工程结构抗震设计授课教案

《工程结构抗震设计》电子教案

第一章地震基础知识与工程结构抗震设防

一、学习目的与要求

1、了解地震的主要类型及其成因；

2、了解世界及我国地震活动性以及地震成灾机制；

3、掌握地震波的运动规律和震级、地震烈度等地震强度度量指标；

4、掌握建筑抗震设防分类、抗震设防目标和抗震设计方法；

5、了解基于性能的工程结构抗震概念设计基本要求

二、课程内容与知识点

1、地震按其成因可分为三种主要类型，即火山地震、塌陷地震和构造地震。其中构造地震为数最多，危害最大。构造地震成因的局部机制可以用地壳构造运动来说明；构造地震成因的宏观背景可以借助板块构造学说来解释。

2、地球上地震活动划分为两个主要地震带：环太平洋地震带和地中海南亚地震带。我国地处环太平洋地震带和地中海南亚地震带之间，是一个多地震国家，抗震设防的国土面积约占全国面积%。

3、地震灾害主要有地表的破坏、工程结构的破坏造成的直接灾害，地震引发的火灾、水灾、海啸等次生灾害，以及由前面两种灾害导致的工厂停产、城市瘫痪、瘟疫蔓延等诱发灾害。

4、地震波是一种弹性波，它包括体波和面波，体波分为纵波和横波，面波分为瑞雷波和乐甫波。地震波传播速度以纵波最快，横波次之，面波最慢。纵波使工程结构产生上下颠簸，横波使工程结构产生水平摇晃，当体波和面波同时到达时振动最为剧烈。

5、地震震级是表示地震本身大小的等级，它以地震释放的能量为尺度，根据记录到的地震波来确定的。地震烈度是指某地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度，它是按地震造成的后果分类的。一次地震只有一个震级，烈度随距离震中的远近而异。

6、工程结构抗震设防的依据是中国地震烈度区划图中给出的基本烈度或其他地震动参数。为反映不同震级和震中距的地震对工程结构影响，《建筑抗震规范》将建筑工程的设计地震划分为三组，不同设计地震分组，采用不同的设计特征周期和设计基本地震加速度值。

7、三水准的抗震设防要求：(1)当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不损坏或不需修理仍可继续使用(小震不坏)；(2)当遭受本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经过一般修理或不需修理仍可继续使用(中震可修)；(3)当遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不倒塌，或不发生危及生命的严重破坏(大震不倒)。

二阶段设计方法：第一阶段设计是多遇地震下承载力验算和弹性变形计算。取第一水准地震动参数，用弹性方法计算结构弹性地震作用和弹性变形，保证必要强度、控制侧向变形，满足第一水准“不坏”和第二水准“可修”的要求；再通过合理的结构布置和抗震构造措施，

增加结构耗能和变形能力，满足第三水准“不倒”的要求。第二阶段设计是罕遇地震下弹塑性变形验算。对于特别重要的结构或抗侧能力较弱的结构，取第三水准的地震动参数进行薄弱部位弹塑性变形验算。

8、抗震设计中，根据建筑遭受地震破坏后可能产生的经济损失、社会影响及其在抗震救灾中的作用，将建筑物按重要性分为甲、乙、丙、丁四类，对于不同重要性的建筑，采取不同的抗震设防标准。

9、抗震概念设计就是依据历次震害总结出的经验，进行合理结构布置，采取可靠构造措施，提高结构抗震性能。概念设计包括结构平面和竖向布置，复杂体型处理、结构体系选择以及结构构件强度、刚度和延性的合理匹配、非结构构件的连接等方面的内容。

三、习题与思考题

1、地震按其成因分为几种类型按其震源深浅又分为哪几种类型

2、试述构造地震成因的局部机制和宏观背景

3、试分析地震动的空间分布规律及其震害现象

4、地震波包含了哪几种波它们的传播特点是什么对地面运动影响如何

5、什么是地震震级什么是地震烈度两者有何关联

6、地震基本烈度的含义是什么

7、为什么要进行设计地震分组

8、试列出三座城市的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和所属的设计地震分组

9、什么是建筑抗震三水准设防目标和两阶段设计方法

10、我国规范根据重要性将抗震类别分为哪几类，不同类别的建筑对应的抗震设防标准是什么

11、什么是建筑抗震概念设计包括哪些方面的内容

12、根据经验公式，某次地震释放的能量大约是5×1024尔格，它对应的里氏震级是多少

四、考核目标与要求

识记：构造地震、震源、震中、震源深度、震源距、震中距、震级、地震烈度、地震基本烈度

领会：地震的类型（分别按成因、震源深浅、震级大小）；地震波的种类，传播特点及对地面运动的影响；建筑抗震的三水准设防目标和两阶段设计方法；建筑类别和设防标准；建筑抗震的概念设计

第二章场地、地基和基础抗震

一、学习目的与要求

1、了解工程地质条件对震害的影响

2、掌握建筑场地类别划分的依据及划分方法

3、了解天然地基基础抗震验算方法

4、掌握场地土液化的概念及其影响因素，了解场地土液化的判别方法与抗液化措施

二、课程内容与知识点

1、工程地质条件对震害的影响包括对局部地形的影响、局部地质构造的影响以及地下水位的影响；

2、建筑场地类别是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分的；

3、地基土抗震承载力是在地基土的静承载力基础上乘以一个大于1的调整系数，但对软弱土的抗震承载力不予提高；

4、地震引起饱和砂土和粉土的颗粒趋于密实，同时孔隙水来不及排出，孔隙水压力增大，颗粒间的有效应力减少，达到一定程度，土体完全丧失抗剪能力，呈液体状态，称为砂土液化，影响因素包括：土层的地质年代、土的组成、土层的相对密度、土层的埋深、地下水位的深度以及地震烈度和地震持续时间；

5、场地土的液化判别分两步进行，即初步判别和标准贯入试验判别。初步判别主要根据土层地质年代、粉土的粘粒含量百分率、基础埋深和上覆非液化土层厚度以及地下水位深度来判别。标准贯入试验判别是利用专门的试验设备并按规定的方法在现场进行试验；

6、地基抗液化措施应根据建筑物的抗震设防类别和地基的液化等级，结合具体情况综合确定，主要包括全部消除液化沉陷、部分消除液化沉陷以及基础和上部结构处理；

三、习题与思考题

1、什么是场地，怎样划分场地土类型和场地类别

2、简述选择建筑场地的相关规定

3、如何确定地基抗震承载力简述天然地基抗震承载力的验算方法

4、已知某建筑场地的钻孔资料见下表，试计算该场地土层的自振周期，并按《抗震规范》的规定来确定该建筑场地的类别

土层资料

5、什么是砂土液化液化会造成哪些危害影响液化的主要因素有哪些

6、怎样判别地基土的液化，如何确定地基土液化的危害程度

7、简述可液化地基的抗液化措施