工程结构抗震设计课程总结报告.doc

2011-2012第二学期工程抗震课程过程考核：课程总结报告 课 程 总 结 报 告姓 名： 张志星 学 号： 0901012045 专业班级： 09土木 2 班 成 绩： 建筑结构抗震设计学习总结通过一学期对建筑结构抗震设计课程的学习，虽然时间很短暂，但还是了解和认识到了，结构抗震设计对房屋建筑的重要性，并且学习到了抗震设防的目标和思想，当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。一、了解地震知识和设防思想地球内部的温度随深度增加而不断升高，从地下20km到700km，温度从大约600C上升到2000C。另外，地球内部的压力也不均衡，在地幔上部约为900MPa，地幔中间则达到370000MPa。在这样的热状态和不均衡压力下，地幔内部的物质处于缓慢运动之中，地壳岩层也不停地连续变动，不断产生变形和应力，积聚了大量的能量。当岩层的应变达到其极限应变时，岩层就会发生突然断裂和错动，积聚的应变能得到突然释放，以波的形式传到地面，从而形成地震。这从局部地质构造上解释了地震的成因，称为断层学说。地震引起的振动将能量以波的形式从震源向各个方向传播，此即为地震波。地震波是一种弹性波，包括在地球内部传播的体波和在地表传播的面波。体波又包括纵波和横波，面波包括瑞利波和乐夫波。地震烈度某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度，既反应地震后果又是地面运动强度的一种度量。表示一次地震大小的震级只有一个，然而由于同一次地震对不同地点的影响不一样，随着距离震中的远近会出现多种不同的烈度。一般来说，距离震中越近，烈度就越高；距离震中越远，烈度就越低。抗震设防的思想抗震设防目标应达到经济与安全间的合理平衡，世界上的大多数国家都遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。我国“抗震规范”的三水准设防目标是：第一水准当遭遇多遇的、低于本地区设防烈度的地震时，主体结构不受损坏或不需修理仍可继续使用；第二水准当遭遇相当于本地区设防烈度的地震影响时，可能发生损坏，但经一般修理仍可继续使用；第三水准当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。使用功能或其它方面有特殊要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。规范要求对抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。二、抗震概念设计抗震概念设计就是根据实际的震害和工程经验、科学和试验研究等形成的基本设计原则和设计思想，做好建筑和结构的总体布置和细部构造，避免不利于结构抗震的做法。建筑结构抗震概念设计涉及勘察、设计、施工等环节，包括场地选择、建筑平立面造型、结构体系的选择、非结构构件的处理以及材料的选用等。2、1场地、地基与基础在建筑选址时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，尽量选择对建筑抗震有利的地段，避开不利和危险地段。主要的考虑方面：断裂带、滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、孤突地形、非岩质陡坡、河岸和边坡边缘、软弱土、液化土、延性及均匀性等。对山区建筑，场地勘察应有边坡稳定性评价和防治建议，边坡设计应符合建筑边坡工程技术规范（GB 50330）的要求。边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计，建筑基础与土质边坡、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离。为减少地面运动传给上部结构的地震能量，应选择具有较大平均剪切波速的坚实场地，较薄的场地土覆盖层可以减轻柔性建筑的震害。尽量将建筑物的自振周期与地震的卓越周期错开，避免共振的情况出现。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上，也不宜部分采用桩基础部分采用天然基础，充分考虑到地基不均匀沉降可能带来的影响。2、2建筑的平立面布置建筑设计应根据抗震概念设计的要求，明确建筑形体（建筑平面、立面和竖向剖面）的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施，特别不规则的建筑应进行专门研究和论证并采取特别的加强措施。不应采取严重不规则的建筑。规则性评价需综合考虑几何布局、结构设计以及使用等因素，总的要求是平面布置、质量和抗侧力构件的平面布局宜规则、对称，立面变化和侧向刚度沿竖向宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免侧向刚度和承载力的突变。2、3防震缝的设置要求1）当不设防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判明应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施；2）当在适当部位设置防震缝时，宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应情况，留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全断开；3）当防震缝兼作伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。防震缝宽度应符合下列要求：（1）框架结构（含设少量抗震墙的框架结构）房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm，高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别增加5m、4m、3m和2m时，宜增加20mm；（2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不小于上述宽度的70，抗震墙结构房屋不小于上述值的50。均不可小于100mm；（3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按较宽者和较低的房屋高度确定。三、结构地震反应分析与结构抗震验算3、1振型分解反应谱法分析平动的振型分解反应谱法是最常用的振型分解法。“平动”表示只考虑单向的地震作用且不考虑结构的扭转振型；“反应谱法”表示采用反应谱将动力问题转换为等效的静力问题而不是用时程分析获得各个振型的反应。平动的振型分解反应谱法适用于可沿两个主轴分别计算的一般结构，其变形可以是剪切型，也可以是弯剪型和弯曲型。3、2计算水平地震作用的底部剪力法用振型分解反应谱法计算比较复杂，能否采用简单近似的方法？前面的例题中发现，总的地震作用效应与第一振型的地震剪力分布相近。用第一振型的地震作用效应作为结构地震作用效应的方法称为底部剪力法。底部剪力法的适用条件和假定：适用条件：建筑高度不超过40m以剪切变形为主，质量和刚度沿高度分布均匀；假定：位移反应以第一振型为主，为一直线。思路是：首先求出等效单质点体系的总作用力（即底部总剪力），然后再按一定的规则分配到各个质点。最后按静力法计算结构的内力和变形。3、3结构地震反应的时程分析法为了了解不同结构在不同地震历程中的反应过程，从70年代开始，动力时程分析方法开始在理论界作为分析结构地震作用的主导方法。该方法对一条具体的具有某种频谱特点的地震波，根据给定的场地条件、具概念意义的加速度直接求解结构的动力方程。不满足于反应谱法中对延性的总体考虑，根据试验和理论分析结果，建立结构(构件)的非线性恢复力模型，对结构进行弹塑性动力时程分析，以期把握结构在地震过程中任一时刻的力和位移的反应、薄弱部位、甚至各构件的状态和屈服机制。这一阶段的主要研究内容有时程分析方法、结构或构件的非线性性能(各种滞回模型)的研究、振动台试验、拟动力试验、频域分析方法、抗震可靠度和多维多点地震输入等问题。动力时程分析理应能更好地反应结构的地震行为，但由于对结构的非线性性质和地震动特性认识的不足，分析过程中所用的结构或构件的恢复力模型和合理的地震动输入问题等尚需进一步发展，相对复杂的分析过程也限制了这种方法的普及。3、4建筑结构抗震验算地震作用的方向：规则结构对抗震有利，对分析的结果也易于把握，因此尽可能保证结构的规则性。对各类建筑结构的地震作用，一般情况下应至少在建筑的两个主轴方向分别计算地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向的抗侧力构件承担。对有斜交抗侧力构件的结构，当交角大于15时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。对质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响，其它情况允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑应计算竖向地震作用。计算模型：结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。质量和刚度分布接近对称且楼、屋盖可视为刚性横隔板的结构可采用平面结构模型进行抗震分析，其它情况应采用空间结构模型进行抗震分析。除抗震规范特别规定外，建筑结构应进行多遇地震下的内力和变形分析，此时可假定结构处于弹性工作状态，内力和变形分析可采用线性方法。不规则或具有明显薄弱部位的结构应进行罕遇地震下的弹塑性变形分析，可采用弹塑性静力或时程分析方法，符合条件时可采用简化方法。利用计算机进行结构分析时，可采取必要的简化计算与处理，但应符合结构的实际工作状况，应考虑楼梯构件的影响。计算软件的技术条件应符合规范和有关标准的规定，并应阐明其特殊处理的内容和依据。多遇地震下复杂结构的内力和变形分析应采用不少于两个合适的不同力学模型，并对计算结果进行比较分析。所有计算结果应经分析判断确认合理、有效后方可用于过程设计。当重力附加弯矩大于初始弯矩的10时应计入重力二阶效应的影响。楼屋盖的刚度对受力影响很大。现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼屋盖建筑，楼层水平地震剪力宜按抗侧力构件的等效刚度的比例分配；木楼盖、木屋盖等柔性楼屋盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配；普通的预制装配式混凝土楼屋盖等半刚性楼屋盖结构，可取前述两种分配结果的平均值。四、总结 通过本次抗震设计，使我认识到建筑结构抗震设计是一门土木专业的重要专业课，对于我们灾防专业的学生来讲，是必须掌握的，眼下会对以后相关的课程起到很大的辅助作用。特别是毕业设计时会有很多的相关知识设计，长远来看，对我们以后的从事工作有很大帮助。而且在当前社会形势下，地震灾害愈来愈多的出现，对于我们抗震设计将会是非常重要的。本次课程设计我们进行了1地基砂土液化评价；2判别地基砂土液化等级；3计算底层抗震墙-框架侧移刚度；4计算地震作用标准值；5计算层间地震剪力；6画出力学分析简图。通过对这些内容的设计让我意识到结构抗震设计对房屋建筑的重要性，并且学习到了抗震设防的目标和思想，当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标，达到小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标抗震设防的思想抗震设防目标应达到经济与安全间的合理平衡，世界上的大多数国家都遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。我国“抗震规范”的三水准设防目标是：第一水准当遭遇多遇的、低于本地区设防烈度的地