第八讲 结构抗震试验
抗震No8
采用减隔震技术的附加好处：
1）通过合理设计减隔震系统，可改善地震力在下部结构间的分 布，保护基础、墩台等，必要时还可保护上部结构。 2) 有些减隔震支座在正常使用条件下，由温度、收缩、徐变等 变形引起的抗力很小。（可在超多跨连续梁桥中采用）
二、 减隔震系统与装置
1、 减隔震系统的组成
完善的桥梁减隔震系统：
三种典型的钢阻尼器装置
钢阻尼器工作机理 a弯曲梁 b悬臂弯曲梁 c扭梁
5） 液体粘滞阻尼器
典型的阻尼器
阻尼器的工作机理
美国 Taylor公司开发的阻尼器
25 20
阻尼力 (kN)
常用值 : 0.3 1.0
15 10 5
F C sgn V V
FPI 支座的曲板
Million Dollar Bridge
1964 Earthquake Damage
3) 高阻尼橡胶支座
采用特殊配制的橡胶材料制作，形状及构造与天然橡胶支座相同。 橡胶材料粘性大，自身可以吸收能量。 滞回环的面积较大，恢复力模型可采用修正双线性模型。
高阻尼橡胶支座滞回曲线
4） 钢阻尼器 利用钢材的塑性变形来耗能。 滞回曲线：大多数钢阻尼器可由双线性来近似模拟。 应用：通常和隔震支座一起使用，如PTFE滑动隔震支座与悬 臂钢阻尼器一起使用。弧形钢板橡胶支座减震支座。
1、减隔震技术在桥梁工程中的应用
新西兰（最早） ：
几十座桥梁采用了减隔震技术，大部分采用铅芯橡胶支座， 钢悬臂梁阻尼器等也有采用。
意大利：
已建成 150座以上减隔震桥梁，采用多种形式的减隔震系统， 铅芯橡胶支座的应用比其他国家要少一些。
中 国： 较 少
美国：
上百座桥梁采用了减隔震技术，大部分装置为铅芯橡胶支座， 摩擦滑动型隔震装置（ FPI）、高阻尼橡胶支座等也有采用。
建筑结构抗震第8章砌体结构
第一档
外墙四角、 大洞口两侧 大房间、 楼梯间、 电梯间四 角处
第二档
第三档
第四档
每隔一 开间横
每一开间 的横墙与
横墙与
墙与外 墙交接 处
外纵墙 交接处
内外纵 墙交接 处
3、构造柱的构造要求 ⑴ 最小截面 240*180 412 6 @ 250 7度6层 8度5层 9度
414 6 @ 200
设第i层的剪力为Vi ,第m道墙体的剪力:
Vim K im
K
K 1
n
Vi
ik
当墙高 一样时：
Aim Vim Vi Aik
A 墙的水平截面面积 b、柔性楼盖：木结构楼盖等，视结构为分
段独立的简支梁，其各自的变形与产生
其地震剪力的重力荷载代表值有关。
Gim 则 Vim Vi Gi
1、底部侧移刚度的控制
抗震规范规定：底层框架砖房的底层，应 沿纵向、横向对称布置一定数量的抗震 墙，且要求第二层与底层侧移刚度比 不能太大。
K2 6、7度时 K 2.5 1
8度时
K1、K 2 包括砖墙、框架、及混凝土剪力
墙的刚度。
12EI c 框架的刚度： Kc 3 h 1 混凝土剪力墙：K w 1 s b 1.2h h3 G 0.43E GAw 3EI w
Vim
2、实心墙体的层间抗侧力等效刚度
假定实心墙体为下端固定，上端嵌固的构 件考虑其弯曲变形和剪切变形的总变形
h xh b s 12EI AG 对矩形截面剪应变不均系数 x =1.2
3
bt G 0 .4 E I 12 3 1 h h 3 Et b b
抗震试验的主要试验方法有
抗震试验的主要试验方法有
地震是一种常见的自然灾害，为了提高建筑物的抗震能力，需要进行抗震试验。
抗震试验的主要方法包括静力试验和动力试验。
静力试验
静力试验主要是通过在地震力作用下对建筑结构施加静力荷载，模拟地震时的
情况，从而评估建筑结构的抗震性能。
静力试验可以分为以下几种类型：
1.强度试验：对建筑结构进行静荷载试验，评估其承载能力和破坏模
式。
2.位移试验：施加位移荷载，评估结构的变形能力和变形性能。
3.刚度试验：通过施加位移或弯矩荷载，评估结构的刚度和变形能力。
4.耗能试验：评估结构在地震作用下的耗能能力，包括材料损伤、变
形耗能等。
动力试验
动力试验是通过施加动态荷载，模拟地震的动态性能，对建筑结构的抗震性能
进行评估。
动力试验可以分为以下几种类型：
1.模态试验：对建筑结构进行自由振动或受迫振动试验，获得结构的
固有频率和振型。
2.频率响应试验：施加频率变化的动态荷载，评估结构的频率响应特
性。
3.时程分析试验：根据实际地震波进行动态加载试验，评估结构的动
态响应和破坏模式。
4.振动台试验：将建筑结构放置在振动台上，施加模拟地震波动荷载，
评估结构的抗震性能。
通过以上主要试验方法，可以全面评估建筑结构的抗震性能，为设计和改进建
筑结构提供重要的参考和依据。
抗震试验是提高建筑抗震安全性的重要手段，对于减少地震造成的人员伤亡和财产损失具有重要意义。
【doc】结构抗震的试验方法
结构抗震的试验方法第25卷第7期2009年4月甘肃科技GansuScienceandTechno1%f_25Ⅳo.7apr.2009结构抗震的试验方法焦秀平(兰州航天石化工程公司,甘肃兰州730000)摘要:系统的介绍了结构抗震实验方法,即拟静力实验方法,地震模拟振动台实验方法和拟动力实验方法,并对其各自特点及存在的问题进行了评述.关键词:结构抗震实验;拟静力实验;地震模拟振动台实验;拟动力实验中图分类号:TU352.11我国地震发生约占全球的33%,是世界多地震国家之一,历史上曾发生过多次强烈地震.20世纪共发生破坏性地震2600余次:其中6级以上破坏性地震500余次,平均每年5.4次;8级以上地震9次.因此,为了保障人民生命安全,避免,减少社会经济损失,有必要进行抗震理论分析和试验研究,为地震设防和抗震设计提供依据,提高各类建筑物的抗震能力.但是,由于地震机理和结构抗震性能的复杂性,仅以理论的手段还不能完全的把握结构在地震作用下的性能,反应过程和破坏机理,还需要通过结构试验模拟地震作用研究结构抗震性能.1结构抗震实验方法目前,结构抗震实验方法大体上分为三类,即拟静力实验,地震模拟振动台实验,拟动力实验.拟静力实验是目前在结构工程应用最为广泛的实验方法,它可以最大限度的获得结试件的刚度,承载力, 变形,和耗能能力和损伤特征等信息,但不能模拟结构的地震反应过程;地震模拟振动台实验是最能真实再现结构地震动和结构反应的试验方法,但由于台面尺寸和承载力的限制,只能进行小比例模型的试验,且往往配重不足,不能很好的满足相似条件, 导致地震作用破坏形态的失真;拟动力试验吸取了拟静力试验和地震模拟振动台试验两种试验方法的优点,可模拟大型复杂结构的地震反应,在抗震试验方面得到广泛的应用.1.1拟静力实验20世纪7O年代初,美国学者将拟静力实验方法用于获取构件的数学模型,为结构的计算机分析提供构件模型,并通过地震模拟振动台实验对结构模型参数作进一步的修正.拟静力实验(quasi—statictesting)又称低周反复加载试验或伪静力试验,它是采用一定的载荷控制或变形控制对试件进行低周反复加载,使试件从弹性阶段直至破坏的一种实验.拟静力实验实质上是用静力加载方式模拟地震作用,其优点是在试验过程中可以随时停下来观测试件的开裂和破坏状态,并可根据试验需要改变加载历程.但是加载历程与实际地震作用历程无关,不能反应时应变数率的影响,即拟静力试验只能得到构件或结构在反复荷载下的恢复力滞回特性, 不能得到结构地震反应全过程.拟静力实验的目的是对构件或结构在荷载作用下的基本表现进行深人的研究,进而建立一种可靠的理论分析上的力学或数学模型.而在许多实际工程中,结构或构件的检验性试验也采用此法,目的在于检验现有方法的准确程度和存在不足.拟静力实验包括单调加载和循环加载实验,加载方式有单点加载和多点加载.从试件种类来看,钢结构,钢筋混凝土结构,砖石结构以及组合结构是研究最多的; 从试件的类型来看,梁,板,柱,节点,墙,框架和整体结构等都是拟静力加载实验的主要对象.过去在实验室中,拟静力实验主要采用机械式千斤顶或液压式千斤顶进行加载.这类加载设备主要是手动加载,实验加载过程不容易控制,往往造成数据测量不稳定,不准确,实验结果分析困难.目前许多结构实验室主要采用电液伺服加载系统进行结构的拟静力加载实验.电液伺服作动器与试件和反力装置的连接与固定方式应符合结构物实际的受力条件,所以反力装置和传力装置以及连接与固定方式也都是在拟静力加载实验中必须重视的问题.目前常用的反力装置主要有反力墙,反力台座,门式刚架,反力架和相应的各种组合类型.国内外许多实验室都建有大型的,多维的反力墙和台座,最大的反力台座其长度达50m,反力墙高度达23m,可以第7期焦秀平:结构抗震的试验方法107进行七层原型房屋结构的抗震实验研究.目前,常用的拟静力加载实验规则有三种,即位移控制,力控制和力一位移混合控制加载.位移控制加载是以加载过程的位移作为控制量,按照一定的位移增幅进行循环加载.有时是由小到大变幅值的,有时幅值是恒定的,有时幅值是大小混合的;力控制加载方式是以每次循环的力幅值作为控制量进行加载,因为试件屈服后难以控制加载的力,所以这种加载方式较少单独使用;力一位移混合控制加载方法,即先以力控制进行加载,当试件达到屈服状态时改用位移控制.拟静力实验进程中的问题,一是实验过程中如何确定开裂荷载,目前仍然是用人工方法检查,且逐级加载也难以准确地得到开裂荷载和屈服载荷并且目前还没有一个确定屈服点的统一标准;二是在实验过程中很难精确确定试件的屈服载荷,仍然是由人的经验判断,有些试件本身没有明显的屈服点, 对于这样的试件,应当考虑全过程用位移控制完成实验.另外,对于多维拟静力实验,加载规则也非常多,但是目前还没有这方面的规范或规程.且控制模式的选择,特别是控制模式的转换条件很难确定多维拟静力实验不同予一维拟静力实验.拟静力实验过程需要通过测量仪器对试件的变化进行量测,拟静力加载实验中最关心的有试件的应力,应变,力和变形,因此力传感器,位移传感器和应变计是常用的量测传感器.将这些量测传感器合理地布置和组合,可以量测试件的力,位移,应变,弯矩和曲率等.过去常用的机械式和电子式的量测仪器正在被自动化和智能化的量测仪器所取代.目前,多维拟静力实验进行的比较少,一种原因是多维理论方面的研究工作进展比较缓慢;另一种原因是多维拟静力实验设备,设施较少,特别是多维拟静力实验比较复杂,实验控制与结构的几何模型,力学模型,物理特征,作动器的加载位置,传感器的测量位置等均有密切关系,实验加载控制比较困难.1.2地震模拟振动台实验地震模拟振动台实验(shakingtabletesting)可以很好的再现地震过程和进行人工地震波的试验, 它可以真实的再现地震过程,是目前研究结构抗震性能最准确的试验方法.主要用于检验结构抗震设计理论,方法和计算模型的正确与否,还可以用于研究结构动力特性,设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容.不过,地震模拟振动台也有其局限性, 一般振动台试验都是模型试验,比例较小,容易产生尺寸效应,难以模拟结构构造.且由于台面尺寸和承载能力的限制,只能进行小比例模型的试验,往往配重不足,不能很好满足相似条件,特别是进入弹塑性阶段工作时,更是如此,导致地震作用形态失真. 地震模拟振动台系统主要由台面和基础,高压油源和管路系统,电液伺服加载器,模拟控制系统, 计算机系统和数据采集处理系统组成.振动台的台面是有一定尺寸的平板结构.台体自重和台身结构与承载的试件质量以及使用频率范围有关.振动台必须安装在质量很大的基础上,这样可以改善系统的高频特性,并减小对周围建筑和其他设备的影响. 据最近的不完全统计,国际上已经建成了近百座地震模拟振动台,最近中国建筑科学研究院和成都核动力研究院分别建成了国内最大的6×6m的三向六自由度地震模拟振动台.而重庆交通科学研究院也建成了两个3×6m的地震模拟振动台阵,需要的时候还可以合并成一个6X6m的振动台.根据地震模拟振动台的承载能力和台面尺寸,振动台基本上可以分成三种规模,即小型的承载力为10t 以下,台面尺寸在2X2m之内;中型的一般承载力在20t左右,台面尺寸在6×6m之内;而大型地震模拟振动台的承载力可达数百吨以上.多数地震模拟振动台的规模属于中型的,即台面尺寸在2X2m ～6X6m之间.振动台的主要技术参数是激振力和使用频率范围.这些参数在很大程度上取决于加载器的工作性能.工程结构的原材料特性和构造要求决定模型试验的几何相似比Sl不宜过小,一般不小于十分之一.根据模型的相似比要求,振动台的再现加速度和实际加速度之比为Sa=l.目前多数振动台的使用频率范围是0—50HZ,有特殊要求的在100HZ以上.从激振方向来看单向的和双向的较多,但近来三向的地震模拟振动台不断增多,其中一部分是将原有的单向或两向振动台改造成三向.振动台的位移幅值一般在±100ram以内,速度在800mm/Ps之内,加速度可达2g.评价振动台的性能有许多技术指标,对于单水平向的地震模拟振动台应着重考虑如下几项:加速度波形失真,加速度竖向分量,台面主振方向的加速度不均匀度,横向加速度分量,背景噪声和地震波再现能力.地震波的再现能力是振动台的一项重要技术指标,但它在概念上比较笼统,没有具体的标准, 一般是通过台面再现的波形和期望的波形进行比较108甘肃科技第25卷来判断的.液压驱动系统给振动台以巨大的推力, 由电液伺服系统来驱动液压加载器,推动台面能在垂直轴或水平轴的X和Y方向上产生相位受控的正弦运动或随机运动,实现地震模拟和波形再现的要求.目前地震模拟振动台的数字控制基本都是采用数字迭代法.它是一种开环控制方法.数字迭代控制方法是每次驱动振动台之后,将台面再现结果与预期信号进行比较,根据二者的差异对驱动信号进行修正后再次驱动振动台,再比较台面再现结果与期望信号,直到台面再现结果满足要求为止.这个具体的过程分三个步骤完成:首先通过输入,输出信号建立系统的传递函数;其次由期望信号和传递函数重新计算输入信号;第三重新检验台面的再现情况.振动台试验中采集数据需要许多传感器和测试仪器,常用的传感器有加速度计(测加速度响应), 位移传感器(测相对或绝对位移),应变片(测应变响应).数据的采集系统将反应的时间历程记录下来,经过模数转换送到数字计算机存储,进行分析处理.振动台的数据处理比较容易进行,因为现在振动信号处理软件必较多,可以应用软件方便的求出试件响应的频谱,均值,方差等,然后根据结果分析画图.地震模拟振动台试验的加载过程包括结构动力特性,地震动力反应试验和量测结构不同工作阶段自振特性变化等试验内容.对于结构动力特性试验,在模型安装振动台前后均可采用自由振动法或脉动法进行试验量测.也可以用正弦波输入的连续扫频,通过共振法测得模型的动力特性.根据试验目的不同,在选择和设计振动台台面输入加速度时程曲线后,试验的加载过程有一次加载和多次加载. 一次加载,输入一个适当的地震记录,连续地记录位移,速度,加速度,应变等动力反应,并观察裂缝的形成和发展过程,用以研究结构在弹性,弹塑性和破坏阶段的各种性能.特点是可以连续模拟结构在一次强烈地震中的整个表现和反应,但对试验过程中的量测和观察要求过高,破坏阶段的观测比较危险.因此,没有足够经验的情况下很少采用这种加载方法;多次加载,目前,在地震模拟振动台试验中,大多数的研究者均采用此种方法进行试验.一般情况为:动力特性试验;振动台台面输入运动,使结构产生微裂缝;加大台面输入运动,使结构产生中等程度的开裂;加大台面输入加速度幅值,结构振动使其主要部位产生破坏,但结构还有一定的承载能力;继续加大台面运动,使结构变为机动体系,稍加荷载就会发生破坏倒塌.1.3拟动力试验拟动力试验方法由日本学者高梨(M.Hakuno)等人于1969年首次提出,日本在拟动力实验方面的工作开展较早,早在1977年就开展了第一个钢筋混凝土结构的拟动力实验,1978年开展了第一个单层单跨钢框架的拟动力实验.20世纪8O年代,Taka. nashi,Teshigawara等人进行了近3O项的拟动力实验;美国学者在此方面也进行了许多工作,如1997 年Buonopane进行了双跨两层钢筋混凝土框架拟动力实验.我国在拟动力实验方面的研究工作开展稍晚,大约在二十世纪八十年代才开始.目前,国内已有中国建筑科学研究院,清华大学,哈尔滨工业大学,湖南大学,西安建筑科技大学,重庆大学等单位开展了此项工作的研究和应用.拟动力试验(pseudo—dynamictesting)又称计算机一加载器联机试验,是将计算机的计算和控制与结构有机的结合在一起的试验方法,即用试验方法和数值积分方法相结合的方式进行结构抗震试验,其中结构动力方程中的惯性力和阻尼力应用数值方法进行计算,而恢复力通过试验方法确定.拟动力试验的目的是希望能够真实的模拟地震动对结构的作用,此法的关键是结构的恢复力特性不再来自数学模型,而是直接从被试验结构上实时测取.拟动力试验按照实验模型的自由度,分为单自由度,等效单自由度,有限自由度体系拟动力实验; 拟动力试验研究的对象有构件,子结构体系和整体结构,对原结构或原结构模型进行的拟动力实验称为全结构拟动力实验,对部分结构或部分结构模型进行的拟动力实验称为子结构拟动力实验;拟动力试验方法主要包括:多质点试验,等效单质点试验和子结构试验.由于仪表等待度的限制,采用多质点试验方法进行试验,则难度较大;至于子结构试验, 目前试验条件尚不成熟;加载方式有单自由度体系, 等效单自由度和多自由度体系;采用数值积分方法有线性加速度法,中央差分法,隐式无条件稳定的一方法.与振动台试验相比,拟动力试验的优点在于对加载器和测量仪器性能的要求较低,类似于静力循环试验,可以较方便地进行大比例模型甚至足尺模型试验,而且可以进行近距离观测构件局部破坏特件:(下转第162页)162甘肃科技第25卷格式3:带计数器的直到型循环REPEAT语句块UNTILCXZ条件功能:执行语句块并使CX寄存器的值减一,直到逻辑表达式为真或CX寄存器的值为零为止. 3.4过程的申明和调用伪指令过程申明伪操作:格式:过程名PROTO[距离属性][语言类型][,参数[:类型]…]功能:对已定义的过程进行申明.过程调用伪操作:格式:INVOKE过程名[,参数…]功能:对已经申明过的过程代替CALL指令实施调用,从根本上解决了子程序调用中的参数传递问题.3.5条件或无条件循环终止伪操作格式:.BREAK[.IF逻辑表达式]功能:用于循环体内,终止循环执行或当条件为真时终止循环执行.3.6条件或无条件循环短路伪操作格式:.CONTINUE[.IF逻辑表达式](上接第108页)与拟静力试验相比,拟动力试验中已经通过数值方法考虑了惯性力和阻尼力的影响, 试验结果代表了结构的真实地震反应.因此,到2O 世纪8O年代早期,拟动力试验得到了迅速发展和提高,在全世界范围内得到了认可,成为了一种成熟的试验方法.2结语本文对结构抗震实验方法特点及不足进行了详细的介绍,希望通过本文,能够对结构抗震实验方法有所了解,并对抗震实验方法推广及完善结有所帮助.参考文献:[1]邱法维.结构抗震实验方法进展[J].土木工程, 2004,34(10):l9-27.[2]田石柱,赵桐.抗震拟动力试验技术研究[J].世界地震工程,2001,17(4):60-66.[3]王进廷,金峰,张楚汉.结构抗震试验方法的发展[J]. 地震工程与工程振动,2005,25(4):3743.[4]邱法维,钱稼茹.结构在多维多点地震输入下的拟动力实验方法[J].土木工程,1999,32(5).28-34.功能:用于循环体内,跳过循环中该语句的后继语句执行或当条件为真时跳过循环中该语句的后继语句执行.4结束语通过分析《汇编语言》在信息类专业中的教学地位,说明了教好学好《汇编语言》的重要性.并通过对其低级语言特性的概述,提出了结构化程序设计思想应用于《汇编程序》教学中的必要性,重要性和实现方法.应当说明的是,在实际的应用中宏和过程主要还是用于模块程序设计.同时,由于宏的简单性,致使宏的应用更广泛.其次用宏和过程构造基本结构的程序设计思想,作为一种方法,对初学者学习编程时分解问题规模,养成良好的设计风格,作为阶段性教学是大有帮助的,而真正要进行结构化编程,只有运用具有基本结构特征的语句编程才是最好的选择.参考文献:[1]艾德才,姚嘉康,龚涛.微机接口技术实用教程[M]. 北京:清华大学出版社,2002.[2]钱晓捷.汇编语言程序设计(第2版)[M].jE京:电子工业出版社,2003.[5]邱法维,潘鹏.结构拟静力加载实验方法及控制[J]. 土木工程,2002,35(1):2-6.[6]朱伯龙.结构抗震试验[M].北京:地震出版社,1989, 63_70.[7]邱法维.结构抗震试验方法[M].北京:科学出版社, 2000,70-77.[8]陈瑜,董世民,李丽萍.建筑抗震试验方法规程中的拟动力试验方法简介[J].建筑科学,1995,2:52-57.[9]邱法维,潘鹏,宋贻焱,等.结构多维拟静力加载实验方法及控制[J].土木工程,2001,34(2):26-32.[10]邱法维,钱稼茹.拟动力实验方法的若干应用[J].工程力学,1999,16(1):78-88.[11]王瑞,翟厚勤,王禹达.结构拟动力试验技术的试验研究[J].江苏建筑,2001,(4):18-22.[12]陈伯望,王海波.结构拟动力试验方法综述[J].湖南城市学院(自然科学版),2004,13(14):14.[13]丁勇春,钱玉林,姜景.结构抗震试验混合控制方法研究[J].工业建筑,2004,34(10):6-10.[14]丁勇春,钱玉林,姜景.结构抗震拟动力试验方法研究[J].四川建筑,2004,24(4):96-98.[15]姚振纲,刘祖华.建筑结构试验[M].上海:同济大学出版社,1996,3748.。
建筑结构抗震总复习第八章-钢结构房屋抗震设计
（2）框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪力应乘以调 整系数，达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分 计算最大层剪力1.8倍二者中的较小值。
6
8.2 多高层钢结构民用建筑
8.2.1 多高层钢结构民用建筑的结构体系 8.2.2 结构体系抗震设计的布置要求 8.2.3 地震作用计算 8.2.4 杆件抗震验算 8.2.5 抗震设计对杆件的构造要求 8.2.6 节点和连接的抗震验算及构造要求
7
8.2.1 多高层钢结构民用建筑的结构体系
1. 框架结构
23
8.3.2 地震作用计算
计算单层钢结构厂房时，一般假定沿厂房横向（跨度 方向）和竖向的地震作用由横向框架承受，沿纵向（柱距 方向）的地震作用由纵向框架承受。 1、结构计算模型的选取 厂房抗震计算时，根据屋盖高差和吊车设置情况，可分别 采用单质点、双质点或多质点的结构计算模型。
24
图8.25 单质点模型
20
5、框架－偏心支撑结构中的消能梁段 消能梁段是偏心支撑框架中耗散能量的主要构件，为此需要考虑与 相连构件的承载能力相匹配、保证其在反复荷载下具有良好的滞回 性能的各项措施。
消能梁段的钢材不应采用高强度钢，而因采用有良好塑性流幅 的钢材。为此，消能梁段钢材的屈服强度不应超过345MPa。
21
8.3 单层钢结构厂房
8.3.1 抗震设计对单层钢结构厂房体系的要求 8.3.2 地震作用计算 8.3.3 杆件验算和构造措施
22
8.3.1 抗震设计对单层钢结构厂房体系的要求
第八章桥梁抗震(新教材课件)
图8-2 主梁与桥台间的碰撞震害
（a）
（b）
图8-3 汶川地震中百花大桥落梁震害
图8-4 汶川地震中横跨断层的映秀顺河桥倒塌
2、支座部分的破坏
图8-5 支座脱落、移位
图8-6 支座的撕裂破坏
3、桥墩的破坏
图8-7 桥墩的剪切破坏
图8-8 桥墩的弯曲破坏
图8-9 阪神地震中桥墩的弯曲破坏
从大量的震害和试验结构观察发现，钢筋混凝土墩柱的实际抗弯承 载能力要大于其设计承载能力，这种现象称为墩柱抗弯超强现象（ overstrength）。
因此，为了确保结构不会发生脆性的破坏模式，在确定能力保护 构件的强度设计值时，需要引入抗弯超强系数来考虑延性构件的超强 现象。
于是，单柱墩塑性铰区截面的超强弯矩M0为：
在影响钢筋混凝土墩柱延性能力的因素中，截面的箍筋配置水平是影 响塑性铰区延性能力的一个重要因素。横向箍筋的作用有：①提供斜截 面的抗剪能力；②约束核心混凝土，大大提高混凝土的极限压应变，从 而大大提高塑性铰区截面的转动能力；③阻止纵向受压钢筋过早屈曲。
Mander本构
图8-15 无约束混凝土和约束混凝土的应力-应变曲线
等位移与等能量准则：
等位移准则（长周期）： 对于长周期的单自由度系 统，非线性系统的最大反 应位移与完全弹性系统的 最大反应位移在统计平均 意义上相等。
等能量准则（中等周期）： 对于中等周期的单自由度系 统，弹性体系在最大位移时 所储存的变形能与弹塑性体 系达到最大位移时的耗能相 等。
FE
地 震 力
8.3.2桥梁延性抗震设计基本理论
能力保护设计方法
假度个设（链延超接性强破链）坏子为时的是设延0 P计性d 强的度，，为要其求中所Pd有0脆，为性则超链其强子可因的能子设发。计挥为强的保度最证大满整强
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
第八章建筑结构抗震
第八章 建筑结构抗震 第一节 概述 一、名词术语涵义 1 ．地震 由于地下岩层构造状态突然破裂、或由于局部岩层塌落、火山喷发、核爆炸等原因产生振动，并以波的形式传到地面引起地面颠簸和摇晃，这种地面运动就叫做地震。在建筑抗震设计中所指的地震是由于岩层构造状态突然发生破裂引起的地震。 2 ．震级是衡量一次地震大小的等级。用符号“M”表示，一般称为里氏震级。 （ 1 ） M =2~4 的地震为有感地震。 （ 2 ） M > 5 的地震，对建筑物有不同程度的破坏。 （ 3 ） M > 7 的地震，称为强烈地震或大地震。 3 ．地震烈度 指地震时某一地区地面和各类建筑物遭受地震影响的强弱程度。 4 ．多遇地震烈度 设计基准期 50 年内，超越概率为 63.2 ％的地震烈度。 5 ．基本烈度 指中国地震烈度区划图标明的地震烈度。 1990年颁布的地震烈度区划图标明的基本烈度为 50 年期限内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为 10 ％的地震烈度。 6 ．罕遇地震烈度 设计基准期 50 年内，超越概率为2％一3％的地震烈度。 7 ．抗震设防烈度 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况可采用中国地震烈度区划图标明的基本烈度。 8 ．地震作用 地震作用是地震动影响结构后，结构产生的动态反应（如速度，加速度，变形）。地震作用不是直接的外力作用，而是结构的地震时的动力反应，是一种间接作用。地震作用的大小与地震动的性质和工程结构的周期、阻尼等动力特性有关；地震作用分为水平地震作用、竖向地震作用和扭转地震作用。 9 ．超越概率 一定地区范围和时间范围内，发生的地震烈度超过给定地震烈度的概率。 10 ．抗震设防标准 衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。 11 ．设计地震动参数 抗震设计用的地震加速度（速度、位移）时程曲线，加速度反应谱和峰值加速度。 12 ．设计基本地震加速度 50 年设计基准期内超越概率为 10 ％的地震加速度的设计取值。 13 ．抗震概念设计 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。 14 ．抗震措施 除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。 15 ．抗震构造措施 根据抗震概念设计原则，一般不需要计算而结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。 16 ．设计特征周期 抗震设计用地震影响系数曲线中，反应地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值。 17 ．场地 工程群体所在地、具有相似的反应谱特征。其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2的平面面积。 二、建筑抗震及设防分类与设防目标 （一）建筑物抗震设防类别 建筑物根据其使用功能的重要性分为 4 类。 1 ．特殊设防类（甲类建筑） 涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时破坏会导致严重次生灾害、造成严重经济损失或特别重要的建筑。 2 ．重点设防类（乙类建筑） 地震震灾发生后必须维持正常使用或者救灾需要的建筑物、人员大量集中的公共建筑物及地震破坏会造成重大社会影响和国民经济重大损失的建筑物。 3 ．标注设防类（丙类建筑） 甲、乙、丁类以外的一般工业与民用建筑物。 4 ．适度设防类（丁类建筑） 次要建筑，一般指地震破坏或倒塌不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑。如储存价值低的物品或人员活动少的单层仓库建筑。 （二）抗震设防目标 抗震设计要达到的目标是在不同频度和强度的地震发生时，要求建筑具有不同的抵抗能力。对发生可能性较大的多遇地震，要求结构不受损坏；而对于发生可能性较小的罕遇地震，则允许结构有所损坏，但不倒塌。我国现行 《 建筑抗震设计规范 》 （ GB 50011-2010 ） （以下简称抗震规范）根据这些原则提出了“三个水准”的抗震设防目标。 第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震（小震）作用时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用； 第二水准：当遭受本地区设防烈度的地震（中震）作用时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用； 第三水准：当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震（大震）作用时，建筑不致倒塌或危及生命的严重破坏。 通常将其概括为：“小震不坏，中震可修、大震不倒”。 在抗震设计时，为满足上述三水准的目标采用两阶段设计法。 第一阶段设计：按多遇地震作用效应和其他荷载效应的基本组合进行截面设计，以及验算在多遇地震作用下结构的弹性变形，这就是所谓的“抗震计算设计”。它使建筑物满足第一水准设防目标。第一阶段设计中还包括抗震概念设计和抗震构造措施，它使建筑物满足第二水准的设计要求。 第二阶段设计为弹塑性变形验算，对特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构，除进行第一阶段设计外，还要对罕遇地震作用下结构的薄弱层进行弹塑性变形验算和采取相应的构造措施，使建筑物满足第三水准的设防要求。 上面提到的多遇地震（小震）、基本烈度地震（中震）、罕遇地震（大震）之间的关系大致为： 小震比基本烈度低 1 . 55 度； 大震比基本烈度高 1 度左右。 三、抗震设计标准 抗震设防烈度为 6 度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计，抗震规范适用于抗震设防烈度为 6 、 7 、 8 和 9 度地区建筑的抗震设计和隔震、消能减震设计。设防烈度高于 9 度地区的建筑，其抗震设计应按专门规定进行抗震设计。 建筑抗震设计包括：满足抗震概念设计的结构布置、地震作用计算、构件截面计算和采取相应的抗震构造措施。 各类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求： （ 1 ）甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为 6~8 度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为 9 度时，应符合比 9 度抗震设防更高的要求。 （ 2 ）乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为 6~8 度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为 9 度时，应符合比 9 度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。 对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。 （ 3 ）丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。 （ 4 ）丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为 6 度时不应降低。 抗震设防烈度为 6 度时，除抗震规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。 四、抗震设计的基本要求 （一）选择对抗震有利的场地和地基 （ 1 ）应根据工程需要掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。应选择有利地段，避开不利地段。当无法避开时应采取有效措施。严禁在危险地段上建筑甲、乙类建筑，不应建造丙类建筑。 有利地段是指：坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土地段。 不利地段是指：软弱土、液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡、河岸和边坡边缘、故河道、断层破碎带等，平面布置上其成因、岩性、状态明显不均匀的土层，高含水量的可塑黄土，地表存在结构性裂缝等地段均属于不利地段。 危险地段是指：地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流以及发震断裂带上可能发生地表错位的部位等地段。 （ 2 ）同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基、部分采用桩基。当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响，并采取相应措施。 （3）山区建筑场地勘察应有边坡稳定性评价和防治方案建议：应根据地质、地形条件和使用要求，因地制宜设置符合抗震设防的边坡工程。边坡设计应符合国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB50330的要求，其稳定性验算时有关摩擦角应按设防烈度的高低相应修正。边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计。建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离，其值应根据设防烈度的高低确定，并采取措施避免震时地基基础的破坏。 （二）建筑设计和建筑结构的规则性 （ 1 ）建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采取严重不规则的设计方案。 （ 2 ）建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。 当存在表 8-1 所列举的平面不规则类型或表 8-2 所列举的竖向不规则类型时，应符合下面第 3 条的有关规定。
建筑结构抗震8
第八章结构隔震和耗能减震控制减轻地震灾害的途径“预”——地震预报“防”——抗震措施“控”——振动控制第八章隔震、减震与结构控制初步8.1 结构控制方法分类8.2 结构隔震8.3 建筑结构耗能减震设计8.4 结构主动控制初步1）刚性结构体系地震作用太大，结构像碉堡，材料浪费严重2）柔性结构体系可以避免共振，地震作用小，但结构水平位移过大，影响正常使用。
3）延性结构体系在保证一定强度的前提下，具有足够的刚度、变形能力和耗能能力。
抗震设计思想的发展4）隔震技术通过隔离装置将地震动与结构隔开，从而减小振动5）减震消能技术通过采取一定的耗能装置或附加子结构，吸收或消耗地震传递给主体结构的能量，从而减轻结构的振动。
6）制震技术通过自动控制系统主动地给结构施加控制力，改变结构的振动特性，从而达到减小结构振动的目的。
8.1 结构控制方法分类被动控制结构隔震、耗能减震、吸振减震主动控制通过自动控制系统主动地给结构施加控制力，改变结构的振动特性，从而达到减小结构振动的目的。
半主动控制主动变刚度、主动变阻尼、结构内部相互作用控制混合控制主动-被动质量阻尼器、主动控制-基础隔震、主动控制-耗能减震第八章隔震、减震与结构控制初步8.1 结构控制方法分类8.2 结构隔震8.3 建筑结构耗能减震设计8.4 结构主动控制初步基底隔震技术•在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层，阻止地震能量向上传递。
为达到明显减震效果，通常基础隔震系统需具备以下四种特性：(1)承载特性：具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量；(2)隔震特性：具有足够的水平初始刚度，在风载和小震作用下，体系能保持在弹性范围内，满足正常使用的要求，而中强地震时，其水平刚度较小，结构为柔性隔震结构体系；(3)复位特性：地震后，上部结构能回复到初始状态，满足正常的使用要求。
(4)耗能特性：隔震系统本身具有较大的阻尼，地震时能耗散足够的能量，从而降低上部结构所吸收的地震能量。
结构抗震性能的试验研究
结构抗震性能的试验研究地震是一种极具破坏力的自然灾害，对人类的生命和财产安全构成了严重威胁。
为了提高建筑物在地震中的安全性，结构抗震性能的试验研究显得至关重要。
在结构抗震性能的试验研究中，我们首先需要明确研究的目的和意义。
其目的在于深入了解结构在地震作用下的响应规律，评估结构的抗震能力，为结构设计提供科学依据，从而确保建筑物在地震发生时能够保持稳定，减少人员伤亡和财产损失。
试验研究的类型多种多样。
其中，拟静力试验是一种常见的方法。
在这种试验中，通过对结构构件或结构模型施加反复的水平荷载，模拟地震作用下结构的受力和变形情况。
我们可以观察结构的开裂、屈服、破坏等过程，获取结构的承载力、变形能力、耗能能力等重要性能指标。
另一种重要的试验类型是振动台试验。
将结构模型放置在振动台上，输入模拟地震的加速度时程，真实地再现结构在地震作用下的动态响应。
这种试验能够直观地反映结构的整体性能，包括加速度、位移、应变等响应。
在进行试验之前，需要精心设计试验方案。
试验模型的选取和制作是关键环节之一。
模型应能够准确反映实际结构的特点和受力特性。
对于复杂的结构，可能需要采用缩尺模型，并保证缩尺比例的合理性和相似性。
加载制度的确定也至关重要。
加载的大小、频率、顺序等都需要根据研究目的和结构特点进行合理规划。
同时，要配备高精度的测量仪器，如位移计、应变片、加速度传感器等，以准确获取试验过程中的各种数据。
在试验过程中，要密切观察结构的变化。
记录结构出现裂缝的位置、宽度和发展情况，以及构件的屈服顺序和破坏模式。
这些现象对于分析结构的抗震性能具有重要意义。
通过对试验数据的分析，可以评估结构的抗震性能。
例如，根据荷载位移曲线，可以确定结构的屈服荷载、极限荷载和延性系数。
延性是结构抗震性能的一个重要指标，它反映了结构在超过屈服荷载后变形的能力。
耗能能力也是评估结构抗震性能的关键因素，通过计算滞回曲线所包围的面积，可以衡量结构在地震作用下吸收能量的能力。