工程結構抗震設計第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日多層混合結構房屋抗震設計第一節震害分析磚房震害情況如下1．房屋倒塌 整體倒塌，上部倒塌，局部倒塌2．墻體裂縫、破壞 斜裂縫：底層較上部重，山墻、窗間墻易產生 交叉裂縫：地震反復作用下由斜裂縫發展而成 水平裂縫：外縱墻窗口的上下截面處 豎向裂縫：縱橫墻交接處，連接不好第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日3．墻角破壞 約束差，扭轉效應，縱橫墻裂縫相遇4．縱橫墻連接破壞 咬槎、連接差5．樓梯間破壞 樓梯間墻體空間剛度差6．樓蓋與屋蓋的破壞 墻體倒塌，支撐長度過小7．附屬構件的破壞 與主體建筑連接差第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二節建筑布置與結構選型1．建筑布置和結構體系（1）建筑物平面布置 宜規整、對稱（2）建筑物體型和立面 體型宜規則、對稱，各部分重量和剛度均勻 立面宜避免高低錯落、局部突出等（3）建筑物的結構體系1）優先采用橫墻承重方案，其次采用縱橫墻混合承重方案，縱墻承重方案不利抗震第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日2）大房間的布置宜上下連續，不宜使抗震墻間斷3）樓梯間不宜布置在房屋盡端或轉角處，否則要采取特殊措施4）煙道、風道、垃圾道等，不應削弱墻體，否則要采取相應的加強措施5）不做高門臉、長懸臂雨蓬，不采用無錨固措施的預制挑檐2．房屋總高度和層數的限值

房屋層數越多，高度越高，震害和破壞率越大3．房屋高寬比的限值

房屋的高寬比愈大，地震傾覆作用愈大第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日4．抗震橫墻的間距限值 房屋空間剛度對抗震性能影響很大5．房屋局部尺寸的限值 地震作用下房屋的薄弱部位如窗間墻、盡端墻段等可能首先遭到破壞第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三節多層混合結構房屋抗震計算1．計算簡圖1）將水平地震作用在結的兩個主軸方向分別驗算2）地震作用下結構的變形為剪切型3）各抗側力構件在同一樓層標高處側移相同2．地震作用的計算 可采用底部剪力法。3．樓層地震剪力在墻體間的分配 當抗震橫墻間距不超過限值要求時，認為橫向地震作用全部由橫墻承擔縱向地震作用全部由縱墻承擔第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日各道墻間地震剪力的分配1）剛性樓蓋房屋：橫墻承受的地震剪力按各橫墻的側移剛度比例分配2）柔性樓蓋房屋：橫墻承受的地震剪力按各橫墻從屬面積上的重力荷載比例分配3）中等剛性樓蓋房屋：各橫墻承受的地震剪力取上述兩種方法的平均值4）縱向地震剪力可按各縱墻的側移剛度比例分配4．同一道墻上各墻段間地震剪力分配 地震剪力按各墻段的側移剛度比例分配第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日5．墻體抗震承載力驗算（1）各類砌體的抗震抗剪強度設計值fvEfvE=Nfv式中，fv——非抗震設計的砌體抗剪強度設計值

N——砌體強度的正應力影響系數（2）墻體截面的抗剪強度驗算選擇不利墻段1）承擔水平地震作用較大的墻段2）豎向壓應力較小的墻段3）墻體截面被削弱較多的墻段第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日對粘土磚、粉煤灰中砌塊、混凝土中砌塊墻體式中V

墻體剪力設計值

A

墻體橫截面面積

RE

承載力抗震調整系數第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日第四節砌體結構抗震構造措施1．設置鋼筋混凝土構造柱2．設置鋼筋混凝土圈梁3．樓、屋蓋與墻體的連接要求4．墻體間的連接5．樓梯間的抗震構造6．采用同一類型基礎7．砌塊房屋的抗震構造措施第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日多高層鋼筋混凝土結構抗震設計第一節框架結構震害分析未經抗震設計的框架震害情況如下1．柱（1）柱頂震害重于柱底（2）角柱震害重于內柱（3）短柱震害重于一般柱2．梁：兩端節點附近產生周圈裂縫，出現塑性鉸3．梁柱節點4．填充墻5．伸縮縫處第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二節抗震設計的一般規定1．不同類型結構體系的適用高度及高寬比要求（1）適用高度要求（2）高寬比要求2．抗震等級劃分（1）先對各類建筑的設防烈度進行調整；（2）根據調整后的設防烈度、結構類型、結構高度確定抗震等級。例題：a.某框架結構，乙類，8度設防，40m，試分別確定地震作用計算、抗震措施的抗震等級。b.試確定上題改為框-剪、剪力墻結構時的抗震等級。第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日3．結構布置（1）柱網布置柱網布置：要簡單規整，剛度分布均勻，滿足生產工藝、使用情況下力求經濟合理（2）結構平面布置宜簡單、規則、對稱（3）結構豎向布置體型力求規則均勻，抗側力構件宜上下連續貫通。4．抗震縫布置當建筑平面突出部分較長，結構剛度及荷載相差懸殊或房屋有較大錯層時，可設置。抗震縫最小寬度應符合抗震規定要求。第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日5．延性框架設計設計原則：強柱弱梁，強剪弱彎，強節點強錨固6．其他問題盡量減輕建筑自重并降低重心位置，減小地震作用；避免出現錯層和夾層，以免造成短柱破壞；剛度沿高度不宜突變，以免造成薄弱層；樓電梯間不宜設在結構單元的兩端及拐角處。第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三節框架結構抗震計算1．豎向荷載作用下框架內力計算分層法，彎矩分配法2．水平荷載作用下框架內力計算反彎點法，D值法（即改進的反彎點法）第四節框架結構抗震構造措施1．框架梁2．框架柱3．梁柱節點區4．砌體填充墻第十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日鋼結構抗震設計

第一節震害現象及其分析一、結構倒塌主要原因是出現薄弱層。

二、構件的破壞

1．框架柱翼緣的屈曲、拼接處的裂縫、節點焊縫處裂縫引起的柱翼緣層狀撕裂、框架柱的脆性斷裂，

2．框架梁翼緣屈曲、腹板屈曲和裂縫、截面扭轉屈曲第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日3．框架柱和梁的破壞原因框架梁或柱的局部屈曲是因為梁或柱在地震作用下反復受彎，以及構件的截面尺寸和局部構造如長細比、板件寬厚比設計不合理造成的；柱的水平斷裂是因為地震動造成的傾覆拉力較大、動應變速率較高、材性變脆第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日4．支撐

破壞形式主要是軸向受壓失穩。主要原因是支撐構件為結構提供了較大的側向剛度，當地震強度較大時，承受的軸向力（反復拉壓）增加，如果支撐的長度、局部加勁板構造與主體結構的連接構造等出現問題，就會出現破壞或失穩。

第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日三、節點破壞

1.節點破壞是地震中發生最多的一種破壞。原因：由于節點傳力集中、構造復雜，施工難度大，容易造成應力集中、強度不均衡現象，再加上可能出現的焊縫缺陷、構造缺陷，就更容易出現節點破壞。2.

節點域的破壞形式比較復雜，主要有加勁板的屈曲和開裂、加勁板焊縫出現裂縫、腹板的屈曲和裂縫。第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日四、基礎錨固破壞

鋼構件與基礎的連接錨固破壞主要有螺栓拉斷、混凝土錨固失效、連接板斷裂等。主要是設計構造、材料質量、施工質量等方面出現問題所致。

第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二節鋼結構的抗震概念設計

一、鋼結構房屋的結構體系

常用的鋼結構體系有1.框架結構2.框架-支撐結構3.框架-抗震墻板結構4.筒體結構5.巨型框架結構第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、鋼結構房屋抗震設計的一般規定

1.鋼結構房屋的結構類型與最大適用高度

2.鋼結構房屋適用的最大高寬比

3.結構平、立面布置以及防震縫的設置

4.支撐、加強層的設置要求

5．鋼結構房屋中樓蓋

6．鋼結構房屋的地下室

第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三節多層和高層鋼結構抗震設計簡介

一、地震作用計算方法底部剪力法、振型分解反應譜法、時程分析法

二、鋼結構房屋的阻尼比

1.多遇地震作用下，超過12層取0.02，不超過12層的取0.035，對單層取0.05；

2.罕遇地震作用下，不同層數都取0.05。三、變形驗算

1.多遇地震下，層間變形應不超過層高的1/300；

2.罕遇地震下，層間變形不應超過層高的1/50。

第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日工程結構的隔震與減震第一節結構控制的基本概念一、抗震理論的發展階段1．靜力理論，即抗側力系數法剛性結構體系，無法真正實現2．彈性地震反應譜分析方法設計思想：“小震不壞，大震不倒”延性結構體系，應用日益受到限制第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日3．結構控制理論：初期發展和初步應用階段結構控制主要研究結構工程中控制裝置的設計理論、方法及其實施。控制結構是根據給定的控制條件將結構和控制裝置作為一個整體進行優化設計。結構控制可分四類（1）被動控制：不需要外部提供能源上部減震：如調頻質量阻尼器、耗能裝置等基礎減震：即基礎隔震（2）主動控制：需要外部提供能源（3）半主動控制：僅需少量外部能源（4）以上幾種控制類型的組合第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二節基礎隔震一、基礎隔震模式①豎向支承機構②水平隔震機構③阻尼機構③②①基礎地基上部結構隔震層基礎隔震建筑基本模式第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、隔震機構及隔震原理1．疊層鋼板橡膠支座隔震（1）普通疊層鋼板橡膠支座（2）鉛芯疊層鋼板橡膠支座（3）高阻尼疊層鋼板橡膠支座（4）堆疊型疊層鋼板橡膠支座隔震基本原理（1）延長結構基本自振周期，遠離場地卓越周期，使結構基頻處于地震能量高的頻段之外，從而有效地降低建筑物的地震反應。（2）適度增大橡膠支座的阻尼，以更多地吸收傳入結構的地震能量，抑制地震波中長周期成分可能給建筑物帶來的大變形。第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日2．滑動支座隔震（1）普通滑動支座（2）雙層滑動支座（3）回彈滑動支座隔震基本原理：通過隔震層控制傳入上部結構的地震力，地震力不超過隔震層摩擦力3．螺旋彈簧支座隔震4．滾動支座隔震5．擺動柱隔震第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三節結構消能減震一、消能減震機構消能減震體系：把結構物的某些非承重構件設計成消能桿件，或在結構的某些部位裝設消能裝置。消能裝置按照其構造形式可以做成（1）消能支撐：替代一般的結構支撐（2）消能剪力墻：替代一般的結構剪力墻（3）消能節點：在結構梁柱節點處裝設消能裝置（4）消能聯結：在結構的縫隙處或結構構件之間的聯結處設置消能裝置第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日消能裝置的功能：當構件或節點發生相對位移或轉動時，產生較大阻尼，從而發揮消能減震作用。消能裝置的消能形式（1）摩擦消能：摩擦消能支撐，摩擦節點（2）鋼件（梁、板、棒）非彈性消能裝置（3）材料塑性變形消能：鉛阻尼器（4）材料粘彈性消能裝置（5）液體阻尼消能：液體阻尼缸（6）混合式：幾種消能形式混合應用。二、消能減震設計法循環設計法：根據設計目標進行循環多次的設計計算，不斷調整消能構件或消能裝置的設計和布置，直到滿足設計目標。第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日橋梁結構抗震設計

第一節

橋梁結構抗震設計的基本知識

一、梁式橋震害表現及原因

1．上部結構震害(1)由于橋墩傾倒而引起落梁(2)由于梁柱之間的相對錯位而引起的落梁(3)由于上部結構橫向位移和轉動引起落

2．下部結構震害橋墩、橋臺、支座破壞第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、抗震設計的基本知識

(一)公路工程重要性分類

第一檔次：高速公路和一級公路上的抗震重點工程；第二檔次：高速公路、一級公路的一般工程和二級公路的抗震重點工程以及二三級公路上橋梁的支座。第三檔次：二級公路上的一般工程和三級公路上的抗震重點工程以及四級公路上的梁端支座、梁端連接、支檔措施；

第四檔次：三級公路上的一般工程和四級公路上的抗震重點工程；第五檔次：四級公路上的一般工程。

第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日(二)抗震設防標準公路工程的設防依據是基本烈度。1.在基本烈度為7，8，9度地區的抗震設計，根據我國交通部標準《公路工程抗震設計規范》進行；2.對于大于9度的地區，應進行專門研究；3.基本烈度為6度的地區，除國家特別規定外，可采用簡易設防，或不進行抗震驗算。第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日(三)抗震設防目標按規范要求進行抗震設計的公路工程在發生與之相當的基本烈度地震影響時1.位于一般地段的高速公路、一級公路工程，經一般整修即可正常使用；2.位于一般地段的二級公路及位于軟弱粘性土層或液化土層上的高速公路、二級公路工程，經短期搶修即可恢復使用；3.三四級公路工程和位于地震危險地段、軟弱粘性土層或液化土層上的二級公路以及位于抗震危險地段的高速公路、一級公路工程，保證橋梁、隧道及重要的構造物不發生嚴重破壞。第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日(四)抗震設計基本要求1．選擇對抗震有利地段布設線路和選定橋位；2．避免或減輕在地震影響下因地基變形或地基失效對公路工程造成的破壞；3．本著減輕震害和便于修復(搶修)的原則，確定合理的設計方案:(1)盡量減輕結構的自重和降低其重心，以減小結構物內力，提高穩定性。

(2)力求使結構物的質量中心與剛度中心重合，以減小在地震中因扭轉引起的附加地震力，第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日(3)應協調結構物的長度和高度，以減少各部分不同性質的振動所造成的危害作用。(4)適當降低結構剛度，使用延性材料提高其變形能力，從而減小地震荷載。(5)加強地基的調整和處理，以減小地基變形和防止地基失效。4．加強結構物的整體性。第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日(四)抗震設計一般規定1．下列構造物可不進行抗震強度和穩定性驗算，但應采取抗震措施（1）簡支梁的上部構造；（2）基本烈度低于9度，基礎位于I、II類場地上的跨徑不大于30m的單孔板拱拱圈；（3）基本烈度低于8度，二、三、四級公路上位于非液化土和非軟弱粘性土地基上的實體墩臺。2．驗算橋梁的抗震強度和穩定性時，地震荷載應與結構重力、土的重力和水的浮力相組合，其它荷載可不考慮。第三十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日3．計算橋梁地震荷載時，應分別考慮順橋和橫橋兩個方向的水平地震荷載。對于位于基本烈度為9度區的大跨徑懸臂梁橋，還應考慮上、下兩個方向豎向地震荷載和水平地震荷載的不利組合。4．立體交叉的跨線工程，其抗震設計不應低于下線工程的要求。5．季節性河流上的橋梁，可不考慮水流影響；常年有水的河流上的橋梁，應按常水位計算水的浮力；位于常水位水深超過5m的實體橋墩、空心橋墩的抗震設計，應計入地震動水壓力。第三十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日6．梁橋下部結構的抗震設計，應