抗震基本概念

·基本概念地震：地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表面的震动。

震源：地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位称为震源。

震中：震源正上方的地面位置。

震中距：地面某处至震中的水平距离。

震中区/极震区：震中及其附近的地区。

震源深度：震中到震源的距离。

（60、300km）地震波分为体波和面波，体波分为纵波和横波，纵波周期短振幅小、横波周期长振幅大；面波周期长振幅大传播远。

地震动：由地震波传播所引发的地面振动。

通过记录地面运动加速度来反映。

三要素：振幅、频谱、持续时间。

地震震级：根据地震仪记录的地震波图确定。

震级每增加一级，能量增加30倍。

地震烈度：某一区域地表及建筑受某次地震影响的平均强弱程度。

基本烈度：一个地区在一定时期（我国50年）一般场地条件下按一定概率（我国10%）可能遭到的最大地震烈度。

是抗震设防的依据。

小震烈度/多遇烈度：50年限、地震烈度概率密度曲线的峰值烈度被超越概率为63.2%时这一峰值烈度。

大震烈度/罕遇地震烈度：·····2%·····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。

基本烈度较多遇烈度高约1.55度，较罕遇烈度约低1度。

地震作用：质点受到的最大惯性力。

地震的破坏作用：地表破坏、建筑物破坏、次生灾害。

抗震基本准则：小震不坏、中震可修、大震不倒。

三水准抗震设防要求、两阶段设计方法。

抗震设计三层次：概念设计（基本原则）、抗震设计（定量）、构造措施（整体性、加强薄弱环节）。

原则：注意场地选择、把握建筑体型、利用结构延性、设置多道防线、重视非结构因素。

·场地与地基卓越周期：振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期。

若某一周期的地震波与地基土层固有周期相近，由于共振的作用，这种地震波的振幅将得到放大，此周期称为卓越周期。

覆盖层厚度：地下基岩或剪切波速大于500米每秒的坚硬土层质地表的距离。

场地类别：根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度确定。

地基土液化：饱和松散的砂土或粉土，地震时易发生液化，使地基承载力丧失或降低甚至喷砂冒水的现象。

液化地基根据液化指数大小分为三个等级：轻微、中等、严重。

·抗震计算地震反应：由地震动引起的结构内力、变形、位移及速度、加速度等统称。

地震反应是动力反应，与地面运动及结构动力特性（自振周期、振型、阻尼）有关。

地震作用：质点受到的最大惯性力。

是间接作用，不是荷载。

惯性力：质点的质量与绝对加速度（地面运动加速度与质点相对地面的加速度之和）的乘积。

阻尼力：由结构内摩擦及结构周围介质（空气、水）对结构运动的阻碍造成。

与质点速度成正比，方向相反。

c-阻尼系数弹性恢复力；质点从振动位置恢复到平衡位置的力，由结构弹性变形产生。

刚度：使质点产生单位位移需在质点上施加的力。

＊单自由度体系：运动方程的解：齐次解--自由振动，ξ--临界阻尼比，一般工程为欠阻尼（ξ<1）；ξ=0时，单自由度体系的自由振动为简谐振动，其自振频率和周期是体系固有的，称为固有频率和固有周期。

特解1--简谐强迫振动，此时地面运动为简谐振动，质点为周期运动，β--振幅放大系数。

共振：结构体系自振频率与简谐地面运动频率相近时结构发生强烈振动反应的现象。

特解2--冲击强迫振动，此时地面运动为冲击运动，使体系质点产生速度，即初速度为V的体系自由振动。

特解3--一般强迫振动，一般地面运动（不规则的往复运动）下，该特解称为杜哈密积分。

通解=齐次解+特解表示：地震反应=自由振动+强迫振动，自由振动由体系初位移和初速度引起，强迫振动由地面运动引起。

有阻尼自由振动很快衰减。

地震反应谱Sa(T)：单自由度体系的地震最大绝对加速度反应与其自振周期的关系。

影响因素：体系阻尼比、地震动（振幅、频谱、持时）。

阻尼比越小反应谱值越大，地震动振幅越大反应谱值越大（线性），地震动频谱影响反应谱的形状（震中距越大和场地越软，地震反应谱的峰对应的周期越长），持时影响地震反应的循环往复次数。

设计反应谱：地震反应谱直接用于抗震设计有困难，专门研究可供结构抗震设计用的反应谱，称之为···F=Gkβ(T)地震系数k：地面运动绝对最大加速度与重力加速度的比值。

动力系数β：体系最大加速度反应与地面绝对最大加速度之比。

意义为体系加速度放大系数，具有可比性特征周期：反映地震震级、震中距和场地条件、设计分组等因素的下降段起始点对应的周期。

基本周期：对应于第一振型下基本频率的周期为基本周期。

自振周期：结构按某一振型完成一次自由振动所需时间，对应于某一振型的自振频率。

地震影响系数：α(T)=kβ(T)，意义与β(T)相同，是设计反应谱。

α(T)=Sa(T)/g 阻尼比不等于0.05时应作调整。

＊多自由度体系[K]--刚度矩阵，[M]--质量矩阵，[C]--阻尼矩阵W[M]){ϕ}=0---------动力特征方程，多自由度体系自由振动方程的代数形式。

([K]-2[][]02=wK--------动力特征值方程-M自振频率：一个n自由度体系，有n个自振源频率，称wi为体系第i阶自振圆频率。

振型：多自由度体系自由振动时，各质点在任意时刻位移幅值的比值是一定的，即在振动过程中形状保持不变，把反映体系自由振动形状的向量ϕi称为振型，与体系第i阶自振圆频率相应，即第i阶振型。

第几阶振型，在振型曲线上就与体系平衡位置有几个交点。

振型关于质量矩阵和刚度矩阵正交。

振型分解法：将多自由度体系的地震反应分解为若干个单自由度体系的组合，用反应谱 理论求解各阶振型的地震反应。

ij F --质点i 的第j 振型水平地震作用，定义为该阶振型最大惯性力。

j i i i i ij G F φγα= ：依次为质点i 的重量；第j 振型地震影响系数；第j 振参与系数； ij φ--振型j 在质点i 处的振型位移。

振型组合：通过体系各振型最大地震反应估计体系最大地震反应称为振型组合。

采用平方和开方的方法。

底部剪力法适用条件：建筑物高度不超过40m ，结构以剪切变形为主且质量和刚度沿高 度分布较均匀，结构地震反应将以第一振型为主，而结构第一振型接近直线。

假定：任意质点的第一振型位移与其高度成正比。

鞭梢效应：屋顶间、女儿墙、烟囱等由于重量和刚度突然变小，地震反应加剧的现象。

基本周期近似计算：能量法-- 一个无阻尼弹性体系做自由振动时，其总能量（变形能与动能之和）在 任意时刻保持不变。

i u --将质点重力荷载视为水平力所产生的该质点处的水平位移等效质量法--用一个等效单质点体系代替原来的多质点体系。

等效单质点体系的自 振频率与元多指点体系的基本自振频率相等；等效单质点体系自由振动的 最大动能与原多质点体系的基本自由振动最大动能相等。

δ--体系在等效质点处受单位水平力作用所产生的水平位移顶点位移法--将悬臂结构的基本周期用将结构重力荷载作为水平荷载所产生的顶 点位移来表示。

弯曲型杆--T u T 6.11=；剪切型--T u T 8.11=；弯剪型--T u T 7.11= 考虑竖向地震作用的结构：设防烈度8、9度地区的大跨唔该结构、长悬臂结构、烟囱及类似高耸结构和设防 烈度9度区的高层建筑。

竖向地震影响系数m ax 165.0αα=V χ---结构总重力荷载等效系数，取0.75 认为竖向地震作用的分布与重力荷载分布相同，G F V V ζ=，V ζ-竖向地震作用系数 质心--地震惯性力作用位置。

刚心--楼层平面抗力作用位置。

非弹性地震反应分析方法：弹塑性时程分析法、静力弹塑性分析方法。

滞回曲线--结构或构件在反复荷载作用下的力与非弹性变形间的关系曲线。

围成的面积 表示吸收能量的大小。

滞回模型--双线性模型（钢结构）、三线性模型（钢筋混凝土）、剪切滑移模型（砌体墙）简化方法：适用于不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架结构和填充墙钢筋混凝土框架结构、不超过20层且层刚度无突变的钢框架结构和支撑钢框架结构及单层钢筋混凝土柱厂房。

楼层屈服强度系数ζy：楼层i抗剪承载力与罕遇地震烈度下楼层i弹性地震剪力的比。

结构薄弱层：地震作用下，塑性变形集中发生在ζy最小或相对较小的楼层，称之为结构薄弱层。

ζy沿高度分布均匀的框架结构，可将底层作为结构薄弱层。

单层钢筋混凝土柱厂房薄弱层一般出现在上柱。

薄弱层层间弹塑性位移可由相应层间弹性位移乘以修正系数得到。

ηp--弹塑性位移增大系数。

重力荷载代表值：抗震设计时所考虑的重力荷载。

可对活载折减。

抗震验算的内容：多与地震下结构允许弹性变形验算。

多与地震下结构强度验算。

罕遇地震下结构弹塑性变形验算。

·砌体结构震害规律：刚醒楼盖房屋，上层破坏轻下层破坏重；柔性楼盖房屋，上层破坏重下层破坏轻。

横墙承重房屋震害轻于纵墙承重房屋。

坚实地基房屋轻于软弱、非均匀地基房屋。

预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重。

外廊式房屋震害较重。

房屋两端、转角、楼梯间、附属结构震害较重。

结构布置（概念设计）：优先采用横墙承重，其次考虑纵横墙共同承重；纵横墙应对称、均匀布置，沿平面应对齐、贯通，同一轴线上墙体宜等宽均匀，竖向上下连续；楼梯间不宜设在房屋尽端或转角处；用防震缝将复杂体型房屋划分为若干体型简单、刚度均匀的单元。

防震缝两侧均布设墙体，缝宽50-100mm。

计算步骤：确立计算简图、分配地震剪力、対不利墙段进行抗震验算。

计算简图中底部固定端取法：基础埋深较浅时取为基础顶面；基础埋深较深时取为室外地坪下0.5m处。

各墙剪力按墙体侧移刚度分配。

侧移刚度：墙体顶端加一单位力所产生的侧移为侧移柔度，侧移柔度的倒数为墙体侧移刚度。

横向楼层地震剪力分配：刚性楼盖--按各墙侧移刚度的比例分配，当高度、材料均相同，可按各抗震墙横截面积比例分配。

柔性楼盖--按各墙所承担的上部重力荷载比例分配，当重力荷载均匀分布，可按各墙从属面积比例分配。

中等刚度（装配式）--取平均值。

纵向楼层地震剪力分配：按各纵墙侧移刚度比例分配。

同一墙体某一墙肢：按各墙肢侧移刚度比例分配。

砌体抗剪强度理论：主拉应力强度理论、剪切摩擦强度理论、半经验半理论公式(实际) N ξ--砌体强度正应力影响系数RE γ--承载力抗震调整系数构造措施：目的--加强结构整体性，使之具有一定的变形能力（延性），保证抗震设计 目标的实现。

加强结构的连接----纵横墙连接、楼板间及楼板与墙体的链接；设置钢筋混凝土构造柱--外墙死角、横墙与外纵墙交接处、较大洞口两侧、大房间 内外墙交接处；构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎，构造 柱与每层圈梁连接，应穿过圈梁，保证纵筋上下贯通。

合理布置圈梁：作用--加强纵横墙连接、增强楼盖整体性、减小墙体的自由长度增 加墙体稳定性；有效约束墙体裂缝的开展；有效抵抗由于地震或其 他原因引起的地基不均匀沉降对房屋的破坏作用。