目录
1.抗震设计方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
1.1结构抗震计算内容┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 1
1.2地震的作用、作用效应特点及分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 1
1.3结构地震反应分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 1
1.3.1振型分解反应谱法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
1.3.2底部剪力法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
1.3.3动力时程分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
1.3.4静力弹塑性分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
2.建筑抗震设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
2.1两阶段设计方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
2.2抗震性能化设计方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
2.2.1性能化设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
2.2.2性能化设计的计算要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
3.多层和高层钢结构房屋抗震设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
3.1层和高层钢结构房屋主要震害特征┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
3.2多高层钢结构选型与布置┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
3.3多高层钢结构抗震计算及设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9
3.3.1计算模型┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9
3.3.2钢梁、钢柱抗震设计的原则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11
3.3.3连接抗震设计的原则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11
1.抗震设计方法
1.1结构抗震计算内容
在抗震设防区建造建筑物时，必须考虑地震对结构的影响，并对其进行抗震设计。
抗震设计中，当结构形式、布置等初步确定后，一般应进行抗震计算，结构抗震计算包括以下三方面内容。
(1)结构所受到的地震作用及其作用效应（包括弯矩、剪力、轴力和位移）的计算。
(2)将地震作用效应与其他荷载作用如结构的自重、楼屋面的可变荷载、风荷载等效应进行
组合，确定结构构件的最不利内力。
(3)进行结构或构件截面抗震能力计算及抗震极限状态设计复核，使结构或构件满足抗震承
载力与变形能力等要求。
1.2地震的作用、作用效应特点及分析方法
当地震时地面反复晃动使地面产生加速度运动并强迫建筑物产生相应的加速度，这时，相当于有一个与加速度相反的惯性力即地震作用。地震作用于结构自重或活荷载等静态作用不同，它是一种动态作用，与结构所在地区场地的地震动特性和结构动力特性有关。
地震作用在空间和时间上的随机性很大，每次地震发生的时间较短，因此地震作用是一个随机过程。根据超越概率的大小，可分为多遇地震作用和罕遇地震作用等，多遇地震作用为可变作用，其抗震设计属于短暂设计状况，罕遇地震为偶然作用，其抗震设计状态属于偶然状况。
地震作用效应是指由地震动引起结构每一个瞬时内力或应力、瞬时应变或位移、瞬时运动加速度、速度等。由于地震作用效应是一种随时间快速变化的动力作用，故又称地震反应。与地震作用类似，地震反应也是一个随机过程。
静态作用往往比较直观，一般可按有关规定较方便地计算得到，静态作用的效应可按有关静力学方法计算，静力解只有一个。而地震作用及其效应的分析属结构动力学范畴，需确定运动微分方程并求解，其中地震激励输入时通过结构物的底部地基基础向上部结构传递，地震动输入是一个动力过程，所得地震反应是一时间历程。
地震作用及其效应的分析方法有动力分析法和反应谱法两类。动力分析法需以结构和地震动输入为基础，建立动力模型和运动微分方程，用动力学理论计算地震动过程中结构反应的时间历程，又称时程分析法。
反应谱法是以线弹性理论为基础，根据结构的动力特性并利用地震反应谱曲线计算振型地震作用，再按静力方法求振型内力和变形。反应谱法按分析所采用的振型多少又分为振型分解反应谱法和底部剪力法。其中振型分解反应谱法考虑的振型较多，计算精度较高，适用于大多结构，底部剪力法仅考虑一个基本振型或前两个振型，适用于较低的简单结构。
1.3结构地震反应分析方法
在实际的建筑结构抗震设计中，少数结构可简化为单自由度体系外，大量的建筑结构都应简化为多自由度体系。在单向水平地震作用下，结构地震反应分析方法有振型分解反应谱法、底部剪力法、动力时程分析方法以及非线性静力分析等方法。
1.3.1振型分解反应谱法
振型分解反应谱法基本概念是：假定结构为多自由度弹性体系，利用振型分解和振型的正交性原理，将n个自由度弹性体系分为n个等效单自由度弹性体系，利用设计反应谱得到
每个振型下等效单自由度弹性体系的效应，再按一定的法则将每个振型的作用效应组合成总的地震效应进行截面抗震验算。
(1) 多自由度弹性体系的运动方程
多自由度弹性体系在水平地震作用下的变形如图1.3.1所示。有运动方程：
11[()()]()()0n n
i i g ik k ik k k k m x t x
t C x t K x t ==+++=∑∑ （1.3.1）
对于一个n 质点的弹性体系，可以写出n 个类似于式
（1.3.1）的方程，将组成一个由n 个方程组成的微分
方程组，其矩阵形式为：
[]{()}[]{()}[]{()}[]{}()g M x t C x t K x t M I x
t ++=- (1.3.2)
式中
[M]——体系质量矩阵;
[K]——体系刚度矩阵;
[C]——阻尼矩阵，一般采用瑞雷阻尼
2）振型的正交性
多自由度弹性体系自由振动时，各振型对应的频率各不相同，任意两个不同的振型之间存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大简化多自由度弹性体系运动微分方程组的求解。包括三类正交性：
质量矩阵的正交性：{}[]{}0
T
j i X M X =()j i ≠ 刚度矩阵的正交性：{}[]{}0
T
j i X K X =()j i ≠ 阻尼矩阵的正交性：{}[]{}0
T
j i X C X =()j i ≠ 3）振型分解
运用振型正交性，对式1.3.2进行化简展开后可得到n 个独立的二阶微分方程，对于第j 振型，可写为：
{}[]{}(){}[]{}(){}[]{}(){}[]{}{}()
T T T T
j j j j j j j j j j j g X M X q t X C X q t X K X q t X M X I x t ++=- （1.3.3）
引入广义质量、广义刚度和广义阻尼的概念后，式1.3.3可视为单自由度体系运动微分方程进行计算
4）多自由度弹性体系的地震作用效应组合
由于各振型作用效应的最大值并不出现在同一时刻，因此如果直接由各振型最大反应叠加估计体系最大反应，其结果显然偏大，这会过于保守。通过随机振动理论分析，得出采用平方和开方的方法（SRSS ）法估计平面结构体系最大反应可获得较好的结果，即：
S =
(1.3.4)
1.3.2 底部剪力法
用振型分解反应谱法计算多自由度结构体系的地震反应时，需要计算体系的前几阶振型和自振频率，对于建筑物层数较多时，用手算就比较繁琐。理论分析研究表明：当建筑物高度不超过40m ，以剪切变形为主且质量和刚度沿刚度分布比较均匀、结构振动以第一振型为主且第一振型接近直线（见图1.3.2）时，该类结构的地震反应可采用底部剪力法。
1） 底部剪力法的计算
1EK F Gq α= （1.3.5）
式中 1α——对应于结构基本自珍周期的水平地震影响系数
G ——结构的总重力总荷载代表值
q ——为高振型影响系数，经过大量计算结果统计分析表明，
当结构体系各质点质量和层高大致相同时，有：3(1)2(21)
n q n +=+ 对于单自由度体系。q=1；对于多自由度体系，取0.75~0.9，
《抗震规范》取0.85.
2） 水平地震作用分布图1.3.2简化的第一振型
根据底部剪力法的适用条件，结构第一振型为主且接近直线，即任意质点的第一振型位移与其所处高度成正比。则可推得各质点水平地震作用： 1i i
i EK n k
k k G H F F G H ==∑ （1.3.6）
1.3.3 动力时程分析方法
动力时程分析方法是将结构作为弹性或弹塑性振动系统，建立振动系统的运动微分方程，直接输入地面加速度时程，对运动微分方程直接积分，从而获得振动体系各质点的加速度、速度、位移和结构内力的时程曲线。时程分析方法是完全动力方法，可以得出地震时程范围内结构体系各点的反应时间历程，信息量大，精度高；但该法计算工作量大，且根据确定的地震动时程得出结构体系的确定反应时程，一次时程分析难以考虑不同地震时程记录的随机性。
时程分析方法分为振型分解法和逐步积分方法两种。振型分解法利用了结构体系振型的正交性，但仅适用于结构弹性地震反应分析；而逐步积分方法既适用于结构弹性地震反应分析，也适用于结构非弹性地震反应分析。
结构时程分析时，需要解决结构力学模型的确定、结构或构件的滞回模型、输入地震波的选择和数值求解方法的确定。
1） 结构的力学模型
结构动力时程分析模型可以分为材料层次的实体分析模型和构件层次的简化分析模型。材料层次的实体分析模型以结构中各材料的应力-应变关系曲线为基础，而构件层次的简化分析模型以构件的力-变形关系曲线为基础。
图1.3.3 简化分析模型
构件层次的简化分析模型常用的有层模型和杆模型两种，如图1.3.3所示。层模型假定结构质量集中于楼面和屋面处，且计算中仅考虑层间变形，适用于砌体结构和强梁弱柱型框架结构。杆模型以杆件为基本计算单元，计算结果比较精确，适用于强柱弱梁性框架结构，也适用于框架-剪力墙结构。
2）输入地震波的选择
根据我国《抗震规范》规定：采用时程分析时，应按建筑物场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表1.3.1采用。
表1.3.1 时程分析所用地震加速度时程的最大值单位:cm/s2
为考虑地震波的随机性，时程分析时应选用多条地震波进行计算结构反应，当取3组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解法的较大值；当取7组及7组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%
3）数值求解方法
根据结构体系的运动方程，将地震作用持续时间划分为微小时段t （通常称为时间步长），通过上述可计算每一步的位移增量，与前一步的位移反应叠加可得当前步的位移反应，将其作为后一步的初始值，依此类推可得出全部时程的反应值，称之为逐步积分方法。
对增量动力方程解忧不同的求解方法，如线性加速度法，平均加速度法，纽马克β法、威尔逊θ法等.
1.3.4静力弹塑性分析方法
由于时程分析法都够计算地震反应全过程中各时刻结构的内力和变形形态，给出结构的开裂和屈服顺序，发现应力和弹塑性变形集中的部位，从而判断结构的屈服机制、薄弱环节及可能的破坏类型，因此被认为是结构弹塑性分析的最可靠方法。目前，对一些特殊的、复杂的重要结构越来越多地利用时程分析方法进行计算分析，许多国家已将其纳入规范。但是时程分析法分析技术复杂、计算耗时，计算工作量大、结果处理繁杂，因此在实际工程抗震设计中该方法通常仅限于理论研究中，并没有得到广泛应用。鉴于此，寻求一种简化的评估方法，能在某种程度上近似地反映结构在强震作用下的弹塑性性能，这将具有一定的应用价值。
静力弹塑性分析方法（POA）作为一种结构非线性响应的简化计算方法，近年来引起了广大学者和工程设计人员的关注。POA方法比较符合基于结构性能的抗震设计概念。POA方
法的目标是获得弹性反应谱法或动力分析法所不能得到的某些结构响应特征，即获得在可能遭遇的地震作用下结构构件的内力、结构整体或局部变形等。POA方法的主要用途为：估计重要单元的变形能力，暴露设计中潜在的薄弱环节，找到结构发生大变形的部位，估计结构的整体稳定性等。这种方法在现阶段比较现实，也易于被工程设计人员所掌握，可以从微观和宏观上了解结构弹塑性性能，得到有用的静力分析结果。
POA方法基本步骤如下:
①假定沿结构高度分布的水平荷载形式，将荷载施加于结构上，逐渐增大荷载，使结构由弹性工作状态开始，经历开裂、屈服，最终达到目标位移，最后可以得到结构底部剪力，顶点位移关系，如图1.3.4（a）所示。
②利用单自由度体系和多自由度体系的转换关系，建立结构等效体系。将第①步计算得到的曲线转换等效单自由度体系的加速度-位移曲线，作为结构的能力曲线，如图1.3.4（b）所示。
③将抗震规范设计反应谱或某一地震动作为输入计算等效单自由度体系de反应谱，转换为对应于不同阻尼比或延性比的加速度-位移曲线，作为需求谱曲线，如图1.3.4（c）所示。
④将能力谱曲线和需求曲线画在同一坐标的平面内，如果两曲线不相交，说明结构未达到设计地震的性能要求即结构无法抵御预计的地震，会发生破坏或倒塌；如果相交，则定义交点为特征反应点，从而可根据该店对应的结构基底剪力、顶点位移和层间位移等，来评估结构的抗震性能，如图1.3.4（d）所示。
2.建筑抗震设计
建筑抗震设计包括概念设计、抗震计算和抗震构造措施三个方面。建筑抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计原则和设计思想，进行建筑
和结构总体布置并且确定细部构造的过程。抗震计算是考虑地震作用效应参与组合下的构件强度验算和结构变形验算或抗震性能验算。抗震构造措施是根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。
抗震计算为设计提供了定量手段，而概念设计不仅在总体上把握抗震设计的基本原则，而且由概念设计所形成的抗震构造措施还可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等方面保证抗震计算结果的有效性。
图2.1 建筑抗震设计内容
建筑抗震设计的内同如图2.1所示。建筑抗震概念设计的主要内涵包括场地选择、建筑体型、结构布置、结构体型、抗震防线、强度刚度均衡、连接与非结构构件等许多方面。抗震构造措施包括材料要求、构件截面尺寸、各结构体系的构造措施要求等。
2.1 两阶段设计方法
我国采取两阶段设计方法以实现建筑抗震设防的“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准要求。第一阶段设计是基于多遇地震作用进行的强度和变形验算以及抗震措施。由于抗震构件设计可靠性水平水准的提高，既满足了在第一水准下具有必要的承载力可靠度，又满足第二水准的损坏可修的目标。对大多数结构，可只进行第一阶段设计外，而通过概念设计和抗震构造措施来满足第二、第三水准的设计要求。
第二阶段设计是基于罕遇地震作用进行的结构弹塑性变形验算。对地震时易倒塌的结构，有明显薄弱层的不规则结构以及由专门要求的建筑，除进行第一阶段设计外，还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算，并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求。
2.1.1地震作用计算方法
如前所述，介绍了目前常用的地震作用计算方法，即底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析方法。
以上几种方法只有逐步积分的时程分析方法适用于结构弹性和弹塑性地震反应分析，其余方法仅适用于结构弹性地震反应分析。
不同的结构采用不同的分析方法在各国抗震规范中均有体现，底部剪力法和振型分解反应谱法仍是基本方法，时程分析方法作为补充计算方法，只有对特别不规则、特别重要的和较高的高层建筑才要求采用。《抗震规范》规定了各类建筑结构的抗震计算方法：
2.2抗震性能化设计方法
基于性能的抗震设计方法的基本思想是使所设计的工程结构在使用期内满足各种预定的性能目标。我国目前所采用的以结构安全性为主的“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准目标，就是一种抗震性能目标，知识对中震和大震只有定性要求，没有定量的抗震性能化设计原则和设计指标。
2.2.1性能化设计要求
1）选定地震动水准
对设计使用年限50年的结构，可选用多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用。对设计使用年限超过50年的结构，宜考虑实际需要和可能，经专门研究后对地震作用做适当调整。对建于发展断裂两侧附近的结构，地震动参数应计入近场的影响。
2）选定性能目标
应根据实际需要和可能，分别选定针对整个结构，结构的局部部位或关键部位，结构的关键部件、重要构件、次要构件，以及建筑构件和机电设备支座的性能目标。
3）选定性能设计目标
设计应选定分别提高结构或其关键部位的抗震承载力、变形能力，或同时提高抗震承载力和变形能力的具体指标，还应考虑不同水准下结构不同部位的水平和竖向构件承载力的要求。
2.2.2性能化设计的计算要求
分析模型应正确、合理地反映地震作用的传递途径和楼盖在不同地震动水准下是否整体或分块处于弹性工作状态。
弹塑性分析可根据性能目标所预期的结构弹塑性状态，分别采用增加阻尼的等效线性方法以及静力或动力非线性分析方法。
结构非线性分析模型相对于弹性分析模型可以有所简化，但二者在多遇地震下的线性分析结果应基本一致；应计入重力二阶效应、合理确定弹塑性参数，应依据构件的实际截面、配筋等计算承载力，可通过与理想弹塑性假定计算结果对比，着重发现构件可能破坏部位及弹塑性变形程度。
3.多层和高层钢结构房屋抗震设计
3.1 多层和高层钢结构房屋主要震害特征
钢结构具有强度高、延性好、重量轻、抗震性能好的优点。总体来说，在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小。但也不能完全忽视钢结构的震害。多高层钢结构在地震中的破坏形式有三种：节点连接破坏、构件破坏、结构倒塌。
1）节点连接破坏
节点连接破坏主要有两种形式，一种是支撑连接破坏，另一种是梁柱连接破坏。节点域的破坏形式比较复杂，主要有加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝。
2）构件破坏
构件破坏的主要形式有：支撑压屈、梁柱局部失稳、柱水平裂缝或断裂破坏。
3）结构倒塌
结构倒塌时地震中结构破坏最严重的形式。当结构布置不当、设计不当或构造存在缺陷时就可能造成结构倒塌。
3.2多高层钢结构选型与布置
《抗震规范》规定的钢结构民用房屋的结构类型和最大高度列于表3.1中。平面和竖向均不规则的钢结构，适用的最大高度宜适当降低。
表3.1 钢结构房屋的最大适用高度
房屋的高宽比，特别是高层建筑的高宽比，主要反映结构抗测力刚度、抗弯刚度和整体抗倾覆等情况。此外，对于高层钢结构房屋，还涉及风荷载作用下建筑物内人员舒适感的问题，因此钢结构房屋的平面总宽度不宜过小。《抗震规范》规定的钢结构房屋的高宽比列于表3.2中。
表3.2 钢结构民用房屋的最大适用高宽比
钢结构房屋应根据设防分类、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按表3.3确定。
表3.3 钢结构房屋的抗震等级
1）结构选型
在结构选型上，多层和高层钢结构无严格界限。钢结构房屋的结构体系主要有框架体系、框架-支撑体系、框架-抗震墙板体系、筒体体系、巨型框架体系等等。上述几种结构体系各有其优缺点，一般应尽量选择有多道抗震防线的结构体系。
3）结构平面布置①②③④⑤
多高层钢结构的平面布置应尽量满足下列要求：
①建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合，同时各层刚心与质心接近在同一竖直线上。
②建筑的开间、进深宜统一
③宜避免结构平面不规则布置
④高层建筑钢结构不宜设置防震缝，但薄弱部位应注意采取措施提高抗震能力。如结构平面不规则，可设置防震缝，将平面不规则的结构，分解为几个结构平面较规则的部分。
多高层钢结构的竖向布置应尽量满足下列要求：
①楼层刚度大于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的刚度降低不超过50%
②相邻楼层质量之比不超过1.5（屋顶层除外）
③立面收进尺寸的比例＞0.75
④任意楼层抗侧力构件的总受剪承载力大于其相邻上层的80%
⑤框架—支撑结构中，支撑（或剪力墙板）宜竖向连续布置，除底部楼层和外伸刚臂所在楼层外，支撑的形式和布置在竖向宜一致。
结构布置的其他要求：
①高层钢结构宜设置地下室，在框架-支撑（剪力墙板）体系中，竖向连续布置的支撑（剪力墙板）应延伸至基础；设置地下室时，框架柱应至少延伸到地下一层。
②8、9度时，宜采用偏心支撑、带缝钢筋混凝土剪力墙板、内藏钢板支撑、外伸臂框架或其它消能支撑。
③采用偏心支撑框架时，顶层可为中心支撑。
④楼板宜采用压型钢板（或预应力混凝土薄板）加现浇混凝土叠合层组成的楼板。
3.3多高层钢结构抗震计算及设计
3.3.1 计算模型
1）楼盖刚度确定
进行多高层钢结构地震作用下的内力与位移分析时，一般可假定楼板在自身平面内为绝对刚性。对整体性较差、开孔面积大、有较长的外伸段的楼板，宜采用楼板平面内的实际刚度进行计算。
2）模型选择
可采用平面抗侧力结构的空间协同计算模型。当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不计扭转效应时，可采用平面结构计算模型。当结构平面或立面不规则、体型复杂，无法划分平面抗侧力单元的结构以及筒体结构时，应采用空间结构计算模型。
3）杆件变形
高层钢结构在地震作用下的内力与位移计算，应考虑梁柱的弯曲变形和剪切变形，尚应考虑柱的轴向变形。一般可不考虑梁的轴向变形，但当梁同时作为腰桁架或桁架的弦杆时，则应考虑轴力的影响。
3.3.2钢梁、钢柱抗震设计的原则
一般来说，钢结构构件(梁、柱、支撑等)的抗震设计包括三部分内容：构件的强度验算；构件的稳定验算；为保证构件截面的塑性变形能充分开展，同时满足构件的局部失稳不先于构件的整体失稳所需，对构件的宽厚比、长细比等进行的构造限制。
钢梁的抗震破坏主要表现在梁的侧向整体失稳和局部失稳，钢梁的强度及变形性能根据其板件宽厚比、侧向支撑长度及弯矩梯度、节点的连续构造等的不同而有很大差别。在抗震设计中，为了满足抗震要求，钢梁必须具有良好的延性性能。因此必须正确设计界面尺寸，合理布置侧向支撑，注意连接构造，包成其充分发挥变形能力。钢梁抗震设计包括强度验算、整体稳定验算和构造措施三部分内容。
钢柱设计钢梁抗震设计类似。
3.3.3 连接抗震设计的原则
钢结构的连接对结构受力有着重要影响，是保证钢结构安全的重要部位。当非抗震设防时，应按结构处于弹性受力阶段设计；当抗震设防时，为了满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准目标，应按结构进入弹塑性阶段设计。连接的承载力应高于构件截面的承载力。为此，对于刚结构的所有连接，除应按地震组合内力进行弹性设计验算外，还应进行“强连接弱构件”原则的极限承载力验算。即对连接应作二阶段设计，在第一阶段，
钢结构抗侧力体系构件连接的承载力设计值不应小于相邻构件的承载力设计值，高强度螺栓连接不得滑移；在第二阶段，连接的极限承载力应大于相连构件的屈服承载力。
钢结构的连接，根据具体情况可采用焊接、高强螺栓连接或栓焊混合连接。节点的焊接连接根据情况可采用全熔透或部分熔透焊缝，对于要求与母材等强的焊接连接及框架节点塑性区段的焊接连接，必须采用全熔透焊缝。
参考文献
[1]杨溥, 李英民.《建筑结构抗震设计》
[2]《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
[3] 李应斌. 基于结构性能的抗震设计理论研究与展望[J].地震工程与工程振动2001,24(1)
[4]辛炯明.多高层钢结构住宅抗震性能研究[D]. 北京:北京交通大学,2009
[5]《钢结构设计规范》(GB50017-2014)
[6]孙作海.高层钢结构抗震研究[J].民营科技,2011,(6):267.
[7]张馨月.高层钢结构抗震性能分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(8).
[8]周佳毅.复杂高层钢结构抗震性能分析[D].浙江大学建筑工程学院,2008.
[9]张煜,蔡焕琴.概念设计优化高层钢结构抗震[C].//第六届全国现代结构工程学术研讨会.2006:1037-1040.
第37卷 第1期2005年3月西安建筑科技大学学报(自然科学版) J1Xi’an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition) Vol.37 No.1 Mar.2005 基于结构性能的抗震设计与抗震评估方法综述 邢 燕,牛荻涛 (西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055) 摘 要:基于性能的结构设计是21世纪抗震设计的发展趋势,而新建结构的抗震设计与在役结构的抗震评估及加固设计则是减轻地震灾害的二个重要方面.对基于性能的结构设计方法进行了评述,并对性能设计理论在结构抗震性能评估与加固设计中的应用状况进行了分析,进一步指出建立在役结构抗震性能评估及加固理论与方法需研究解决的问题. 关键词:结构性能;抗震设计;抗震评估;在役结构 中图分类号:TU311.3 文献标识码:A 文章编号:100627930(2005)0120024205 Ξ Summarization of performance-based seismic design and evaluation method XING Yan,NIU Di2tao (School of Civil Eng.,Xi’an Univ.of Arch.&Tech.,Xi’an710055,China) Abstract:Performance2based design is the development current of seismic design of the21th century.Two important aspects of alleviating earthquake disaster are seismic design of new structures and seismic evaluation as well as the retrofit design of existing structures.The methods of performance2based design are reviewed in this paper.The actuality and existent problems are analyzed and that performance2based design is applied to seismic evaluation and retrofit design. Key words:performance;seismic design;seismic evaluation;existing structure 1989年美国加洲Lorma Prieta地震(Ms7.1)和1994年美国Northridge地震(Ms6.7),伤亡数百人,而造成的经济损失高达150～200亿美元;1995年日本阪神大地震(Ms7.1)[1],死亡5500多人,造成的经济损失高达1000亿美元,震后的恢复重建工作花费两年多时间,耗资近1000亿美元.2000年我国台湾发生的7.6级地震,死亡2103人,房屋倒塌上万,对经济影响也十分巨大.上述震害说明,随着经济的发展和人口密度的增加,人们逐渐认识到过去的仅以保证人的生命安全为目标的设计理论,在抗震设计理念、适应社会需求等方面都存在一定的不足.按规范设计的建筑物可以避免倒塌而不危及人的生命,但一次地震,甚至一次中等大小的地震所造成的损失,就大大超过了社会和业主所能接受的程度.因此,现代及未来的建筑不仅要防止倒塌,还要考虑控制经济损失,保证结构使用功能的延续等问题. 近年来国际上提出了基于结构性能的抗震设计理论(Performance2based seismic design,简称PBSD),其基本思想是以结构抗震性能分析为基础,针对每一种设防水准(如50a超越概率为6312%, Ξ收稿日期:2003207208 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50078044) 作者简介:邢 燕(19792),女,山西长治人,硕士研究生,主要从事服役结构的抗震性能评估和加固研究.
《建筑结构抗震设计》期末考试复习题 一、名词解释 (1)地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量； (2) 地震震级：表示地震本身大小的尺度，是按一次地震本身强弱程度而定的等级； (3)地震烈度：表示地震时一定地点地面振动强弱程度的尺度； (4)震中：震源在地表的投影； (5)震中距：地面某处至震中的水平距离； (6)震源：发生地震的地方； (7)震源深度：震源至地面的垂直距离； (8)极震区：震中附近的地面振动最剧烈，也是破坏最严重的地区； (9)等震线：地面上破坏程度相同或相近的点连成的曲线； (10)建筑场地：建造建筑物的地方，大体相当于一个厂区、居民小区或自然村；(11)沙土液化：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土在地震时有变密的趋势，使孔隙水的压力急剧上升，造成土颗粒局部或全部将处于悬浮状态，形成了犹如“液化”的现象，即称为场地土达到液化状态； (12)结构的地震反应：地震引起的结构运动； (13)结构的地震作用效应：由地震动引起的结构瞬时内力、应力应变、位移变形及运动加速度、速度等； (14)地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度的比值； (15)动力系数：单质点体系最大绝对加速度与地面运动最大加速度的比值； (16)地震影响系数：地震系数与动力系数的乘积； (17)振型分解法：以结构的各阶振型为广义坐标分别求出对应的结构地震反应，然后将对应于各阶振型的结构反应相组合，以确定结构地震内力和变形的方法，又称振型叠加法； (18)基本烈度：在设计基准期（我国取50年）内在一般场地条件下，可能遭遇超越概率（10％）的地震烈度。 (19)设防烈度：按国家规定权限批准的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。(20)罕遇烈度：50年期限内相应的超越概率2％~3％，即大震烈度的地震。 (21)设防烈度 (22)多道抗震防线：一个抗震结构体系，有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同作用； (24)鞭梢效应；
基于结构性能的抗震设计理论综述摘要：基于结构功能的设计理论是90年代国际上提出的新概念，是抗震设计理念上的一次变革。本文首先阐述了基于结构性能的设计理论产生的背景、研究内容、设计流程；然后重点介绍了目前已被世界地震工程界广泛应用的基于位移的设计方法；最后就其研究和应用前景进行了展望。 关键词：结构性能抗震设计位移位移延性系数能力需求曲线 discuss on aseismatic design based on structural performance abstract: aseismatic design based on structural performance was put forward firstly in 90’s of last century. it was a reform of design ideas . this paper introduced the background、content and process of the design theory. the method of design based on displacement which has been applied widely was emphasized. at the end of this paper, the development of the design was analysed. keywords: structural performance, aseismatic design, displacement, modulus of displacement ductibility, curve of capability demand. 前言： 传统的抗震设计方法是以保证人的生命安全为原则的设计方
本学期的“工程结构抗震分析”课程首先介绍了地震与地震震害以及结构抗震分析的必要性和其方法的发展过程，然后简单回顾了一下结构动力学基础，接下来认识了地震波与强震地面运动的特性，以及地震作用下结构的动力方程，最后重点讲述了几种抗震设计分析方法——反应谱分析法，时程分析法（弹性和弹塑性），和静力弹塑性分析法。通过一个学期的学习，本人对强震地面运动特征和抗震设计原理和方法有了一定的了解和把握。 在进行建筑、桥梁以及其它结构物的抗震设计时，一般都要遵循以下五个步骤：抗震设防标准选定、抗震概念设计、地震反应分析、抗震性能验算以及抗震构造设计，其流程如图1 所示。 本文将着眼于图1流程中的第3个步骤， 从我国现行规范中的3种最常用的结构响应分 析方法出发，简单介绍一下其各自的基本概念 和适应范围（具体原理和计算过程在此不再详 述，读者可另查阅相关课本和规范），以及现有 抗震设计规范中存在的问题，以便初学者对结 构抗震设计分析方法有个初步的认识，也作为 本人对本课程的学习总结。 一．3种最常用的结构响应分析方法 1．底部剪力法 定义：根据地震反应谱理论，以工程结构 底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作 用相等来确定结构总地震作用的一种计算方 法。 底部剪力法适用于基本振型主导的规则和 高宽比很小的结构，此时结构的高阶振型对于 结构剪力的影响有限，而对于倾覆弯矩则几乎 没有什么影响，因此采用简化的方式也可满足 工程设计精度的要求。 高规规定：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高层 建筑结构，可采用底部剪力法。 底部剪力法尚有一个重要的意义就是我们可以用它的理念，简化的估算建筑结构的地震响应，从而至少在静力的概念上把握结构的抗震能力，它还是很有用的。 2．振型分解反应谱法 定义：振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 反应谱的振型分解组合法常用的有两种：SRSS和CQC。虽然说反应谱法是将并非同一时刻发生的地震峰值响应做组合，仅作为一个随机振动理论意义上的精确，但是从实际上它对于结构峰值响应的捕捉效果还是很不错的。一般而言，对于那些对结构反应起重要作用的振型所对应频率稀疏的结构，并且地震此时长，阻尼不太小（工程上一般都可以满足）时，SRSS是精确的，频率稀疏表面上的反应就是结构的振型周期拉的比较开；而对于那些结构
一。抗震设计思路发展历程 随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。 最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用（0.1倍自重）用于结构设计。到了60年代，随着地面运动记录的不断丰富，人们通过单自由度体系的弹性反应谱，第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势，揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾，当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度，这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究，人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态，并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此，也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服，并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。 由以上可以看出，结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。 二。现代抗震设计思路及关系 在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路，其主要内容是： 1.合理选择确定结构屈服水准的地震作用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值（即中震的），再以不同的R（地震力降低系数）得到不同的设计用地面运动加速度（即小震的）来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准。 2.制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施（强柱弱梁、强剪弱弯）和抗震构造措施。 现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心是关系，关系主要指在不同滞回规律和地面运动特征下，结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数；而为最大非弹性反应位移与屈服位移之比，称为位移延性系数；T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。 60年代开始，研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终不变的前提下，通过对不同周期，不同屈服水准的非弹性单自由度体系做动力分析，得到了有关弹塑性反应下最大位移的规律：对T大于1.0秒的体系适用“等位移法则”即非弹性反应下的最大位移总等于同一地面运动输入下的弹性反应最大位移。对于T在0.12－0.5秒之间的结构，适用“等能量法则”即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。当“等能量原则”适用时，随着R的增大，位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与R 相同的比例增长更快。由以上规律我们可以看出，如果以结构弹性反应为准，把结构用来做
青岛黄海职业学院教师教案 （编号1）年月日课题第十三章建筑结构抗震设计基本知识 课时 13.1 概述13.2抗震设计的基本要求 教学目的熟悉地震波、震级、烈度的概念；明确建筑抗震设防依据、目标及分类标准；理解抗震概念设计的基本内容和要求 教学重点抗震设防要求 教学难点抗震设防要求 教学关键点地震波、震级、烈度的概念 教具《建筑结构》教材及教案 板书设计第十三章建筑结构抗震设计基本知识 13.1 概述 三、震级 一、构造地震 二、地震波
四、烈度 13.2抗震设计的基本要求 五、抗震设防 青岛黄海职业学院教师教案 教案内容及教学过程提示与补充
课题导入： 地球是一个近似于球体的椭球体，平均半径约6370km，赤道半径约6378km，两极 半径约6357km． 地球内部可分为三大部分：地壳、地幔和地核． 课程新授： 第十三章建筑结构抗震设计基本知识 13.1 概述 一、构造地震 地震按其成因划分为四种类型： 1．火山地震：由于火山爆发而引起的地震； 2．陷落地震：由于地表或者地下岩层突然发生大规模陷落和崩塌而造成的地震； 3．诱发地震：由于人工爆破,矿山开采及工程活动引发的地震； 4．构造地震：由于地球内部岩层的构造变动引起的地震(约占地震发生的90%)—— 是结构抗震的主要研究对象 震源、震中和震中距 地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位为震源；震源正上方的地面位置为震 中；地面某处至震中的水平距离为震中距． 二、地震波 地震时振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这就是地震波。它包括在地球内部传 播的体波和只限于在地球表面传播的面波。 1.体波 体波中包括有纵波和横波两种形式。 纵波是由震源向外传递的压缩波，这种波质点振动的方向与波的前进方向一致，其特点是 振幅小、传播速度快，能引起地面上下颠簸（竖向振动）。 横波是由震源向外传递的剪切波，其质点振动的方向与波的前进方向垂直，其特点是周 幅大、传播速度较慢，能引起地面水平摇晃。 2.面波 面波是体波经地层界面多次反射传播到地面后，又沿地面传播的次生波。面波的特点是 振幅大，能引起地面建筑的水平振动。面波的传播是平面的，衰减较体波慢，故能传播到很远地震波的传播以纵波最快，横波次之，面波最慢。因此，地震时一般先出现由纵波 引起的上下颠簸，而后出现横波和面波造成的房屋左右摇晃和扭动。 青岛黄海职业学院教师教案 教案内容及教学过程提示与补充
未来抗震发展趋势之我见 作者：张子北发布：2015.05.29 【摘要】 随着我国城镇化道路的逐步实现，在可预见的未来，最大限度地预防和减小地震灾害所引发的损失，必将是我国未来几年最急迫的课题。因此，适合本国国情的新的地震预防和抗震设计理念，以及新兴的抗震材料应用也变得越来越急迫！本文通过比较传统的抗震方法和新兴的设防理念，介绍了新理论的优越性以及未来在我国的应用发展趋势。 【关键字】 地震抗震传统结构发展趋势 【正文】 一、引言 随着21世纪的到来，国家制定了未来几年的城镇化规划，随着人口密度的增加，伴之而来的由自然灾害而带来的损失也越大。为应对频发的自然灾害，有效提高建筑安全等级则成为了一个必须面对且更需有效解决的现实问题，这关乎生命，关乎未来，关乎国家的可持续发展。而在所有危害建筑的自然灾害当中，地震危害首当其冲。在人口密集区的一次大型地震，不仅给该地区带来了极其巨大的经济损失，也带给本地区人民无以平复的生命灾难的创伤！ 地震灾害具有突发性强、破坏性大和比较难预测的特点。目前，地震的监测预报还是个世界性的难题。而且即使做到震前预报，如果建筑及其设施的抗震性能薄弱，也难以避免经济损失。因此，有效的抗震设防是建筑防震减灾的关键性任务。随着城镇化道路步伐的加快，未来抗震研究与发展则变得越来越重要，也变得极具挑战性，就此，分析未来抗震技术的发展也变得不可或缺。 二、地震的机理及破坏力 地震，俗称地动，其本质为一种自然现象。触发此种自然现象的原因极多，如：地层受到挤压而断裂错动，局部岩层的坍塌，火山喷发等。各种原因引起的震动以波的形式向上传递至地表时引起地面的运动，形成地震。震中距越小，破坏力越强。其中，以构造型地震的破坏性为最大，影响面为最广。而火山地震和陷落地震则因为成因的不同，影响较小，破坏性也较小。 类型成因影响
谈建筑结构抗震设计方法 摘要：地震具有突发性，且可预见性低，因此应以贯彻预防为主要方针，而其最根本的就是要搞好抗震设防和提高现代高层建筑抗震能力。本文从多个角度的建筑抗震设计方法，建筑抗震概念设计两方面进行概述。 地震是自然灾害在我国比较常见的之一，它的特点是突发性强，破坏性和可预见性低，所以为了增强建筑结构的抗震性能，一定要科学合理的抗震设计，有效提高现代建筑的抗震性能，以预防为主，从根本上有效保证建筑物的抗震性能，如何尽量减少地震所造成的破坏和损失。 一、建筑抗震概念设计 地震是一种难以把握的随机振动，其自身的复杂性和不确定性对于准确预测房屋遭遇的参数和特性无非是现代建筑科技的挑战。抗震在结构分析方面仍存在许多不确定性因素，例如未充分考虑非弹性性质，空间结构作用和阻尼变化，材料实效等诸多因素，因此抗震设计不能完全依赖计算得到的结果。长期抗震经验总结的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理论应是抗震问题的基本立足点，同时也是良好结构性能的决定因素。 1 建筑场地的选择 地震中经常出现的“轻灾区有重灾，重灾区有轻灾的现象，就是由于地震对房屋的破坏不只是在结构上还有对房屋周围场地条件的破坏。例如地基土的不均匀沉陷滑坡，粉土沙土液化，地表的错动
与地裂。抗震设防区的建筑工程场地选择应遵循以下几点原则：（1）密实均匀的中硬场地土和开阔平坦的坚硬场地土是建筑抗震有利地段的最好选择。 （2）避开对建筑抗震的不利地段，例如突出的山嘴、高耸孤立的山丘、河岸和边坡边缘、采矿区、软弱场地土、非岩质陡坡、在平面分布上岩性状态成因明显不均匀的场地土。 二、建筑结构抗震设计的主要方法 建筑结构的抗震设计所采用的方法是多样的，在抗震设计过程中不但要设计出完美的方案，还应该做好建筑物的补救措施。因此，通常建筑师在抗震设计过程中需要进行综合分析，合理的对结构的布置与材料使用进行探讨，这将直接影响到建筑结构抗震能力的效果。所以，在设计过程中要合情合理，不偷工减料，这样才能够最大程度的减轻地震带来的破坏。 1、建筑抗震结构体系的选择 建筑的抗震结构体系是建筑结构设计需要重点考虑的内容，建筑结构方案的选择是否合理对整个建筑的安全性与经济性起着至关重要的作用。具体来看，应该从以下几个方面进行设计： （1）建筑结构体系应该尽量避免由于部分结构或作建筑构件破坏而造成整个结构失去抗震能力，甚至失去其自身的承载能力。抗震结构设计的一个基本原则就是要求结构具有足够的赘余度以及内力的重分配能力，即使由于地震而使得建筑结构的部分构件丧失，其他的构件依然可以承担其建筑载荷的能力，保证整个结构的稳定性；
抗震结构设计理念的应用与设计要点分析 摘要对于一个高层结构的设计，遇到的问题可能错综复杂，只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中，设计人员只有抗震概念清晰，构造措施得当，应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果，在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析，从而探索高层建筑的设计理念、方法，采取必要的抗震措施。 关键词建筑结构;抗震设计;方法 1 抗震设计思路的概述 地震具有随机性、不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性。按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力[1]。 2 现代抗震设计思路及关系在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路，其主要内容是 2.1 合理选择确定结构屈服水准的地震作用 一般先以具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值（即中震的），再以不同的R（地震力降低系数）得到不同的设计用地面运动加速度（即小震的）来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准。 2.2 制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力 其中主要包括内力调整措施（强柱弱梁、强剪弱弯）和抗震构造措施。现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心是关系，关系主要指在不同滞回规律和地面运动特征下，结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数;而为最大非弹性反应位移与屈服位移之比，称为位移延性系数;T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。 把结构用来做承载能力设计的地震作用取的越低，即R越大，则结构在与弹性反应时相同的地震作用下达到的非弹性位移就越大，位移延性需求就越高。这意味着结构必须具有更高的塑性变形能力。规律初步揭示出不同弹性周期的结构，当其弹塑性屈服水准取值大小不同时，在同一地面运动输入下屈服水准与所
对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路 摘要：该论文从1、抗震设计思路发展历程；2、现代抗震设计思路及关系；3、保证结构延性能力的抗震措施；4、我国抗震设计思路中的部分不足；5、常用抗震分析方法这五个方面，结全重庆大学白绍良老师的教义来对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路及我国设计规范抗震设计方法的理解和讨论 关键词：结构设计抗震 一。抗震设计思路发展历程 随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。 最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用（0.1 倍自重）用于结构设计。到了60年代，随着地面运动记录的不断丰富，人们通过单自由度体系的弹性反应谱，第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势，揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾，当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度，这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究，人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态，并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此，也逐渐
形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服，并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。 由以上可以看出，结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。 二。现代抗震设计思路及关系 在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路，其主要内容是： 1.合理选择确定结构屈服水准的地震作用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值（即中震的），再以不同的R（地震力降低系数）得到不同的设计用地面运动加速度（即小震的）来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准。 2.制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施（强柱弱梁、强剪弱弯）和抗震构造措施。 现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心是关系，关系主要指在不同滞回规律和地面运动特征下，结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数；而为最大非弹性反应位移与屈服位移之比，称为位移延性系数；T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。 60年代开始，研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终
抗震设计方法综述 作者：佚名文章来源：不详 抗震设计方法一：基于承载力设计方法 基于承载力设计方法又可分为静力法和反应谱法。静力法产生于二十世纪初期，是最早 的结构抗震设计方法。上世纪初前后日本浓尾、美国旧金山和意大利Messina的几次大地震 中，人们注意到地震产生的水平惯性力对结构的破坏作用，提出把地震作用看成作用在建筑 物上的一个总水平力，该水平力取为建筑物总重量乘以一个地震系数。意大利都灵大学应用 力学教授M.Panetti建议，1层建筑物取设计地震水平力为上部重量的1/10，2层和3层取 上部重量的1/12。这是最早的将水平地震力定量化的建筑抗震设计方法。日本关东大地震后， 1924年日本都市建筑规范"首次增设的抗震设计规定，取地震系数为0.1。1927年美国UBC 规范第一版也采用静力法，地震系数也是取0.1。用现在的结构抗震知识来考察，静力法没 有考虑结构的动力效应，即认为结构在地震作用下，随地基作整体水平刚体移动，其运动加 速度等于地面运动加速度，由此产生的水平惯性力，即建筑物重量与地震系数的乘积，并沿 建筑高度均匀分布。考虑到不同地区地震强度的差别，设计中取用的地面运动加速度按不同 地震烈度分区给出。根据结构动力学的观点，地震作用下结构的动力效应，即结构上质点的 地震反应加速度不同于地面运动加速度，而是与结构自振周期和阻尼比有关。采用动力学的 方法可以求得不同周期单自由度弹性体系质点的加速度反应。以地震加速度反应为竖坐标， 以体系的自振周期为横坐标，所得到的关系曲线称为地震加速度反应谱，以此来计算地震作 用引起的结构上的水平惯性力更为合理，这即是反应谱法。对于多自由度体系，可以采用振 型分解组合方法来确定地震作用。反应谱法的发展与地震地面运动的记录直接相关。1923年， 美国研制出第一台强震地震地面运动记录仪，并在随后的几十年间成功地记录到许多强震记 录，其中包括1940年的El Centro和1952年的Taft等多条著名的强震地面运动记录。1943 年M.A.Biot发表了以实际地震纪录求得的加速度反应谱。二十世纪50到70年代，以美国的 G. W. Housner、N. M. Newmark和R. W. Clough为代表的一批学者在此基础上又进行了大 量的研究工作。对结构动力学和地震工程学的发展作出了重要贡献，奠定了现代反应谱抗震 设计理论的基础。然而，静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式来反映地震作用，并 按弹性方法来计算结构地震作用效应。当遭遇超过设计烈度的地震作用，结构进入弹塑性状 态，这种方法显然无法应用。同时，在由静力法向反应谱法过渡的过程中，人们发现短周期 结构加速度谱值比静力法中的地震系数大1倍以上。这使得地震工程师无法解释以前按静力 法设计的建筑物如何能够经受得住强烈地震作用。 抗震设计方法二：基于承载力和构造保证延性设计方法 为解决由静力法向反应谱法的过渡问题，以美国UBC规范为代表，通过地震力降低系数 R将反应谱法得到的加速度反应值am降低到与静力法水平地震相当的设计地震加速度ad， ad=am/R地震力降低系数R对延性较差的结构取值较小，对延性较好的结构取值较高。尽管 最初利用地震力降低系数R将加速度反应降下来只是经验性的，但人们已经意识到应根据结 构的延性性质不同来取不同的地震力降低系数。这是考虑结构延性对结构抗震能力贡献的最 早形式。然而对延性重要性的认识却经历了一个长期的过程。在确定和研究地震力降低系数 R的过程中，G. W. Housner和N. M. Newmark分别从两个角度提出了各自的看法。G. W. Housner认为考虑地震力降低系数R的原因有：每一次地震中可能包括若干次大小不等的较 大反应，较小的反应可能出现多次，而较大的地震反应可能只出现一次。此外，某些地震峰 值反应的时间可能很短，震害表明这种脉冲式地震作用带来的震害相对较小。基于这一观点， 形成了现在考虑地震重现期的抗震设防目标。随着研究的深入，N. M. Newmark认识到结构
《结构抗震设计》简答题及名词解释答案 1、简述两阶段三水准抗震设计方法。 答：我国《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001)规定：进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，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，当遭受高于本地区抗震设防烈度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。 具体为两阶段三水准抗震设计方法： 第一阶段是在方案布置符合抗震设计原则的前提下，按与基本烈度相对应的众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱求得结构在弹性状态下的地震作用效应，然后与其他荷载效应组合，并对结构构件进行承载力验算和变形验算，保证第一水准下必要的承载力可靠度，满足第二水准烈度的设防要求(损坏可修) ，通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求； 对大多数结构，一般可只进行第一阶段的设计。 对于少数结构，如有特殊要求的建筑，还要进行第二阶段设计，即按与基本烈度相对应的罕遇烈度的地震动参数进行结构弹塑性层间变形验算，以保证其满足第三水准的设防要求。 2、简述确定水平地震作用的振型分解反应谱法的主要步骤。 (1)计算多自由度结构的自振周期及相应振型； (2)求岀对应于每一振型的最大地震作用(同一振型中各质点地震作用将同时达到最大值) ； (3)求出每一振型相应的地震作用效应； (4)将这些效应进行组合，以求得结构的地震作用效应。 3、简述抗震设防烈度如何取值。 答：一般情况下，抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图的地震基本烈度(或与本规范设计基本地震加速度值对应 的烈度值)。对已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。 4、简述框架节点抗震设计的基本原则。 节点的承载力不应低于其连接构件的承载力； 多遇地震时节点应在弹性范围内工作； 罕遇地震时节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递； 梁柱纵筋在节点区内应有可靠的锚固； 节点配筋不应使施工过分困难。 5、简述钢筋混凝土结构房屋的震害情况。 答：1.共振效应引起的震害； 2.结构布置不合理引起的震害； 3.柱、梁和节点的震害； 4.填充墙的震害； 5.抗震墙的震害。 6.采用底部剪力法计算房屋建筑地震作用的适用范围？在计算中，如何考虑长周期结构高振型的影响？ 答：剪力法的适用条件： (1)房屋结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀； 2)房屋的总高度不超过40m; (3)房屋结构在地震运动作用下的变形以剪切变形为主； (4)房屋结构在地震运动作用下的扭转效应可忽略不计； T >1 4T 为考虑长周期高振型的影响，《建筑抗震设计规范》规定：当房屋建筑结构的基本周期1■ g时， 在顶部附加水平地震作用，取^F n二rF Ek 再将余下的水平地震作用(1一7 )F Ek分配给各质点： F i (1_、：n)F Ek ' G j H j j吐 结构顶部的水平地震作用为F n和■F n之和。
XKAN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY 建筑工程学院 2013—2014学年第二学期 研究生课程读书报告题目：抗震设计方法的发展 考核科目：高层建筑结构设计与分析 所在院系：建筑工程学院 专业：结构工程_____________ 姓名：刘继龙_______________ 学号：1307210443 _______
目录 摘要： (2) 1 引言 (2) 2 基于承载力的抗震设计方法 (2) 3 基于延性的抗震设计方法 (2) 4 基于位移的抗震设计方法 (3) 4.1 按延性系数设计方法 (3) 4.2 能力谱方法 (3) 4.3 直接基于位移的方法 (4) 5 基于性能的抗震设计方法 (4) 6 结论 (6) 参考文献 (7)
抗震设计方法的发展 摘要：介绍了抗震设计概念的发展过程，分析了近100 年来提出的五种主要抗震设计方法的优缺点，并重点论述了基于性能的抗震设计方法，以促进结构抗震性能的研究，更好地做好结构设计。 Abstract：It introdueces the development of aseismatic design,analyzes advantages and disadvantages of five aseismatic design methods of recent one hundred years,puts great emphasis on the designing method based on performance in order to promote the research of structural anti-quake capability and make better job of structure design. Key words : aseismatic design,structural component,ductile index 1 引言 对应于地震动和结构反应分析研究的发展，人们的抗震设计概念经历了基于承载力—基于延性+承载力—基于性能的过程。这个过程从以结构承载力分析为主，发展到兼顾承载力和结构变形，再到全面分析结构的承载力、变形、损伤和耗能。这些设计方法在实际结构的设计当中常常融合在一起，下面按照他们侧重点的不同分类，虽有偏颇，但能体现出随着科技水平的发展，人们对于结构抗震性能的认识水平和要求的逐步提高。在100 多年的发展过程中，大致提出了以下几种主要抗震设计方法。 2 基于承载力的抗震设计方法 20 世纪70 年代以前的抗震设计采用基于承载力的抗震设计方法，地震分析属于等效静力分析阶段，以结构构件的强度或刚度是否达到特定的极限状态作为结构是否失效的准则。基于承载力的抗震设计方法建立在静力分析理论之上。静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式来反映地震作用，并按弹性方法来计算结构地震作用效应。该方法的缺点在于无法准确描述结构进入弹塑性阶段的表现，对结构在地震作用下的破坏程度控制不够。 3 基于延性的抗震设计方法 20 世纪60 年代，人们认识到对于一般的房屋结构、土体结构以及地基等，需要利用结构体系的非线性变形来充分考虑结构物的抗震性能。1973年—1976 年，纽马克和霍尔总结当时的经验，提出了用延性概念来概括结构超过弹性结构时的抗震能力。他们认为在抗震设计中除了重视强度和刚度外，还必须重视加强延性；并提出了延性系数将弹性反应谱修改成弹塑性反应谱的方法，并建议用于实际结构的抗震计算。 1979年，他们计算了10个地震动作用下的非线性反应谱，从而归纳出确定非线性反应谱原则、方法和数据，以及相应的机构地震反应分析方法。 非线性的大小用延性系数U二；max/；y来表示；max和鋼分别为所考虑的整体结构或部分结构的最
《建筑结构抗震设计》课后练习题及解答 第1章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 规范将建筑物按其用途分为四类： 甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%； 中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少“坏而不倒”。延性越好,抗震越好.在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性，提高抗震性能。 第2章场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系？ ；由于地震动的周期成分很多，而仅与场地固有周期T接近的周期成分被较 大的放大，因此场地固有周期T也将是地面运动的主要周期，称之为地震动的卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上的一种动力作用，并且作用时间短，只能使土层产生弹性变形而来不及发生永久变形，其结果是地震作用下的地基变形要比相同静荷载下的地基变形小得多。因此，从地基变形的角度来说，地震作用下地基土的承载力要比静荷载下的静承载力大。另外这是考虑了地基土在有限次循环动力作用下强度一般较静强度提高和在地震作用下结构可靠度容许有一定程度降低这两个因素。 3、影响土层液化的主要因素是什么？
河南工程学院 2017年秋《建筑结构抗震》期末试题 批次专业：2016年春季-建筑工程技术(高起专)课程：建筑结构抗震 设计(高起专)总时长：180分钟 1. ( 单选题 ) 下列哪种不属于地震波的传播方式（）(本题 2.5分) A、P波 B、S波 C、L波 D、M波 学生答案： 标准答案：D 解析： 得分：0 2. ( 单选题 ) 罕遇烈度50年的超越概率为(本题2.5分) A、2-3％ B、20％ C、10％ D、5％ 学生答案： 标准答案：A 解析：
得分：0 3. ( 单选题 ) 震级相差一级，能量就要相差（）倍之多(本题2.5分) A、 2 B、10 C、32 D、100 学生答案： 标准答案：C 解析： 得分：0 4. ( 单选题 ) 下面哪个不属于影响土的液化的因素？（）(本题2.5分) A、土中黏粒含量 B、上覆非液化土层厚度和地下水位深度 C、土的密实程度 D、地震烈度和震级 学生答案： 标准答案：D 解析： 得分：0 5. ( 单选题 ) 抗震设计原则不包括:（）(本题2.5分)
A、小震不坏 B、中震可修 C、大震不倒 D、强震不倒 学生答案： 标准答案：D 解析： 得分：0 6. ( 单选题 ) 框架结构中布置填充墙后，结构的基本自振周期将(本题2.5分) A、增大 B、减小 C、不变 D、说不清 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 7. ( 单选题 ) 钢筋混凝土房屋的抗震等级应根据那些因素查表确定（）(本题2.5分) A、抗震设防烈度、结构类型和房屋层数 B、抗震设防烈度、结构类型和房屋高度
C、抗震设防烈度、场地类型和房屋层数 D、抗震设防烈度、场地类型和房屋高度 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 8. ( 单选题 ) 下列哪项不属于地震动的三要素(本题2.5分) A、震幅 B、震级 C、频谱 D、持时 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 9. ( 单选题 ) 体波可以在地球内部和外部传播。（）(本题2.5分) A、 B、 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 10. ( 单选题 ) 钢筋混凝土构造柱可以先浇柱，后砌墙。（）(本题2.5分)
概述 木材由于具有资源易于再生、绿色环保、保温隔热性好等优点，与可持续发展的目标相互协调，其在建筑业中的应用发展越来越受到重视。此外，随着近十年来材料技术的发展，诸如正交胶合木(cross laminated timber, 简称CLT)等新型工程木产品的诞生使得建造多高层木结构建筑成为可能。为了建筑业的可持续发展，也为了解决大城市人口密度不断增长的问题，木材不能局限于以往三层及三层以下的低矮建筑，近些年，多高层木结构建筑取得了快速发展。 基于上述背景，本文首先枚举了一批全球新建的典型多高层木结构建筑，以期通过具体建筑案例分析来洞悉当前多高层木结构建筑的发展趋势，然后总结了当前多高层木结构建筑常用的结构体系类型及存在的相关问题；基于上述在节点及结构体系两个层面的问题，对多高层木结构建筑开展了一系列试验和理论研究，揭示了部分结构体系的抗震机理；最后，概括了适用于多高层木结构建筑的抗震设计方法。 1 多高层木结构建筑发展概况 1.1 典型建筑案例介绍
自2008年建起第一幢木结构CLT高层后，世界各国纷纷响应这个理念，各地建起了一些示范建筑。最早于2009年，伦敦建成了一幢名为“Stadthaus”的9层公寓式建筑（图1）[1]，该建筑底层为混凝土剪力墙结构，上部8层的墙板、楼板、包括电梯和楼梯井道均采用CLT板建造。该工程中，绝大多数构件经工厂预制后现场拼装而成，施工周期仅9周，且施工误差仅为混凝土结构的一半。此外，施工过程绿色环保，碳排放少，所用建材本身兼有碳贮存功能。2012年，墨尔本建成了一幢名为“Forte”的10层公寓式建筑（图2）[2]，该建筑同样采用了底层混凝土框架-上部楼层CLT剪力墙的上下组合结构体系。“Forte”的施工周期约10个月，与同体积的混凝土或钢结构建筑相比，其在保温隔热方面能够节约25%的能源，且兼有抗震性能优良的特点。