工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本知識(shí)教學(xué)課件

工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本知識(shí)教學(xué)課件匯報(bào)人：AA2024-01-12目錄抗震設(shè)計(jì)基本概念與原理場(chǎng)地、地基與基礎(chǔ)抗震措施建筑結(jié)構(gòu)體系與構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與附屬設(shè)施抗震措施減隔震技術(shù)原理及應(yīng)用實(shí)例抗震性能化設(shè)計(jì)與評(píng)估方法抗震設(shè)計(jì)基本概念與原理0101地震波類型體波（包括縱波和橫波）和面波（包括勒夫波和瑞利波）。02地震波傳播特性地震波在不同介質(zhì)中傳播速度不同，且隨著距離的增加，地震波的能量會(huì)逐漸衰減。03影響地震波傳播的因素震源機(jī)制、震中距、地震波傳播路徑的地質(zhì)條件等。地震波傳播及影響因素小震不壞01在遭遇低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需進(jìn)行修理可繼續(xù)使用。02中震可修在遭遇相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般性修理仍可繼續(xù)使用。03大震不倒在遭遇高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防目標(biāo)結(jié)構(gòu)選型與布置選擇對(duì)抗震有利的結(jié)構(gòu)類型和布置方案，避免采用不規(guī)則或抗震性能較差的結(jié)構(gòu)形式。剛度與強(qiáng)度分布合理分布結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，避免局部削弱或突變，防止應(yīng)力集中。延性設(shè)計(jì)通過采取構(gòu)造措施和選擇合適的材料，提高結(jié)構(gòu)的延性，使結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的變形能力。多道防線設(shè)計(jì)通過設(shè)置多道抗震防線，確保結(jié)構(gòu)在地震作用下的整體穩(wěn)定性和安全性。抗震設(shè)計(jì)基本原則與方法場(chǎng)地、地基與基礎(chǔ)抗震措施02場(chǎng)地分類標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)場(chǎng)地土類型、覆蓋層厚度和地下水位等因素，將場(chǎng)地劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，不同類別場(chǎng)地有不同的抗震措施要求。場(chǎng)地選擇原則選擇穩(wěn)定性好、地形平坦、開闊、地質(zhì)條件良好的場(chǎng)地，避開不利地段，如軟弱土、液化土、采空區(qū)等。場(chǎng)地選擇與分類標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同地基條件，可采用換填、夯實(shí)、擠密、排水固結(jié)、膠結(jié)等方法進(jìn)行地基處理，提高地基承載力和穩(wěn)定性。地基處理應(yīng)滿足承載力、變形和穩(wěn)定性要求，同時(shí)要考慮地基與上部結(jié)構(gòu)的相互作用，確保整體抗震性能。地基處理方法地基處理要求地基處理方法及要求根據(jù)上部結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及分布、地質(zhì)條件等因素，選擇合適的基礎(chǔ)類型，如獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)等。針對(duì)不同基礎(chǔ)類型，采取相應(yīng)的抗震措施，如加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度、設(shè)置隔震溝或隔震支座等，以減小地震作用對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)，要確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性和承載力滿足抗震要求。基礎(chǔ)類型選擇抗震措施基礎(chǔ)類型選擇與抗震措施建筑結(jié)構(gòu)體系與構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)03框架結(jié)構(gòu)體系由梁和柱組成，具有空間分隔靈活、自重輕、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，但側(cè)向剛度較小，需設(shè)置支撐或剪力墻以抵抗水平荷載。剪力墻結(jié)構(gòu)體系利用建筑物的墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)，具有較好的整體性和側(cè)向剛度，適用于高層住宅等建筑?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)體系在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置一定數(shù)量的剪力墻，形成框架與剪力墻協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系，兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)，適用于高層建筑。筒體結(jié)構(gòu)體系由核心筒與外圍框架組成，核心筒為豎向承重和抗側(cè)力構(gòu)件，外圍框架僅承受豎向荷載，適用于超高層建筑。常見建筑結(jié)構(gòu)體系類型及特點(diǎn)靜力法01基于結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，將水平荷載簡(jiǎn)化為靜力荷載，通過計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和變形情況。該方法適用于規(guī)則、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。動(dòng)力法02考慮地震動(dòng)的動(dòng)力特性，將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為多質(zhì)點(diǎn)體系或連續(xù)體模型，通過振動(dòng)方程求解結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。該方法適用于復(fù)雜、不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。有限元法03將結(jié)構(gòu)離散化為有限個(gè)單元，通過單元?jiǎng)偠染仃嚭秃奢d向量組裝得到整體剛度矩陣和荷載向量，進(jìn)而求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和變形情況。該方法適用于任意形狀、復(fù)雜邊界條件的結(jié)構(gòu)。水平荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)保證梁的強(qiáng)度和剛度滿足要求，避免梁的剪切破壞和彎曲破壞；合理布置梁的縱向鋼筋和箍筋，確保梁的延性和耗能能力；考慮梁的變形對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能的影響。柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)保證柱的承載力和延性滿足要求，避免柱的壓潰和剪切破壞；合理設(shè)置柱的縱向鋼筋和箍筋，提高柱的變形能力和耗能能力；考慮柱的軸壓比、剪跨比等參數(shù)對(duì)柱性能的影響。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度滿足要求，避免節(jié)點(diǎn)的脆性破壞；合理設(shè)置節(jié)點(diǎn)的鋼筋連接和錨固措施，確保節(jié)點(diǎn)的傳力可靠；考慮節(jié)點(diǎn)的變形對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能的影響。關(guān)鍵構(gòu)件（如梁、柱、節(jié)點(diǎn)）設(shè)計(jì)要點(diǎn)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與附屬設(shè)施抗震措施04強(qiáng)度影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度通常較低，在地震作用下容易破壞，其破壞會(huì)對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，如引起局部應(yīng)力集中、改變傳力路徑等。剛度影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件如填充墻、隔墻等會(huì)增加結(jié)構(gòu)的剛度，從而改變結(jié)構(gòu)的自振周期和地震作用下的動(dòng)力特性。穩(wěn)定性影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞可能會(huì)影響主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如填充墻的倒塌可能導(dǎo)致相鄰承重構(gòu)件的失穩(wěn)。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如填充墻、隔墻）對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響分析樓梯間作為重要的垂直交通設(shè)施，在地震時(shí)應(yīng)保持通行功能。設(shè)計(jì)要求包括采用合理的結(jié)構(gòu)形式、加強(qiáng)構(gòu)造措施、確保梯段和平臺(tái)的整體性等。電梯井是高層建筑中的重要附屬設(shè)施，其抗震設(shè)計(jì)需考慮井道結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以及地震時(shí)電梯設(shè)備的運(yùn)行安全。附屬設(shè)施（如樓梯間、電梯井）抗震設(shè)計(jì)要求電梯井抗震設(shè)計(jì)樓梯間抗震設(shè)計(jì)重型設(shè)備的安裝可能對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的局部荷載，需要進(jìn)行專門的抗震設(shè)計(jì)，以確保設(shè)備在地震時(shí)的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)備安裝影響管線布置應(yīng)盡量避免穿越結(jié)構(gòu)的重要受力部位，以免在地震時(shí)因管線破壞而影響主體結(jié)構(gòu)的安全。同時(shí)，管線自身的抗震措施也需要加以考慮，如采用柔性連接、設(shè)置減震支吊架等。管線布置影響設(shè)備安裝和管線布置對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響考慮減隔震技術(shù)原理及應(yīng)用實(shí)例05

減隔震技術(shù)基本原理介紹減隔震技術(shù)定義通過采用特定的隔震支座、阻尼器或耗能裝置等，減小或隔離地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，以達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的。減隔震技術(shù)作用在地震發(fā)生時(shí)，通過延長結(jié)構(gòu)自振周期、增加阻尼比等方式，降低結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng)，從而減小結(jié)構(gòu)的地震作用力和變形。減隔震技術(shù)分類根據(jù)作用機(jī)理和構(gòu)造形式的不同，減隔震技術(shù)可分為基礎(chǔ)隔震、層間隔震和混合隔震等類型。利用橡膠的高彈性和阻尼特性，通過增大結(jié)構(gòu)自振周期和阻尼比來減小地震反應(yīng)。具有承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、耐久性強(qiáng)等特點(diǎn)。橡膠隔震支座在地震作用下，通過滑動(dòng)摩擦面的相對(duì)滑動(dòng)來消耗地震能量，從而減小地震反應(yīng)。具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、易于維護(hù)等特點(diǎn)。滑動(dòng)摩擦隔震支座在橡膠隔震支座中加入鉛芯，利用鉛芯的塑性變形和耗能能力來減小地震反應(yīng)。具有承載能力強(qiáng)、耗能效果好、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。鉛芯橡膠隔震支座常見減隔震支座類型及其性能特點(diǎn)某高層建筑應(yīng)用基礎(chǔ)隔震技術(shù)通過在建筑物底部設(shè)置橡膠隔震支座，延長結(jié)構(gòu)自振周期，減小地震加速度反應(yīng)，從而降低了結(jié)構(gòu)的地震作用力和變形。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，該技術(shù)可顯著提高建筑物的抗震性能。某橋梁工程應(yīng)用層間隔震技術(shù)通過在橋梁墩柱間設(shè)置滑動(dòng)摩擦隔震支座，利用滑動(dòng)摩擦面的相對(duì)滑動(dòng)來消耗地震能量，從而減小地震反應(yīng)。該技術(shù)可顯著提高橋梁的抗震性能，保障橋梁在地震中的安全運(yùn)營。某地鐵車站應(yīng)用混合隔震技術(shù)通過在車站底部設(shè)置橡膠隔震支座和鉛芯橡膠隔震支座，同時(shí)采用層間隔震技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地鐵車站的多重保護(hù)。該技術(shù)可顯著降低地鐵車站的地震反應(yīng)，保障地鐵運(yùn)營安全。減隔震技術(shù)在工程實(shí)例中應(yīng)用分析抗震性能化設(shè)計(jì)與評(píng)估方法06010203性能化設(shè)計(jì)概念性能化設(shè)計(jì)是一種基于結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法，它強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)水平下的性能表現(xiàn)，并以此作為設(shè)計(jì)依據(jù)。通過設(shè)定明確的性能目標(biāo)，可以確保結(jié)構(gòu)在地震中的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。性能化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法相比，性能化設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)勢(shì)更加靈活可以根據(jù)不同的性能目標(biāo)和需求進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)，滿足多樣化的抗震需求。性能化設(shè)計(jì)概念及優(yōu)勢(shì)闡述考慮了結(jié)構(gòu)在地震中的多方面性能，如承載力、變形能力、耗能能力等，從而提高了結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。更加全面通過合理的性能目標(biāo)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以降低結(jié)構(gòu)的建造成本和維護(hù)成本。更加經(jīng)濟(jì)性能化設(shè)計(jì)概念及優(yōu)勢(shì)闡述不同性能水平下結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)確定方法在此性能水平下，結(jié)構(gòu)應(yīng)保持基本完好，不出現(xiàn)明顯的損壞或裂縫。主要性能指標(biāo)包括結(jié)構(gòu)的最大層間位移角限值、構(gòu)件的應(yīng)力限值等。中等破壞性能水平在此性能水平下，結(jié)構(gòu)允許出現(xiàn)一定程度的損壞，但不應(yīng)影響整體穩(wěn)定性和安全性。主要性能指標(biāo)包括結(jié)構(gòu)的塑性鉸分布、構(gòu)件的屈服機(jī)制等。不倒塌性能水平在此性能水平下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠承受極端地震動(dòng)的作用而不發(fā)生倒塌。主要性能指標(biāo)包括結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、抗傾覆能力等。輕微損壞性能水平結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化通過調(diào)整結(jié)構(gòu)體系的布置和剛度分布，提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。例如，采用隔震技術(shù)、消能減震技術(shù)等。構(gòu)件設(shè)計(jì)優(yōu)化針對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)