功能。設計要求包括采用合理的結構形式、加強構造措施、確保梯段和平臺的整體性等。電梯井是高層建筑中的重要附屬設施，其抗震設計需考慮井道結構的剛度、強度和穩(wěn)定性，以及地震時電梯設備的運行安全。附屬設施（如樓梯間、電梯井）抗震設計要求電梯井抗震設計樓梯間抗震設計重型設備的安裝可能對主體結構產生較大的局部荷載，需要進行專門的抗震設計，以確保設備在地震時的穩(wěn)定性和安全性。設備安裝影響管線布置應盡量避免穿越結構的重要受力部位，以免在地震時因管線破壞而影響主體結構的安全。同時，管線自身的抗震措施也需要加以考慮，如采用柔性連接、設置減震支吊架等。管線布置影響設備安裝和管線布置對主體結構影響考慮減隔震技術原理及應用實例05

減隔震技術基本原理介紹減隔震技術定義通過采用特定的隔震支座、阻尼器或耗能裝置等，減小或隔離地震能量向上部結構的傳遞，以達到減輕結構地震反應的目的。減隔震技術作用在地震發(fā)生時，通過延長結構自振周期、增加阻尼比等方式，降低結構的地震加速度反應，從而減小結構的地震作用力和變形。減隔震技術分類根據作用機理和構造形式的不同，減隔震技術可分為基礎隔震、層間隔震和混合隔震等類型。利用橡膠的高彈性和阻尼特性，通過增大結構自振周期和阻尼比來減小地震反應。具有承載能力強、穩(wěn)定性好、耐久性強等特點。橡膠隔震支座在地震作用下，通過滑動摩擦面的相對滑動來消耗地震能量，從而減小地震反應。具有構造簡單、成本低廉、易于維護等特點?；瑒幽Σ粮粽鹬ё谙鹉z隔震支座中加入鉛芯，利用鉛芯的塑性變形和耗能能力來減小地震反應。具有承載能力強、耗能效果好、穩(wěn)定性好等特點。鉛芯橡膠隔震支座常見減隔震支座類型及其性能特點某高層建筑應用基礎隔震技術通過在建筑物底部設置橡膠隔震支座，延長結構自振周期，減小地震加速度反應，從而降低了結構的地震作用力和變形。經實踐驗證，該技術可顯著提高建筑物的抗震性能。某橋梁工程應用層間隔震技術通過在橋梁墩柱間設置滑動摩擦隔震支座，利用滑動摩擦面的相對滑動來消耗地震能量，從而減小地震反應。該技術可顯著提高橋梁的抗震性能，保障橋梁在地震中的安全運營。某地鐵車站應用混合隔震技術通過在車站底部設置橡膠隔震支座和鉛芯橡膠隔震支座，同時采用層間隔震技術，實現了對地鐵車站的多重保護。該技術可顯著降低地鐵車站的地震反應，保障地鐵運營安全。減隔震技術在工程實例中應用分析抗震性能化設計與評估方法06010203性能化設計概念性能化設計是一種基于結構性能目標的設計方法，它強調結構在不同地震動水平下的性能表現，并以此作為設計依據。通過設定明確的性能目標，可以確保結構在地震中的安全性、適用性和經濟性。性能化設計優(yōu)勢與傳統(tǒng)的抗震設計方法相比，性能化設計具有以下優(yōu)勢更加靈活可以根據不同的性能目標和需求進行定制化的設計，滿足多樣化的抗震需求。性能化設計概念及優(yōu)勢闡述考慮了結構在地震中的多方面性能，如承載力、變形能力、耗能能力等，從而提高了結構的整體抗震性能。更加全面通過合理的性能目標和優(yōu)化設計，可以降低結構的建造成本和維護成本。更加經濟性能化設計概念及優(yōu)勢闡述不同性能水平下結構性能指標確定方法在此性能水平下，結構應保持基本完好，不出現明顯的損壞或裂縫。主要性能指標包括結構的最大層間位移角限值、構件的應力限值等。中等破壞性能水平在此性能水平下，結構允許出現一定程度的損壞，但不應影響整體穩(wěn)定性和安全性。主要性能指標包括結構的塑性鉸分布、構件的屈服機制等。不倒塌性能水平在此性能水平下，結構應能夠承受極端地震動的作用而不發(fā)生倒塌。主要性能指標包括結構的整體穩(wěn)定性、抗傾覆能力等。輕微損壞性能水平結構體系優(yōu)化通過調整結構體系的布置和剛度分布，提高結構的整體抗震性能。例如，采用隔震技術、消能減震技術等。構件設計優(yōu)化針對關鍵構件進行優(yōu)