建筑结构抗震设计理论及实例
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框架结构的抗震减震分析
应用减震技术
设置减震支座
在结构中设置减震支座，以吸收地震能量，减轻地震 对结构的影响。
应用阻尼器
在结构中安装阻尼器，以增加结构的阻尼效应，降低 地震响应。
采用隔震技术
在基础和结构之间设置隔震层，以减小地震对上部结 构的影响。
06
CATALOGUE
工程实例分析
工程实例一：某高层建筑
设计采用地震力系数法进行计算，并 考虑了地震烈度、场地类别等因素。
抗震分析
地震危害与影响
地震波及地面震动
地震产生地震波，引发地 面震动，对建筑物和结构 造成破坏。
建筑物倒塌与损毁
框架结构如未经过合理设 计和施工，易在地震中发 生倒塌或严重损毁。
次生灾害
地震可引发火灾、水灾等 次生灾害，对周边环境和 生态造成进一步破坏。
地震作用下的结构响应
地震动位移响应
01
框架结构在地震作用下会产生位移，影响结构的稳定性。
研究目的和方法
通过对框架结构的抗震性能进行分析，为结 构的优化设计和地震防护提供理论支持。
采用理论分析、数值模拟和实验研究等方法 ，对框架结构的抗震性能进行全面评估。
02
CATALOGUE
框架结构概述
框架结构的特点
空间分隔灵活
框架结构能够根据建筑功能需求，灵活地分隔空间。
整体性能良好
框架结构具有较好的整体性和稳定性。
减震结构的分析方法
减震结构的分析方法包括理论分析、数值模 拟和实验研究等，以评估减震装置的性能和 结构的减震效果。
减震结构的评估
评估减震结构的地震响应和性能，以确保其 在地震作用下的安全性和稳定性。
05
CATALOGUE
框架结构的抗震减震措施
工程结构的抗震和抗风设计(1)
滚动隔震技术
通过在地基上设置滚轮或球体等滚动元件，使建筑物在地震时发生滚动，从而减轻地震力 对结构的作用。
消能减震技术及应用
金属耗能器
利用金属的塑性变形能力，吸收和消耗地震或风振产 生的能量。
摩擦耗能器
通过摩擦产生热量来消耗振动能量，降低结构的动力 反应。
粘弹性阻尼器
利用粘弹性材料的耗能特性，减轻结构在地震或风荷 载作用下的振动。
结构体系选择
采用刚度大、阻尼比高的结构体系，如框架-核心筒结构 、钢框架-支撑结构等，提高结构的整体抗风能力。
加强构件设计
对关键构件如柱子、梁、楼板等进行加强设计，提高其承 载力和变形能力。
大跨度桥梁抗风措施
桥塔设计
采用合理的桥塔形状和截面形式，提高桥塔的稳 定性和抗风能力。
主梁设计
通过优化主梁截面形状和气动布局，减小风致振 动和涡激振动对桥梁的影响。
耗能装置
在桥梁关键部位设置耗能装置，如金属屈服耗能器、摩擦耗能器等 ，通过耗能来减轻地震对桥梁的破坏。
结构冗余度设计
通过增加桥梁结构的冗余度，如设置多余墩柱、加强横梁联系等，提 高桥梁的整体性和抗震性能。
地下结构抗震措施
土体加固
对地下结构周围的土体进行加固处理，如注浆、高压旋喷桩等， 提高土体的承载力和抗震性能。
的能量。
消能减震技术
利用阻尼器、耗能支撑等装置吸收 和消耗地震能量，降低结构的地震 反应。
结构优化
通过改进结构形式、增强构件刚度 、提高连接性能等手段，提升结构 的整体抗震能力。
桥梁结构抗震措施
减隔震支座
在桥梁墩台与上部结构之间设置减隔震支座，实现地震时桥梁上部 结构的相对位移，减小地震力对桥梁的影响。
通过在地基上设置滚轮或球体等滚动元件，使建筑物在地震时发生滚动，从而减轻地震力 对结构的作用。
消能减震技术及应用
金属耗能器
利用金属的塑性变形能力，吸收和消耗地震或风振产 生的能量。
摩擦耗能器
通过摩擦产生热量来消耗振动能量，降低结构的动力 反应。
粘弹性阻尼器
利用粘弹性材料的耗能特性，减轻结构在地震或风荷 载作用下的振动。
结构体系选择
采用刚度大、阻尼比高的结构体系，如框架-核心筒结构 、钢框架-支撑结构等，提高结构的整体抗风能力。
加强构件设计
对关键构件如柱子、梁、楼板等进行加强设计，提高其承 载力和变形能力。
大跨度桥梁抗风措施
桥塔设计
采用合理的桥塔形状和截面形式，提高桥塔的稳 定性和抗风能力。
主梁设计
通过优化主梁截面形状和气动布局，减小风致振 动和涡激振动对桥梁的影响。
耗能装置
在桥梁关键部位设置耗能装置，如金属屈服耗能器、摩擦耗能器等 ，通过耗能来减轻地震对桥梁的破坏。
结构冗余度设计
通过增加桥梁结构的冗余度，如设置多余墩柱、加强横梁联系等，提 高桥梁的整体性和抗震性能。
地下结构抗震措施
土体加固
对地下结构周围的土体进行加固处理，如注浆、高压旋喷桩等， 提高土体的承载力和抗震性能。
的能量。
消能减震技术
利用阻尼器、耗能支撑等装置吸收 和消耗地震能量，降低结构的地震 反应。
结构优化
通过改进结构形式、增强构件刚度 、提高连接性能等手段，提升结构 的整体抗震能力。
桥梁结构抗震措施
减隔震支座
在桥梁墩台与上部结构之间设置减隔震支座，实现地震时桥梁上部 结构的相对位移，减小地震力对桥梁的影响。
建筑结构抗震设计(概念及其他)1
1）平面不规则 4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。 4层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高45cm长14m小梁上。 2）竖向不规则 塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平 处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m× 1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严 重不均匀，不连续。 主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均 严重破坏或倒塌。 震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能 力大大不足,率先破坏；水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。
十、妥善处理非结构部件
非结构部件在抗震设计时若处理不当， 在地震中易发生严重破坏或闪落，甚至造 成主体结构破坏。 1、考虑填充墙的影响
2、玻璃幕墙的构造 3、外墙板的连接
2 混凝土结构房屋抗震设计
多层和高层钢筋混凝土结构体系包括： 1、框架结构； 2、抗震墙结构； 3、框架—抗震墙结构； 4、筒体结构； 5、框架—筒体结构等。
4、框架填充墙的震害
4、框架填充墙的震害
5、抗震墙的震害
在强震作用下，抗震墙的震害主要 表现为墙肢之间连梁的剪切破坏 。这 主要是由于连梁跨度较小、高度大形 成深梁，在反复荷载作用下形成X形剪 切裂缝，这种破坏为剪切型脆性破坏， 尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更 为明显。
5、抗震墙的震害
马那瓜美洲银行大厦
马那瓜中央银行大厦
马那瓜 中央银行大厦
结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包 括4个L形的桶体，对称地由连梁连接起来， 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；当连梁剪切 破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，但 由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量 得到控制。
结构抗震设计的基本概念及抗震结构的概念设计
2）竖向不规则 塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平 处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m× 1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严
重不均匀，不连续。 主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均
建筑抗震概念设计基本内容
1.建筑设计应重视建筑结构的规则性； 2.合理的建筑结构体系选择； 3.抗侧力结构和构件的延性设计。
结构设计的7条基本原则
1、质量与刚度对称原则 2、比例协调原则 3、减轻自重原则，使建筑物自重减轻，重心降低， 4、弹性原则，采用均质材料 5、下部结构的可靠性原则，采用密实且具有足够刚度的
(1) 悬臂、倾斜体系，水平地震作用会导致较大的竖向位移。
特别是对于悬臂段，可能产生较大的竖向位移和振动，进而影 响建筑的正常使用; (2)倾斜、悬臂体系，使得结构在竖向地震作用下，存在较大 的水平和竖向动力响应; (3)地震作用下，结构基础承受较大的倾覆弯矩;（蹲马步） (4) 结构严重竖向不规则，结构各层的位移和内力响应沿高度 有很大变化，特别是在9 层(裙房顶层)和37层(悬臂底层) ，应 力高度集中，层间位移大; (5)结构倾斜和受力构件的不对称分布，使得结构对不同方向 水平地震作用的响应有一定差异; (6)地震作用下，结构会有较大的扭转变形; (7)薄弱部位的构件，在地震作用下应力水平较高，可能较早
地裂
1.2 选择有利于抗震的场地 《规范》3.3.4 地基和基础设计应符合下列要求： 1、同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同
重不均匀，不连续。 主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均
建筑抗震概念设计基本内容
1.建筑设计应重视建筑结构的规则性； 2.合理的建筑结构体系选择； 3.抗侧力结构和构件的延性设计。
结构设计的7条基本原则
1、质量与刚度对称原则 2、比例协调原则 3、减轻自重原则，使建筑物自重减轻，重心降低， 4、弹性原则，采用均质材料 5、下部结构的可靠性原则，采用密实且具有足够刚度的
(1) 悬臂、倾斜体系，水平地震作用会导致较大的竖向位移。
特别是对于悬臂段，可能产生较大的竖向位移和振动，进而影 响建筑的正常使用; (2)倾斜、悬臂体系，使得结构在竖向地震作用下，存在较大 的水平和竖向动力响应; (3)地震作用下，结构基础承受较大的倾覆弯矩;（蹲马步） (4) 结构严重竖向不规则，结构各层的位移和内力响应沿高度 有很大变化，特别是在9 层(裙房顶层)和37层(悬臂底层) ，应 力高度集中，层间位移大; (5)结构倾斜和受力构件的不对称分布，使得结构对不同方向 水平地震作用的响应有一定差异; (6)地震作用下，结构会有较大的扭转变形; (7)薄弱部位的构件，在地震作用下应力水平较高，可能较早
地裂
1.2 选择有利于抗震的场地 《规范》3.3.4 地基和基础设计应符合下列要求： 1、同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同
建筑结构基于性能的抗震设计理论及方法
近 １ ０ 来 ，随着人们 对地震 的运动特 征和反应 ０年 特 征 的探 索和 认识 逐步 加深 ，人 类科 技水 平不 断提 高 ，对 于 建筑 结构 的抗 震设 计及 方法 也在 不断 的完 善。各类 理论在通过地震 的考验后逐渐发展 、全面 、
设计理论 ，并取得了一定的研究成果 。 （ 性能抗震设计理念 的特点 二）
期抗 震 目标 。
３ 自由度大 。相 比较传 统抗震 设计刻板 的被 动 ．
状态 ，性能抗震设计可根据业主 的要求确定 目标 ，给 设计带来新的动力。
（ ） 能 抗 震 设 计 目标 三 性
１９ 年，美国的放眼２ 世纪委员会提 出了基于性 ９５ １ 能抗震 设计的框架 ，此专项研究得到美 国政府大力支 持 与资助 ，并进行 了有前瞻性 的多方面研 究。此后 ， 澳 大利 亚、 日本、新西兰 、英 国、智利等 国家也在 多 方资助 下，为推进此专项研究 ，成立 了各类委员会 ，
通 过对现 行抗震设计理论 的实践 ，可 以对两者进
行对 比，以得到性能抗震设计理念 的特点 。 １ 多级 设 防 。相 对 于 现 行 的三 阶段 设 防 目标 ． （ 小震不坏 、中震可修 、大震不倒 ），性 能抗 震设 计 注重多级设防 ，保护非结构件 与内部 设施 ，后者的设 计理念既保证使用者安全 ，又减轻业主和社 会的经 济
能力谱设计是将能力谱 曲线与地震反应谱转化而来的
需求谱 ，进行 比较来评估其抗震性能。此方法侧重对 结构 的实际性能进行验算、评估 。另外 ，能力谱设计 法 比较适用于平面结构可简化且分布较均匀的结构， 否将会产 生不小的误差 。 ３ ．直接 位移设 计法 。侧 重于结构 性能设计 ，概 念简单 ，根据地震等级来预期位移计算 ，使结构达到
论建筑结构性能抗震设计中的理论分析
保 障人 们生命安全方面具有一定的可靠度，但却不能在 大地震、 甚
至在 中小地震中有 效控制地震造成 的经济损 失’ 因此针对建 筑工程 中结构抗震设计 思想和方法需要我们去反 思及探讨
４基 于性 能 抗震设 计 的研 究 内容
目前． 基于性 能抗 震设计理论处 于动态研究之 中， 其研究范 围不断扩 展． 内容 也相继增加 。这里主要介绍 １９ ９ ５年 美国加 州工程师协会 的放 眼 ２ １世纪 委员会 （ｉ ｉ１ ２ ０ ）报告 中提到 的基本 内容 ． Ｖ ０ ０ ０ Ｓ １ 包括 地震设防 水
过 程 中就 体 现 出结 构 抗 震 设 计 自“ 性 ” 口个 。勿 庸 置 疑 ， 有 结 构 还 必 须 满 足 所
的设防 目标． 并考虑社会经济条件来确定采用多大 的设防荷载参数 。简单 说． 就是选择多大强度的地震作为抗震设防的对象 。地震设 防水准直接 关 乎结构 的抗震能力， 它的确定在基于性能抗震设计理论 中占有相 当重要 的
准 、 构性能水准和结构抗震设计方法等 ３ 面 。 结 方 ４ １ 地 震 设 防 水 准 ． 地 震 设 防 水 准 ． 指 在 抗 震 设 防 中 如 何 根 据 客 观 的设 防 环 境 和 已设 定 是
２基 于性 能 抗震 设计 的概 念
基于 性能的抗震设 计是以结构 抗震性能分析为基础 ， 根据 建筑物的重 要 性和用途 的不 同， 以及业 主的特殊要 求确定其性 能 目标， 依此提 出不同
表 １ 设防地震 等级的划分
设防 地 震 等 级
常 遇地 震
３基 于 性能 抗震 设计 理 论 的特点
基于性 能抗 震设计理 论是在对现 行抗震设计理论 反思的基础 上产生 的． 它们之 间有 一定的联系和 区别， 过对 比得 出基 于・ 通 陛能抗震设计 的特
建筑结构抗震设计理论及其设计方法
建筑结构抗震设计理论及其设计方法一、建筑结构抗震功能设计概述1、地震设防水准地震设防水准指的是将来可能用在建筑结构上的地震强度的大小。
因为地震设防水准对建筑结构的抗震性能有着直接的影响，所以在基于利用的建筑结构抗震模式设计理论中，在建筑结构抗震模式设计过程中必须将地震设防水准精细化，以确保不同等级的抗震设防水准能够在不同的地震强度作用下有效地控制建筑结构的损坏状态。
2、建筑结构的抗震性能水准建筑结构的抗震性能水准指的是在不同的设防地震等级作用下的建筑物可能的最大损坏程度，其包括建筑结构的完整性、适应性以及安全性等。
根据研究实际的地震灾害可知，按照传统设计理念设计出来的建筑物虽然能够避免因为坍塌所造成的人员伤亡，却无法有效减少因为建筑物结构破坏所造成的基本设备、构件功能缺失带来的巨大经济损失。
基于利用的建筑结构抗震模式的设计要求，要考虑非结构构件、结构构件、建筑内部设备与装修等多项影响因子。
还要据此设定详细、准确地建筑结构的抗震性能水准，以便扩大选择范围。
3、建筑结构的抗震性能目标建筑结构的抗震性能目标指的是根据其中一设防的地震等级所预期达到的建筑结构抗震能力。
确立建筑结构的抗震性能目标必须综合考虑各项影响因素，比如工地特征、工程投入和效益、建筑的潜在价值等。
其中，按建筑物的重要程度将结构抗震性能目标划分为基本设防目标、重要设防目标、特别设防目标。
二、建筑结构抗震设计方法介绍国内外工程界学者对基于功能利用的建筑结构抗震模式设计方法的研究给予了高度的重视，在抗震设计的目标与理念上大致形成了统一的观点。
一般情况下，基于功能利用的建筑结构抗震设计方法跟归纳为承载力设计法、位移设计法、能量设计法三种。
1、承载力设计法当前，在世界各地的建筑结构抗震设计规范中往往采用承载力设计法。
因此不做具体介绍，主要介绍一下两种设计方法。
2、位移设计法位移设计法即先采用代替结构法把结构表示位移等效单自由度振子，用最大位移时的割线刚度和适合于非弹性反应时吸收的滞变能量的等效粘滞阻尼来表征结构，然后用预先确定的设计位移反应谱和由预期的延性求得估计的阻尼，由设计位移可求出最大位移时等效周期。
建筑结构抗震ppt课件
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
烈度表
分为1-12度（不同的国家的分度方法不同）
中国地震烈度表
分项：人的感觉，大多数房屋震害程度，其他现象， 加速度(水平向)厘米/秒² ，速度(水平向)厘米/秒
I度：为无感觉，损坏一个别砖瓦掉落墙体微细裂缝； 河岸和松软土上出现裂缝。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
VI （6）度：惊慌失措，仓惶逃出；饱和砂层出现喷砂冒 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头；加 速度63厘米/秒² 。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
（多遇烈度）
.55度
（设防烈度）
度左右
（罕遇烈度）
第一章 绪论
设计地震分组
6度近震
设计地震分组是新规范新提 出的概念，用以代替旧规范设计 近震、设计远震的概念。 6度远震
在宏观烈度大体相同 条件下，处于大震级远离 震中的高耸建筑物的震害 比中小级震级近震中距的 情况严重的多。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
板块说：
大陆漂移假说：它是德国气象学家魏格纳（Wegener） (1880～1930年)在讲课中提出来的。
这一假说在约10年时间内没有受到地质界的重视。在 1922年2月16日有一篇评述魏格纳的书的一无人署名的短文， 发表于著名的科学杂志《自然》上，说“该书直接应用了物 理学原理，但遭到许多地质学家的强烈反对”。
建筑结构抗震设计
震级是一次地震强弱的等级。
现国际上的通用震级表示为
里氏震级。（Richter）
查尔斯·里 克特（1900～
用标准的地震仪在距震中100km19处85年记） 录 最大水平位移A（以µm=10-6 m计）。
震级M=logA