《工程结构抗震设计》 教案大纲 王静峰

《工程结构抗震设计》课程教学大纲课程概况开课单位课程类型专业选修（专业主干课）课程名称工程结构抗震设计选课对象土木工程专业先修课程结构动力学、地基基础、混凝土结构、钢结构、砌体结构，桥梁工程课程教材王静峰等.工程结构抗震设计（最新版）.北京：机械工业出版社参考书目和资料王静峰.工程结构抗震设计.北京：机械工业出版社，2023.张耀庭潘鹏.建筑结构抗震设计.北京：机械工业出版社，2019.课程简介：本课程是高等学校土木工程专业主要专业技术课之一。我国是多地震的国家，抗震设防的国土面积约占全国国土面积的82.7%。历史震害表明，地震造成的人员伤亡和经济损失，主要是因为房屋破坏和结构倒塌引起的。本课程的任务是使学生掌握工程地震基本知识、工程抗震原理以及结构的抗震设计方法，为学生今后解决工程抗震设计、建筑工程施工等方面的问题奠定基础。本门课程与毕业设计紧密相关，使学生具备系统全面的工程设计能力。课程主要讲述的内容为：地震基本知识、工程结构抗震设计基本要求、场地地基和基础抗震设计、弹性体系地震反应与地震作用计算的反应谱理论、弹塑性体系地震反应分析的时程分析法，以及多层和高层混凝土结构、多层砌体和底部框架结构、多层和高层钢结构、桥梁结构的抗震设计方法、地下结构抗震设计方法、结构隔震、减震和制振技术和高新技术等。土木工程不同专业方向可以根据方向的侧重点选取合适的章节进行讲解。教学内容及要求第一章地震工程基本知识1．教学要求（1）了解地震的主要类型及其成因；（2）了解世界及我国地震活动性以及地震成灾机制；（3）掌握地震波的运动规律和震级、地震烈度等地震强度度量指标；（4）掌握建筑抗震设防分类、抗震设防目标和抗震设计方法；（5）理解工程结构抗震概念设计基本要求；（6）了解地震预警与救援的原则与意义。2．教学重点地震基础知识，地震活动与地震分布，地震特征描述，工程结构抗震设防，工程结构抗震概念设计。3．教学难点里氏震级和矩震级的定义和区别，设计基本地震加速度、设计特征周期、设计地震分组运用，工程结构概念设计的把握与理解。第二章场地、地基与基础抗震1．教学要求（1）理解工程地质条件对结构震害的影响，（2）掌握场地与场地土的概念，场地与场地土的分类以及场地条件对工程结构抗震的影响；（3）掌握天然地基、基础的抗震验算方法；（4）掌握场地土液化的概念及其影响因素；（5）了解场地土液化的判别方法、可液化地基与软弱地基的抗震处理措施。2．教学重点场地与场地土的概念及分类，天然地基、基础的抗震验算方法，砂土液化的概念与判别方法等。3．教学难点场地土与场地的分类及区别，天然地基、基础的抗震验算方法中地基抗震承载力提高的原因。第三章地震作用与结构抗震验算1．教学要求（1）掌握结构的动力地震反应的特性。（2）掌握反应谱的概念，地震系数、动力系数、地震影响系数、重力荷载代表值的概念。（3）掌握振型分解反应谱法计算多自由度弹性体系地震反应的方法。（4）掌握用底部剪力法计算水平地震作用（5）理解结构竖向地震作用的计算方法。（6）了解结构的扭转效应的概念。（7）了解结构时程分析法的概念。（8）理解和掌握结构构件抗震承载力验算、多遇地震下结构抗震变形验算及罕遇地震下结构抗震变形验算的概念与方法。2．教学重点地震影响系数和反应谱的概念与表达式，振型分解的概念，振型分解反应谱法，底部剪力法，结构构件抗震承载力验算及变形验算等。3．教学难点多质点弹性体系动力平衡方程求解过程，振型分解反应谱法确定多质点体系水平地震作用；结构的扭转地震效应如何计算；引入承载力抗震调整系数的原因；如何通过楼层屈服强度系数确定结构薄弱层或薄弱部位。第四章抗震设防与抗震概念设计1．教学要求（1）了解工程结构抗震设防目的和目标。（2）掌握工程抗震设防依据和设防准则。（2）掌握工程结构抗震设计概念设计。2．教学重点工程结构抗震设防思想、工程结构抗震设防依据、抗震设计思想及发展过程、工程结构抗震概念设计的基本要求。3．教学难点工程结构抗震设防三水准、工程结构抗震概念设计、结构抗震选型、提高结构抗震性能的方法、非结构构件抗震性能等。第五章多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计1．教学要求（1）了解钢筋混凝土框架房屋的震害特点及其分析方法。（2）理解钢筋混凝土框架房屋的建筑平面及结构方案的确定原则。（3）掌握钢筋混凝土框架房屋的抗震等级划分、水平地震作用计算方法、内力分析与内力组合方法。（4）掌握钢筋混凝土框架房屋“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点”的概念和梁、柱、节点的抗震设计方法。（5）掌握钢筋混凝土框架房屋常用抗震构造措施。2．教学重点框架震害及产生原因，框架水平地震作用计算，内力分析与内力组合方法，框架梁、柱、节点的抗震计算以及抗震构造措施。3．教学难点多层及高层钢筋混凝土结构的震害有哪些抗震薄弱部位，在设计中应如何采取对策；如何实现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”原则，设计合理的结构破坏机制；框架结构和框架-抗震墙结构主要构造措施和构造原理。第六章多层砌体房屋和底部框架－抗震墙抗震设计1．教学要求（1）了解多层砌体结构房屋、底部框架—抗震墙房屋、内框架房屋的震害特点及其分析方法。（2）理解多层砌体结构房屋、底部框架—抗震墙房屋、内框架房屋的建筑平面及结构方案的确定原则。（3）掌握多层砌体结构房屋横向、纵向水平地震作用的计算方法，底部剪力法及墙体承载力计算方法。（4）了解底部框架-抗震墙房屋、内框架房屋的抗震设计特点及要求。（5）掌握多层砌体结构房屋、底部框架-抗震墙房屋、内框架房屋的常用抗震构造措施。2．教学重点多层砌体结构房屋的震害及分析，地震作用计算，地震剪力分配，墙体承载力验算和抗震构造措施等。3．教学难点多层砌体结构房屋的震害现象与抗震构造措施之间的关联，多层砌体结构地震作用计算，层间地震剪力在墙体间的分配原则。第七章单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计1．教学要求（1）了解单层钢筋混凝土厂房的震害及其分析方法。（2）理解单层钢筋混凝土厂房结构方案的确定原则。（3）掌握计算单层钢筋混凝土厂房横向水平地震作用的计算简图及自振周期的计算方法，地震作用计算方法，排架内力分析方法，排架柱内力修正的概念和方法。（4）掌握单层钢筋混凝土厂房纵向水平地震作用的计算。（5）理解单层钢筋混凝土厂房的抗震构造措施。2．教学重点单层钢筋混凝土厂房震害及分析，横向水平地震作用的计算、内力分析方法及柱内力的修正，抗震构造措施等。3．教学难点单层厂房横向抗震计算应考虑哪些因素进行地震作用效应的调整，如何进行内力分析及柱内力的修正；如何简化计算厂房纵向侧移刚度；单层钢筋混凝土厂房抗震构造措施与震害的关联。第八章多层和高层钢结构房屋抗震设计1．教学要求（1）了解高层及多层钢结构房屋的震害及其分析方法。（2）了解高层及多层钢结构房屋结构方案的确定原则。（3）掌握高层及多层钢结构房屋的水平地震作用计算方法，钢构件的抗震设计方法与构造措施。（4）掌握钢结构节点及连接的抗震设计方法与构造措施。（5）了解多层钢结构厂房的抗震设计方法与构造措施。2．教学重点高层及多层钢结构房屋的震害及其分析方法，地震作用计算，钢构件、钢节点及连接的抗震设计方法与构造措施等。3．教学难点钢框架－中心支撑结构和钢框架－偏心支撑结构的抗震工作机理和特点；钢结构房屋的地震作用效应调整的方法与原因；钢框架结构、钢框架-中心支撑结构、钢框架－偏心支撑结构、钢框架－抗震墙板结构多道抗震防线的设计思路和注意问题。第九章桥梁结构抗震设计1．教学要求（1）了解公路工程分类、抗震设防目标、桥梁抗震设计基本要求。（2）掌握公路桥梁设计反应谱的应用。（3）了解桥墩基本振型与周期的确定。（4）掌握桥墩、桥台、支座水平地震作用的计算方法。（5）理解桥梁结构抗震强度和稳定性验算方法（6）理解桥梁结构抗震构造措施。2．教学重点桥梁结构的抗震设计方法，桥梁结构抗震设防目标，公路桥梁设计反应谱，桥墩、桥台、支座水平地震作用计算方法，桥梁结构抗震承载力验算及抗震构造措施。3．教学难点公路桥梁墩台顺桥向和横桥向水平地震作用确定的方法；地震时桥墩上的动水压力计算；梁桥桥台水平地震作用考虑方法；桥梁支座顺桥向水平地震作用和横桥向水平地震作用如何确定；桥梁结构抗震薄弱部位确定，应采取的抗震构造措施。第十章地下建筑抗震设计1．教学要求（1）了解地下结构震害及其分析方法。（2）了解地下结构与地面结构振动特性。（3）掌握地下结构抗震计算方法。（4）掌握地下结构抗震设计原则与构造措施。2．教学重点地下结构的震害及其分析方法，地震作用计算，地下结构及连接的抗震设计方法与构造措施等。3．教学难点地下结构静力等效荷载法、反应位移法、地下结构抗震设计原则和构造措施等。第十一章隔震和消能减震设计1．教学要求（1）了解结构隔震的原理与隔震结构的特点，结构消能减震原理与消能减震结构的特点。（2）了解隔震系统的组成与类型，消能减震装置的类型与性能。（3）了解隔震结构、消能减震结构的设计要求及构造措施。（4）了解隔震结构的抗震计算分析原理。（5）了解消能减震结构的抗震计算分析