《工程结构抗震》课程复习要点Word格式文档下载.docx
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（1）当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不损坏或不需修理仍可继续使用（小震不坏）；
（2）当遭受本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经过一般修理或不需修理仍可继续使用（中震可修）；
（3）当遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不倒塌，或不发生危及生命的严重破坏（大震不倒）。
二阶段设计方法：
第一阶段设计是多遇地震下承载力验算和弹性变形计算。
取第一水准地震动参数，用弹性方法计算结构弹性地震作用和弹性变形，保证必要强度、控制侧向变形，满足第一水准“不坏”和第二水准“可修”的要求；
再通过合理的结构布置和抗震构造措施，增加结构耗能和变形能力，满足第三水准“不倒”的要求。
第二阶段设计是罕遇地震下弹塑性变形验算。
对于特别重要的结构或抗侧能力较弱的结构，取第三水准的地震动参数进行薄弱部位弹塑性变形验算。
8、抗震设计中，根据建筑遭受地震破坏后可能产生的经济损失、社会影响及其在抗震救灾中的作用，将建筑物按重要性分为甲、乙、丙、丁四类，对于不同重要性的建筑，采取不同的抗震设防标准。
9、抗震概念设计就是依据历次震害总结出的经验，进行合理结构布置，采取可靠构造措施，提高结构抗震性能。
概念设计包括结构平面和竖向布置，复杂体型处理、结构体系选择以及结构构件强度、刚度和延性的合理匹配、非结构构件的连接等方面的内容。
三、习题与思考题
1、地震按其成因分为几种类型？
按其震源深浅又分为哪几种类型？
2、试述构造地震成因的局部机制和宏观背景？
3、试分析地震动的空间分布规律及其震害现象
4、地震波包含了哪几种波？
它们的传播特点是什么？
对地面运动影响如何？
5、什么是地震震级？
什么是地震烈度？
两者有何关联？
6、地震基本烈度的含义是什么？
7、为什么要进行设计地震分组？
8、试列出三座城市的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和所属的设计地震分组
9、什么是建筑抗震三水准设防目标和两阶段设计方法？
10、我国规范根据重要性将抗震类别分为哪几类，不同类别的建筑对应的抗震设防标准是什么？
11、什么是建筑抗震概念设计？
包括哪些方面的内容？
12、根据经验公式，某次地震释放的能量大约是5×
1024尔格，它对应的里氏震级是多少？
四、考核目标与要求
识记：
构造地震、震源、震中、震源深度、震源距、震中距、震级、地震烈度、地震基本烈度
领会：
地震的类型（分别按成因、震源深浅、震级大小）；
地震波的种类，传播特点及对地面运动的影响；
建筑抗震的三水准设防目标和两阶段设计方法；
建筑类别和设防标准；
建筑抗震的概念设计
第二章场地、地基和基础抗震
1、了解工程地质条件对震害的影响
2、掌握建筑场地类别划分的依据及划分方法
3、了解天然地基基础抗震验算方法
4、掌握场地土液化的概念及其影响因素，了解场地土液化的判别方法与抗液化措施
二、课程内容与知识点
1、工程地质条件对震害的影响包括对局部地形的影响、局部地质构造的影响以及地下水位的影响；
2、建筑场地类别是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分的；
3、地基土抗震承载力是在地基土的静承载力基础上乘以一个大于1的调整系数，但对软弱土的抗震承载力不予提高；
4、地震引起饱和砂土和粉土的颗粒趋于密实，同时孔隙水来不及排出，孔隙水压力增大，颗粒间的有效应力减少，达到一定程度，土体完全丧失抗剪能力，呈液体状态，称为砂土液化，影响因素包括：
土层的地质年代、土的组成、土层的相对密度、土层的埋深、地下水位的深度以及地震烈度和地震持续时间；
5、场地土的液化判别分两步进行，即初步判别和标准贯入试验判别。
初步判别主要根据土层地质年代、粉土的粘粒含量百分率、基础埋深和上覆非液化土层厚度以及地下水位深度来判别。
标准贯入试验判别是利用专门的试验设备并按规定的方法在现场进行试验；
6、地基抗液化措施应根据建筑物的抗震设防类别和地基的液化等级，结合具体情况综合确定，主要包括全部消除液化沉陷、部分消除液化沉陷以及基础和上部结构处理；
1、什么是场地，怎样划分场地土类型和场地类别？
2、简述选择建筑场地的相关规定
3、如何确定地基抗震承载力？
简述天然地基抗震承载力的验算方法
4、已知某建筑场地的钻孔资料见下表，试计算该场地土层的自振周期，并按《抗震规范》的规定来确定该建筑场地的类别
土层资料
土的名称
层底深度（m）
土层厚度（m）
土层剪切波速νsi（m/s）
杂填土
6
100
可塑粉质粘土
11
5
150
饱和砂土
20
9
340
基岩
－
＞500
5、什么是砂土液化？
液化会造成哪些危害？
影响液化的主要因素有哪些？
6、怎样判别地基土的液化，如何确定地基土液化的危害程度？
7、简述可液化地基的抗液化措施
发震断裂、场地、场地覆盖层厚度、砂土液化
场地土的类型和场地类别的划分；
地基抗震承载力的确定；
影响砂土液化的主要因素，如何影响；
地基土液化的辨别方法
第三章工程结构地震反应分析与抗震验算
1、了解地震作用的机理和计算基本原则
2、了解单质点和多质点弹性体系运动方程的建立和求解
3、掌握底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法的适用范围
4、掌握设计反应谱和地震影响系数的确定方法
5、掌握底部剪力法、振型分解反应谱法用于地震作用和地震作用效应的计算
6、了解平移－扭转藕联体系的振动、考虑扭转影响的水平地震作用和作用效应的计算
7、了解竖向地震作用的特点和计算方法
8、掌握地震作用效应和其他荷载效应的组合、截面抗震验算。
抗震变形验算的方法和计算公式
1、结构由地震引起的振动称为结构的地震反应，振动过程中作用在结构上的惯性力就是“地震作用”，它使结构产生内力，发生变形。
地震时结构所承受的地震作用实际上是地震动输入结构后产生的动态反应。
地震作用的数值大小不仅取决于地面运动的强弱程度，而且与结构的动力特性有关，即与结构的自振周期、质量、阻尼等直接相关。
目前我国和世界上绝大多数国家均把反应谱理论作为确定地震作用的主要手段。
2、单质点弹性体系在地震作用下的运动微分方程的通解可由常微分方程理论求得，方程的特解可由杜哈曼积分给出，求解方程过程中采用了迭加原理，杜哈曼积分只能用于弹性体系。
3、单质点体系作用于质点上的水平地震作用F可表示成地震系数k、动力系数
与质点重量G的乘积，即
，k反映地面运动强弱程度，
反映结构动力特性。
《抗震规范》将地震系数与动力系数的乘积用一个地震影响系数
表示，并以
为参数给出了设计用反应谱。
该设计反应谱由四部分组成，谱的形状与场地条件、震中距远近和结构阻尼比有关，设计时地震影响系数
可根据结构自振周期及其它条件确定。
4、对于多质点弹性体系可建立n个联立的运动方程，每个方程均包含n个未知的质点位移，利用振型的正交性，采用以振型为基底的广义坐标，可将联立的运动方程解耦，转化为n个独立方程，再比照单质点体系的求解方法，即可得到多质点体系在地震作用下任一质点的位移反应，该位移反应等于n个相应的单自由度体系相对位移反应与相应振型的线性组合。
5、利用振型分解反应谱法可确定多质点体系在地震作用下相应于
振型
质点的水平地震最大作用：
相应于各振型的最大地震作用不会在同一时刻出现，可按“平方之和再开方”的组合公式确定水平地震作用效应，即：
6、对于高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法计算水平地震作用。
结构底部总剪力按下式计算：
各质点水平地震作用：
7、采用底部剪力法计算多质点体系的地震作用时，需要确定结构的基本自振周期，结构基本周期计算的近似方法有能量法、折算质量法和顶点位移法。
采用振型分解反应谱法计算多质点体系的地震作用时，需求出多个频率和相应振型，可采用矩阵迭代法，通过振幅方程反复迭代逐步逼近求得频率或周期。
8、体型复杂的结构，质量和刚度分布明显不均匀、不对称的结构，在地震作用下会发生扭转振动。
引起扭转振动的主要原因是结构质量中心与刚度中心不重合，水平地震力的合力通过质心，结构抗力的合力通过刚心，质心和刚心的偏离使得结构除产生平移振动外，还围绕刚心作扭转振动，形成平扭耦联振动。
考虑平扭耦联振动的多质点体系，体系自由度增至3n个，各振型的频率间隔大为缩短，进行各振型作用效应组合时，应考虑振型间的相关性。
9、在高烈度区，竖向地震运动的影响明显，应在抗震设计中加以重视。
对于高耸结构、高层建筑和对竖向运动敏感的结构物可采用建立在竖向反应谱基础上的底部剪力法确定竖向地震作用；
对于大跨度结构及长悬臂结构可将其重力荷载代表值放大某一比例即认为已考虑了竖向地震作用。
10、建筑结构抗震承载力验算涉及地震作用的考虑、重力荷载代表值确定和结构构件截面抗震验算。
一般情况下，水平地震作用对结构起控制作用，可沿结构两个主轴方向分别验算；
对于质量和刚度明显不均匀、不对称的结构应考虑水平地震作用引起的扭转影响；
高烈度区的高耸及高层结构、大跨及长悬臂结构应考虑竖向地震作用。
抗震设计的重力荷载代表值中，永久荷载取标准值，可变荷载取组合值，适用于计算地震作用以及与地震作用相遇的其他重力荷载。
构件截面抗震承载力验算时，结构构件内力组合设计值采用多遇地震的作用效应和其他荷载效应组合的多系数表达式，结构构件承载力设计值应考虑承载力抗震调整系数予以调整，适当降低地震作用下结构的可靠度。
11、建筑结构的抗震变形验算包括在多遇地震作用下的弹性变形验算和罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。
1、什么是地震作用？
如何确定结构的地震作用？
2、地震系数和动力系数的物理意义是什么？
通过什么途径确定这两个系数？
3、影响地震反应谱形状的因素有哪些？
设计用反应谱如何反映这些因素影响的？
4、简述确定结构地震作用的底部剪力法和振型分解反应谱法的基本原理和步骤？
5、何谓求水平地震作用效应的平方和开方法（SRSS），写出其表达式，说明其基本假定和适用范围
6、简述计算地震作用的方法和适用范围
7、什么叫鞭端效应？
设计时如何考虑这种效应？
8、什么叫结构的刚心和质心？
结构的扭转地震效应是如何产生的？
9、哪些结构需要考虑竖向地震作用？
如何计算竖向地震作用？
10、什么是结构或构件恢复力特征曲线，反映了结构或构件的什么性能？
11、地震动的三要素是什么？
采用时程分析法选取地震波时如何考虑这三要素？
12、抗震设计中如何考虑结构的地震作用？
依据的原则是什么？
13、什么是承载力抗震调整系数？
为什么要引入这一系数？
14、什么是楼层屈服强度系数？
怎样确定结构薄弱层或部位？
15、一单层单跨框架如图1所示。
假设屋盖平面内刚度为无穷大，集中于屋盖处的重力代表值G＝1200kN,框架柱线刚度ic＝3.0×
104kN.m，框架刚度h＝5.0m，跨度l=9.0m。
已知设防烈度为8度，设计基本地震加速度0.2g，设计地震分组为第二组，Ⅱ类场地，结构阻尼比为0.05。
试求该结构在多遇地震和罕遇地震时的水平地震作用。
16、求图2所示体系的频率、振型.
已知：
m1=m2=m,k1=k2=k
17、试用振型分解反应谱法计算图3所示框架多遇地震时的层间剪力。
抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组。
18、试用底部剪力法计算图3所示框架多遇地震时的层间剪力。
已知结构的基本周期T1=0.467s,每层的层高均为3.5m,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地震分组为第二组。
19、已知某三层框架各层的层间侧移刚度K
（1）=5.2×
105kN/m；
K
（2）=3.8×
K（3）=2.8×
各层层高h
（1）=4m；
h
（2）=3.8m；
h（3）=3.6m；
各层的抗剪承载力Vy
（1）=2500kN,Vy
（2）=800kN,Vy（3）=900kN,罕遇地震作用下各层的弹性地震剪力Ve
（1）=4200kN,Ve
（2）=3800kN,Ve（3）=2000kN,试计算罕遇地震时该框架结构的薄弱层位置，并验算其层间弹塑性位移。
地震作用、地震系数、动力系数、水平地震影响系数、反应谱、振型、鞭端效应、质心、刚心、重力荷载代表值、楼层屈服强度系数、承载力调整系数
地震作用的计算方法和适用范围；
振型分解反应谱法的计算步骤；
底部剪力法的计算步骤，如何考虑高振型的影响；
地震动的三要素；
竖向地震作用的计算
应用：
单质点体系地震作用的计算采用振型分解反应谱法和底部剪力法进行多质点体系地震作用的计算
第四章多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
1、了解多层及高层钢筋混凝土结构房屋震害现象并能分析其原因。
2、掌握和深刻理解多层及高层钢筋混凝土结构抗震概念设计的基本要求与一般规定。
3、掌握多层及高层钢筋混凝土结构抗震性能的特点。
4、熟练掌握钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计的内容与方法步骤。
5、掌握框架结构和框架—抗震墙结构房屋的抗震设计方法。
6、掌握和深刻理解多层及高层钢筋混凝土结构抗震性能的主要抗震构造措施，并深刻理解其意义。
1、钢筋混凝土结构因结构方案不当引起的震害主要是设计时平面布置不规则、竖向布置不连续以及防震缝构造不当等原因造成。
在设计时应注意结构选型和结构布置，综合考虑建筑抗震重要性类别、设防烈度、结构类型和房屋高度等因素，确定房屋的抗震等级；
2、框架结构在水平荷载作用下的内力分析常采用D值法，竖向荷载作用下的内力分析常采用二次弯矩分配法；
内力组合时一般考虑两种基本组合：
（1）地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合；
（2）竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合；
3、在进行框架结构抗震设计时，应使框架结构具有足够的承载能力、良好的变形能力以及合理的破坏机制，即在抗震设计时应遵循“强柱弱梁”，“强剪弱弯”，“强节点、强锚固”的设计原则
4、为实现“强柱弱梁”，避免或推迟柱端产生塑性铰以形成合理的破坏机制，对柱端弯矩应进行调整：
5、为实现“强剪弱弯”，防止构件先发生脆性的剪切破坏，应使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值：
梁端截面的剪力设计值调整为：
柱端截面的剪力设计值调整为：
6、抗震构造要求涵盖了很多抗震计算所不能体现的重要因素，是在总结了历次地震的房屋震害经验教训以及抗震试验研究得到的规律后，以规范条文的形式确定下来的抗震设计要求。
对框架梁、柱和节点核心区的构造措施应深刻理解和掌握。
1、多层及高层钢筋混疑土房屋有哪些结构体系?
各自的特点和适用范围是什么?
2、多层及高层钢筋混凝土结构的震害有哪些?
有哪些抗震薄弱环节?
在设计中应如何采取对策?
3、抗震概念设计在多层及高层钢筋混凝土结构设计时具体是如何体现的?
概念设计与计算设计的关系是什么?
4、抗震设计为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比?
5、多层及高层钢筋混疑土结构设计时为什么要划分抗震等级?
是如何划分的?
6、框架结构和框架—抗震墙结构房屋的结构布置应着重解决哪些问题
7、框架结构和框架—抗震墙结构在水平力作用下各有什么变形特点
8、框架结构和框架—抗震墙结构的抗震计算采用了哪些假设?
如何确定各自的计算简图?
9、如何合理选用框架结构和框架—抗震墙结构的抗震计算方法?
各有哪些主要步骤?
10、如何计算在水平地震作用下框架结构的内力和位移?
11、在计算竖向荷载下框架结构的内力时要注意哪些方面的问题?
12、如何设计结构合理的破坏机制?
13、框架结构柱的截面设计应考虑哪些因素?
纵筋和箍筋的配置应注意结构问题?
14、框架结构梁的截面由哪些因素确定?
纵筋和箍筋的配置应注意什么问题?
15、框架—抗震墙结构如何实现多道抗震防线的设计思想?
16、什么是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”原则?
在设计中如何体现?
17、怎样保证框架梁柱节点的抗震性能?
如何进行节点设计?
18、框架结构和框架—抗震墙结构在抗震设计中有哪些主要构造措施?
19、多层及高层钢筋混疑土结构的抗震设计对楼屋盖有什么要求?
20、框架—抗震墙结构中的框架部分的地震剪力为什么要调整，如何调整?
21、框架—抗震墙结构协同工作体系其内力分布有哪些特点?
22、框架—抗震墙结构中的框架抗震墙的端柱和边框梁有什么作用?
应如何进行设计?
23、在9度区建设两相邻的钢筋混凝土框架楼房，总高度分别为26m和32m，试计算其防震缝的最小宽度
四、考核目标与要求
剪压比、轴压比、延性框架、强柱弱梁、强剪弱弯
抗震等级的划分；
各类结构体系最大高度和高宽比的限制；
如何实现强柱弱梁、强剪弱弯；
如何提高梁的延性；
限制轴压比的意义
应用底部剪力法进行多层钢筋混凝土房屋的抗震计算和抗震设计
第五章多层砌体房屋和底部框架－抗震墙房屋抗震设计
1、了解砌体房屋、底部框架－抗震墙房屋的震害特点；
2、掌握砌体房屋抗震设计的一般规定、抗震验算的基本方法和抗震构造措施
3、了解底部框架－抗震墙房屋抗震设计的一般规定、抗震验算的基本方法和抗震构造措施
1、根据多层砌体房屋和底部框架房屋的震害现象及原因分析，提出了砌体结构房屋抗震设计的一般规定，包括结构的总体布置和细部构造措施等，以提高砌体房层的抗震能力并在地震作用下不致倒塌；
2、多层砌体房层在抗震计算时一般只考虑水平地震作用，不考虑地震扭转的作用，因此在建筑平面、立面布置时应尽量做到质量、刚度均匀，以减少扭转的影响。
由于多层砌体房层整体的刚度较大，在地震作用下结构的变形为剪切型，地震作用的确定可用底部剪力法求得；
3、楼层地震剪力在各墙体间的分配主要取决于楼盖的水平刚度及各墙体的侧移刚度；
4、多层砌体房层，可只选择纵、横向的不利墙段进行截面抗震承载力的验算，不利墙段为：
①承担地震剪力较大的墙段；
②竖向压力较小的墙段；
③局部截面较小的墙段。
5、由于底部框架—抗震墙砌体房屋是一种“上刚下柔”的结构体系，为防止底层变形集中而发生严重震害，应对这类房屋的结构方案和结构布置进行严格限制，如：
①底部框架沿纵、横两个方向应均匀对称设置一定数量的抗震墙；
②规定底部与上部砌体房屋的刚度比限值；
③上部砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐；
④底部框架——抗震墙房屋的抗震墙下应设置条形基础、筏式基础或桩基。
6、底部框架－抗震墙砌体房屋地震作用的计算、底层水平地震作用的分配、底层倾覆力矩的分配以及钢筋混凝土托墙梁的计算。
1、多层砌体房屋在地震作用下，其震害主要表现在哪些方面？
产生的原因是什么？
2、多层砌体房屋在抗震设计中，除进行抗震承载能力的验算外，为何更要注意概念设计及抗震构造措施的处理？
3、多层砌体房屋的计算简图如何选取？
地震作用如何确定？
层间地震剪力在墙体间如何分配？
墙体的抗震承载力如何验算？
4、底部框架－抗震墙砌体房屋的结构方案和结构布置时应注意哪些方面？
5、底层框架－抗震墙砌体房屋为什么要限制第二层与底层的侧移刚度比？
如果底层的侧移刚度大于第二层砌体房屋的侧移刚度，对结构是否有利？
为什么？
6、在计算底部框架—抗震墙结构地震倾覆力矩时，如何求得倾覆力矩在框架柱中引起的轴力？
砌体房屋计算简图、地震作用的确定；
层间地震剪力在墙体间的分配原则；
楼梯间不宜设在房屋两端和转角处的原因；
设置圈梁和构造柱的目的；
限制抗震横墙的最大间距的原因
多层砌体房屋的抗震计算和抗震设计
第九章结构隔震、减震设计与制振技术
一、学习目的与要求
1、了解结构基底隔震原理、基底隔震装置的类型及组成、隔震结构设计方法和计算要点；
2、了解结构消能及阻尼减震原理、消能减震装置和部件、消能减震结构的设计方法；
3、了解结构被动控制P-TMD体系及TLD体系的工作原理和工程应用，以及结构主动控制体系制振工作原理和工程应用。
1、基底隔震是在结构物底部与基础面之间设置隔震装置，使之与固结于地基中的基础顶面分开，限制地震动向结构物的传递，减小主体结构的振动反应。
隔震装置由隔震器、阻尼器、复位装置组成，目前应用最多的隔震装置是叠层橡胶支座。
2、隔震结构动力分析模型可根据具体情况采用单质点模型、多质点模型或空间模型。
隔震体系水平位移主要集中在隔震层、可近似将上部结构看作一个刚体，将隔震结构简化为单质点模型分析。
在分析上部结构的地震反应时，可以按照多质点模型，采用底部剪力法或时程分析法进行计算，当采用底部剪力法分析时，隔震层上以结构的水平地震作用，沿高度可采用矩形分布，但应乘以水平向减震系数对水平地震影响系数最大值进行折减。
3、结构消能减震和阻尼减震是把结构的某些非承重构件，如节点和连接处装设阻尼器，在结构物中设置耗能支撑，以消耗地震传给结构的能量为目的减震方法。
在小震和风载作用下，耗能子结构处于弹性工作状态；
在强烈地震下，随结构受力和变形增大，这些耗能部件和阻尼器率先进入非弹性变形状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，有效衰减结构的地震反应，从而保护主体结构在强震中免遭破坏。
结构消能和阻尼减震装置主要有塑性耗能支撑、摩擦耗能支撑、粘弹性阻尼器。
4、主体结构加上消能部件后不改变主体承载结构的基本形式，计算消能减震结构的关键是确定消能部件附加给结构
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