抗震设计概念总结

1、第一章：概论1. 我国450个城市中有3/4处于地震区，二其中大中城市的4/5以上均在地震区。2. 抗震规范规定：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。3. 地震类型：按其成因分为：1）诱发地震：人为导致，危害不严重；2 ）构造地震：普遍、影响广；3 ）火山地震；4 ）陷落地震。按其震源深度分为：1）浅源地震2 ）中源地震3 ）深源地震d<60Km波及范围小，危害大，最普遍;d=60300Kmd>300Km波及范围广，破坏程度小；4. 地震术语:1）震源：导致地震发生的起源区域；2 ）震中：震源在地表的投影区域；3 ）场地：被地震波及的某一地区；4 ）震中距：场地到

2、震中的水平距离；5 ）震源距：场地到震源的距离；6 ）震源深度：震源到震中的垂直距离；7 ）震级（M ：里氏震级，表示地震本身强度和大小的度量。有一定适用条件，需用特定的地震仪。震级每增加一级，地震释放的能量增加32倍。8 ）地震烈度：某一地区的地面和各类建筑遭受一次地震影响的强弱程度，用于衡量地震引起的后果。一般震中区影响大，烈度高。我国采用12度划分的烈度表。一次地震有一个震级但可能有多个烈度。9 ）抗震设防烈度：国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般采用基本烈度。抗震设防烈度每增加一度，设计基本地震加速度增加一倍。10）基本烈度：50年内，II类场地条件下，可能遭遇超

3、越概率为10%勺烈度值。多遇地震烈度=基本烈度-1.55 罕遇地震烈度=基本烈度+1。5. 地震带：环太平洋地震带、欧亚地震带。我国处于两地震带之间；6. 地震灾害的表现：1）地表破坏：地裂缝、喷水冒砂、地陷、滑坡塌方；2）建筑物破坏：结构丧失整体性破坏、承载力不足破坏、变形过大导致非结构破坏、地基失效破坏；3）次生灾害：火灾、水灾、泥石流、海啸等；7. 地震波：1）体波纵波：压缩波（P波），振动方向与传播方向一致，引起地面垂直5 方向振动，周期短，振幅小。-横波：剪切波（S波），振动方向与传播方向垂直，引起地面水平方向振动，周期长，振幅大，振动方向不唯一，传播远。2）面波.瑞利波（R波）：地

4、面上表现为滚动形式。勒夫波（L波）：地面上表现为蛇形运行。面波周期长、振幅大、衰减慢，导致地表既垂直又水平振动。（破坏严重）速度：P>S>RL 振幅：RL最大一般震害来源：由体波和面波引起的水平地震作用。8. 地震三要素： 1）峰值（最大振幅） ：定量反应地震动的强度特性；2）频谱特性：揭示地震动的周期分布特征；3）持续时间：考察地震动循环作用程度的强弱；9. 三水准两阶段： 1）第一水准：低于设防烈度的多遇地震，主体结构不受损害。小震不 坏。要求建筑物满足多遇地震下的承载力极限状态验算要求，弹性变形不超过限值； 第二水准： 相当于设防烈度的地震， 可能损坏，但经修理可继续使用。中

5、震可修。要求建筑物具有相当的延性，不发生不可修复的脆性破坏； 第三水准：高于设防烈度的罕遇地震，建筑物不倒塌。大震不倒。要 求建筑物的弹塑性变形不超过限值。2 ）第一阶段：验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形。小震不坏； 第二阶段：验算结构的弹塑性变形。大震不倒。10. 建筑设防分类：根据使用功能的重要性和灾害的后果，分为甲乙丙丁四类。11. 抗震设计包括：1）概念设计：根据地震灾害和工程经验所形成的基本设计原则和设计思路，进行建筑 和结构的总体布置并确定细部构造的过程；概念设计包含的内容：a ）注意场地选择和地基基础设计；b ）把握结构的规则性： 应使建筑物的平立面布置规则、 对称， 具有

6、良好的整体性， 质量和刚度变化均匀， 放置在平面上质量中心和刚度中心不重合而造成严重的扭转振动。c ）选择合理的抗震结构体系；d ）合理利用结构延性：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件。砌体采用配筋措施e ）重视非结构因素：会影响主体结构的动力特性、阻尼、周期。f ）确保材料和施工质量。2）抗震计算：为抗震设计提供定量手段；3）构造措施：保证结构整体性、加强薄弱环节。第一章课后题：1.1 抗震设防烈度为 6 度以上的建筑，必须进行抗震设计。1.2 构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震浅源地震、中源地震、深源地震1.3 地表破坏、建筑物破坏、次生灾害 结构丧失整体性、承重结构承载力不足、变形过大

7、导致非结构破坏、地基失效引起的破坏。1.4 地震以振动波的形式传递并释放能量。地震波包含体波和面波1.5 地震动的三要素：峰值：反映振动强度、持续时间：反映地震动循环作用强度、频谱特 性：反映地震动的周期分布特征第二章：建筑场地与地基基础1. 建筑物和构筑物的破坏类型：场地地基的破坏作用、场地的地震动作用。1）场地地基破坏作用： 地震时首先是厂地和地基破坏。 主要有地面破裂、 划破、 坍塌、 地基失效等。解决措施：场地选择、地基处理。2）场地的地震动作用：建筑和构筑物首先破坏（普遍和主要原因）解决措施：合理的进行抗震和减震设计和采取抗震和减震措施。抗震规范采用通过 建筑场地分类来调整设计反应谱

8、的途径加以抵御。2. 场地条件对建筑震害的主要影响因素：1）场地土的刚度大小2）场地覆盖层厚度 场地土质越软，覆盖层越厚，建筑物震害越严重，反之越轻。3. 场地土的类型： 根据场地土的刚度来表示， 场地土的刚度一般用土的剪切波速表示。 剪 切波速越大越坚硬。4. 场地覆盖层厚度：从地表到地下基岩的垂直距离。影响地面反应谱的周期及强度。 薄土层主周期偏短，厚土层主周期偏长5. 土层等效剪切波速：反映各土层的综合刚度（小计算） P216. 影响地表振动的主要因素：1）场地土刚度；2）场地覆盖层厚度；7. 建筑场地类别划分：根据场地土刚度和覆盖层厚度划分为I 、II 、III 、IV 类（适用于剪切

9、波速随深度增加的情况，当深度下有软弱土时应提高类别。 建筑场地和场地土类型的区别： 场地土类型只反映某单一土质的情况， 建筑场地类别是 对位于覆盖层深度范围内的各类土质的综合评价。划分建筑场地类别的目的： 在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计参数的影响， 确 定不同场地上的设计反应谱，以采取合理的设计参数和有关的抗震构造措施。8. 场地的卓越周期： 地表振动的频度周期曲线上频度最大值对应的周期称为场地的卓越 周期。卓越周期越长则场地土软。凡建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或相近时，建筑物的震害都有加重的趋势9. 地基土的液化： 饱和沙土或粉土的颗粒在强烈地震下发生相对位移， 使图的颗粒结

10、构趋 于密实， 若土本省的渗透系数较小，则孔隙水排泄不走收到挤压，孔隙水压力上升， 当 压力与土颗粒所受总压力相等时，土粒之间的抗剪能力消失。称为液化。地基土液化的因素：1）土层的地址年代；2）土的组成：细砂较易液化，颗粒级配好的不易液化；3）相对密度：松砂较易液化，粘性颗粒少的易液化4）土层的埋深：埋深越大越不容易液化。5）地震烈度和持续时间。液化的判别：1）初步判别2）标准贯入度试验：锤落距 76cm,锤重63.5kg，连续打入30cm,所得的锤击数。第三章地震作用与结构抗震验算1. 地震作用：地震时由地面加速度振动在结构上产生的惯性力 地震反应：结构产生的结构内力、变形、位移及结构运动速

11、度和加速度。2. 地震反应分析理论的划分：静力理论、反应谱理论、动力理论。1）静力法：假定整个上部结构随地面做刚体平移运动,结构各质点水平地震作用的最 大值即为质点质量与地面最大加速度的乘积。缺点：未考虑上部结构变形对地震作用的影响,未考虑地震作用随时间的变化及其 与结构动力特性的关系。2）反应谱理论 （主要抗震分析方法） ：将多个实测的地面震动波分别代入单自由度动力 反应方程， 计算出各自最大弹性地震反应， 从而得出结构最大地震反应与该结构自振周 期的关系曲线。3）动力理论 （时程分析） ：只能用于特定地震波， 计算分析量大。 利用其进行补充计算。3. 反应谱：单自由度体系最大地震反应与体系

12、自振周期的关系曲线。 工程领域常采用加速度反应谱计算结构的地震作用。4. 地震系数：地面运动运动加速度最大绝对值与重力加速度的比值。烈度每增加一度， k 值大致增加一倍。5. 动力系数： 单自由度弹性体系在地震作用下加速度反应最大绝对值与地面加速度最大绝 对值之比。无量纲，与地震烈度无关。影响动力系数的因素：1）地面加速度； 2）结构的自振周期； 3）阻尼比B曲线实际上是加速度反应谱曲线。震中距远时B曲线的峰点偏于较长的周期，近时偏于较短周期。高柔结构周期长6. 地震影响系数：单质点弹性体系在地震时以重力加速度为单位的质点最大加速度反应。a曲线由B曲线决定7. 标准反应谱： 按照影响反应谱曲线

13、形状的因素分类， 按每种分类进行统计分析， 求出最 有代表性的平均曲线作为设计依据，这种曲线称为标准反应谱。8. 地震分组：考虑震中距远近不同对各类建筑物造成的影响。9. 利用反应谱确定地震作用： P4010. 振型分解反应谱法： 将多自由度体系分解成若干单自由度系统的组合， 然后引用单自由 度体系的反应谱理论计算各振型的地震作用。 P5011. 底部剪力法应用条件：1）高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。2）近似于单质点体系的结构。底部剪力法的假定：1）地震位移以基本阵型为主；2）基本阵型接近于倒三角分布12. 我国抗震规范规定： 设防烈度为 8 度或 9

14、度区的大跨度结构、 长悬臂结构， 以及设防烈 度为 9 度区的高层建筑，应计算竖向地震作用。13. 抗震设计表达式中引入承载力抗震调整系数，主要考虑了（ 1）动力荷载下材料强度比 静力荷载下高（ 2）地震是偶然作用，接哦股的抗震可靠度要求可比承受其他荷载的要 求低。第四章 结构非弹性地震反应分析1. 非弹性地震反应分析的必要性： 结构进入非弹性变形状态后， 刚度发生变化， 叠加原理 不适用，动力特征（自振频率和振型）不再存在。2. 非弹性地震分析的方法：1 ）非弹性时程分析法；2）结构静力弹塑性分析方法：推覆分析（ push-over ）3. 结构计算模型的种类：1 ）层间模型； 2）杆系模型

15、； 3）有限元模型4. 人工地震波可以通过修改真实地震记录或用随机过程产生。修改真实地震波的方法是： 修改振幅可实现不同的抗震设防烈度要求， 改变时间尺度可以修改频率范围， 阶段或重 复记录可以修改持续时间的长短。5. 结构恢复力模型：描述结构或构件力一变形滞回关系的数学模型建立方法：伪静力加载试验、反复静力加载试验、周期循环动荷载试验及振动台试验等6. 对隔震结构进行非线性地震反应分析的主要目的：检验隔振设计的有效性、 计算上部结构地震作用及作用效应、检验隔震层的安全性。第五章多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计1. 多层和高层钢筋混凝土房屋的震害：1）平面布置不当产生的震害；2）竖向不规则产生

16、的震害；3）防震缝处碰撞；4）框架柱的震害；5）框架梁的震害；6）框架梁柱节点的震害；7）抗震墙的震害；8）填充墙的震害。2. 框架结构的框架应比框架剪力墙结构中的框架抗震要求高。3. 一般性抗震措施1）楼盖的要求：优先采用现浇楼、屋盖结构，其次是装配整体式楼、屋盖2）框架结构的要求：不应采用铰接，框架梁和柱的中线应尽可能重合，偏心距不超过 柱宽的0.25，不应采用部分由砌体墙承重的混合形式。3）对抗震墙结构的要求：抗震墙的长度不宜过长，以避免在水平地震作用下的剪切破坏，洞口连梁的跨高比宜大于 6,墙肢的长度沿全高不宜有突变，抗震墙有较大洞口时，洞口位置宜上下对齐。4） 对楼梯间的要求：楼梯与

17、主体整浇时，梯板起到斜支撑作用， 对结构刚度、承载力、 规则性的影响比较大，抗震计算应该计入其影响。4. 框架结构的合理破坏机制及有关原则（1）总体机制即为“梁铰型破坏机制”以及强柱弱梁原则（2）强剪弱弯原则（3）强节点和强锚固原则5. 柱轴压比n定义为：Nn =fcA轴压比n越大，则延性越差。6. 每层柱要有箍筋加密区，以提高延性和转动能力。7. P138例题第六章多层及高层钢结构房屋抗震设计1. 钢结构房屋的震害：1）结构倒塌：出现薄弱层；2）支撑构件破坏；3）节点破坏；4 ）基础锚固破坏；5）构件破坏2. 钢结构的结构选型：1）纯框架结构：延性好，但抗侧刚度较差；2）框架一中心支撑体系：

18、支撑会受压屈曲；3）框架一偏心支撑：具有稳定的承载力和耗能性能。3. 设置多道防线设计，框架结构一般设计成梁饺机制，有利于消耗地震能量、防止倒塌，梁是这种结构的第一道抗震防线；框架-支撑（抗震墙板）体系以支撑或抗震墙板作为第一道抗震防线；偏心支撑体系以梁的消能段作为第一道防线。4. 结构布置要求：1）超过50m的钢结构房屋应该设置地下室；2）一二级的钢结构房屋，宜设置偏心支撑，带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑 钢筋混凝土墙板、屈曲约束支撑等消能支撑或筒体。3）采用偏心支撑框架，顶层可以为中心支撑；4）楼板宜采用压型钢板加现浇混凝土叠合成的楼板。5. 钢结构房屋的计算模型：1 ）进行内力与位

19、移分析时，一般可假定楼板在自身平面内为绝对刚性；2）多遇地震分析时，考虑现浇混凝土楼板与钢梁的共同作用；3）罕遇地震分析时，不考虑楼板与梁的共同作用。6. 罕遇地震下阻尼比的取值： 0.057. 承载力和稳定性验算的基本内容1 ）框架梁柱承载力和稳定性验算；2）节点承载力和稳定性验算；3）支撑构件承载力验算；4）偏心支撑框架构件的抗震承载力验算；5）构件及其联接的极限承载力验算8. 钢框架构造措施：1 ）限制长细比：保证弯曲变形能力；2）限制板件宽厚比：保证耗能能力。9. 梁端狗骨式设计：具有优越的抗震性能，可将框架的屈服控制在消弱梁端截面处。10. 抗震设计时消能梁端应该设计为剪切屈服型 第

20、七章：砌体结构房屋抗震设计1. 砌体结构采用的是脆性材料，而且整个结构由块体砌筑而成，整体性不好。2. 楼梯间不宜设置在房屋的尽端或转角处3. 多层砌体房屋的抗震计算， 一般可只考虑水平地震作用的影响， 而不考虑竖向地震作用 的影响。4. 进行结构的抗震计算时，宜使用底部剪力法等简化方法。5. 设置钢筋混凝土构造柱或芯柱是多层砌体房屋的一项重要抗震构造措施。不仅可以提高墙体抗剪能力，还可以明显提高结构的极限变形能力。6. 圈梁在砌体结构中， 作为一项抗震构造措施， 可加强墙体见的连接以及墙体与楼盖间的 连接，与构造柱一起，增强了房屋的整体性和空间刚度；作为楼（屋）盖的边缘构件， 将装配式楼屋盖

21、箍住， 从而提高了装配式楼屋盖的整体性和水平刚度； 此外还可以约束 墙体，限制裂缝展开，提高墙体的稳定性，减轻地基不均匀沉降的不利影响。7. 砌体震害：1 ）房屋倒塌； 2）墙体开裂； 3）纵横墙连接处破坏； 4）墙角破坏； 5）楼梯间墙体破 坏； 6）楼、屋盖破坏； 7）其他破坏。8. 房屋结构的总体布置要求：1 ）有线采用横墙承重或纵横墙共同承重。2）纵横墙均匀布置，竖向连续3）楼梯间不应在房屋尽端或转角处4）横墙少、跨度大应采用现浇楼、屋盖。9. 房屋高宽比限制：保证足够的稳定性和整体抗弯能力。横墙间距限制： 间距大时， 楼盖不能将横向地震作用有效传递到横墙， 造成纵墙出平面 弯曲变形，倒塌。房屋局部尺寸限制：避免出现薄弱部位10. 多层砌体房屋抗震计算重点：对薄弱层的墙体进行抗剪强度的复核。 基本步骤：1）确定计算简图；2）分配地震剪力；3）对不利墙段进行抗震验算。第八章单层厂房抗震设计1. 单层钢筋混凝土柱厂房屋盖分为无檩体系和有檩体系。 相比之下， 无檩