工程结构抗震
《工程结构抗震设计》课件
实例分析
城市高层建筑的抗震设计实例分析
城市高层建筑的抗震设计非常重要，通过分析实例 可以了解如何应用抗震设计原理保护建筑的安全。
实体模拟分析方法
实体模拟分析是一种重要的工具，用于模拟和评估 结构在地震中的响应。
总结
• 工程结构抗震设计对于保护人们的生命和财产是至关重要的。 • 抗震设计不断发展，新的技术和方法可以提高建筑物的抗震性能。
抗震设计的减震措施
1
钢性能隔震
钢性能隔震系统利用弹簧和减震器等装置降低地震力对结构的和防震支承系统通过吸收和耗散地震能量，提高结构的抗震性能。
3
预应力混凝土结构
预应力混凝土结构可以通过提前施加预应力，增加结构的刚度和抗震性能。
抗震设计的加固措施
钢板加固方法
• 在结构的受力区域添加 钢板，增加结构的承载
概念和意义
工程结构抗震设计是确保建筑结构在地震中不会造成严重破坏或倒塌的工程 设计过程。它的目的是保护人们的生命和财产免受地震的危害。
地震波分析
地震波的特征和分类
地震波是地震能量传播的震 动波动。它们分为P波、S波 和表面波等不同类型。
水平向地震波分析方法
水平向地震波分析可以帮助 我们理解结构在水平地震力 作用下的响应和行为。
• 能增力加。 结构的刚度，减少 变形。
• 提升结构的抗震性能。
纤维增强复合材料加固方 法
• 使用纤维增强复合材料 包覆结构的受力区域。
• 提高结构的强度和刚度。 • 改善结构的延性和抗震
性能。
砼柱加固方法
• 在现有砼柱周围添加钢 筋和混凝土，增加柱子 的承载能力。
• 提升柱子的抗震能力， 减少柱子的变形。
我国工程结构抗震设计的基本原则
我国工程结构抗震设计的基本原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
具体来说，这一原则要求：在遭遇低于本地区设防烈度的多遇地震（小震）的作用下，结构应保持正常使用状态，避免进入非弹性状态，即“小震不坏”，减轻后期维护的困难。
在遭遇相当于本地区设防烈度地震（中震）的作用下，结构可能会发生损坏，但必须保证在修缮后仍能正常使用，即“中震可修”。
在遭遇到高于本地区设防烈度的预估的罕见地震（大震）的影响时，虽然结构可能发生严重破坏，但必须控制材料的变形在一定范围内，以避免发生危及生命的严重破坏，为逃生和救援赢得时间，即“大震不倒”。
总的来说，这一原则是为了确保工程结构在面对不同等级的地震时，都能保持一定的稳定性和安全性，减少地震带来的损失。
工程结构抗震设计第二章
第一节 工程地质条件对震害的影响
一、局部地形的影响
1．局部地形高差大于30~50m，高处震害重。 2．局部孤突基岩地形震害重。
二、局部地质构造的影响
局部地质构造主要指断层。 断层可分发震断层与非发震断层。 发震断层为具有潜在地震活动的断层。 场地选择：应尽量使建筑远离断层及其破碎带。
三、天然地基在地震作用下的抗震验算 1．地基土抗震承载力
faE s fa
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
式中 faE——调整后的地基土抗震承载力特征值 s——地基土抗震承载力调整系数 fa——修正后的地基土静承载力特征值，按《建 筑地基基础设计规范》采用。
2．地震作用下天然地基的抗震验算
坚硬土 中硬土 软弱土 液化土
山丘 山嘴
滑坡
地裂 泥石流
不利的场地条件
水边地的地下水位 较高，土质也较松 软，容易在地震时 产生土壤滑动或地 层液化。
山坡地在地震时会 产生土壤滑动。冲 积地的土质松软， 地震时容易塌陷， 如果此处有地下水 层，还容易发生液 化。
用另外的土石來填 补地基，常有土壤 密实度不足情形， 导致建筑物在地震 时产生倾斜、沉陷。
9.5
9.5
砂
190
37.8
28.3
淤泥质粘土
130
dov=63m
43.6
5.8
砂
240
60.1
16.5
淤泥质粘土
200
(2)地面下20m以上场地土等效剪
63 69.5
2.9 6.5
细砂 砾混粗砂
310 520
切波速
vse d0 / t
d0 n di
第4章-结构抗震概念设计
❖ 建筑抗震概念设计 “重灾区里有轻灾，轻灾区里由重灾”
建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：
概念设计——根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则 和设计思想进行建筑和结构总体布置并确定细部构 造的过程
抗震计算——通过地震作用的计算进行结构的抗震验算 构造措施——在保证结构整体性、加强局部薄弱环节
美洲 这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结 银行 构能观察到的主要破坏。
分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的 联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了 明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌 体填充墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪 切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，
▪ 严重不均匀地基——不均匀沉陷等（6-9度） ▪ 新填土及其它不稳定地基——不均匀沉陷、滑
移等（7-9度）
抗震规范规定，地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土 时，应根据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响，采取相应的措施。
4.1 选择抗震有利的建筑场地、地段和地基
5、场地土的液化
地表出现喷砂冒水
场地和地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接原 因是由于场地和地基稳定性引起的。
场地和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。 这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地 震灾害的。
场地的地震动作用是指由于强烈地面运动引起地面建筑 振动而产生的破坏作用。
减轻它所产生的地震灾害的主要途径是合理的进行抗震和 减震设计和采取减震措施。
质量与刚度变化均匀—— 平面内使结构刚度中心与质量中 心相一致，避免扭转效应 高度方向均匀变化，避免薄弱层， 减小变形集中、鞭梢效应
29
4.2 有利的抗震体型、合理的结构布置
工程结构工程结构抗震
烈 人的感觉
度 1 无感
2 室内个别静止中的人 感觉
3 室内少数静止中的人 感觉
4 室内多数人感觉。室 外少数人感觉。少数 人梦中惊醒
5 室内普遍感觉。室外 多数人感觉。多数人 梦中惊醒
6 惊惶失措，仓皇逃出
7 大多数人仓皇逃出
8 摇晃颠簸，行走困难
9 坐立不稳。行动的人 可能摔跤
骑自行车的人会摔倒 10 。处不稳状态的人会
摔出几尺远。有抛起 11 感
12
一般房屋
门、窗轻微作响 门、窗作响
其它现象
悬挂物微动 悬挂物明显摆动，器皿作响
加速度
cm / s2
速度
cm / s
个别： 10% 以下 少数： 10% ——50% 多数： 50% ——70% 大多数： 70% ——90%
普遍： 90% 以上
门窗、屋顶、屋架颤动 作响，灰土掉落。抹灰 出现微细裂缝
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
滑坡
裂缝
喷水冒砂
错动
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
房屋倒塌
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
桥梁断落
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
水坝开裂
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
铁轨变形
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
海啸
二、抗震设防的基本要求
地震烈度 地震对地表和建筑物影响的平均强弱程度
一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高， 反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、 地质构造和地基条件等因素尺度。
我国在1980年制定了《中国地震烈度表》。
工程结构抗震课件
地震动是指地震时作用于工程结构的地震力，其特性包括峰值、频率和持时等。 地震动具有随机性和不确定性，需通过地震观测和震害调查进行了解。
工程结构的震害与破坏机理
震害类型
工程结构的震害类型主要包括变形破坏、断裂破坏、倾倒破 坏和丧失使用功能等。不同类型结构的震害特点不同，需根 据具体情况采取相应的抗震措施。
新材料与新工艺的应用
01
02
03
新材料应用
采用高强度材料、复合材 料等新型材料，提高结构 的强度和刚度，降低地震 作用下的结构响应。
新工艺应用
采用新型连接方式、混合 结构设计等新工艺，提高 结构的整体性和稳定性， 增强结构的抗震能力。
优化结构设计
结合新材料和新工艺的应 用，优化结构设计，实现 工程结构的轻量化、高效 化和安全化。
减隔震技术的应用与发展
减隔震技术原理
减隔震技术是通过在结构关键部 位设置消能减震装置或隔震支座，
以减小地震作用对结构的影响。
减隔震装置类型
常见的减隔震装置包括摩擦阻尼 器、黏性阻尼器、支撑式悬挂减 震装置等，可根据不同结构和需
求选择合适的装置。
技术发展与推广
随着减隔震技术的不断发展，其 应用范围逐渐扩大，未来可在更 多工程结构中推广和应用该技术。
抗震加固方案
根据桥梁的结构特点和损伤情况，采用增设支撑、加固桥墩、更换部分桥面铺装等措施进行加固。同时，对桥面和桥 墩进行防震处理，以减少地震对桥梁的破坏。
抗震性能评估 在加固后，需要对桥梁的抗震性能进行评估，以确保桥梁在地震作用下的安全性和稳定性。评估内容包 括地震烈度、场地条件、结构类型、材料性能等因素。
抗震稳定性措施
为保障大坝在地震作用下的稳定 性，可采取一系列措施，如加强 坝体加固、优化排水系统、加强 防渗处理等。同时，还需要对大 坝进行定期检查和维护，确保其 处于良好的工作状态。
工程结构抗震试验
地震观测站是专门用于观测和记录地震活动的设施，通常由地震台和地震监测网 组成。地震台通常由地震仪、数据采集系统、传输系统等组成，用于实时监测地 震活动并记录地震数据。
地震监测网则是由多个地震台组成，通过协同工作实现对一定区域内的地震活动 进行全面监测。
地震观测和记录方法
01
地震观测和记录的方法主要有测震学方法、地震学方法和强震观测方法等。测 震学方法是通过测量地震波的传播和震源机制来分析地震活动，包括地震台网 监测、地震定位和震源深度测定等。
01
结果评估
根据采集的数据和观察到的现象，评 估试件的抗震性能和破坏模式，为工 程设计和优化提供依据。
05
03
施加振动激励
根据试验要求，选择合适的振动激励 方式和幅值、频率等参数，对试件进 行振动加载。
04
数据采集与分析
实时监测试件的响应，采集相关数据， 如位移、加速度、应变等，进行分析 和处理。
振动台试验结果分析
了解结构的动态性能。
性பைடு நூலகம்评价
根据评估目标，对结构的抗震 性能进行评价，判断其是否满 足预期的抗震要求。
薄弱环节识别
通过分析数据，识别结构中的 薄弱环节和易损部位，为加固 和优化设计提供依据。
改进建议
根据分析结果，提出针对性的 改进建议，包括加固、优化设 计方案等，以提高结构的抗震
性能。
THANKS
VS
数据采集阶段则是通过仪器实时采集 地震数据，并进行初步处理和存储。 数据传输阶段是将采集到的数据传输 到数据处理中心进行分析。最后，通 过数据分析阶段对采集到的数据进行 处理和分析，提取有关地震活动和工 程结构抗震性能的信息。
地震观测和记录结果分析
工程结构抗震-学习指南
工程结构抗震-学习指南.一、名词解释1．地震震级：2．地震烈度：3．震中烈度：4．地震烈度：5．特大地震：6．震中烈度：7．地震作用：8．抗震概念设计：9．场地覆盖层厚度：10．场地土的卓越周期：11．“三水准” ：12．抗震构造措施：13．双共振现象：14．隔震设计：15．消能减震设计：二、选择题1.地震是（）的结果。
A. 地球内部构造运动B. 地下水过度开采C. 天气突然变化D．不确定2.地震引起的直接灾害是（）。
a建筑物倒塌、火灾、瘟疫b地面变形、建筑物倒塌、管道断裂c洪水、火灾、气候异常d不确定3.我国的自然灾害，造成死亡人数最多的是（）。
Ａ．洪水Ｂ．雪灾Ｃ．地震D．不确定4.地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度，简称为烈度。
下面不是影响烈度的因素是（）。
A、震级B、震中距C、基础埋深D、地质构造5. 世界上最主要的两大地震带是（）。
A、环太平洋地震带、欧亚地震带B、欧亚地震带、海岭地震带C、海岭地震带、台湾地震带D、台湾地震带、环太平洋地震带6．在抗震设计的第一阶段，（）A．计算结构构件的承载能力B．验算结构的弹塑性变形C．采用大震作用效应D．验算是否满足“大震不倒”的要求7．下列叙述中，错误．．的是（）A．一次地震有多个烈度B．一次地震有多个震级C．地震震级是衡量一次地震所释放能量大小的尺度D．震源在地面上的垂直投影点，称为震中8.地球上天天都有地震发生，而且多到一天就要发生一万多次，一年约有五百万次。
其中能造成破坏的约有一千次。
一般情况下，（）以上才感觉，称为有感地震。
A、2级B、3级C、4级D、5级9.地震三要素是（）。
A. 震中、烈度、震级B. 震源、震中、震级C. 发震时间、震中、震级D．不确定10．“三水准、两阶段”的抗震设防目标可概括为（）。
A.“小震不坏，中震可修，大震不倒”B.“小震不倒，中震不坏，大震可修”C.“小震可修，中震不倒，大震不坏”D.“小震不坏，中震不倒，大震可修”11.关于设防烈度的说法中,下列哪条是不正确的？（）A设防烈度并非是基本烈度B设防烈度大都是基本烈度C设防烈度是该地区今后一段时间内,可能遭受最大的地震产生的烈度D设防烈度不能根据建筑物的重要性随意提高12.延性结构的设计原则为（）A小震不坏,大震不到B强柱弱梁,强剪弱弯,强节点,强锚固C进行弹性地震反应时程分析,发现承载力不足时,修改截面配筋D进行弹塑性地震反应时程分析,发现薄弱层,薄弱构件时进行设计13.“小震不坏、大震不倒”是抗震设防的标准,所谓小震,下列正确的是（）A 6度或7度的地震B 50年设计基准内,超越概率大于10﹪的地震C 50年设计基准内, 超越概率大于63.2﹪的地震D 6度以下的地震14.通常生命线系统的建筑,包括医疗广播通信交通供电供气消防粮食等建筑,在抗震规范中列为下列何种? （）A 甲类建筑B 乙类建筑C 丙类建筑D 丁类建筑15．抗震设防烈度为8度时,相应的地震波加速度峰值是（）A. 0.125gB. 0.25gC. 0.3gD. 0.4g16. 下列论述不正确的是（）A多层砌体结构的楼盖类型决定楼层地震剪力的分配形式B多层砌体结构的横墙间距越大、数量越少，破坏越严重C构造柱和圈梁可以不相连D配筋混凝土小砌块房屋的芯柱内必须设置一根钢筋17.一个地震发生，（）越大，对地面造成的破坏越大。
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《工程结构抗震》命题作业
作业名称：试述底部剪力法的定义、适用条件并计算图示框架
作业要求：按以下提示步骤计算图示框架
已知：水平地震影响系数α1=0.139，顶部附加水平地震
作用δn=0。
计算步骤提示：（1）计算结构等效总重力荷载代表值
G eq=0.85
（2）水平地震影响系数已知α1=0.139
（3）计算结构总水平地震作用标准值F EK=α1G eq
（4）顶部附加水平地震作用δn=0
（5）计算各层水平地震作用标准值
(6)计算各层层间剪力
第一层：V1= F1+ F2+ F3
第二层：V2= F2+ F3
第三层：V3= F3
解：
第一振型 g g T T T 51<< 139.0)(
max 21==αηαγT
T g
第二振型 g T T <<2s 1.0 16.0max 22==αηα 第三振型 g T T <<3s 1.016.0max 23==αηα
（2）计算各振型的振型参与系数 第一振型
∑∑===⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯=
=3
1
2
222131
11363.11
180667.0270334.02701
180667.0270334.0270/i i i i i i x m x m γ 第二振型
∑∑==-=⨯+-⨯+-⨯⨯+-⨯+-⨯==
=3
12
222
23122428.01
180)666.0(270)667.0(2701
180)666.0(270)667.0(270/i i i i i i x m x m γ 第三振型
∑∑===⨯+-⨯+⨯⨯+-⨯+⨯=
=3
1
2
22233
1
33063.01
180)035.3(270019.42701
180)035.3(270019.4270/i i i i i i x m x m γ
（3）计算各振型各楼层的水平地震作用
i j ji j ji G x F γα=
第一振型 kN 4.1678.9270334.0363.1139.011=⨯⨯⨯⨯=F
kN 4.3348.9270667.0363.1139.012=⨯⨯⨯⨯=F kN 2.3348.9180000.1363.1139.013=⨯⨯⨯⨯=F
第二振型 kN 9.1208.9270)667.0()428.0(16.021=⨯⨯-⨯-⨯=F
kN 7.1208.9270)666.0()428.0(16.022=⨯⨯-⨯-⨯=F kN 8.1208.9180000.1)428.0(16.023-=⨯⨯⨯-⨯=F
第三振型 kN 2.1078.9270019.4063.016.031=⨯⨯⨯⨯=F kN 9.808.9270)035.3(063.016.032-=⨯⨯-⨯⨯=F
kN 8.178.9180000.1063.016.033=⨯⨯⨯⨯=F
（4）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）
第一振型 kN 8362.3344.3344.16711=++=V
kN 6.6682.3344.33412=+=V kN 2.33413=V
第二振型 kN 8.1208.1207.1209.12021=-+=V
kN 1.08.1207.12022-=-=V 8.12023-=V
第三振型 kN 1.448.179.802.10731=+-=V
kN 1.638.179.8032-=+-=V kN 8.1733=V
（5）计算地震作用效应（层间剪力）
kN
8.8452
312212111=++=V V V V
kN 6.6712
322222122=++=V V V V kN 8.3352332232133=++=V V V V。