土木工程抗震-总复习

1、地震的类型及成因构造地震：由于地壳构造运动，岩层发生断裂、错动而引起的地面震动。震源：地壳深处发生岩层断裂、错动的地方。震源深度：震源到地面的垂直距离。浅源地震：震源深度在60km以内的地震；中源地震：震源深度在60~300km的地震；深源地震：震源深度超过300km的地震。1、地震的类型及成因震中：震源正上方的地面位置，即震源在地表的垂直投影点。震中距：在地震影响范围内，地表某处至震中的水平距离。2、地震波、震级和烈度地震波：地震发生时所产生的地面震动的传播形式。体波：在地球内部传播的地震波。纵波(压缩波、P波)：介质质点振动方向与波的前进方向相同的波。(周期较短、振幅较小)横波(剪切波、S波)：介质质点振动方向与波的前进方向相垂直的波。(周期较长、振幅较大)面波：沿地球表面传播的波。2、地震波、震级和烈度震级：衡量一次地震释放能量大小的等级。地震烈度：地震对地表和工程结构影响的强弱程度。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。多遇地震烈度：在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为63.2%的地震烈度值。基本烈度：在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。罕遇地震烈度：在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为2%~3%的地震烈度值。3、建筑抗震设防分类、设防标准和设防目标(1)抗震设防分类：根据建筑遭遇地震破坏后，可能造成人员伤亡、直接和间接经济损失、社会影响的程度及其在抗震救灾中的作用等因素，对各类建筑所做的设防类别划分。特殊设防类(甲类)：使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。重点设防类(乙类)：地震时使用功能不能中断或需尽快修复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。第1章绪论3、建筑抗震设防分类、设防标准和设防目标(1)抗震设防分类：根据建筑遭遇地震破坏后，可能造成人员伤亡、直接和间接经济损失、社会影响的程度及其在抗震救灾中的作用等因素，对各类建筑所做的设防类别划分。适度设防类(丁类)：使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。标准设防类(丙类)：指大量的除甲类、乙类、丁类以外按标准要求进行设防的建筑。第1章绪论3、建筑抗震设防分类、设防标准和设防目标(2)抗震设防标准：衡量抗震设防要求高低的尺度，由抗震设防烈度或设计地震动参数及抗震设防类别确定。地震作用：由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。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。抗震构造措施：根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。第1章绪论抗震设防类别地震作用计算抗震措施特殊设防类(甲类)应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用6~8度时，应按高于本地区抗震设防烈度提高1度的要求加强其抗震措施。当为9度时，应按比9度更高的要求采取抗震措施。重点设防类(乙类)应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用6~8度时，应按高于本地区抗震设防烈度提高1度的要求加强其抗震措施。当为9度时，应按比9度更高的要求采取抗震措施。标准设防类(丙类)应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施适度设防类(丁类)一般情况下，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低第1章绪论(3)抗震设防目标第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用；(小震不坏)第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；(中震可修)第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。(大震不倒)第1章绪论两阶段设计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验算构件的承载能力，以及在多遇地震作用下验算结构的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求。第二阶段设计：罕遇地震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。第1章绪论4、建筑抗震设计的基本要求(1)对场地的要求选择对抗震有利的场地地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、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危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位。一般地段不属于有利、不利和危险的地段(2)对地基和基础的要求同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基;当采用不同基础类型或基础埋深显著不同时，应根据地震时两部分地基基础的沉降差异，在基础、上部结构的相关部位采取相应措施。地基为软弱粘性土、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它不利影响，采取相应的措施。(3)对建筑平面、立面和竖向剖面的要求基本要求：建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。建筑抗震概念设计：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。平面不规则的类型扭转不规则：在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)，大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。凹凸不规则：平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。楼板局部不连续：楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层。竖向不规则的类型侧向刚度不规则：该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递楼层承载力突变：抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%场地类别划分依据：场地覆盖层厚度和土层等效剪切波速。场地覆盖层厚度：由地面至剪切波速大于规定值的土层顶面的距离。一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧层各层岩土的剪切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离确定。当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速2.5倍的土层，且该层及其下卧各层岩土的剪切波速均不小于400m/s时，可按地面至该土层顶面的距离确定。剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。第2章场地、地基和基础土层等效剪切波速：地面以下规定范围内各土层剪切波速按土层厚度加权而得的平均值。2、天然地基和基础抗震验算(1)可以不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的范围地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：①一般的单层厂房和单层空旷房屋；②砌体房屋；③不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋；④基础荷载与③项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。软弱粘性土层：设防烈度为7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80kPa，100kPa和120kPa的土层。4、液化指数与液化等级(1)液化指数：衡量地震液化引起的场地地面破坏程度的一种指标。(2)液化等级液化等级：按液化指数等指标对液化不良影响进行的分档。第2章场地、地基和基础5、抗液化措施抗液化措施：根据工程结构重要性和地基液化等级所采取的全部或部分消除液化危害的措施。包括对基础和上部结构采取措施和对可液化土层进行处理。第2章场地、地基和基础建筑抗震地基的液化等级设防类别轻微中等严重乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构处理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理全部消除液化沉陷丙类基础和上部结构处理，亦可不采取措施基础和上部结构处理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理丁类可不采取措施可不采取措施基础和上部结构处理，或其它经济的措施第三章地震作用与结构抗震验算一、地震作用地震作用：由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。地震作用效应：在地震作用下结构产生的内力(弯矩、剪力、轴力等)、变形(线位移、角位移等)、速度和加速度等。反应谱：在同一地震动输入下，具有相同阻尼比的一系列单质点体系反应(加速度、速度和位移)的绝对最大值与单自由度体系自振周期的关系曲线。加速度反应谱：单质点弹性体系在一定的地面运动作用下，绝对最大加速度反应与体系自振周期的变化曲线。动力系数：单质点弹性体系在地震作用下最大绝对加速度反应与地面运动最大加速度的比值。地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度的比值。地震影响系数：单质点弹性体系在地震作用下的最大绝对加速度反应与重力加速度比值。(2)底部剪力法适用范围：房屋高度不超过40m，变形以剪切变形为主(房屋高宽比小于4)，且质量和刚度沿高度分布比较均匀。(3)框架结构抗震等级抗震等级：根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别将结构划分为不同的等级进行抗震设计，以体现在同样烈度下不同的结构体系、不同高度和不同场地条件有不同的抗震要求。第5章钢筋混凝土框架结构抗震设计(4)防震缝的设置防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。框架结构(包括设置少量抗震墙的框架结构)房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。框架—抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于框架结构规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于框架结构规定数值的50%；且均不宜小于100mm。防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宜按需要较宽防震缝的结构类型确定；防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度可按较低的房屋高度确定。防震缝宜沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝。当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震缝的宽度。抗震设计时，伸缩缝、沉降缝的宽度均应符合防震缝宽度的要求。第5章钢筋混凝土框架结构抗震设计2、荷载计算(1)恒载计算：(2)活载计算：(3)水平地震作用计算：幻灯片473、竖向荷载作用下框架内力计算计算方法：分层法；弯矩二次分配法弯矩调幅：竖向荷载作用下，适当降低梁端负弯矩。调幅系数：现浇框架，β=0.8~0.9；装配整体式，β=0.7~0.8框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大。截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。弯矩调幅应在内力组合之前进行；只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以进行调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能进行调幅。4、活荷载不利布置满跨布置：不考虑活荷载的不利布置，按照活荷载全部作用于框架梁上进行内力计算，对梁跨中弯矩乘以1.1~1.2的放大系数，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。