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1、 1 抗震计算的精髓是共振，构件设计的精髓是延性 框架结构抗震设计原理框架结构抗震设计原理 一一、地震地震 A、成因 地壳运动：全球六大板块：欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块、南 极洲板块 亚欧板块与太平洋板块日本群岛（日本） 、台湾省（中国） 、菲律宾群岛（菲律宾）等。 亚欧板块与印度洋板块小亚细亚半岛 （土耳其） 、 伊朗高原 （伊朗、 阿富汗） 、 印度河 （巴 基斯坦） 、雅鲁藏布江（中国） 、喜马拉雅山脉（印度、中国、尼泊尔） 、孟加拉湾（孟加拉 国） 、苏门答腊岛、爪哇岛（印度尼西亚） 。 亚欧板块与非洲板块直布罗陀海峡、地中海、阿尔卑斯山脉、阿特拉斯山脉（阿尔
2、及利 亚、西班牙、意大利、土耳其等） 。 南极洲板块与美洲板块（消亡边界）墨西哥、中美洲、安第斯山脉（秘鲁、智利） 。 B、地震波地震波：体波和面波；纵波和横波 两个概念： （1）在地球体内传播后又返回地表的地震波称为体波；体波又分为纵波和横波俩种。最初 到达地面的波叫纵波，其振幅小，周期短。随后到达的波叫横波，其振幅大，周期稍长。 （2）场地土中的波除了体波之外，还有面波。地震面波是指地震激发的沿着地球表面传播 的地震波。它是地波经过地层界面多次反射、折射后投射到地面时形成的次生波。面波分为 瑞利波和乐夫波。 在地震记录图上，纵波最先到达，横波到达最迟，面波在体波之后到达。 UnRegist
3、ered 2 地震动在地表面引起的破坏力主要是横波和面波的水平和竖向振动。 C、烈度烈度 UnRegistered 3 多遇地震多遇地震小震众值烈度，比基本烈度低 1.55 度 设法烈度地震中震基本烈度 罕遇地震罕遇地震大震罕遇烈度，比基本烈度高 1 度 三水准三水准：小震不坏小震不坏、中震可修中震可修、大震不倒大震不倒 就水平地震影响系数最大值，其众值烈度，基本烈度和罕遇烈度之间的比例关系为 1：2.8：55.5 左右。 概率和经济性 一命二运三风水，四积德五读书 按照目前的科学技术水平，人们还不能准确地预测预报未来地震发生的时间、空间、强度等 问题。所以要提高结构的抗震安全性，就须采用多级
4、抗震设防的思想 D、加速度和地震影响系数峰值加速度和地震影响系数峰值 地震系数地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度之比 K=a/g。 动力系数动力系数：结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。 地震影响系数地震影响系数：地震系数与动力系数的积。 建筑结构的地震影响系数建筑结构的地震影响系数，是指多次地震作用下，不同自震周期 T，相同阻尼比的理想 简化的单质点体系的结构加速度反应与重力加速度之比， 是多次地震反应的包络线， 是所谓 标准反应谱或平均反应谱。它是地震系数 k 与结构物加速度的放大倍数的乘积。 UnRegistered 4 结构物加速度的放大倍数结构物加速度的放大倍数
5、相互转换相互转换 水平地震影响系数最大值为 0.08，重力加速度为 9.801m/s2，所以 7 度多遇地震区域的加 速度有效峰值为 0.08*9.801/2.25=0.348 7 度多遇地震的的加速度有效峰值为 0.35m/s2X2.25/=0.08g=0.08X9.8m/s2 UnRegistered 5 E、地震波的频谱特性地震波的频谱特性 特征周期特征周期：是在抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类别等因 素的下降段起始点对应的周期值 卓越周期卓越周期：是根据覆盖层厚度 H 和土层剪切波速 vs 按公式 T04H/vs 计算的周期，表示场 地土最主要的振动特性 地
6、震波卓越周期地震波卓越周期： 自振周期自振周期：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间 基本周期基本周期是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间 频率含量频率含量 傅立叶变换傅立叶变换： UnRegistered 6 傅里叶变换能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它们 的积分的线性组合 UnRegistered 7 二二、建筑物建筑物 地震力：地面突然振动时，分布在结构中的质量造成的惯性会阻止结构产生位移，由此产生 地震力，类似于外部施加的侧向力 A、振型振型 振动频率和振型是结构的固有特性，和面积、惯性矩类似。 周期、振型和阻尼比是结构模态振动的基本参数。
7、 将复杂多质点系结构的振动分解为单纯的单质点系的分量将复杂多质点系结构的振动分解为单纯的单质点系的分量，此分量就是振型此分量就是振型，权重是频率权重是频率 的参数的参数。 结构的反应，是其各个振型反应的组合，但各振型的参与系数（即贡献）是不同的。 特征值和特征向量，频率和振型 地震激励是具有丰富频谱特性的，结构的振型贡献受到地震波的频谱特性的影响。 振型分解 振型可以作为一种广义空间的坐标轴振型可以作为一种广义空间的坐标轴，从而形成振型空间从而形成振型空间，在这个空间中在这个空间中，弹性体系在任弹性体系在任 意一个时刻的振动状态都可以用一个点来描述意一个时刻的振动状态都可以用一个点来描述，这个
8、点在振型空间的位置或者坐标这个点在振型空间的位置或者坐标，就是就是 体系这个时刻的振动状态在所有振型坐标轴上的投影值的全部集合体系这个时刻的振动状态在所有振型坐标轴上的投影值的全部集合。我们把这种描述方法我们把这种描述方法 简称为振型展开简称为振型展开，而将振动状态在各个振型坐标轴上的投影叫做广义坐标而将振动状态在各个振型坐标轴上的投影叫做广义坐标。求解广义坐标求解广义坐标 的过程又称作振型分解的过程又称作振型分解。 UnRegistered 8 第一振型为主的原因第一振型为主的原因： 由最小势能定理可以知道由最小势能定理可以知道，在所有满足几何边界的可能位移中在所有满足几何边界的可能位移中，
9、真实位移总是使得结构体真实位移总是使得结构体 系势能最小系势能最小。这是自然界存在的客观规律这是自然界存在的客观规律，“水往低处流水往低处流”就是这个道理就是这个道理。结构结构在失稳时的在失稳时的 挠曲线和自振时的振型曲线是完全一致的挠曲线和自振时的振型曲线是完全一致的，这种一致性决定了这种一致性决定了 挠曲线和挠曲线和 振型曲线之间的振型曲线之间的 相互联系相互联系。 通过用一定的频率对结构进行激振，观测相应点的位移状况，当观测点的位移达到最大时， 此时频率即为固有频率。 实际结构的振动形态并不是一个规则的形状，而是各阶振型相叠加的结果 B、反应谱反应谱 确定反应谱相关参数的意义确定反应谱相
10、关参数的意义 UnRegistered 9 在抗规 5.1.4 条中有这样的表示：建筑结构的地震影响系数应根据烈度烈度、场地类别和设计地场地类别和设计地 震分组震分组和结构自振周期结构自振周期以及阻尼比阻尼比确定。 烈度：用于地震系数也就是加速度时程的峰值 场地类别和设计地震分组：用于确定场地的特征周期 速度谱 UnRegistered 10 位移谱 C、周期反复荷载下钢筋砼的材料特性周期反复荷载下钢筋砼的材料特性 钢筋 UnRegistered 11 混凝土 配有箍筋的约束混凝土 UnRegistered 12 三三、抗震设计的原则抗震设计的原则 A、一般原则一般原则 B、延性延性 抗震设计
11、是要结合外部条件和结构构造控制塑性铰部位，实现有利的破坏机制和良好耗能 能力的塑性铰以满足延性要求。 外部条件：建筑条件，结构布置 结构构造：算不清的就是构造 塑性铰：破坏部位、耗能部位 破坏机制：框架有梁铰和柱铰 耗能能力：主角钢筋主角钢筋 延性：延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能 力的一种性能。通过抗震等级体现。 UnRegistered 13 C、设设防防目标和实现方法目标和实现方法三水准三水准，两阶段两阶段 设防设防目标目标：小震不坏小震不坏，中震可修中震可修，大震不倒大震不倒 设计方法设计方法：两阶段设计两阶段设计和构造和构造 UnRegist
12、ered 14 水准 涵义 要 求 第一水准 小震不坏 当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时， 一般不受损坏或不需修理仍可继续使用 第二水准 中震可修 当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响 时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续 使用 第三水准 大震不倒 当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇 地震影响时， 不致倒塌或发生危及生命的严重破 坏 阶段 目 标 烈度 地 震 作 用 性质 受力状态 作用效应组合 第一阶段 小 震 不 坏 （隐含中震 可修） 小震 可变作用 弹性（部 分 弹 塑 性） 承载力验算采用基本组合；多层、高层钢筋 混凝土房屋层间弹性位移计算，采用短期效 应组
13、合，即标准组合 第二阶段 大震不倒 大震 偶然作用 弹塑性 部分建筑物的层间弹塑性位移验算，采刚短 期效应组合，即标准组合 UnRegistered 15 四四、框架结构框架结构构件构件抗震设计抗震设计钢筋是主角钢筋是主角 A、构件设计构件设计 框架结构的多道防线：梁和柱，固有强柱弱梁 钢筋是主角：固有强剪弱弯 构件截面的应力特性 规范中框架梁的要求： UnRegistered 16 规范中框架柱的要求： 相同的构件处于不同的部位，延性要求不一样，构造措施也不相同，如周边转角、平面变化 等相对薄弱楼层处。 延性构件需和非延性构件保持一定比例， 前者对后者起到良好的稳定作用， 使结构具有较好 的变形能力，满足总体延性的要求。 B、扭转扭转的概念设计的概念设计 夺命剪刀脚 UnRegistered
