抗震复习资料.doc

1、地震分类
按成因：构造地震、火山地震、陷落地震和诱发地震；
按震源深度：浅源地震、中源地震、深源地震
按破坏程度：微震、有感地震、破坏性地震、 强烈地震或大震、特大地震
2、震源深度：震中到震源的垂直距离
3、震级：是表示一次地震本身强弱程度和大小的尺度。
4、地震烈度：指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。
5、世界—4带主要地震带 环太平洋地震带；欧亚地震带；沿北冰洋、大西洋和印度洋中主要山脉的狭窄浅震活动带；地震相当活跃的断裂谷。
6、中国2带6区
2带：南北地震带、东西地震带
6区：台湾及其附近海域；喜马拉雅山脉活动区；南北地震带；天山地震活动区；华北地震活动区；东南沿海地震活动区。
7、抗震设防
定义：对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。
依据：抗震设防烈度
目标：小震不坏；中震可修；大震不倒
三种烈度：多遇烈度（第一水准烈度）、基本烈度（第二水准烈度）、罕遇烈度（第三水准烈度）；
9、设防分类 甲类、乙类、丙类和丁类四个抗震设防类别。
1、覆盖层厚度
一种是绝对的，即从地面至基岩顶面的距离；另一种是相对的，即定义两相邻土层波速比（ ）大于某一定值的埋深为覆盖层厚度。
2、场地分类
分为三种地段：有利地段、不利地段和危险地段 四种场地：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，
3、液化等级 分为轻微、中等和严重
4、全部消除地基液化沉陷的措施：可采用桩基、深基础、加密法、换土法、用非液化土替换全部液化土层等措施。
部分消除地基液化沉陷：
（1） 处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为15m时，其值不宜大于4，当判别深度为20m，其值不宜大于5；对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。
（2） 采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于相应的液化判别标准贯入锤击数临界值。
（3）基础边缘以外的处理宽度，应符合全部消除地基液化沉陷的要求。
1、单质点体系在地震作用下的运动方程(
可简化为 ； ω= ζ =
规范规定：一般结构ζ= 0.01～0.1； 混凝土结构：0.05； z
=钢结构：多遇地震 0.02 大于12 层 、0.035 小于12 层；罕遇地震 0.05
2、建筑结构抗震设计
①计算结构的地震作用；②求出结构和构件的地震作用效应；③将地震作用效应与其他荷载效应进行组合；④验算结构和构件的抗震承载力及变形，以满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计目的。
3、多质点的底部剪力法（很可能考计算）
①多自由度体系的水平地震作用计算方法有两种： 阵型分解反应谱法；底部剪力法
②多质点的底部剪力法适用于：
对于高度不超过40 米，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，以及近似于单质点体系的结构，可以采用底部剪力法。例题P55
4、求解结构的自振频率和阵型的近似计算方法
①矩阵迭代法 ②能量法 ③等效质量法
5、竖向地震作用
范围：对于烈度为8 度和9 度的大跨度和长悬臂结构、烟囱和类似的高耸结构以及9 度时的
高层建筑等，应考虑竖向地震作用的影响。
方法：
A 高耸结构和高层结构 采用类似于水平地震作用的底部剪力法
B 屋盖结构 采用静力法
C 其他结构
对于长悬臂和其他大跨度结构在考虑竖向地震作用时，为简单起见，其竖向地震作用的标准值对烈度为8 度和9 度时可分别取该结构重力荷载代表值的10﹪和20％，设计基本地震加速度为0.30g，可取该结构重力荷载代表值的15％
6、抗震验算
验算内容：结构抗震承载力验算、结构抗震变形的验算
验算方向：在验算结构抗震承载力时，一般只考虑水平地震作用，仅在高烈度区建造竖向地震作用敏感的大跨、长悬臂、高耸结构及高层建筑时才考虑竖向地震作用。
实际抗震验算中一般均假定地震作用在结构的主轴方向，并分别在两个主轴方向进行分析和验算，而各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力的构件来承担。
对于有斜交抗侧力的结构，当相交角大于15°时应分别计算各抗力构件方向的水平地震作用。
验算公式：
在结构抗震设计的第一阶段，即多遇地震下的抗震承载力验算中，结构构件截面的承载能力应满足：
式中结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算
S=+ （具体字母含义详见P75） y g =+++
7、特征周期影响因素 场地类别、地震震级和震中距离
1、概念设计
内容：工程结构的场地选择，建筑的平立面布置，结构选型与结构布置，设置多道抗震防线和确保结构的整体性等
因素：地震有难于把握的复杂性和不确定性；在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性；地震影响有一定的规律性。
2、防震缝的宽度
对于钢筋混凝土结构房屋的防震缝最小宽度，一般情况下，应符合《抗震规定》所作的如下规定：
①框架房屋，当高度不超过15m 时，可采用70mm;当高度超过15m 时，6 度、7 度、8 度和9 度相应每增高5m、4m、3m 和2m，宜加宽20mm;
②框架-抗震墙房屋的防震缝宽度，可采用第条数值的70％，抗震墙房屋可采用第一条数值的50％，且均不小于70mm
对于多层砌体结构房屋，有特殊情况时宜设置防震缝，缝两侧均应设置墙体，缝宽应根据烈度和房屋高度确定，可采用50～100mm；
需要说明，对于抗震设防烈度为6 度以上的房屋，所有伸缩缝和沉降缝，均应符合防震缝的要求。
3、结构体系的要求
①应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径
②宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力；
③应具备必要的强度以及良好的变形能力和耗能能力；
④宜具有合理地刚度和强度分布，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。
选择结构体系，要考虑建筑物刚度与场地条件的关系。选择结构体系时，要注意选择合理的基础形式，基础 应有足够的埋深，对于层数较多的房屋宜设置地下室。
4、不规则（竖向、水平）P83
平面不规则的类型 扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续
竖向不规则的类型 侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变
5、延性（含义、改善途径）
含义：结构承载力无明显降低的前提下，结构发生非弹性变形的能力。
改善措施： ①控制构件的破坏形态 ②减小杆件轴压比 ③高强混凝土的应用 ④钢纤维混凝土的应用 ⑤型钢混凝土的应用
1、抗震等级划分依据：建筑物抗震设防类别、结构类型、高度、烈度
2、延性框架内力调整（四强四弱）
①强剪弱弯：P113
框架结构的合理屈服机制是在梁上出现塑性铰。但在梁端出现塑性铰后，随着反复荷载的循环作用，剪力的影响逐渐增加，剪切变形相应增大。即允许塑性铰在梁上出现又不要出现梁剪切破坏。因此要进行内力强剪弱弯的调整。梁端剪力要乘以剪力放大系数（一级为1.3， 二级为1.2，三级为1.1）人为地减少梁端负弯矩，减少节点附近梁顶面的配筋量，以节约钢材。
②强柱弱梁P115
“强剪弱弯”的概念是要求在强烈的地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性阶段时，为使框架保持足够的竖向承载力而免于倒塌，要求实现梁铰侧移机制，即塑性铰应首先在梁上形成，尽可能避免在危险更大的柱上出现。
就承载力而言，要求同一节点上、下柱端截面极限抗弯承载力之和应大于同一平面内节点左、右梁端截面的极限抗弯承载力之和。
③强节点弱杆件
节点区破坏或者变形过大，梁、柱构件就不能再形成抗侧力的框架结构了。通过抗剪验算， 在节点区配置足够的箍筋，并保证混凝土的强度及密实性，实现强节点。
④强压弱拉
混凝土是一种脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度
2、梁、柱端箍筋加密（作用及范围、箍筋设置）
梁端箍筋：
作用：可以起到约束混凝土，提高混凝土变形能力的作用， 从而可以获得提高梁截面转动能力，增加其延性的效果。
范围：《抗震规范》对梁端加密区的范围和构造要求所做的规定详见下表。《抗震规范》还规定，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，下表中的箍筋最小直径数值应增大2mm；加密区箍筋肢距，一级不宜大于200mm 和20 倍箍筋直径的较大值，二、三级不宜大于250mm 和20 倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。
柱端箍筋
作用：①承担柱子剪力；②约束混凝土，提高混凝土的抗压强度及变形能力；③为纵向钢筋提供侧向支承，防止纵筋压曲。
作用范围：应按下列规定采用
（1）柱端，取截面高度（圆柱直径）、柱净高的和500mm 三者的最大值；
②底层柱，柱根不小于柱净高的；当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500mm:
③剪跨比不大于2 的柱和因填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱，取全高；
④框支柱，取全高；
⑤一级及二级框架的角柱，取全高。
3、框架梁设计原则：（1）梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力；（2）梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力；（3）妥善地解决梁筋锚固问题
框架柱截面设计原则： ①强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰； ②在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力； ③控制柱的轴压比不要太大； ④加强约束，配置必要的约束箍筋。
4、钢筋锚固（公式、要求）P123
公式：
一、二级抗震等级： =1.15；三级抗震等级： =1.05 ；四级抗震等级： =1.00
5、柱轴压比验算
轴压比是指柱组合的轴压比设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值，以表示。
1、 砌体结构（变形类型、作用计算方法）
变形类型： 剪切型 作用计算方法：可按底部剪力法
2、 墙体抗侧移刚度，
楼层地震剪力时作用在整个房屋某一楼层上的剪力。楼层地震剪力在同一层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。
在多层砌体房屋的抗震分析中，如果各层楼盖仅发生平移而不发生转动，确定墙体的层间抗侧力等效刚度时，视其为下端固定、上端嵌固的构件，即一般假定：各层墙体或开洞墙中的窗间墙，门间墙上、下端均不发生转动。
① 宽比小于1 时，可只考虑剪切变形，有：==
② 高宽比大于4 且不小于1 时， 应同时考虑弯曲和剪切变形， 即：
③ 高宽比大于4 时，由于侧移柔度值很大，可不考虑其刚度，即取K=0
对小开口墙段按毛墙面计算的刚度应乘以洞口影响系数。洞口影响系数根据开洞率确定。开洞率为洞口面积与墙段毛面积之比；窗洞高度大于层高的50%，按门洞对待。
3、 底框结构（函数、特征、刚度），
底框抗震墙的抗震计算可采用底部剪力法。动力计算简体可取为单质点体系，基本周期按一般单质点体系求解或按能量法近似公式计算，底部剪力、质点地震作用及层间剪力的计算方法与一般多层砌体结构房屋相同，但是考虑到变形集中对结构的不利影响，需对底层的地震作用作适当调整，纵向和横向地震剪力设计值均应乘以增大系数。
刚度：P157
对钢筋混凝土墙：=0.3
对黏土砖墙：=
4、 楼层地震剪力分配（影响因素、方法），
横向地震作用全部由横墙承担，而不考虑纵墙的作用。同样，纵向地震作用全部由纵墙承担，而不考虑横墙的作用。
横向楼层地震剪力在横向各抗侧力墙体之间的分配，不仅取决于每片墙体的层间抗侧力
等效刚度，而且取决于楼盖的整体水平刚度。楼盖的水平刚度一般取决于楼盖的结构类型和楼盖的宽长比。P144
无论哪种楼盖，均可按刚性楼盖考虑，即纵向地震剪力可按纵墙的刚度比例进行分配。
5、 构造柱，圈梁（作用、设置）
①构造柱：
作用：可以明显改善多层砌体结构房屋的抗震性能，可使砌体的抗剪强度提高10%～30%，提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关；由于构造柱对砌体的约束作用，从而可提高其变形能力；设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中部位的构造柱可起到减轻震害的作用。
设置：构造柱最小截面尺寸可采用240mm×180mm，钢筋混凝土构造柱必须先砌墙、后浇柱， 构造柱与墙连接处宜砌成槎，并应沿墙高每隔500mm 设26拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1 米。构造柱应与圈梁连接，以增加构造柱的中间支点。
②圈梁
作用：①加强房屋的整体性②圈梁作为楼盖的边缘构件，提高了楼盖的水平刚度，同时箍住楼盖，增强楼盖的整体性； 可以限制墙体斜裂缝的开展和延伸，使墙体裂缝仅在两道圈梁之间的墙体内发生，墙体抗剪强度得以充分发挥，同时提高了墙体的稳定性；圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响及减轻和防止地震时的地表裂缝将房屋撕破。
设置：
多层黏土屋、多孔砖房的现浇混凝土圈梁设置应合下列要求：
装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼、屋盖的砖房，横墙承重时应按有关要求设置圈梁；纵情承重时每层都应设置圈梁，且抗震横墙上的圈梁间距应比有关要求适当加密。
砖房现浇钢筋混凝土圈梁设置要求
1、减震控制（分类、含义）
含义：合理有效的抗震途径是对结构施加控制装置（系统），由控制装置与结构共同承受地震作用，即共同储存和耗散地震能量，以减轻结构的地震反应。这种结构抗震途径称为结构减震控制。
分类：是否需要外部能源输入分为：被动控制；主动控制；半主动控制； 混合控制 2、隔振系统组成及作用
P226 隔振系统组成：由隔振器、阻尼器、地震微动与风反应控制装置等部分组成。
隔震器的作用：一方面在竖向支撑建筑物的重量，另一方面在水平方向具有弹性能提供一定的水平刚度，延长建筑物的基本周期，以避开地震动的卓越周期，降低建筑物的地震反应，能提供较大的变形能力和自复位能力。
阻尼器的作用：吸收或耗能地震能量，抑制结构产生大的位移反应，同时在地震终了时帮助隔震器迅速复位。
地基微震动与风反应控制装置的作用是增加隔震系统的初期刚度，使建筑物在风荷载或轻微地震作用下保持稳定。
3、隔震层设置位置 在结构第一层以下的部位。
4、耗能减震的能量方程
传统抗震结构：=+++
耗能减震结构：=++++
1、工程结构灾害分类（机制、过程、特征）P245
根据灾害形成机制分为自然灾害、 人为灾害 ，根据灾害发生过程分为原生灾害和次生灾害
，按灾害发生特征分为突发性灾害和隐发性灾害 。
2、灾害一般特性
1、危害性和严重性； 2、突发性和永久性； 3、频繁性和不重复性 4、广泛性和区域性
3、减灾系统组成 主要由监测、预报、评估、防灾、抗灾和重建等子系统组成。
4、灾害等级划分
根据我国国情，按人员伤亡和经济损失将灾害分为五个等级：A 级（巨灾）、B 级（大灾）、C 级（中灾）、D 级（小灾）、E 级（微灾）。
5、燃烧（种类及极限点）
燃烧可分为：自燃、闪燃、着火和爆炸
自然的最低温度叫自然点；能引起可燃物质产生闪燃的最低温度称为该物质的闪点；可燃物发生着火的最低温度称为着火点或燃点。
6、地表变形种类及特征
地表下沉变形：地表下沉是地表变形的主要特征。
地表弯曲变形：
地表水平变形：水平变形通常和弯曲变形同时产生
7、抗地表变形平立面设计原则
“对称”：对承受较大附加应力的承重墙，应沿建筑物纵横方向的中心线对称布置，其内墙与外墙咬槎成整体。另外要求质量中心和刚度中心的距离尽量接近，避免在较大的地表变形作用下使建筑物产生扭矩；
“整齐”：建筑物体型力求简单，立面大体等高，楼层标高尽量一致，尽量避免高低错落，凹凸曲折和复式框架结构；
“均匀”：即建筑物的空间刚度应连续地渐变；
“低矮”：即重心要低，重心高的结构的抗变形、抗地震能力差；
8、热传递途径 主要由：热传导、热对流和热辐射三种
9、灭火的基本原理是：冷却、窒息、隔离和抑制。前三种是物理过程，抑制主要是指化学抑制。
灭火的基本原理：（1）从设计上保证建筑物内的火灾隐患降到最低点；（2）最快地知晓火情，最及时地依靠固定的消防设施自动灭火（3）保证结构具有规定的耐火强度，以利于建筑内的人员在相应的时间内有效地安全疏散。
10、防火基本措施 控制可燃物；隔绝助燃物；消除点火源；阻止火灾蔓延。
11、耐火极限
对任一建筑构件按标准升温曲线进行耐火试验，从构件受到火的作用起，到构件失去稳定性、完整性或隔热性为止的这段时间，称为构件的耐火极限，用小时表示。
11、爆炸分类
按反应相，气相爆炸、液相爆炸和固相爆炸；按爆炸能量，物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。
12、人防设计方针，防护对象
方针：长期准备、重点建设、平战结合的方针，坚持人防工程建设必须贯彻“与经济建设协调发展、与城市建设相结合”的原则。
防护对象：主要防御的武器是核武器、常规武器、化学武器和生物武器。