建筑结构抗震设计理论与实例

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1、建筑结构抗震设计理论与实例第一章地震及结构抗震基本知识第二章场地、地基、基础第三章单自由度体系结构的地震反应第四章多自由度体系结构的地震反应第五章地震作用和结构抗震设计要点第六章多高层钢筋混凝土结构房屋抗震设计第七章多层砌体房屋和底部框架、内框架砌体房屋抗震设计第八章钢结构房屋抗震设计第九章单层厂房及单层空旷房屋抗震设计第十章非结构构件抗震设计第一章地震及结构抗震的基本知识1.1地震成因及地震类型地壳：地球外表面的一层薄壳。最薄处约5km，地震多发于此。1.1.1地球的构造1.1.2地震的发生过程地球内部由于某种原因发

2、生振动，并以波的形式传递到地表引起地面震动。内部发生振动的地方称之为震源。震源在地表的投影叫震中。震源至地面的垂直距离叫震源深度。根据震源深度以60m，300m为限将地震划分为：浅源地震、中源地震、深源地震。浅源地震危害大。1.1.3地震的成因与类型根据地震成因来分：构造地震：火山地震；塌陷地震；水库引发地震：1.2地震波以及传播地震以波的形式由震源传递到地表。地震波分为：体波和面波。1.2.1体波体波是指通过地球本体内传播的波，包含纵波、横波。纵波：质点振动方向与波的传递方向一致的波。横波：质点振动方向与波的传递方向

3、垂直的波。纵波为压缩波，无论是在固体内还是液体内均能传播。横波为剪切波，只能在固体内传播。波速可以按下式计算：式中Vp—纵波波速Vs—横波波速E—介质的弹性模量γ—介质的泊松比；ρ—介质的密度；G—介质的剪切模量；λ—拉梅常数通过两种波速的比较可见：纵波的传播速度快于横波，即纵波先到达地面1.2.2面波瑞雷波振动轨迹剖面(a)和射线(b)面波是指介质表面或地球表面及其附近传播的波，一般认为是体波经地层界面多次反射形成的次生波，包含瑞雷波和乐普波。乐普波的传播是质点在与波的传播方向相垂直的水平方向的剪切型运动。质点在水平

4、方向振动与波行进方向耦合后会产生水平扭转分量。1.2.3地震波的主要特新及其在工程中的应用1、地震加速度波形的频谱特性及持续时间的影响软土地基上地震加速度波形中长周期的分量比较显著，而硬土地基上加速度波形则包含多种频谱成分，一般短周期的分量比较显著。长时间持续的地震冲击作用下，结构物的破坏与静载作用下的破坏值相差较大。1.3地震震级与地震烈度1.3.1地震震级地震震级是表征地震强弱的指标，是地震释放多少能量的尺度。小于2级的地震人们感觉不到；5级以上的地震就要引起不同程度的破坏，统称为破坏性地震；7级以上地震称为强烈地

5、震。地震烈度：是地震对地面影响的强烈程度，主要依据宏观的地震影响和破坏现象等方面来判断。地震烈度是表示某一区域范围内地面和各种建筑物受到一次地震影响的平均强弱程度的一个指标。根据1999年颁布的中国地震烈度表划分地震烈度。1.4地震灾害与抗震设防地震灾害：1、地表破坏2、建筑物破坏3、次生灾害结构抗震设防：三水准的设防目标：小震不坏、设防烈度可修、大震不到。抗震设防目标的实现：第一水准：按弹性计算结构在多遇地震下的内力进行强度计算可保证小震不坏的设防目标；第二水准：主要通过概念设计以及构造措施来保证；第三水准：对脆性结

6、构主要从抗震措施上加强；对延性结构则进行弹塑性变形验算加以保证。第二章场地、地基、和基础2.1建筑场地一.建筑地段的选择(地质构造和地形)1.地段类别的划分：(1)有利地段：基岩、坚硬土或密实均匀的中硬土。(2)不利地段：软土、液化土、不均匀土(河道、暗浜等)。(3)危险地段：地震时可能发生滑坡、崩陷、地裂、泥石流等及发展断裂带。2.发展断裂带的震害和避让：(1)震害：断裂带是地质构造上的薄弱环节，在地震时可能产生新的错动，使地面建筑物遭受较大的破坏。所以对于这种危险地段选择建筑场地时应予以避开。(2)影响断裂带错动的

7、因素：地震裂度、覆盖土层厚度：8度>60m，9度>90m时，可不考虑其影响。(3)避让：不满足上述条件时，应避开发震地带，避开距离应大于200-300。2.1建筑场地二.场地土的分类：地震时，地震波经过土层多次的反射、折射、传入建筑物振动后，又将一部分能量回输到地基、滤波？放大？很复杂。但场地土的影响是明显的。如1976年委内瑞拉地震---P19。1.建筑场地对建筑物震害的影响软弱地基上，柔性结构易破坏，刚性结构相应表现较好。坚硬地基上，柔性结构表现较好，刚性结构表现不一，如74年宁海、76年唐山地震。深厚覆盖土层上建

8、筑物的震害较重，而浅层土上建筑物的震害则相对要轻些。2.场地土类的划分2.1建筑场地2.场地土类的划分1)影响因素覆盖土层类型：*坚硬土成岩石：Vs>500m/s。*中硬土：250m/s500m/s