工程结构抗震设计知识点

地震可以划分为：诱发地震（人工爆破）和天然地震（构造地震、火山地震）。 震源深度：震源到震中的垂直距离。 震中距：地面某处至震中的水平距离。

地震波的传播速度，以纵波最快、横波次之、面波最慢。 地震动的三要素：峰值（最大振幅）、频谱和持续时间。

地震危险性分析：指用概率统计方法评价未来一定时间内，某工程场地遭受不同程度地震作用的可能性。

地震烈度：指某一区域内的地表和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。一次地震，表示地震大小的震级只有一个，地震烈度可以有多个。

基本烈度：指一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定概率（我国取10%）可能遭遇到的最大地震烈度。它是一个地区进行抗震设防的依据。

地震的破坏作用主要表现为：地表破坏、建筑物破坏、次生灾害。

小震：50年被超越概率为63.2%，中震：50年被超越概率为10%，大震：50年被超越概率为2%。基本烈度较多遇地震烈度约高1.55度，而较罕遇地震烈度约低1度。 三水准的抗震设防要求：

第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需要修理仍可继续使用； 第二水准：当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用； 第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。 两阶段设计：

第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其他荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形。这一阶段设计，保证了第一水准的强度要求和变形要求。其k值相当于基本烈度的1/3。

第二阶段设计：在罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变形。这一阶段设计，旨在保证结构满足第三水准的抗震设防要求。其k值相当于基本烈度的1.5~2倍。

建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则：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。

我国建筑抗震设计规范将建筑物按其用途的重要性分：特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类。 地震区的建筑宜选择有利地段、避开不利地段、不在危险地段建设。 建筑物平、立面布置的基本原则：对称、规则、质量与刚度变化均匀。 地震效应主要取决于：覆盖土层厚度、土层剪切波速、岩层阻抗比。 场地类别是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度两指标综合确定的。 覆盖层厚度：地下基岩或剪切波速>500m/s的坚硬土层至地表面的距离。 固有频率（固有周期）：无阻尼体系自振频率或周期。 体系地震反应=自由振动+强迫振动

影响地震反应谱的因素：体系阻尼比、地震动。 振型组合时振型反应数的确定：

1、 一般情况下，可取结构前2~3阶振型反应进行组合，但不多于结构自由度数。

2、 当结构基本周期T1 >1.5s时或建筑高宽比大于5时，可适当增加振型反应组合数。 结构基本周期的近似计算：能量法、等效质量法、顶点位移法。 等效质量法等效原则：

1、 等效单质点体系的自振频率与原多质点体系的基本自振频率相等；

2、 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的最大动能相等。 顶点位移法：弯曲型1.6、剪切型1.8、弯剪型1.7。

GB5001-2001规定：设防烈度为8度和9度区的大跨度屋盖结构、长悬臂结构、烟囱及类似高耸结构和设防烈度为9度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用。

计算高耸结构或高层建筑竖向地震作用时，结构等效重力荷载取为实际总重力荷载的75%。可近似取竖向地震影响系数最大值为水平地震影响系数最大值的65%。

我国建筑抗震设计规范规定：对于质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响。

根据多高层建筑的特点，为简化计算，可采用以下假定：

1、 建筑各层楼板在其自身平面内为绝对刚性，楼板在其水平面内的移动为刚体位移。

2、 建筑整体结构由多榀平面内受力的抗侧力结构（框架或剪力墙）构成，各榀抗侧力结构在其自身平面内刚度很大，

在平面外刚度很小，可以忽略。

3、 结构的抗扭刚度主要由各榀抗侧力结构的侧移恢复力提供，结构所有构件自身的抗扭作用可以忽略。 4、 将所有质量（包括梁、柱、墙等质量）都集中到各层楼板处。

考虑到一般建筑结构角部构件受双向水平地震作用的影响较大，为便于工程设计，抗震计算时可只考虑单向水平地震作用，但将角部构件的水平地震作用效应提高30%，然后与其他荷载组合。

结构非弹性最大地震反应的简化计算方法，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。 结构抗震计算方法：底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法。 GBJ50011-2001规定，各类建筑结构的抗震计算，采用下列方法：

1、 高度不超过40m，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，可采

用底部剪力法；

2、 除1外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法；

3、 特别不规则建筑、甲类建筑和7度、8度时Ⅰ、Ⅱ类场地>100m；8度Ⅲ、Ⅳ类场地>80m；9度>60m的高层建筑，

应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结构的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

采用时程分析法进行结构抗震计算时，应注意下列问题：1、地震波的选用2、最小底部剪力要求3、最少地震波数。 抗震验算内容：

1、 多遇地震下结构允许弹性变形验算，以防止非结构构件（隔墙、幕墙、建筑装饰等）破坏。 2、 多遇地震下强度验算，以防止结构构件破坏。

3、 罕遇地震下结构的弹塑性变形验算，以防止结构倒塌。 进行结构抗震设计时，对结构构件承载能力加以调整（提高），主要考虑下列因素： 1、 动力荷载下材料强度比静力荷载下高；

2、 地震是偶然作用，结构的抗震可靠度要求可比承受其他荷载的可靠度要求低。

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