工程结构工程结构抗震
工程结构抗震实验报告
工程结构抗震实验报告1. 引言地震是一种常见的自然灾害，给人们的生命财产造成了巨大的危害。
为了提高工程结构的抗震性能，进行抗震实验是非常必要的。
本次实验旨在研究不同工程结构在地震发生时的动力响应，并比较各结构的抗震性能。
2. 实验目的1. 了解不同工程结构在地震作用下的响应情况；2. 对比不同工程结构的抗震性能；3. 分析工程结构的抗震配置对其抗震性能的影响。
3. 实验内容本次实验采用了三种常见的工程结构：砖混结构、钢结构、混凝土框架结构。
每种结构都进行了相同的抗震配置，如使用了抗震设计软件进行抗震设计、采用了特殊的受力连接件等。
实验中首先对每种结构进行了抗震性能检测，然后在地震模拟台上进行了不同地震动作用下的动力响应测试。
4. 实验结果与分析4.1 抗震性能检测结果在进行地震模拟之前，对每种结构的抗震性能进行了检测。
结果显示，三种结构的抗震性能都符合设计要求，并满足国家相关抗震规范。
4.2 动力响应测试结果在进行不同地震动作用下的动力响应测试时，测量了每种结构的加速度、位移以及应变等参数。
结果显示，三种结构都受到了地震动力的作用，产生了一定的动力响应。
具体地，砖混结构的加速度响应相对较大，而钢结构的位移响应相对较小。
混凝土框架结构表现出了较好的整体刚度和抗震性能。
4.3 结果分析通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 砖混结构的抗震性能相对较弱，容易受到地震动力的影响；2. 钢结构在地震中具有较好的位移控制能力，能够减小结构的破坏程度；3. 混凝土框架结构在地震中表现出了较好的整体刚度和抗震性能。
5. 实验结论本次实验主要研究了不同工程结构在地震发生时的动力响应情况，并比较了它们的抗震性能。
根据实验结果，可以得出以下结论：1. 不同工程结构在地震中表现出了不同的动力响应特点；2. 钢结构在地震中具有较好的位移控制能力；3. 混凝土框架结构具有较好的整体刚度和抗震性能。
6. 改进建议根据实验结果，可以提出以下改进建议：1. 对于砖混结构，可以通过增加加固措施，如增加在结构中的钢筋数量等，提高其抗震性能；2. 钢结构可以进一步研究改进其位移控制能力，减小结构在地震中的破坏程度；3. 混凝土框架结构的抗震性能较好，可以继续进行相关研究，探索其应用范围和优化设计方案。
工程结构的抗震和抗风设计(1)
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。
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。
工程结构第五章工程结构抗震
一、地震基本知识
1.地震
地震分类
天然地震：构造地震、火山地震、陷落地震。
按地震成因分 人工地震：因人为因素直接造成的地震。
按震源深度分
浅源地震：震源深度小于60千米 中源地震：震源深度在60至300千米
深源地震：震源深度在300千米以上
一、地震基本知识
1.地震
震级与烈度
地震震级 反映一次地震本身大小的等级
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
隔开间横墙(轴线)与外墙交接处,山墙与 内纵墙交接处,7-9度时,楼、电梯的四角
内墙(轴线)与外墙交接处,内墙的局部较 小墙垛处,7-9度时,楼、电梯的四角,9度 时,内纵墙与横墙(轴线)交接处
三、抗震构造措施
1. 多层混合结构
设置钢筋混凝土圈梁
钢筋混凝土圈梁的设置部位
墙类
外墙及内纵墙 内横墙
6、7
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有关。
地震烈度表
地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。
我国在1980年制定了《中国地震烈度表》。
《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。
烈 人的感觉
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
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。
结构工程中的抗震设计原则
结构工程中的抗震设计原则抗震设计是结构工程的重要组成部分，其目的是在地震发生时保证建筑物的稳定性和安全性。
在进行抗震设计时，需要考虑多种因素，包括土地条件、建筑物类型和用途等。
下文将详细介绍结构工程中的抗震设计原则。
一、地震勘测和场地分类在进行结构工程的抗震设计之前，首先需要对建筑物所在地区的地震情况进行勘测。
通过地震勘测，可以了解到该地区的地震频率、地震波的传播特点以及地震活动性。
基于勘测的结果，可以将地震作用分为不同的场地分类，从而制定相应的抗震设计要求。
二、抗震设计的基本原则1.安全性原则：抗震设计的首要目标是保证建筑物在地震发生时不会倒塌或产生严重破坏。
因此，结构工程师需要根据地震勘测的结果和场地分类要求，选择合适的构造形式和材料，确保建筑物的整体稳定性。
2.韧性原则：韧性是指建筑物在地震发生时能够吸收和消散地震能量的能力。
设计师需要采用一些韧性设计措施，如设置梁柱连接件、加固墙体等，以提高建筑物的韧性，减少地震力对结构的影响。
3.抗震位移控制原则：地震力会使建筑物发生位移，如果位移过大，将对建筑物的使用功能和安全性造成严重影响。
因此，在抗震设计中，需要控制建筑物的最大位移，以保证建筑物在地震后能够正常使用。
4.破坏控制原则：地震发生时，结构可能会发生破坏，但应保证破坏的范围和方式是可控的。
通过合理的抗震设计措施，可以将结构的破坏控制在一定范围内，防止出现局部坍塌或全面崩塌的情况。
三、抗震设计的具体措施1.增加结构的刚度：通过增加结构的刚度，可以减小结构在地震作用下的位移，从而降低地震力的影响。
常用的增加刚度的方法包括加固梁柱连接、提高墙体的刚度等。
2.加固结构的柱子和梁：柱子和梁是建筑物的承重构件，其在地震作用下容易产生破坏。
因此，需要通过增加柱子和梁的截面尺寸、采用高强度材料等方式来加固结构的抗震性能。
3.使用抗震支撑系统：抗震支撑系统可以增加建筑物的整体稳定性，吸收和分散地震能量。
工程结构抗震设计主要分析方法
特点
考虑地震的不确定性、随机性和结构的非线性特性，能够更准确地预测结构的 抗震性能。
适用范围
适用于大型复杂结构的抗震分析，如高层建筑、大跨度桥梁和工业厂房等。 适用于地震发生概率较低但潜在破坏性较大的情况。
优缺点分析
析工作。
03
时程分析法
定义与特点
定义
时程分析法是一种数值分析方法，用 于模拟地震作用下结构的动态响应和 性能变化。
特点
能够考虑地震动的随机性和不确定性， 提供结构的位移、速度、加速度等动 力响应，适用于复杂结构和多维地震 动输入。
适用范围
适用于高层建筑、大跨度桥梁、核电 站等重要结构的抗震设计和评估。
特点
静力分析法计算过程相对简单，适用于大 型复杂结构的简化分析，可以快速得到结 构的整体响应。但该方法忽略了地震动力 的特性，无法反映地震过程中的动态变化 和结构间的相互作用。
适用范围
01
适用于初步设计阶段，对结构进行大致的抗震分析 和评估。
02
适用于对结构进行动力特性分析之前，了解结构的 静力性能。
考虑不同地震动水平
反应谱分析法可以针对不同地震动水平进行分析，从而更全面地评估 结构的抗震性能。
适用范围
适用于各种类型的工程结构，包括多 层和高层建筑、大跨度桥梁和工业厂 房等。
适用于初步抗震设计和详细抗震设计 阶段。
适用于不同地震动水平和场地条件， 能够综合考虑地震动的随机性和多维 性。
优缺点分析
定义
反应谱分析法是一种基于地震动反应谱的抗震设计方法，通过分析结 构在不同地震动水平下的反应谱，评估结构的抗震性能。
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
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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》。
《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。
干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出 现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌 山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大 多数砖烟囱从根部破坏或倒毁
31 (22-44)
63 (45-89) 125 (90-177) 250 (178-353) 500 (354-707) 1000 (708-1414)
重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑 除甲乙丁类以外的一般建筑 抗震次要建筑
甲类： A、中央级、省级的电视调频广播发射塔建筑，国际电信楼、国际海缆登陆站、
国际卫星地球站、中央级的电信枢纽（含卫星地球站）等。 B、研究、中试生产和存放剧毒生物制品和天然人工细菌与病毒（如鼠疫、霍乱、
1. 抗震设防目标
“三水准”抗震设防目标
P
当遭受低于本地区抗震设防烈度的多 6.(大震)
遇地震影响时，一般不受损坏或不需修
理可继续使用。
当遭受相当于本地区抗震设防烈度
的地震影响时，可能损坏，经一般修
理或不需修理仍可继续使用。
当遭受高于本地区抗震设防烈度 的预估的罕遇地震影响时，不致倒 塌或发生危及生命的严重破坏。
损坏——个别砖瓦掉落 、墙体微细裂缝
轻度破坏——局部破坏 开裂，但不妨碍使用
中等破坏——结构受损 ，需要修理
严重破坏——墙体龟裂 ，局部倒塌，修复困难
倒塌——大部倒塌，不 堪修复
不稳定器物翻倒
河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头 河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软 土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏 干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏
伤寒等) 的建筑等。 C、三级特等医院的住院部、医技楼、门诊部等。
乙类： A、中央级广播发射台、节目传送台、广播中心、电视中心省级广播中心、电视中
一、地震基本知识
1.地震
地震分类
? 按地震成因分
天然地震：构造地震、火山地震、陷落地震。 人工地震：因人为因素直接造成的地震。
? 按震源深度分
浅源地震：震源深度小于60千米 中源地震：震源深度在60至300千米
深源地震：震源深度在300千米以上
一、地震基本知识
1.地震 震级与烈度
地震震级 反映一次地震本身大小的等级
工程结构
第五章 工程结构抗震
一、地震基本知识
1.地震
地震是指因地球内部缓 慢积累的能量突然释放而引 起的地球表层的振动 。
震源、震中、震中距
震源：地球内部发生地震的地方。 震中：震源在地面上的投影点。 震中区：震中及其附近的地方，也称极震区 。 震中距：从震中到地面上任何一点的距离。 震源深度：从震源到地面上震中的距离。
一、地震基本知识
1.地震 设计地震分组
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。
设计地震分为三组
建筑场地的类别
坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。
建筑场地按地震对建筑的影响划分为4类。
建筑场地分类的指标是以场地土的类型和覆盖层的厚度。
3 (2-4)
6 (5-9) 13 (10-18) 25 (19-35) 50 (36-71) 100 (72-141)
毁灭
地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥 毁坏
地面剧烈变化，山河改观
一、地震基本知识
1.地震 震级与烈度
基本烈度
未来50年内可能遭受的具有10% 超越概率的地震烈度值称为该地区的基 本烈度。
相当于475年一遇的最大地震的烈度。
基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。
设防烈度
一般情况下，可采用地震基本烈度。
一、地震基本知识
1.地震 震级与烈度
多遇烈度
建筑所在地区在设计基准期（50年）内出现的频度最高的烈度。也称为 常遇烈度、小震烈度。其超越概率为63.2% ，重现期为50年。
罕遇烈度
建筑所在地区在设计基准期（50年）内具有超越概率2%-3% 的地震 烈度。也称为大震烈度，重现期约为2000年。
M ? log A
里氏地震等级
标准地震仪距震中100km 纪录的最 大水平地动位移，单位为微米
微震--- 2级以下，人感觉不到 有感地震--- 2-4级，人有感觉 破坏性地震--- 5级以上，有破坏
强烈地震--- 7级以上，有破坏
特大地震--- 8级以上，有破坏
一、地震基本知识
1.地震 震级与烈度
3.(中震)
D P
简称为：“小震 不坏，中震可修，大 震不倒”。
1.(小震)
DE Dy
D Du
二、抗震设防的基本要求
1. 抗震设防目标
结构延性的概念 (塑性变形性能)
D P
P P max
Py
延性 脆性
D
Dy
Du
延性比
?D
?
Du Dy
二、抗震设防的基本要求
2. 抗震设防分类
设 甲类 防 乙类 分 丙类 类 丁类