建筑結構抗震設計

總復習主講：張美霞中國地質大學（武漢）網(wǎng)絡學院1建筑結構抗震設計

總復習主講：張美霞1考試范圍主要考查前五章的內容，對六、七、八、九章只做基本概念的掌握和了解。理解地震、場地、地基和基礎等與建筑結構抗震設計的內在聯(lián)系，掌握建筑結構的地震反應分析原理和抗震驗算方法，掌握建筑抗震概念設計的主要特點，掌握多層和高層鋼筋混凝土房屋的抗震設計，了解其他結構形式房屋的抗震設計以及隔震和耗能減震房屋的設計。2考試范圍主要考查前五章的內容，對六、七、八、九章只做基本概念第1章緒論一、地震災害概述地震是地球內部構造運動的產(chǎn)物，是一種普遍的自然現(xiàn)象，全世界每年發(fā)生約500萬次地震。同時地震又是一種突發(fā)的自然災害?，F(xiàn)代科技的發(fā)展，雖能對地震的發(fā)生進行預測，但準確地預報何時、何地將發(fā)生何種強度的地震一般是很困難的。這主要是由于地殼運動的復雜性，以及現(xiàn)代科學技術水平的局限性。因此，破壞性地震常常是突然發(fā)生的。目前的地震形勢是世界包括我國目前均處于地震活躍期，抗震任務不容忽視。3第1章緒論一、地震災害概述3二、地震基本知識1、掌握地震、震級、烈度、基本烈度、設防烈度、多遇烈度、罕遇烈度、設計地震分組等基本概念，掌握地震波動理論。2、地震類型按成因分類：構造地震、火山地震、誘發(fā)地震、陷落地震。其中構造地震約占世界地震總數(shù)的90%以上，破壞力大，影響范圍廣，建筑結構抗震設計中僅限于討論構地震作用下建筑的設防問題。按震源深度分類：淺源地震、中源地震、深源地震按地震序列分類：主震型地震、震群型或多發(fā)型地震、孤立型或單發(fā)型地震。第1章緒論4二、地震基本知識第1章緒論4第1章緒論三、地震的震害直接災害：由地震的原生現(xiàn)象如地震斷層錯動、地震波引起的強烈地面振動所造成的災害。主要有：地面破壞、建筑物與構筑物的破壞。次生災害：直接災害發(fā)生后，破壞了自然或社會原有的平衡、穩(wěn)定狀態(tài)，從而引發(fā)出的災害。有火災、水災、毒氣泄漏、瘟疫、海嘯等。

5第1章緒論三、地震的震害5四、結構的抗震設防“三水準”抗震設防目標當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用，即小震不壞；當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，即中震可修；當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的預估的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞，即大震不倒。

第1章緒論6四、結構的抗震設防第1章緒論6第1章緒論“兩階段”抗震設計方法第一階段：對絕大多數(shù)結構進行小震作用下的結構和構件承載力驗算；在此基礎上對各類結構按規(guī)定要求采取抗震措施。第二階段：對一些規(guī)范規(guī)定的結構（有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規(guī)則的建筑等）進行大震作用下的彈塑性變形驗算。7第1章緒論“兩階段”抗震設計方法7抗震設防分類及抗震設防標準1、抗震設防分類建筑類別不同，抗震設防標準也不同。以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經(jīng)濟產(chǎn)生的影響的程度大小，將建筑分成甲、乙、丙、丁4個抗震設防類別。2、抗震設防標準針對建筑不同的抗震設防分類,規(guī)范對抗震措施和地震作用的計算做了專門的規(guī)定,以滿足不同抗震設防的要求。

第1章緒論8抗震設防分類及抗震設防標準第1章緒論8一、場地1、建筑場地的類別劃分指標一——場地土的類型指標二——場地覆蓋層厚度1）場地土類型場地土類型：為確定場地類別而對場地土剛度所作的類型劃分。兩種劃分方法：基本劃分法——定量指標（剪切波速）綜合劃分法——定性指標（巖土狀態(tài)）第二章場地、地基與基礎9一、場地第二章場地、地基與基礎9土層的等效剪切波速：基本劃分法綜合劃分法使用范圍：對丁類建筑及層數(shù)不超過10層和高度在30m以下的丙類建筑，當無實測剪切波速資料時，可根據(jù)巖土名稱和性狀按下表規(guī)定劃分土的類別。第二章場地、地基與基礎10土層的等效剪切波速：基本劃分法綜合劃分法第二章場地、地淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，的填土，流塑黃土軟弱土稍密的的礫、粗、中砂,除松散外的細、粉砂,可塑黃土,的粘性土和粉土,的填土中軟土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土，堅硬黃土中硬土穩(wěn)定巖石，密實的碎石土堅硬土或巖石土層剪切波速范圍(m/s)

巖土名稱和性狀土的類型---地基土靜承載力標準值土的類別劃分和剪切波速范圍第二章場地、地基與基礎11淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，第二章場地、地基與基礎2）場地覆蓋層厚度覆蓋層厚度：是指從地表到地下基巖面的垂直距離，也就是基巖的埋深。我國規(guī)范取值規(guī)定：一般情況下，地面到剪切波速大于500m/s的堅硬土層頂面的距離為場地覆蓋層厚度。12第二章場地、地基與基礎2）場地覆蓋層厚度12

~80

3~15

30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型3）場地類別我國《規(guī)范》根據(jù)場地土等效剪切波速和場地覆蓋層厚度（m），按地震對建筑的影響將建筑場地類別劃分為4類（見下表）。第二章場地、地基與基礎13~803~1530二、天然地基地震作用下的承載力驗算地基基礎抗震設計是通過選擇合理的基礎體系和抗震驗算來保證其抗震能力的。1、驗算內容：豎向承載力驗算（通常認為：基礎抗水平地震作用能力足夠）規(guī)范規(guī)定：基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下式要求：

第二章場地、地基與基礎14二、天然地基地震作用下的承載力驗算第二章場2、地基土抗震承載力確定我國《規(guī)范》采用地基土靜承載力乘以調整系數(shù)后的值作為抗震承載力設計值：faE---調整后的地基抗震承載力設計值；---地基抗震承載力調整系數(shù)；fa---深寬修正后的地基靜承載力特征值，按《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007采用。第二章場地、地基與基礎152、地基土抗震承載力確定faE---調整后的地基抗震承載力第二章場地、地基與基礎三、液化土與軟土地基1、液化定義、液化震害、液化的影響因素。2、液化的判別（1）液化判別和處理的一般原則：1）對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。2）存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化等級結合具體情況采取相應的措施。（2）對一般工程項目砂土或粉土液化判別及危害程度估計可按以下步驟進行：初步判別標準貫入試驗判16第二章場地、地基與基礎三、液化土與軟土地基16

液化地基的初步判別以地質年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土厚度等作為判斷條件。標準貫入試驗判別當初判后，認為需要進一步進行液化判別時，則應采用標準貫入試驗判別法進行“再判”。規(guī)范規(guī)定：當飽和可液化土的標貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時，判為液化，否則判為不液化。

第二章場地、地基與基礎17液化地基的初步判別第二章場地、地基與基礎17

3、液化地基的評價為了鑒別場地土液化危害的嚴重程度，《抗震規(guī)范》給出了液化指數(shù)的概念，采用土層柱狀液化等級判定。由液化指數(shù)，按下表確定液化等級判別深度20m時的液化指標判別深度15m時的液化指標

嚴重

中等

輕微

液化等級第二章場地、地基與基礎183、液化地基的評價由液化指數(shù)，按下表確定液化等級判別深度4、抗液化措施當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施。地基和上部結構處理，或其它經(jīng)濟的措施可不采取措施可不采取措施丁類全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結構處理基礎和上部結構處理，或更高要求的措施基礎和上部結構處理，亦可不采取措施丙類全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結構處理部分消除液化沉陷，或對地基和上部結構處理乙類嚴重中等輕微地基的液化等級建筑類別甲類建筑：要特殊考慮，但不得低于乙類第二章場地、地基與基礎194、抗液化措施地基和上部結構處理，或其它經(jīng)濟的措施可不采取措

一、概述結構的地震反應：地震引起的結構振動，包括速度、加速度位移和內力等。地震作用和結構抗震驗算是建筑抗震設計的重要環(huán)節(jié)，是確定所設計的結構滿足最低抗震設防安全要求的關鍵步驟。由于地震作用的復雜性和地震作用發(fā)生的強度的不確定性，以及結構和體形的差異等，地震作用的計算方法是不同的。主要有底部剪力法、振型分解反應譜法、時程分析法、靜力彈塑性方法。主要掌握底部剪力法、振型分解反應譜法。

第三章結構地震反應分析和抗震驗算20一、概述第三章結構地震反應分析和抗震驗算二、單自由度體系的水平地震作用對于單自由度體系，把慣性力看作反映地震對結構體系影響的等效力，用它對結構進行抗震驗算。結構在地震持續(xù)過程中經(jīng)受的最大地震作用為---集中于質點處的重力荷載代表值；---水平地震影響系數(shù)第三章結構地震反應分析和抗震驗算21二、單自由度體系的水平地震作用對于單自由度體系，把慣地震影響系數(shù)曲線第三章結構地震反應分析和抗震驗算22地震影響系數(shù)曲線第三章結構地震反應分析和抗震驗算22第三章結構地震反應分析和抗震驗算例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為8度，設計地震分組為二組，Ⅰ類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架柱線剛度,阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。h=5m解：（1）求結構體系的自振周期23第三章結構地震反應分析和抗震驗算例：單層單跨框架。屋蓋剛（2）求水平地震影響系數(shù)查表確定地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度查表確定地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別第三章結構地震反應分析和抗震驗算24（2）求水平地震影響系數(shù)查表確定地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為（3）計算結構水平地震作用第三章結構地震反應分析和抗震驗算25（3）計算結構水平地震作用第三章結構地震反應分析和抗震驗三、重力荷載代表值的確定結構的重力荷載代表值等于結構和構配件自重標準值Gk加上各可變荷載組合值。---第i個可變荷載標準值；---第i個可變荷載的組合值系數(shù)；第三章結構地震反應分析和抗震驗算26三、重力荷載代表值的確定結構的重力荷載代表值等于結構和四、多自由度彈性體系的地震反應分析—振型分解反應譜法體系j振型i質點水平地震作用標準值---相應于j振型自振周期的地震影響系數(shù)；---j振型i質點的水平相對位移；---j振型的振型參與系數(shù)；---i質點的重力荷載代表值。第三章結構地震反應分析和抗震驗算27四、多自由度彈性體系的地震反應分析體系j振型i質點水平地震作地震作用效應（彎矩、位移等）：--j振型地震作用產(chǎn)生的地震效應；m--選取振型數(shù)

一般只取2-3個振型，當基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型個數(shù)可適當增加。第三章結構地震反應分析和抗震驗算28地震作用效應（彎矩、位移等）：--j振型地震作用產(chǎn)生的地例：試用振型分解反應譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力?？拐鹪O防烈度為8度，Ⅱ類場地，設計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算29例：試用振型分解反應譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。解第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算各振型的地震影響系數(shù)1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）查表得地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別30第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算各振型的地震影第一振型第二振型第三振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算31第一振型第二振型第三振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算第三章結構地震反應分析和抗震驗算（3）計算各振型的振型參與系數(shù)第一振型第二振型第三振型32第三章結構地震反應分析和抗震驗算（3）計算各振型的振型參（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第一振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算33（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第一振型第三章第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型第三振型第二振型34第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型第三振型第一振型（5）計算各振型的地震作用效應（層間剪力）第一振型1振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算35第一振型（5）計算各振型的地震作用效應（層間剪力）第一振型1第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型2振型3振型第三振型第二振型36第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型2振型3第一振型第二振型第三振型1振型2振型3振型（6）計算地震作用效應（層間剪力）組合后各層地震剪力第三章結構地震反應分析和抗震驗算37第一振型第二振型第三振型1振型2振型3振型（6）計算地震作用五、計算水平地震作用的底部剪力法1、適用范圍：底部剪力法適用于一般的多層磚房等砌體結構、內框架和底部框架抗震墻磚房、單層空曠房屋、單層工業(yè)廠房及多層框架結構等低于40m以剪切變形為主的規(guī)則房屋。地震反應以基本振型為主，而基本振型接近于倒三角形。第三章結構地震反應分析和抗震驗算38五、計算水平地震作用的底部剪力法第三章結構地震反應分析和地震作用下各樓層水平地震層間剪力為2、各質點的水平地震作用標準值的計算：Geq—結構等效總重力荷載代表值，Geq=0.85G，0.85為等效重力荷載系數(shù)，單質點體系為1。G—結構的總重力荷載代表值第三章結構地震反應分析和抗震驗算39地震作用下各樓層水平地震層間剪力為2、各質點的水平地震作用標為了修正，在頂部附加一個集中力---頂部附加地震作用系數(shù)，多層內框架磚房0.2,多層剛混、鋼結構房屋查表,其它可不考慮。4、對突出屋面附屬結構和長周期結構地震內力的調整按規(guī)范規(guī)定操作。3、頂部附加地震作用的計算當結構層數(shù)較多時，按上式計算出的水平地震作用比振型分解反應譜法小。第三章結構地震反應分析和抗震驗算40為了修正，在頂部附加一個集中力---頂部附加地震作底部剪力法應用舉例例1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。已知結構的基本周期T1=0.467s,抗震設防烈度為8度,Ⅱ類場地,設計地震分組為第二組。10.5m7.0m3.5m第三章結構地震反應分析和抗震驗算41底部剪力法應用舉例例1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算水平地震影響系數(shù)查表得1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）解:（1）計算結構等效總重力荷載代表值42第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算水平地震影響系（2）計算水平地震影響系數(shù)地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別（3）計算結構總的水平地震作用標準值第三章結構地震反應分析和抗震驗算43（2）計算水平地震影響系數(shù)地震特征周期分組的特征周期值（s）（4）頂部附加水平地震作用頂部附加地震作用系數(shù)第三章結構地震反應分析和抗震驗算44（4）頂部附加水平地震作用頂部附加地震作用系數(shù)第三章結構第三章結構地震反應分析和抗震驗算（5）計算各層的水平地震作用標準值45第三章結構地震反應分析和抗震驗算（5）計算各層的水平地震六、結構抗震計算原則各類建筑結構的抗震計算應遵循下列原則：1、一般情況下，可在建筑結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔。2、有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于15度時，應分別考慮各抗側力構件方向的水平地震作用。3、質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響，其他情況宜采用調整地震作用效應的方法考慮扭轉影響。4、8度和9度時的大跨度結構、長懸臂結構，9度時的高層建筑，應考慮豎向地震作用。

第三章結構地震反應分析和抗震驗算46六、結構抗震計算原則第三章結構地震反應分析和抗震驗算4結構抗震驗算內容采用二階段設計法：1.多遇地震作用下結構彈性變形驗算除砌體結構、廠房外的框架結構、填充墻框架結構、框架-剪力墻結構等需驗算允許彈性變形。對于按底部剪力法分析結構地震作用時，其彈性位移計算公式為

---第i層的層間位移；---第i層的側移剛度；---第i層的水平地震剪力標準值。第三章結構地震反應分析和抗震驗算47結構抗震驗算內容---第i層的層間位移；--樓層內最大彈性層間位移應符合下式---多遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內最大的彈性層間位移；---計算樓層層高；---彈性層間位移角限值，查表采用。第三章結構地震反應分析和抗震驗算48樓層內最大彈性層間位移應符合下式---多遇地震作用標2、多遇地震作用下結構強度驗算除規(guī)范規(guī)定可不進行結構強度驗算的情況外所有結構都要進行結構構件承載力的抗震驗算，驗算公式為---包含地震作用效應的結構構件內力組合的設計值；---結構構件承載力設計值；---承載力抗震調整系數(shù)，除另有規(guī)定外，查表采用。第三章結構地震反應分析和抗震驗算492、多遇地震作用下結構強度驗算---包含地震作用效應的結構構3.罕遇地震下結構彈塑性變形驗算對規(guī)范規(guī)定的需要驗算罕遇地震下結構彈塑性變形的結構按下式驗算薄弱樓層的彈塑性層間位移：---彈塑性層間位移角限值，查表采用；---薄弱層樓層高度或單層廠房上柱高度。---彈塑性位移角增大系數(shù)，查表采用；---罕遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內最大的彈性層間位移。第三章結構地震反應分析和抗震驗算503.罕遇地震下結構彈塑性變形驗算---彈塑性層間位移角限第四章建筑抗震概念設計1、概念設計：立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗總結的工程抗震基本概念的抗震設計。即根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想正確地解決建筑和結構的總體方案、結構布置、材料使用和細部構造等，以便達到合理抗震設計的目的。2、概念設計內容1）場地選擇：避開地震危險地段，選擇有利于抗震的場地。2）建筑的平立面布置布置原則：建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱，質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層；盡量避免采用帶有突然變化的階梯形立面，避免有過大的外挑和內收。3）房屋的高度、房屋的高寬比、防震縫的合理設置；51第四章建筑抗震概念設計1、概念設計：立足于工程抗震基本理第四章建筑抗震概念設計4）結構選型與結構布置結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現(xiàn)相符合。結構布置平面布置力求對稱，具有較大的抗扭剛度。避免質心與剛心的太大不重合，豎向布置力求均勻，盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，并應盡可能降低房屋的重心。5）設置多道抗震防線多道抗震防線的定義、第一道防線的構件選擇原則。52第四章建筑抗震概念設計4）結構選型與結構布置52第四章建筑抗震概念設計6）剛度、承載力和延性的匹配注意剛度與承載力、剛度與延性之間的匹配。協(xié)調抗側力體系中各構件的剛度與延性，使之相互匹配，是工程設計中應該努力做到的一條重要抗震設計原則。結構不同部位的延性要求、結構延性含義、延性控制的原則、掌握改善構件延性的途徑7）確保結構的整體性、連續(xù)性、構件間的可靠連接53第四章建筑抗震概念設計6）剛度、承載力和延性的匹配53一、概述多層和高層鋼筋混凝土結構體系包括：框架結構、框架-抗震墻結構、抗震墻結構、筒體結構和框架-筒體結構等。鋼筋混凝土框架房屋：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和柱等構件組成承重體系的房屋。要掌握鋼筋混凝土房屋的震害特點及其原因分析。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計54一、概述第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計54二、抗震設計的一般規(guī)定房屋的適用最大高度、結構的抗震等級（抗震等級是確定結構構件抗震計算和抗震措施的標準。根據(jù)設防烈度、房屋高度、建筑類別、結構類型及構件在結構中的重要程度確定，共分四個等級，一級最高。）、建筑結構布置、合理設計結構破壞機制（框架結構：節(jié)點基本不破壞，梁比柱的屈服能早發(fā)生、多發(fā)生；同一層中，各柱兩端屈服歷程越長越好；底層柱底的塑性鉸宜最晚發(fā)生，梁柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散、構件在極限破壞前不發(fā)生明顯的脆性破壞等。）第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計55二、抗震設計的一般規(guī)定第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震

三、防震縫的設置高層建筑宜選用合理的建筑結構方案，不設防震縫。當建筑平面過長、結構單元的結構體系不同、高度和剛度相差過大以及各結構單元的地基條件有較大差異時，應考慮設防震縫。防震縫的寬度要計算求得。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計56三、防震縫的設置第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震四、鋼筋混凝土框架的抗震設計框架結構抗震設計的指導思想：1）框架塑性效應較多地發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應較晚形成；2）梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其它形式破壞，如剪切破壞、粘結破壞等；3）在梁、柱破壞之前，節(jié)點應有足夠的強度即變形能力；4）重視非結構構件設計。強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件，強錨固。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計57四、鋼筋混凝土框架的抗震設計第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋五、梁、柱截面抗震設計要點一）梁、柱延性破壞之前不發(fā)生其它脆性破壞的抗震設計1.梁、柱的抗剪強度要高于它的抗彎強度（強剪弱彎）避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，按強剪弱彎的原則調整框架梁端部截面組合的剪力設計值。2.梁、柱截面的剪壓比不宜過大剪壓比：截面內平均剪應力與混凝土抗壓強度設計值之比。

剪壓比過大，混凝土會過早發(fā)生斜壓破壞，箍筋不能充分發(fā)揮作用，它對構件的變形能力也有顯著影響，因此應控制。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計58五、梁、柱截面抗震設計要點第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗3、柱的軸壓比不宜過大軸壓比：柱組合的軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設計值乘積之比,軸壓比是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素。4、縱向鋼筋的配筋率應該合適為了提高梁的正截面塑性鉸轉動延性，梁的縱向配筋率不宜過高。為此，框架梁的縱向配筋應符合規(guī)范要求。5、梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應符合規(guī)范規(guī)定。6、箍筋在一定范圍內應加密加密箍筋可以約束混凝土，改善混凝土的變形性能，提高構件的延性、防止混凝土過早地壓潰及防止縱向鋼筋的壓曲失穩(wěn)。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計593、柱的軸壓比不宜過大第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設六、框架的節(jié)點設計框架節(jié)點破壞的主要形式是節(jié)點核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞。節(jié)點主要受剪力和壓力的組合作用，節(jié)點核心區(qū)未開裂前，箍筋應力很小，基本上是混凝土承受剪力。根據(jù)強節(jié)點的設計要求，框架節(jié)點的設計準則是：（1）節(jié)點的承載力不應低于其連接構件（梁、柱）的承載力；（2）多遇地震時，節(jié)點應在彈性范圍內工作；（3）罕遇地震時，節(jié)點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞；（4）節(jié)點配筋不應使施工過分困難。

第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計60六、框架的節(jié)點設計第五章多層及高層多層砌體房屋：由粘土磚、燒結多孔粘土磚、粉煤灰中型實心砌塊和混凝土中小型砌塊砌體通過砂漿砌筑而成的房屋。多層砌體房屋是我國當前建筑業(yè)中使用最廣泛的一種建筑形式。在民用建筑中約占90%以上，在整個建筑業(yè)中約占80%。大量震害表明傳統(tǒng)的砌體結構抗震性能較差主要原因為：1、剛度大、自重大，地震作用也大；2、砌體材料質脆,抗剪、抗拉、抗彎強度低,地震作用下極易出現(xiàn)裂縫;3、受施工質量的影響較大；如砂漿不飽滿,易出現(xiàn)裂縫,減弱抗震性能。第六章多層砌體結構房屋的抗震設計61多層砌體房屋：由粘土磚、燒結多孔粘土磚、粉煤灰中型實心砌塊和一、震害及其分析一）房屋倒塌1、全部倒塌房屋整體性好，而底層強度不足時；房屋整體性不好，而上層墻體過于弱時；2、上部倒塌房屋上層自重大，剛度差；上層砌體強度過弱，整體性差時；3、局部倒塌個別部位的整體性特別差，縱墻與橫墻間聯(lián)系不好，平面或立面有顯著的局部突出，抗震縫處理不當?shù)?。第六章多層砌體結構房屋的抗震設計62一、震害及其分析一）房屋倒塌第六章多層砌體結構房屋的抗震二）墻體裂縫抗剪承載力不足,產(chǎn)生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。三）其它破壞1、樓梯間破壞2、房屋附屬物的破壞3、樓蓋與屋蓋的破壞4、墻角破壞5、縱橫墻連接破壞

第六章多層砌體結構房屋的抗震設計63二）墻體裂縫第六章多層砌體結構房屋的抗震設計63第六章多層砌體結構房屋的抗震設計二、抗震設計的一般規(guī)定一）平立面布置要規(guī)則二）房屋高度、層數(shù)、層高要限制三）房屋高寬比的限制四）抗震橫墻間距的限制五）房屋局部尺寸的限制六）結構體系要合理64第六章多層砌體結構房屋的抗震設計二、抗震設計的一般規(guī)定6三、抗震構造措施對于多層砌體結構，抗震構造措施對于提高房屋的抗震性能，作到大震不倒有重要意義。各種構造措施的目的只有一個:即加強房屋的整體性，使之具有一定的變形能力(延性）。多層磚房的抗震構造措施(一)設置鋼筋混凝土構造柱：約束墻體，使之有較高的變形能力；(二)設置鋼筋混凝土圈梁：圈梁與構造柱一起,形成砌體房屋的箍，使其抗震性能大大改善；(三)樓蓋、屋蓋構件具有足夠的搭接長度和可靠的連接；(四)橫墻較少磚房要滿足有關規(guī)定與加強措施；(五)加強墻體之間的連接；加強樓梯間的整體性；(六)采用同一類型的基礎。第六章多層砌體結構房屋的抗震設計65三、抗震構造措施第六章多層砌體結構房屋的抗震設計65四、計算要點1．計算簡圖1）將水平地震作用在結的兩個主軸方向分別驗算；2）地震作用下結構的變形為剪切型；3）各抗側力構件在同一樓層標高處側移相同。2．地震作用的計算：可采用底部剪力法。3．樓層地震剪力在墻體間的分配當抗震橫墻間距不超過限值要求時，認為橫向地震作用全部由橫墻承擔縱向地震作用全部由縱墻承擔。第六章多層砌體結構房屋的抗震設計66四、計算要點第六章多層砌體結構房屋的抗震設計66第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計1、剛度大、自重大，地震作用也大；1）承擔水平地震作用較大的墻段第三章結構地震反應分析和抗震驗算消能裝置按照其構造形式可以做成（1）求體系的自振周期和振型一）地震作用計算方法中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土，堅硬黃土1、驗算內容：豎向承載力驗算（通常認為：基礎抗水平地震作用能力足夠）二、抗震設計的一般規(guī)定地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.（2）多遇地震時，節(jié)點應在彈性范圍內工作；強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件，強錨固。（5）計算各層的水平地震作用標準值根據(jù)強節(jié)點的設計要求，框架節(jié)點的設計準則是：各道墻間地震剪力的分配：1）剛性樓蓋房屋：橫墻承受的地震剪力按各橫墻的側移剛度比例分配；2）柔性樓蓋房屋：橫墻承受的地震剪力按各橫墻從屬面積上的重力荷載比例分配；3）中等剛性樓蓋房屋：各橫墻承受的地震剪力取上述兩種方法的平均值；4）縱向地震剪力可按各縱墻的側移剛度比例分配。第六章多層砌體結構房屋的抗震設計67第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計各道墻間地震剪力的分4．同一道墻上各墻段間地震剪力按各墻段的側移剛度比例分配。5．墻體抗震承載力驗算選擇不利墻段對墻體截面的抗剪強度進行驗算。不利墻段包括：1）承擔水平地震作用較大的墻段2）豎向壓應力較小的墻段3）墻體截面被削弱較多的墻段第六章多層砌體結構房屋的抗震設計684．同一道墻上各墻段間地震剪力按各墻段的側移剛度比例分配。第對粘土磚、粉煤灰中砌塊、混凝土中砌塊墻體式中V

墻體剪力設計值

A墻體橫截面面積

RE

承載力抗震調整系數(shù)第六章多層砌體結構房屋的抗震設計69對粘土磚、粉煤灰中砌塊、混凝土中砌塊墻體式中V一、震害現(xiàn)象及其分析一）結構倒塌主要原因是出現(xiàn)薄弱層。二）構件的破壞1．框架柱：翼緣的屈曲、拼接處的裂縫、節(jié)點焊縫處裂縫引起的柱翼緣層狀撕裂、框架柱的脆性斷裂，2．框架梁：翼緣屈曲、腹板屈曲和裂縫、截面扭轉屈曲

框架梁或柱的局部屈曲是因為梁或柱在地震作用下反復受彎，以及構件的截面尺寸和局部構造如長細比、板件寬厚比設計不合理造成的；柱的水平斷裂是因為地震動造成的傾覆拉力較大、動應變速率較高、材性變脆。第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計70一、震害現(xiàn)象及其分析第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計3．支撐

破壞形式主要是軸向受壓失穩(wěn)。

主要原因是支撐構件為結構提供了較大的側向剛度，當?shù)卣饛姸容^大時，承受的軸向力（反復拉壓）增加，如果支撐的長度、局部加勁板構造與主體結構的連接構造等出現(xiàn)

問題，就會出現(xiàn)破壞或失穩(wěn)。三）節(jié)點破壞節(jié)點破壞是地震中發(fā)生最多的一種破壞。原因：由于節(jié)點傳力集中、構造復雜，施工難度大，容易造成應力集中、強度不均衡現(xiàn)象，再加上可能出現(xiàn)的焊縫缺陷、構造缺陷，就更容易出現(xiàn)節(jié)點破壞。第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計713．支撐

破壞形式主要是軸向受壓失穩(wěn)。

主要原因是支撐構件四）基礎錨固破壞鋼構件與基礎的連接錨固破壞主要有螺栓拉斷、混凝土錨固失效、連接板斷裂等。主要是設計構造、材料質量、施工質量等方面出現(xiàn)問題所致。第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計72四）基礎錨固破壞第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計7二、鋼結構房屋的結構體系常用的鋼結構體系有1.框架結構2.框架-支撐結構：注意支撐的布置，中心支撐和偏心支撐的區(qū)別。3.框架-抗震墻板結構4.筒體結構5.巨型框架結構第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計73二、鋼結構房屋的結構體系第七章高層及低層鋼結構房屋的抗三、多層和高層鋼結構抗震設計簡介一）地震作用計算方法底部剪力法、振型分解反應譜法、時程分析法二）鋼結構房屋的阻尼比1.多遇地震作用下，超過12層取0.02，不超過12層的取0.035，對單層取0.05；2.罕遇地震作用下，不同層數(shù)都取0.05。三）變形驗算1.多遇地震下，層間變形應不超過層高的1/300；2.罕遇地震下，層間變形不應超過層高的1/50。第七章高層及低層鋼結構房屋的抗震設計74三、多層和高層鋼結構抗震設計簡介第七章高層及低層鋼結構一、防震結構的分類1、抗震結構：彈性地震反應譜分析方法，設計思想：“小震不壞，大震不倒”的延性結構體系。利用結構各構件的承載力和變形能力抵御地震作用，吸收地震能量。立足于“抗”。2、隔震結構：在建筑物上部結構與基礎之間設置滑移層，阻止地震能量向上傳遞。立足于“隔”。3、消能減震結構：在結構中的某些部位設置消能裝置，通過消能裝置耗散或吸收地震能量，從而減小主體結構地震反應。第9章隔震與耗能減震房屋設計75一、防震結構的分類第9章隔震與耗能減震房屋設計75①豎向支承機構②水平隔震機構③阻尼機構③②①基礎地基上部結構隔震層基礎隔震建筑基本模式二、基礎隔震模式第9章隔震與耗能減震房屋設計76①豎向支承機構③②①基礎地基上部結構隔震層基礎隔震建為達到明顯減震效果，通?；A隔震系統(tǒng)需具備以下四種特性：(1)承載特性：具有足夠的豎向強度和剛度以支撐上部結構的重量；(2)隔震特性：具有足夠的水平初始剛度，在風載和小震作用下，體系能保持在彈性范圍內，滿足正常使用的要求，而中強地震時，其水平剛度較小，結構為柔性隔震結構體系；(3)復位特性：地震后，上部結構能回復到初始狀態(tài)，滿足正常的使用要求。(4)耗能特性：隔震系統(tǒng)本身具有較大的阻尼，地震時能耗散足夠的能量，從而降低上部結構所吸收的地震能量。第9章隔震與耗能減震房屋設計77為達到明顯減震效果，通?；A隔震系統(tǒng)需具備以下四種特性：第9三、隔震機構1．疊層鋼板橡膠支座隔震普通疊層鋼板橡膠支座、鉛芯疊層鋼板橡膠支座、高阻尼疊層鋼板橡膠支座、堆疊型疊層鋼板橡膠支座。2．滑動支座隔震（1）普通滑動支座（2）雙層滑動支座（3）回彈滑動支座3．螺旋彈簧支座隔震4．滾動支座隔震5．擺動柱隔震第9章隔震與耗能減震房屋設計78三、隔震機構第9章隔震與耗能減震房屋設計78四、結構耗能減震的原理在結構物某些部位設置耗能裝置，通過耗能裝置產(chǎn)生摩擦、彎曲彈塑性滯回變形耗能來耗散或吸收地震輸入結構中的能量以減少主體結構地震反應，從而避免結構產(chǎn)生破壞或倒塌，達到減震控震的目的。消能裝置按照其構造形式可以做成（1）消能支撐：替代一般的結構支撐（2）消能剪力墻：替代一般的結構剪力墻（3）消能節(jié)點：在結構梁柱節(jié)點處裝設消能裝置（4）消能聯(lián)結：在結構的縫隙處或結構構件之間的聯(lián)結處設置消能裝置第9章隔震與耗能減震房屋設計79四、結構耗能減震的原理第9章隔震與耗能減震房屋設計79消能裝置及消能形式（1）摩擦消能：摩擦耗能裝置—由摩擦元件構成，這些元件相互滑動產(chǎn)生摩擦力，從而耗散結構的部分振動能量。如摩擦消能支撐，摩擦節(jié)點。（2）鋼件（梁、板、棒）非彈性消能裝置：由金屬材料制成的耗能裝置，其耗能機理是通過金屬元件的彈塑性變形來耗能。（3）材料塑性變形消能（4）調頻液體阻尼消能（5）粘滯耗能裝置（6）調頻質量阻尼裝置（7）液壓質量控制裝置第9章隔震與耗能減震房屋設計80消能裝置及消能形式第9章隔震與耗能減震房屋設計80本講結束81本講結束81建筑結構抗震設計

總復習主講：張美霞中國地質大學（武漢）網(wǎng)絡學院82建筑結構抗震設計

總復習主講：張美霞1考試范圍主要考查前五章的內容，對六、七、八、九章只做基本概念的掌握和了解。理解地震、場地、地基和基礎等與建筑結構抗震設計的內在聯(lián)系，掌握建筑結構的地震反應分析原理和抗震驗算方法，掌握建筑抗震概念設計的主要特點，掌握多層和高層鋼筋混凝土房屋的抗震設計，了解其他結構形式房屋的抗震設計以及隔震和耗能減震房屋的設計。83考試范圍主要考查前五章的內容，對六、七、八、九章只做基本概念第1章緒論一、地震災害概述地震是地球內部構造運動的產(chǎn)物，是一種普遍的自然現(xiàn)象，全世界每年發(fā)生約500萬次地震。同時地震又是一種突發(fā)的自然災害?，F(xiàn)代科技的發(fā)展，雖能對地震的發(fā)生進行預測，但準確地預報何時、何地將發(fā)生何種強度的地震一般是很困難的。這主要是由于地殼運動的復雜性，以及現(xiàn)代科學技術水平的局限性。因此，破壞性地震常常是突然發(fā)生的。目前的地震形勢是世界包括我國目前均處于地震活躍期，抗震任務不容忽視。84第1章緒論一、地震災害概述3二、地震基本知識1、掌握地震、震級、烈度、基本烈度、設防烈度、多遇烈度、罕遇烈度、設計地震分組等基本概念，掌握地震波動理論。2、地震類型按成因分類：構造地震、火山地震、誘發(fā)地震、陷落地震。其中構造地震約占世界地震總數(shù)的90%以上，破壞力大，影響范圍廣，建筑結構抗震設計中僅限于討論構地震作用下建筑的設防問題。按震源深度分類：淺源地震、中源地震、深源地震按地震序列分類：主震型地震、震群型或多發(fā)型地震、孤立型或單發(fā)型地震。第1章緒論85二、地震基本知識第1章緒論4第1章緒論三、地震的震害直接災害：由地震的原生現(xiàn)象如地震斷層錯動、地震波引起的強烈地面振動所造成的災害。主要有：地面破壞、建筑物與構筑物的破壞。次生災害：直接災害發(fā)生后，破壞了自然或社會原有的平衡、穩(wěn)定狀態(tài)，從而引發(fā)出的災害。有火災、水災、毒氣泄漏、瘟疫、海嘯等。

86第1章緒論三、地震的震害5四、結構的抗震設防“三水準”抗震設防目標當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用，即小震不壞；當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，即中震可修；當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的預估的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞，即大震不倒。

第1章緒論87四、結構的抗震設防第1章緒論6第1章緒論“兩階段”抗震設計方法第一階段：對絕大多數(shù)結構進行小震作用下的結構和構件承載力驗算；在此基礎上對各類結構按規(guī)定要求采取抗震措施。第二階段：對一些規(guī)范規(guī)定的結構（有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規(guī)則的建筑等）進行大震作用下的彈塑性變形驗算。88第1章緒論“兩階段”抗震設計方法7抗震設防分類及抗震設防標準1、抗震設防分類建筑類別不同，抗震設防標準也不同。以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經(jīng)濟產(chǎn)生的影響的程度大小，將建筑分成甲、乙、丙、丁4個抗震設防類別。2、抗震設防標準針對建筑不同的抗震設防分類,規(guī)范對抗震措施和地震作用的計算做了專門的規(guī)定,以滿足不同抗震設防的要求。

第1章緒論89抗震設防分類及抗震設防標準第1章緒論8一、場地1、建筑場地的類別劃分指標一——場地土的類型指標二——場地覆蓋層厚度1）場地土類型場地土類型：為確定場地類別而對場地土剛度所作的類型劃分。兩種劃分方法：基本劃分法——定量指標（剪切波速）綜合劃分法——定性指標（巖土狀態(tài)）第二章場地、地基與基礎90一、場地第二章場地、地基與基礎9土層的等效剪切波速：基本劃分法綜合劃分法使用范圍：對丁類建筑及層數(shù)不超過10層和高度在30m以下的丙類建筑，當無實測剪切波速資料時，可根據(jù)巖土名稱和性狀按下表規(guī)定劃分土的類別。第二章場地、地基與基礎91土層的等效剪切波速：基本劃分法綜合劃分法第二章場地、地淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，的填土，流塑黃土軟弱土稍密的的礫、粗、中砂,除松散外的細、粉砂,可塑黃土,的粘性土和粉土,的填土中軟土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土，堅硬黃土中硬土穩(wěn)定巖石，密實的碎石土堅硬土或巖石土層剪切波速范圍(m/s)

巖土名稱和性狀土的類型---地基土靜承載力標準值土的類別劃分和剪切波速范圍第二章場地、地基與基礎92淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，第二章場地、地基與基礎2）場地覆蓋層厚度覆蓋層厚度：是指從地表到地下基巖面的垂直距離，也就是基巖的埋深。我國規(guī)范取值規(guī)定：一般情況下，地面到剪切波速大于500m/s的堅硬土層頂面的距離為場地覆蓋層厚度。93第二章場地、地基與基礎2）場地覆蓋層厚度12

~80

3~15

30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型3）場地類別我國《規(guī)范》根據(jù)場地土等效剪切波速和場地覆蓋層厚度（m），按地震對建筑的影響將建筑場地類別劃分為4類（見下表）。第二章場地、地基與基礎94~803~1530二、天然地基地震作用下的承載力驗算地基基礎抗震設計是通過選擇合理的基礎體系和抗震驗算來保證其抗震能力的。1、驗算內容：豎向承載力驗算（通常認為：基礎抗水平地震作用能力足夠）規(guī)范規(guī)定：基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下式要求：

第二章場地、地基與基礎95二、天然地基地震作用下的承載力驗算第二章場2、地基土抗震承載力確定我國《規(guī)范》采用地基土靜承載力乘以調整系數(shù)后的值作為抗震承載力設計值：faE---調整后的地基抗震承載力設計值；---地基抗震承載力調整系數(shù)；fa---深寬修正后的地基靜承載力特征值，按《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007采用。第二章場地、地基與基礎962、地基土抗震承載力確定faE---調整后的地基抗震承載力第二章場地、地基與基礎三、液化土與軟土地基1、液化定義、液化震害、液化的影響因素。2、液化的判別（1）液化判別和處理的一般原則：1）對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。2）存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化等級結合具體情況采取相應的措施。（2）對一般工程項目砂土或粉土液化判別及危害程度估計可按以下步驟進行：初步判別標準貫入試驗判97第二章場地、地基與基礎三、液化土與軟土地基16

液化地基的初步判別以地質年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土厚度等作為判斷條件。標準貫入試驗判別當初判后，認為需要進一步進行液化判別時，則應采用標準貫入試驗判別法進行“再判”。規(guī)范規(guī)定：當飽和可液化土的標貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時，判為液化，否則判為不液化。

第二章場地、地基與基礎98液化地基的初步判別第二章場地、地基與基礎17

3、液化地基的評價為了鑒別場地土液化危害的嚴重程度，《抗震規(guī)范》給出了液化指數(shù)的概念，采用土層柱狀液化等級判定。由液化指數(shù)，按下表確定液化等級判別深度20m時的液化指標判別深度15m時的液化指標

嚴重

中等

輕微

液化等級第二章場地、地基與基礎993、液化地基的評價由液化指數(shù)，按下表確定液化等級判別深度4、抗液化措施當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施。地基和上部結構處理，或其它經(jīng)濟的措施可不采取措施可不采取措施丁類全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結構處理基礎和上部結構處理，或更高要求的措施基礎和上部結構處理，亦可不采取措施丙類全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結構處理部分消除液化沉陷，或對地基和上部結構處理乙類嚴重中等輕微地基的液化等級建筑類別甲類建筑：要特殊考慮，但不得低于乙類第二章場地、地基與基礎1004、抗液化措施地基和上部結構處理，或其它經(jīng)濟的措施可不采取措

一、概述結構的地震反應：地震引起的結構振動，包括速度、加速度位移和內力等。地震作用和結構抗震驗算是建筑抗震設計的重要環(huán)節(jié)，是確定所設計的結構滿足最低抗震設防安全要求的關鍵步驟。由于地震作用的復雜性和地震作用發(fā)生的強度的不確定性，以及結構和體形的差異等，地震作用的計算方法是不同的。主要有底部剪力法、振型分解反應譜法、時程分析法、靜力彈塑性方法。主要掌握底部剪力法、振型分解反應譜法。

第三章結構地震反應分析和抗震驗算101一、概述第三章結構地震反應分析和抗震驗算二、單自由度體系的水平地震作用對于單自由度體系，把慣性力看作反映地震對結構體系影響的等效力，用它對結構進行抗震驗算。結構在地震持續(xù)過程中經(jīng)受的最大地震作用為---集中于質點處的重力荷載代表值；---水平地震影響系數(shù)第三章結構地震反應分析和抗震驗算102二、單自由度體系的水平地震作用對于單自由度體系，把慣地震影響系數(shù)曲線第三章結構地震反應分析和抗震驗算103地震影響系數(shù)曲線第三章結構地震反應分析和抗震驗算22第三章結構地震反應分析和抗震驗算例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為8度，設計地震分組為二組，Ⅰ類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架柱線剛度,阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。h=5m解：（1）求結構體系的自振周期104第三章結構地震反應分析和抗震驗算例：單層單跨框架。屋蓋剛（2）求水平地震影響系數(shù)查表確定地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度查表確定地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別第三章結構地震反應分析和抗震驗算105（2）求水平地震影響系數(shù)查表確定地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為（3）計算結構水平地震作用第三章結構地震反應分析和抗震驗算106（3）計算結構水平地震作用第三章結構地震反應分析和抗震驗三、重力荷載代表值的確定結構的重力荷載代表值等于結構和構配件自重標準值Gk加上各可變荷載組合值。---第i個可變荷載標準值；---第i個可變荷載的組合值系數(shù)；第三章結構地震反應分析和抗震驗算107三、重力荷載代表值的確定結構的重力荷載代表值等于結構和四、多自由度彈性體系的地震反應分析—振型分解反應譜法體系j振型i質點水平地震作用標準值---相應于j振型自振周期的地震影響系數(shù)；---j振型i質點的水平相對位移；---j振型的振型參與系數(shù)；---i質點的重力荷載代表值。第三章結構地震反應分析和抗震驗算108四、多自由度彈性體系的地震反應分析體系j振型i質點水平地震作地震作用效應（彎矩、位移等）：--j振型地震作用產(chǎn)生的地震效應；m--選取振型數(shù)

一般只取2-3個振型，當基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型個數(shù)可適當增加。第三章結構地震反應分析和抗震驗算109地震作用效應（彎矩、位移等）：--j振型地震作用產(chǎn)生的地例：試用振型分解反應譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。抗震設防烈度為8度，Ⅱ類場地，設計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算110例：試用振型分解反應譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。解第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算各振型的地震影響系數(shù)1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）查表得地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別111第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算各振型的地震影第一振型第二振型第三振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算112第一振型第二振型第三振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算第三章結構地震反應分析和抗震驗算（3）計算各振型的振型參與系數(shù)第一振型第二振型第三振型113第三章結構地震反應分析和抗震驗算（3）計算各振型的振型參（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第一振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算114（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第一振型第三章第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型第三振型第二振型115第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型第三振型第一振型（5）計算各振型的地震作用效應（層間剪力）第一振型1振型第三章結構地震反應分析和抗震驗算116第一振型（5）計算各振型的地震作用效應（層間剪力）第一振型1第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型2振型3振型第三振型第二振型117第三章結構地震反應分析和抗震驗算第二振型第三振型2振型3第一振型第二振型第三振型1振型2振型3振型（6）計算地震作用效應（層間剪力）組合后各層地震剪力第三章結構地震反應分析和抗震驗算118第一振型第二振型第三振型1振型2振型3振型（6）計算地震作用五、計算水平地震作用的底部剪力法1、適用范圍：底部剪力法適用于一般的多層磚房等砌體結構、內框架和底部框架抗震墻磚房、單層空曠房屋、單層工業(yè)廠房及多層框架結構等低于40m以剪切變形為主的規(guī)則房屋。地震反應以基本振型為主，而基本振型接近于倒三角形。第三章結構地震反應分析和抗震驗算119五、計算水平地震作用的底部剪力法第三章結構地震反應分析和地震作用下各樓層水平地震層間剪力為2、各質點的水平地震作用標準值的計算：Geq—結構等效總重力荷載代表值，Geq=0.85G，0.85為等效重力荷載系數(shù)，單質點體系為1。G—結構的總重力荷載代表值第三章結構地震反應分析和抗震驗算120地震作用下各樓層水平地震層間剪力為2、各質點的水平地震作用標為了修正，在頂部附加一個集中力---頂部附加地震作用系數(shù)，多層內框架磚房0.2,多層剛混、鋼結構房屋查表,其它可不考慮。4、對突出屋面附屬結構和長周期結構地震內力的調整按規(guī)范規(guī)定操作。3、頂部附加地震作用的計算當結構層數(shù)較多時，按上式計算出的水平地震作用比振型分解反應譜法小。第三章結構地震反應分析和抗震驗算121為了修正，在頂部附加一個集中力---頂部附加地震作底部剪力法應用舉例例1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。已知結構的基本周期T1=0.467s,抗震設防烈度為8度,Ⅱ類場地,設計地震分組為第二組。10.5m7.0m3.5m第三章結構地震反應分析和抗震驗算122底部剪力法應用舉例例1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算水平地震影響系數(shù)查表得1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）解:（1）計算結構等效總重力荷載代表值123第三章結構地震反應分析和抗震驗算（2）計算水平地震影響系（2）計算水平地震影響系數(shù)地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別（3）計算結構總的水平地震作用標準值第三章結構地震反應分析和抗震驗算124（2）計算水平地震影響系數(shù)地震特征周期分組的特征周期值（s）（4）頂部附加水平地震作用頂部附加地震作用系數(shù)第三章結構地震反應分析和抗震驗算125（4）頂部附加水平地震作用頂部附加地震作用系數(shù)第三章結構第三章結構地震反應分析和抗震驗算（5）計算各層的水平地震作用標準值126第三章結構地震反應分析和抗震驗算（5）計算各層的水平地震六、結構抗震計算原則各類建筑結構的抗震計算應遵循下列原則：1、一般情況下，可在建筑結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔。2、有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于15度時，應分別考慮各抗側力構件方向的水平地震作用。3、質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響，其他情況宜采用調整地震作用效應的方法考慮扭轉影響。4、8度和9度時的大跨度結構、長懸臂結構，9度時的高層建筑，應考慮豎向地震作用。

第三章結構地震反應分析和抗震驗算127六、結構抗震計算原則第三章結構地震反應分析和抗震驗算4結構抗震驗算內容采用二階段設計法：1.多遇地震作用下結構彈性變形驗算除砌體結構、廠房外的框架結構、填充墻框架結構、框架-剪力墻結構等需驗算允許彈性變形。對于按底部剪力法分析結構地震作用時，其彈性位移計算公式為

---第i層的層間位移；---第i層的側移剛度；---第i層的水平地震剪力標準值。第三章結構地震反應分析和抗震驗算128結構抗震驗算內容---第i層的層間位移；--樓層內最大彈性層間位移應符合下式---多遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內最大的彈性層間位移；---計算樓層層高；---彈性層間位移角限值，查表采用。第三章結構地震反應分析和抗震驗算129樓層內最大彈性層間位移應符合下式---多遇地震作用標2、多遇地震作用下結構強度驗算除規(guī)范規(guī)定可不進行結構強度驗算的情況外所有結構都要進行結構構件承載力的抗震驗算，驗算公式為---包含地震作用效應的結構構件內力組合的設計值；---結構構件承載力設計值；---承載力抗震調整系數(shù)，除另有規(guī)定外，查表采用。第三章結構地震反應分析和抗震驗算1302、多遇地震作用下結構強度驗算---包含地震作用效應的結構構3.罕遇地震下結構彈塑性變形驗算對規(guī)范規(guī)定的需要驗算罕遇地震下結構彈塑性變形的結構按下式驗算薄弱樓層的彈塑性層間位移：---彈塑性層間位移角限值，查表采用；---薄弱層樓層高度或單層廠房上柱高度。---彈塑性位移角增大系數(shù)，查表采用；---罕遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內最大的彈性層間位移。第三章結構地震反應分析和抗震驗算1313.罕遇地震下結構彈塑性變形驗算---彈塑性層間位移角限第四章建筑抗震概念設計1、概念設計：立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗總結的工程抗震基本概念的抗震設計。即根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想正確地解決建筑和結構的總體方案、結構布置、材料使用和細部構造等，以便達到合理抗震設計的目的。2、概念設計內容1）場地選擇：避開地震危險地段，選擇有利于抗震的場地。2）建筑的平立面布置布置原則：建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱，質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層；盡量避免采用帶有突然變化的階梯形立面，避免有過大的外挑和內收。3）房屋的高度、房屋的高寬比、防震縫的合理設置；132第四章建筑抗震概念設計1、概念設計：立足于工程抗震基本理第四章建筑抗震概念設計4）結構選型與結構布置結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現(xiàn)相符合。結構布置平面布置力求對稱，具有較大的抗扭剛度。避免質心與剛心的太大不重合，豎向布置力求均勻，盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，并應盡可能降低房屋的重心。5）設置多道抗震防線多道抗震防線的定義、第一道防線的構件選擇原則。133第四章建筑抗震概念設計4）結構選型與結構布置52第四章建筑抗震概念設計6）剛度、承載力和延性的匹配注意剛度與承載力、剛度與延性之間的匹配。協(xié)調抗側力體系中各構件的剛度與延性，使之相互匹配，是工程設計中應該努力做到的一條重要抗震設計原則。結構不同部位的延性要求、結構延性含義、延性控制的原則、掌握改善構件延性的途徑7）確保結構的整體性、連續(xù)性、構件間的可靠連接134第四章建筑抗震概念設計6）剛度、承載力和延性的匹配53一、概述多層和高層鋼筋混凝土結構體系包括：框架結構、框架-抗震墻結構、抗震墻結構、筒體結構和框架-筒體結構等。鋼筋混凝土框架房屋：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和柱等構件組成承重體系的房屋。要掌握鋼筋混凝土房屋的震害特點及其原因分析。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計135一、概述第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計54二、抗震設計的一般規(guī)定房屋的適用最大高度、結構的抗震等級（抗震等級是確定結構構件抗震計算和抗震措施的標準。根據(jù)設防烈度、房屋高度、建筑類別、結構類型及構件在結構中的重要程度確定，共分四個等級，一級最高。）、建筑結構布置、合理設計結構破壞機制（框架結構：節(jié)點基本不破壞，梁比柱的屈服能早發(fā)生、多發(fā)生；同一層中，各柱兩端屈服歷程越長越好；底層柱底的塑性鉸宜最晚發(fā)生，梁柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散、構件在極限破壞前不發(fā)生明顯的脆性破壞等。）第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計136二、抗震設計的一般規(guī)定第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震

三、防震縫的設置高層建筑宜選用合理的建筑結構方案，不設防震縫。當建筑平面過長、結構單元的結構體系不同、高度和剛度相差過大以及各結構單元的地基條件有較大差異時，應考慮設防震縫。防震縫的寬度要計算求得。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計137三、防震縫的設置第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震四、鋼筋混凝土框架的抗震設計框架結構抗震設計的指導思想：1）框架塑性效應較多地發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應較晚形成；2）梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其它形式破壞，如剪切破壞、粘結破壞等；3）在梁、柱破壞之前，節(jié)點應有足夠的強度即變形能力；4）重視非結構構件設計。強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件，強錨固。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計138四、鋼筋混凝土框架的抗震設計第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋五、梁、柱截面抗震設計要點一）梁、柱延性破壞之前不發(fā)生其它脆性破壞的抗震設計1.梁、柱的抗剪強度要高于它的抗彎強度（強剪弱彎）避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，按強剪弱彎的原則調整框架梁端部截面組合的剪力設計值。2.梁、柱截面的剪壓比不宜過大剪壓比：截面內平均剪應力與混凝土抗壓強度設計值之比。

剪壓比過大，混凝土會過早發(fā)生斜壓破壞，箍筋不能充分發(fā)揮作用，它對構件的變形能力也有顯著影響，因此應控制。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計139五、梁、柱截面抗震設計要點第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗3、柱的軸壓比不宜過大軸壓比：柱組合的軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設計值乘積之比,軸壓比是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素。4、縱向鋼筋的配筋率應該合適為了提高梁的正截面塑性鉸轉動延性，梁的縱向配筋率不宜過高。為此，框架梁的縱向配筋應符合規(guī)范要求。5、梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應符合規(guī)范規(guī)定。6、箍筋在一定范圍內應加密加密箍筋可以約束混凝土，改善混凝土的變形性能，提高構件的延性、防止混凝土過早地壓潰及防止縱向鋼筋的壓曲失穩(wěn)。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗