地震效应及安全研究
水平地震作用计算
上海市工程建设规《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，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，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。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，采取特别的加强措施；重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求： 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 3.9.4 在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满足最小配筋率要求。
地震作用
与风荷载相比，地震作用的破坏性更加严重。作为建筑物的根基，当地面发生振颤时，对于建筑物的破坏是可以想象的。与风荷载所不同的是，地震并非是一种直接的力学作用，而是在地面发生位移时，由于建筑物的惯性而形成的与地面的相对运动差，这种不协调就会对于建筑物形成严重的破坏——就像急刹车时，车上的人所形成的情况一样。 地震的形成与危害 地震是由于地壳内部发生错动等地质因素引起的地表振颤，地壳内发生地震的地方是震源，震源上方正对着的地面称为震中。震源垂直向上到地表的距离是震源深度。我们把地震发生在60公里以内的称为浅源地震；60－300公里为中源地震；300公里以上为深源地震；地震的震源深度不同，对于地面的影响也不同，越浅的震源，破坏性越大。目前有记录的最深震源达720公里。 震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区，是一次地震发生时破坏力最大的地方。震中到地面上任一点的距离叫震中距离（简称震中
距）。震中距在100公里以内的称为地方震；在1000公里以内称为近震；大于1000公里称为远震。 地震时，在地球内部出现的弹性波叫作地震波。这就像把石子投入水中，水波会向四周一圈一圈地扩散一样。 地震波主要包含纵波和横波。振动方向与传播方向一致的波为纵波（P 波），振动方向与传播方向垂直的波为横波（S波），来自地下的横波能引起地面的剧烈的水平晃动，是地震时造成建筑物破坏的主要原因。 由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以地震时，纵波总是先到达地表，而横波总落后一步。这一点非常重要，使得纵波可以成为具有较大破坏力量的横波的预警。 地震作用发生的时间极短，甚至有人曾统计过，自古以来世界上有记录的大规模破坏性地震所发生的时间总和不超过一个小时。在我国唐山地震、海城地震中，主震所发生的时间不足一分钟，实际上仅仅几十秒钟。然而正是这几十秒钟所产生的地震能量形成了难以想象的破坏后果。 地球上的地震有强有弱。用来衡量地震强度大小的尺度有两种，震级与地震烈度。震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。它是根据地震时释放能量的多少来划分的，国际通用震级标准称为“里氏震级”。
水平地震作用计算
上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，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，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。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，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求： 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于 M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。
地震对工程结构的破坏及力学在工
地震对工程结构的破坏及力学在工 程抗震方面的应用。 陈志丹 （地震科学系0950121班095012121） 【摘要】地震的破坏主要包括对地质环境的破坏和人工结构的破坏。前者主要包括地表破坏、滑坡、崩塌、泥石流等等。后者主要包括各种房屋、构筑物和交通、电力等生命线工程的破坏。本文主要讨论地震对工程结构的破坏。通过对地震发生机制的分析，特别是对强地震动的讨论，大致阐述地震对工程结构的破坏。然后对几种典型的工程结构，如砌体结构、钢筋混凝土结构、框架结构，进行粗略的力学分析，得出其在地震中的受损情况。最后结合现代力学的发展阐述了力学在工程抗震方面的应用。 【关键词】地震波强地震动工程结构工程抗震 1、地震发生机制。 地震是在内动力地质作用下，使地壳岩石之间发生相互作用，当积累起来的地应力超过岩石的承受极限时，岩石脆弱的地方发生突然断裂和错动，使长期积累的能量突然释放出来，并以地震波的形式向四周传播，使地面发生震颤。地震是能量的突然释放，地面的震颤是地震波传播的结果。地
震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5．5~7千米／秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 2、强地震动的影响。 强地震动是对工程结构有显著影响乃至造成结构破坏的地震动。震害调查和研究表明，强地震动是地震成灾的根本原因之一。强地震动可以通过强震仪进行观测，观测的主要物理量为加速度，能记录地震发生时的地面运动时间过程及结构的地震反映时间过程，为工程地震和结构抗震研究提供基础资料。强地震动主要包括地震动强度、地震动频谱和地震持续时间。表征地震动强度的常用参数是最大峰值或其等效值，如加速度峰值、速度峰值、位移峰值。地震的反映往往不取决于地震动的单个尖锐峰值，但受多种等效峰值的影响，如均方根加速度和有效峰值加速度。速度峰值反映了地震动中频分量的强度，常作为衡量地震动能量的物理量。位移峰值受地震动的低频分量的控制，与地下工程结构的地震
武汉军山长江大桥非线性地震反应时程分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/d3877275.html, 武汉军山长江大桥非线性地震反应时程分析作者：徐凯燕,魏德敏 来源：《湖南大学学报·自然科学版》2010年第05期 摘要:本文以武汉军山长江大桥为例,分析了斜拉桥的动力特性以及在一致激励和非一致激励下的非线性地震反应,并进行了减、隔震研究。结果表明:1)该桥基本周期很长,约为8.881 ,其第一振型为纵飘振型。2)几何非线性对其地震反应影响明显。3)同时考虑三个方向的地震波作用时,非一致激励对主梁和塔抗震设计不利。4)将普通支座更换为铅芯橡胶支座、粘弹性阻尼器,或两种减震装置同时使用时,减震效果明显。从减震效果比较,可以优先采用高阻尼铅芯橡胶支座+粘弹性阻尼器的做法。 关键词:斜拉桥;地震反应;时程分析;一致激励;非一致激励 中图分类号:U441+.3 文献标志码:A Nonlinear Earthquake-Response Time-History Analysis of Wuhan Junshan Yangtze River Bridge Xu-Kaiyan and Wei-Demin Civil and Transportation College of South China University of Technology, Guangzhou, 510640, China Abstract: In this paper, the FEM model of Wuhan Junshan Yangtze River Bridge was established; the dynamic characteristic, nonlinear seismic responses under uniform and non-uniform excitations and seismic control of it were systematic studied. The results show that: 1) the basic cycle of Wuhan Junshan Yangtze River Bridge is about 8.881s, which is very long. Its first mode of vibration is longitudinal floating mode. 2) the geometric nonlinearity has much influence on the response of this kind of bridge. 3) the non-uniform excitations are unfavorable to the design of tower and the main girder when considering the three orthogonal seismic wave input. 4)the replacement of normal bearing by the LRB or VED or LRB+VED is favorable to the seismic control of it, but it is prior to adopt the type ofLRB+VED. Key words: cable-stayed bridge; earthquake-response; time-history analysis; uniform excitation; non-uniform excitation
附录H 单层厂房横向平面排架地震作用效应调整
附录H 单层厂房横向平面排架地震作用效应调整 H.1 基本自振周期的调整 H.1.1 按平面排架计算厂房的横向地震作用时，排架的基本自振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用，可按下列规定进行调整： 1 由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，有纵墙时取周期计算值的80%，无纵墙时取90%； 2 由钢筋混凝土屋架或钢屋架与砖柱组成的排架，取周期计算值的90%； 3 由木屋架、钢木屋架或轻钢屋架与砖柱组成排架，取周期计算值。 H.2 排架柱地震剪力和弯矩的调整系数 H.2.1 钢筋混凝土屋盖的单层钢筋混凝柱厂房，按H.1.1确定基本自振周期且按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩,当符合下列要求时，可考虑空间工作和扭转影响，并按H.2.3的规定调整： 1 7度和8度； 2 厂房单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m； 3 山墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面积50%，并与屋盖系统有良好的连接； 4 柱顶高度不大于15m。 注：1.屋盖长度指山墙到山墙的间距，仅一端有山墙时，应取所考虑排架至山墙的距离； 2.高低跨相差较大的不等高厂房，总跨度可不包括低跨。 H.2.2 钢筋混凝土屋盖和密铺望板瓦木屋盖的单层砖柱厂房，按H.1.1确定基本自振周期且按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩,当符合下列要求时，可考虑空间工作，并按第H.2.3条的规定调整： 1 7度和8度； 2 两端均有承重山墙 3 山墙或承重(抗震)横墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面积50%，并与屋盖系统有良好的连接；
4 山墙或承重(抗震)横墙的长度不宜小于其高度； 5 单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m。 注:屋盖长度指山墙到山墙或承重(抗震)横墙的间距。 H.2.3 排架柱的剪力和弯矩应分别乘以相应的调整系数除高低跨度交接处上柱以外的钢筋混凝土柱其值可按表H.2.3-1采用,两端均有山墙的砖柱，其值可按表H.2.3-2采用。 H.2.4 高低跨交接处的钢筋混凝土柱的支承低跨屋盖牛腿以上各截面，按底部剪力法求得的地震剪力和弯矩应乘以增大系数，其值可按下式采用： 式中η－地震剪力和弯矩的增大系数； ζ－不等高厂房低跨交接处的空间工作影响系数，可按表H.2.4采用； nh－高跨的跨数； n0－计算跨数，仅一侧有低跨时应取总跨数，两侧均有低跨时应取总跨数与高跨跨数之和； GEL－集中于交接处一侧各低跨屋盖标高处的总重力荷载代表值；
5.6荷载效应和地震作用组合的效应
〈〈高层建筑混凝土结构技术规程》 5. 6荷载效应和地震作用组合的效应 5. 6荷载效应和地震作用组合的效应 5.6.1 持久设计状况和短暂设计状况下，当荷载与荷载效应按线形关系考虑时，荷载基本组合的效应设计值应按下式确定： S =Y G&k +Y L Q Y Q&k w Y w S wk ( 5.6.1 ) 式中：S――荷载组合的效应设计值；Y G永久荷载分项系数；Y Q――楼面活荷载分项系数； Y w――风荷载的分项系数；Y L――考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50年时取1.0，设计使 用年限为100年时取1.1 ；S3k 永久荷载效应标准值；S Qk 楼面活荷载效应标准值； S-――风荷载效应标准值；》Q、》w――分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0 ;当可变荷载效应起控制作用时应分别取 1.0和0.6或0.7和1.0。 注：对书库、档案室、储藏室、通风机房和电梯机房，本条楼面活荷载组合值系数取0.7的场合应取为0.9。 5.6.2 持久设计状况和短暂设计状况下，荷载基本组合的分项系数应按下列规定采用： 1永久荷载的分项系数Y G当其效应对结构承载力不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取 1.2，对由永久荷载控 制的组合应取1.35 ;当其效应对结构有利时，应取 1.0 ； 2楼面活荷载的分项系数Y Q：—般情况下应取1.4 ； 3风荷载的分项系数Y w应取1.4。 2位移计算时，本规程公式(5.6.1 )中个分项系数均应取1.0。 5.6.3 地震设计状况下，当作用与作用效应按线形关系考虑时，荷载和短暂作用基本组合的的效应设计值应按下式确定： S d S=Y °&E + Y Eh Shk + Y Ev Svk +书w Y Sk (5.6.3 ) 式中：S――荷载和地震作用组合的效应设计值；S GE――重力荷载代表值的效应； S Ehk――水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； S Evk ――竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； Y G――重力荷载分项系数；Y w――风荷载分项系数；Y Eh――水平地震作用分项系数；Y E ------------- 竖向地震作用分项系数； 屮w――风荷载组合值系数，应取0.2。 5.6.4 地震设计状况下，荷载和地震作用基本组合的分项系数应按表 5.6.4 采用。当重力荷载效应对结构的承载力有利时， 表5.6.4 中Y G不应大于1.0。 2 "―"表示组合中不考虑该项荷载或作用效应。 5.6.5 非抗震设计时，应按本规程第5.6.1 条的规定进行荷载组合的效应计算。抗震设计时，应同时按本规程第 5.6.1条 和5.6.3 条的规定进行荷载和地震作用的效应计算；按本规程第 5.6.3 条计算的组合内力设计值，尚应按本规程的有关规定 进行调整。
一维土层非线性地震反应分析的解析递推格式法
https://www.360docs.net/doc/d3877275.html,
一维土层非线性地震反应分析的解析递推格式法*
李大华1，2 罗兆辉2
1
李
凡2
肖志毅2
孙立彬2
天津市地震局（300201）
2
天津城市建设学院（300381）
email: leedahua@https://www.360docs.net/doc/d3877275.html,
摘
要：本文引入 “结构动力学数值分析解析递推格式法”求解软土地基地震反应分析问
题，论文研究表明，解析递推格式方法计算精度较高，是无条件稳定的算法，可以解决不等 时间步长问题。 该方法是求解非线性振动问题的通用数值计算方法， 较为适合土层地震反应 分析问题。 论文就一维软土地基非线性地震反应分析问题， 把解析递推格式方法与等效线性 化方法进行了比较，结果表明：① 软弱土层地震反应分析时，两种方法计算结果差别较大； ② 入射波幅值较大时，两种方法计算结果差别较大；③ 对于中等硬度土层、较小入射波幅 值时计算结果相似。 关键词：软土地基，一维土层，非线性地震反应，数值分析，解析递推格式
1．前言
我国是多地震国家 ，近十年来，七级以上的地震频繁发生 。地震造成了严重的建筑 物破坏及人员的伤亡。一般来说，地震烈度Ⅵ度地震时建筑物就有可能发生损坏，Ⅷ度以上 时建筑物可能发生严重的破坏和倒塌 。许多地震震害表明，软土场地的震害比基岩或硬土 场地要严重得多
[4-6] [3] [1] [2]
。现代几次大地震，如 1976 年唐山大地震、美国 1989 年的Loma Prieta
[7]
地震、1994 年的Northridge地震和日本 1995 年的阪神地震都袭击了滨海城市，造成了很大 人员伤亡及建筑损失。人工回填和海湾软土场地震动放大问题也引起了人们普遍关注 。 天津的第四系覆盖土层有几百米厚，地表以下 30 米一般表现为陆相—海相—陆相的完 整沉积旋回，显然天津地基普遍是软土地基。天津处于华北强震活动区，是一个地震频度较 高的地区。天津地区的软土地基，持力能力较差，场地地震动卓越周期较长，未来地震时的 场地地震动对一些高层建筑可能非常不利， 对超高层和大跨度建筑甚至是更危险的。 这就使 得软土地基地震反应分析问题的研究在天津经济建设中尤为重要。 天津市正在兴建地铁， 还 将要兴建大量地下隧道和地下车库， 这些地下建筑物的抗震稳定性问题是城市建设中急需解 决的问题之一，也是天津城市建设中面临又一主要地震工程问题 。 但是目前地震这种突发式自然灾害还没有一种很有效的方法对其进行预报和预警， 人们 能够做的更多的是以“预防为主”来防震减灾。防震减灾的一个有效措施就是对建筑结构进 行动力分析和抗震设计，这时，必须首先确定合理的设计地震动。设计地震动是指在抗震结
* 天津市建委科技项目资助。
[8]
承载力抗震调整系数的正确应用
承载力抗震调整系数得正确应用 一、有关规范对承载力抗震调整系数γ RE 得规定 旧《建筑抗震设计规范》(QBJ 11—89)中第4.4.2条以及新《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)中第5.4.2条中规定,结构构件得截面抗震验算应采用表达式S≤R ／γ RE ,式中:S为地震作用效应与其她荷载作用效应得基本组合,R为结构构件得承载力设计值。 《混凝土结构设计规范》(QBJ 10—89)第8.1.3条、《钢筋混凝土高层建筑结构与施工规程》(GBJ 13—91)第5.5.1条进一步对钢筋混凝土结构具体规定为:考虑地 震作用组合得钢筋混凝土结构构件,其截面承载力应除以承载力抗震调整系数γ RE 。而偏心受压、受拉构件得正截面承载力在抗震与非抗震两种情况下取值相同。 二、在γ RE 使用中得常见错误 应该说,上述规范得规定已经明确规定了γ RE 得用法,即对非抗震得截面承载力, 通过引入γ RE ,对截面承载力加以提高,用作抗震设计时得截面承载力。然而,在实际 应用中,却常因为对γ RE 得理解不完全或不够重视,出现这样或那样得错误。最典型得一个例子就是《一级注册结构工程师专业考试应试题解》中第5页得[题1—2抗震偏 压柱得配筋计算]中与γ RE ,应用有关得内容有: (1)根据柱轴压比为0.12确定偏压柱γ RE 为0.75。 (2)利用γ RE 对柱内力进行调整:M=γ RE M 1 ,N=γ RE N 1 ,其中M 1 ,N 1 为有地震作用组合得 最不利内力设计值。 (3)求偏心距增大系数时,截面曲率得修正系数为ξ1=0.5fcA／N。 错误就出在第(3)步中ξ1=0.5fcA／N。此处N取为经过γ RE 调整后得轴向力
水平成层场地地震反应非线性分析
收稿日期:2004-02-03; 修订日期:2004-03-05 基金项目:中国地震局 十五 科研项目 作者简介:金星(1960-),男,研究员,博士,主要从事工程地震方面研究. 文章编号:1000-1301(2004)03-0038-06 水平成层场地地震反应非线性分析 金 星1,2,3,孔 戈1,丁海平1 (1.中国地震局工程力学研究所,黑龙江哈尔滨150080;2.南京工业大学岩土工程研究所,江苏南京210009; 3.黑龙江省地震局,黑龙江哈尔滨150090) 摘要:本文首先推导了李小军积分格式(中心差分与Newmark 平均加速度法相结合)的增量形式,并据此离散动力平衡方程,同时,采用Pyke 提出的土动力本构模型以及多次透射人工边界条件,提出了一种水平成层场地地震反应非线性分析的显式有限元方法,并据此编制了计算机程序。数值实验表明,这种方法能较好地模拟土层在强地震作用下的非线性特性。关键词:场地地震反应;多次透射边界;非线性;显式有限元方法中图分类号:P315.916 文献标识码:A Nonlinear seismic response analysis of horizontal layered site Jin Xin 1,2,3,Kong Ge 1,Ding Haiping 1 (1.Ins titute of Engi neering Mechanics,China Earthquake Administration,Harbin 150080,China; 2.Institute of Geotechnical Engi neering,Nanjing Universi ty of Technol ogy,Nanjing 210009,Chi na;3.Earthquake Adminis tration of Heilongjiang Province,Harbi n 150090,Chi na) Abstract:Based on the e xplicit iterative formula presented by Li Xiaojun,an incre menta -l iterative scheme is put for ward to discretize the dyna mic https://www.360docs.net/doc/d3877275.html,bining the dynamic nonlinear constitutive model of soil presented by Pyke and the mult-i transmitting artificial boundary condition,a new approach is proposed to predict the nonlinear seismic response of horizontal layered soil site and a computer program is worked out with the help of the same ideas.As demonstrated by nu -merical e xamples,this approach can significantly improve the simulation of the nonlinear characteristics of soil site under strong ground motions. Key words:site seismic response;mult-i transmitting boundary;nonlinear;explicit finite element mothed 引言 强震观测数据的谱分析表明,强震作用下土层地震反应谱比曲线的峰值点向低频移动,同时谱比曲线的幅值下降 [1~3] 。国内外学者把这一现象归因于场地土的非线性特性的影响。因此,合理地模拟土层的非线 性特性是正确估计场地地震反应的基础。 目前,等效线性化方法仍是场地地震反应分析的主要方法之一,该方法是在总体动力学效应大致相当的意义上,用一个等效的剪切模量和等效阻尼比替换所有不同应变幅度下的剪切模量和阻尼比,将非线性问题转化为线性问题,在频域中进行分析。在小震情况下,这种方法能够较好地模拟实际情况,但在大震情况下,计算结果与实际记录有很大偏差,不能反映土体非线性对地震反应的真实影响。 为了正确模拟土层非线性特性,必须建立合理的土动力本构模型,并在时域中进行分析。对于水平成层 第24卷第3期2004年6月 地 震 工 程 与 工 程 振 动 EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION Vol.24,No.3Jun.2004
汶川地震中的建筑破坏及相关问题讨论
汶川地震中建筑破坏及相关问题讨论“5.12”汶川地震是我国唐山大地震后的又一次毁灭性大地震。此次地震具有以下特点：震级强，达到里氏8.0级；震源浅，深度约14km，属于浅源地震；烈度高，极震区达到11度，震中区域大都在9~11度，远远超过7度的设防烈度；持时长，最长持时接近300s，其中较大峰值的持时亦在120s左右；范围广，地震区断裂带总长300km，灾区面积44 万km2，其中，重灾区12.5万km2；次生灾害多，山体滑坡、塌方、滚石、泥石流等次生灾害造成了极大伤害；损失大，此次地震死亡6.92万人，失踪1.74万人，2314.3万间房屋损坏，652.5万间房屋倒塌，直接经济损失1.1万亿人民币。 此次地震发生后，本课程主讲教师刘伯权教授、叶艳霞副教授等奔赴灾区，参与了抗震救灾的调研工作（如图1、2），做出了一定贡献。 图1 刘伯权副校长在汶川灾区调研图2 建工学院师生赴宝鸡灾区核查灾情 1 地震成因 汶川地震发生在青藏高原东缘龙门山逆冲推覆构造带上，是由于南亚板块（印度板块）向北漂移与亚欧板块（扬子板块为其一部分）碰撞、挤压造成的。青藏高原的隆起源于南亚板块的挤压，而其边缘与扬子板块的挤压则形成了与四川盆地西部平原巨大高差的龙门山脉断裂带，如图3、4。两个板块边缘的断层由后山断裂（汶川2茂县断裂）、主中央断裂（映秀—北川断裂）、前山断裂（灌县—安县断裂）三条相互近于平行的北东向断裂组成，沿着龙门山脉的汶川—北川—青川一线分布，呈北偏东的走向一直沿伸到甘肃陇南和陕西汉中，在主断层周边分布着小的支系断层。 图3 汶川地震板块运动图图4 龙门山断裂带示意图 2建筑物破坏
钢筋混凝土高层建筑结构非线性地震反应分析
钢筋混凝土高层建筑结构非线性地震反应分析 发表时间：2018-10-08T15:17:52.453Z 来源：《新材料.新装饰》2018年4月下作者：董丽凤覃水强 [导读] 钢筋混凝土平面房屋结构非线性分析的研究已有七十多年的历史,早期的各种研究结果都对应着特定的内力与变形状态,很少有人讨论结构在各种复杂荷载作用下的非线性全过程分析。 （华北理工大学建筑工程学院，河北唐山 063210） 摘要：钢筋混凝土平面房屋结构非线性分析的研究已有七十多年的历史,早期的各种研究结果都对应着特定的内力与变形状态,很少有人讨论结构在各种复杂荷载作用下的非线性全过程分析。六十年代,计算机及有限元理论的发展,使钢筋混凝土房屋结构的非线性分析研究进入了一个新的时期。以Clough为代表的力学工作者也开始研究在地震作用下的非线性计算理论。经过近三十年来众多学者的并指出其存在的问题。 关键词：高层结构；非线性；地震反应 一、结构抗震理论的发展 近100年来，经过各个国家的学者共同努力，在结构抗震理论的研究方面取得了重大的发展。结构抗震理论的发展可以划分为三个发展阶段：静力理论、反应谱理论和动力理论。 （一）静力理论 水平静力抗震理论最先提出于意大利，日本对它进一步发展，20世纪90年代日本学者大森房吉提出震度法的概念。这个理论认为：结构建筑物所受到的地震作用，可以简单的化为作用于结构的等效水平静力F，其大小等于结构重力荷载G乘以地震系数k，即： （二）反应谱理论 反应谱是指单质点体系在给定地震加速度作用下的最大反应随自振周期变化的曲线，它同时是阻尼的函数。不同的地震记录、不同的场地特性及震中距的远近对曲线都有影响。建筑抗震设计规范[1](GB50011-2001)所规定的地震影响系数α曲线如图1所示。 图中： 1）直线上升段，周期小于0.1s的区段；2）水平段，自0.1s至特征周期区段，应取最大值(maxα)；3）曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数应取0.9；4）直线下降段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率调整系数应取0.02；5）α为地震影响系数；6）maxα为地震影响系数最大值；7）gT为特征周期；8）T为结构自振周期；9）1η为直线下降段的下降斜率调整系数；10）2η为阻尼调整系数；11）γ为衰减指数。 （三）动力理论 动力理论是直接通过动力方程求解地震反应，起源于20世纪60年代计算机技术的普及应用。由于地震波为复杂的随机振动，对于多自由度体系振动不可能直接得出解析解，只可采用逐步积分法，而这种方法计算工作量大，只有在计算机应用发展的前提下才能实现。通过直接动力分析可得到结构响应随时间的变化关系，因而该方法又称为时程分析法。多自由度体系地震反应方程为：
5.6荷载效应和地震作用组合的效应
《高层建筑混凝土结构技术规程》5.6荷载效应和地震作用组合的效应 5.6荷载效应和地震作用组合的效应 5.6.1持久设计状况和短暂设计状况下，当荷载与荷载效应按线形关系考虑时，荷载基本组合的效应设计值应按下式确定： S d＝γG S Gk＋γLψQγQ S Qk＋ψwγw S wk（5.6.1） 式中：S d——荷载组合的效应设计值；γG——永久荷载分项系数；γQ——楼面活荷载分项系数； γw——风荷载的分项系数；γL——考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为 50 年时取 1.0，设计使用年限为 100 年时取 1.1；S Gk——永久荷载效应标准值；S Qk——楼面活荷载效应标准值； S wk——风荷载效应标准值；ψQ、ψw——分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取 0.7 和 0.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取 1.0 和 0.6 或 0.7 和 1.0。 注：对书库、档案室、储藏室、通风机房和电梯机房，本条楼面活荷载组合值系数取 0.7 的场合应取为 0.9。 5.6.2持久设计状况和短暂设计状况下，荷载基本组合的分项系数应按下列规定采用： 1永久荷载的分项系数γG：当其效应对结构承载力不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取 1.2，对由永久荷载控制的组合应取 1.35；当其效应对结构有利时，应取 1.0； 2楼面活荷载的分项系数γQ：一般情况下应取 1.4； 3风荷载的分项系数γw应取 1.4。 2位移计算时，本规程公式（5.6.1）中个分项系数均应取 1.0。 5.6.3地震设计状况下，当作用与作用效应按线形关系考虑时，荷载和短暂作用基本组合的的效应设计值应按下式确定： S d S＝γG S GE＋γEh S Ehk＋γEv S Evk＋ψwγw S wk（5.6.3） 式中：S d——荷载和地震作用组合的效应设计值；S GE——重力荷载代表值的效应； S Ehk——水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； S Evk——竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； γG——重力荷载分项系数；γw——风荷载分项系数；γEh——水平地震作用分项系数；γEv——竖向地震作用分项系数；ψw——风荷载组合值系数，应取 0.2。 5.6.4地震设计状况下，荷载和地震作用基本组合的分项系数应按表 5.6.4 采用。当重力荷载效应对结构的承载力有利时，表 5.6.4 中γG不应大于 1.0。 表 5.6.4A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m） 注：1g 为重力加速度； 2"—＂表示组合中不考虑该项荷载或作用效应。 5.6.5非抗震设计时，应按本规程第 5.6.1 条的规定进行荷载组合的效应计算。抗震设计时，应同时按本规程第 5.6.1 条和 5.6.3 条的规定进行荷载和地震作用的效应计算；按本规程第 5.6.3 条计算的组合内力设计值，尚应按本规程的有关规定进行调整。 1 / 1
历年破坏性地震震害特点及震后建筑破坏规律的研究
历年破坏性地震震害特点及 震后建筑破坏规律的研究 摘要：论文主要阐述了地震的基本概念、震害特点和地震分类，着重阐述地震作用时对建筑物的破坏机理。论文以历年地震的资料为分析依据，对震害中建筑物的破坏分为非结构构件破坏和结构构件破坏进行讨论，同时结合在地震中表现良好的建筑的优势特点，最终提出了建筑物的防震减灾措施，并在文末对论文进行了总结。 关键词：地震，震级与烈度，建筑震害，防震减灾 前言 由于地震的特点为：突发性，破坏面积广，区域性强，具有续发性、多发性、灾难性、社会性和救灾艰巨性，使得地震成为危害人累最严重的的自然灾害之一。影响范围最广，震害最为严重的512汶川大地震造成了十余万人死亡，上百万人无家可归，也使国家经济文化的发展遭到重创。在地震频发的近几年，国内外各地质专家、地震研究专家一致认为地震发生的因素是多方面的，但是刘丹教授在自己的一篇文章中提到：造成人员伤亡的不是地震，而建筑物的不抗震是更大级别的地震。因此，提高建筑物的抗震性能才是治标治本的抗震减灾合适途径。 第一章历年地震 1.1地震的概述 地震又称地动、地振动，是地球内部结构发生急剧变化，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震是地球在运动和发展中产生的能量使地壳和地幔上层岩层产生了很大的应力集中，当应力集中超过某处岩石强度极限时，岩石遭到破坏，产生错动，将积累的应变能转化为波动能，形成构造地震。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。 1.2历年地震震害情况分析 地震一旦发生，有时会造成无法想象的后果，尤其是对人们的生命财产安全
荷载及荷载效应组合和地震作用
荷载及荷载效应组合和地震作用 乙、荷载及荷载效应组合和地震作用 2荷载及荷载效应组合和地震作用 2.1楼、屋面荷载取值 2.1.1高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯楼面均布活荷载标准值取2.5kN/m2，不符合《荷载规范》第4.1.l条和表4.l.l项11(3)的要求。 改进措施：《荷载规范》GB 50009局部修订第4.1.l条表4.1.1项次11(3)中规定：其他民用建筑及当人流可能密集时，其走廊、楼梯，门厅楼面均布活荷载取3.5kN/m2。因此对高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯的楼面均布活荷载标准值取 2.5kN/m2不正确，应取3.5kN/m2。 2.1.2在楼板设计时漏算固定隔墙自重产生的荷载效应。 改进措施：《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.l的注5规定，对固定隔墙的自重应按恒荷载考虑。因此在楼板设计时必须考虑固定隔墙自重产生的荷载效应，否则该设计属不正确。 2.1.3设计框架结构的楼板时，未考虑可灵活自由布置的非固定隔墙荷载。 改进措施：框架结构的优点是便于根据房间的不同用途进行分隔，设置灵活自由非固定的隔墙，因而在设计楼板时，应考虑房屋在使用过程中设置这类隔墙的可能性。为此应按《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.1的注5规定，对这类隔墙应取每延米墙重(kN/m)的1/3作为楼面活荷载标准值的附加值(kN/m2)计入楼面设计荷载内，并将此附加值在结构设计说明书中注明，以便今后使用。 未考虑这类隔墙荷载将降低该房屋适应变更房间分隔的能力。 2.1.4屋面板设计时对保温层或找坡层荷载取值偏小。 改进措施：对保温层或找坡层荷载取值偏小情况，经常发生在设计人员疏忽大意或校审人员校审不严时，因而应加强设计管理工作，增强设计人员和校审人员的工作责任心，防止此类问题发生。 2.1.5高层建筑、裙房以外的首层地下室顶板的设计荷载取值偏小；例如： (1)位于汽车通道下方的板未考虑消防车荷载； (2)未考虑施工过程中由于材料堆放等引起的施工荷载。 改进措施：汽车通道下方的首层地下室顶板应考虑消防车荷载，否则可能会造成不安全。顶板设计时应根据工程的实际情况确定顶板由于消防车产生的荷载。当消防车直接行驶于顶板上时，可直接按《荷载规范》GB 50009表4.1.1第8项的规定取值；当顶板上填有覆土或其他充填物时，应按消防车轮压处于最不利位置并考虑其在土中或充填物内的扩散分布，进行分析计算后确定消防车荷载。 地下室顶板设计时应考虑在施工过程中由于材料堆放等原因引起的施工荷载，此施工荷载应在结构设计说明中注明，以便施工单位控制此荷载，避免发生超载。 2.1.6现浇钢筋混凝土楼板为双向板，其上置放有局部活荷载(非中心位置处)，在设计时其活荷载未按等效均布活荷载确定方法进行计算。 改进措施：一般情况(采用有限元方法分析者除外)，在设计现浇钢筋混凝土双向板时，作用在板上的楼面局部荷载应进行等效均布荷载的换算。换算时，可按单跨四边简支双向板，使局部荷载产生的板的绝对最大弯矩与满布均布荷载产生的板中心处最大弯矩相等的条件而求得，此满布的均布荷载值即为所换算的等效均布荷载值。由于双向板可求得两个等效均布荷载值，设计时应取其中的较大值。 注：当局部均布荷载位于板中心时(即当a＝b，c＝d时)，即可求得该双向板局部均布荷载最不利布置(板中心处)时换算的等效均布荷载值。其可根据建筑结构静力计算手册查表计算确定。
地震破坏的基本经验和主要工程对策
<地震工程> 课内容?历史地震回顾，地震烈度及其评定?地震动的观测和数据处理 ?地震动工程特征和地震动衰减?人造地震动和地震动的数值模拟?地基和基础的地震行为 ?地震危险性分析 <地震工程> 课内容?结构地震破坏的基本经验和主要工 程对策 ?抗震设防标准和设计地震动，抗震设计的基本原则和一般要求 ?地震作用、弹性抗震设计谱、非弹性抗震设计谱、分析方法、抗震理论、抗震验算 ●地震易损性 ●基于性态的抗震 ●地震损失估计 1
工程结构地震破坏的基本经验和主要工程对策 2
?地基和基础 ?平面、立面布置 ?防震缝 ?抗震结构体系 ?抗震结构的构件要求 ?抗震结构构件的连接 ?非结构构件 ?材料与施工 3
地基和基础 ?建于性质差别很大地基上或部分采用天然地基、部分采用桩基的，地震中结构遭到的破坏更为严重。 1985年自贡地震时，三层砖混结构的自贡新华印刷厂综合楼，基础穿过填土(原为水沟)座落在基岩上，震后遭到较重的破坏。自贡兴隆坳小学二层砖木结构教学楼，北檐墙埋深1.5—2.0m，置于填土上，南檐墙砌在岩石上，埋深0.5m，建成后不久西北墙角即下沉开裂，地震后除旧有裂缝扩宽外，其它部分也遭到很重破坏。 4
?唐山地震中，天津市宏观烈度为Ⅶ度，由于软土的影响，老旧的非刚性房屋，厂房、框架等自振周期较长的房屋地震反应较大，震害达到8度的程度，而刚性多层砖房的结构反应并未放大，仍然只有7度地震的平均震害程度。 ?在海城地震中，营口市大面积砂土液化，不同结构的震害差异明显，多层砖房相当于8度震害，烟囱相当于9度震害。 ?墨西哥地震中，墨西哥城中10-14层建筑的结构反应最大，破坏和倒塌也最严重。 ?这些震例表明，在选址时，应根据拟建工程的结构特性，通过宏观经验和计算分析来选择使结构地震反应较小的场地；或者说，应根据场地自振特性来布置适宜于建造的结构类型，以求结构的地震反应较小，从而减轻和避免地震的危害。 5