浅谈地下建筑结构的抗震问题
摘要:地下结构一直被认为具有良好的抗震性能。然而,近年来的地震震害表明,在地震作用下,地下结构同样会出现较为严重的破坏。分析了地下结构不同于地上结构的动态反应特性;归纳分析了地下结构抗震性能的研究手段以及主要的抗震设计方法;总结了提高地下结构抗震性能的措施;并对地下结构抗震性能的研究进行了展望。
关键词:地下结构L;抗震;土—结构共同作用
1.引言
随着全世界人口的增长以及社会经济的发展,地上建筑物、交通设施等已经不能满足人类的使用要求,大力发展地下结构已是大势所趋。近年来,地下结构在能源交通、通讯、城市建设和国防工程等方面得到广泛的应用,它对提高城市综合抗灾能力和缓解城市诸多矛盾方面起到了积极作用。[1]
地震对地面结构所造成的破坏是人所共知的,地面结构的抗震研究也达到实用阶段,各国已制订了各种地面结构物的抗震设计规范。但对地下结构的地震破坏却知之不多,地下结构的抗震研究才刚刚开始,现在还没有地下结构抗震设计的规范。由于长期以来,人们普遍认为地下结构的数量较少,地下结构的抗震性能又优于地面建筑。因此,对地下结构的抗震设计没有充分重视。但是在1995年日本阪神大地震中,各种地下结构和地下设施均遭受到严重的破坏,其中大开站(DAIKAI)和上尺站(KAMISAA)遭到彻底的破坏,造成地铁上方的国道路基大量塌陷,有的塌陷深度达15m,致使日本南部交通瘫痪。[2]历史上其它国家也曾多次发生过地下结构在地震中被破坏的事故,这里不再详述。
面对越来越多的地下结构,有必要对其进行系统全面的研究,以充分认识其抗震性能,并在结构设计中重视抗震设计。
2.地震作用下地下结构动态反应特性
地下结构在地震作用下,由于周围岩土介质的存在,会发生不同于地面结构的响应。地震以地震波的形式传播能量,当地震波从基岩传入场地时,土壤介质在地震波的作用下,会产生运动(通常是放大作用),同时将运动传递给地下结构。对于小断面地下结构,在动力荷载作用下,土—结构相互作用可以忽略,此时地下结构随自由场土介质一起运动,因而动应力较小。而当地下结构存在明显的惯性或者土—结构间的刚度失配时,地下结构会产生过度变形导致破坏。地下结构与周围岩土介质之间动力相互作用对结构体系的影响主要有:[3]①作用在土—结构体系的地震输入运动会发生变化;②由于土的存在结构体系相对较柔,使结构得到的输入相当小;③从结构物向外传播的波能辐射会增加最终动力体系的阻尼,对于近似弹性半空间的土壤场地,这种阻尼的增加很明显,导致动力反应急剧降低。
根据大量的地震仪同测,发现地下结构与地面结构反应特性的差异主要表现为:①地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著,在结构的动力反应中结构的自振特性反映不明显,特别是低阶模态的影响②线性地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响较大,入射方向发生不大的变化地下结构各点的变形和应力可以发生很大的变化;③地下结构在振动中各点的相位差别十分明显;④地下结构在振动中的主要应变与地震加速度大小的联系不很明显,对地下结构动力反应起主要作用的因素是地基的运动变形,而不是加速度。
地下结构的破坏有以下主要特征:[4]
(1)地下结构的震害多发生在地层条件有较大变化的区域,如地层由硬质到软质的过渡地带,或由挖土到回填土的过渡地带在这些区域内,由于地质条件或地形的变化,地层振动及位移响应也有较大不同,因而在其中产生大的应变,使地下结构遭受破坏;相反,若某一地区地层较为均匀,即使地震的烈度较大,其中的地下结构也往往会较为安全,这一点不同于地面结构。
(2)在结构断面形状和刚度发生明显变化的部位也容易发生破坏。因此地下结构与竖井、楼房等的结合部,地下结构断面发生突变处,地下与地面结构的交界处如隧洞的进出口部位,隧洞的转弯部位及两洞相交部位,均为抗震的薄弱环节。
(3)地下结构与断层、软弱带相交的部位等在地震时均易造成破坏。
3.地下结构抗震分析方法
3.1.基本研究方法
地下结构和地面结构动力反应特点的不同,决定了它们抗震分析方法的不同。地下结构抗震问题的研究方法大致分为3种:地震观测、实验研究和理论分析。地震观测就是通过实测地下结构在地震时的动力特性来了解地下结构的地震特点。实验研究分为人工震源实验和振动台实验。人工震源实验为实地研究结构动力特性或求得地基弹簧阻尼特性等,进行现场激振试验。振动台实验法能够较好地把握地下结构的地震反应特性以及地下结构与地基之间的相互作用特性等问题,因此更受重视。就理论分析而言,波动理论和有限元分析是地下结构抗震理论分析的两种主要手段。近年来的研究结果表明,研究地层运动对地下结构的影响主要有两种方法:一种是相互作用法,它以求解结构动力方程为基础,把介质的作用等效为弹簧和阻尼,再将它作用于结构,然后如同分析地面结构模型一样进行分析;另一种是波动法,它以求解波动方程为基础,把地下结构视为无限线弹性(或弹塑性)介质中孔洞的加固区,将整个系统(包括介质与结构)作为对象进行分析,不单独研究荷载,以求解其波动场与应力场。[5]
3.2.主要抗震设计方法
目前,地下结构主要有以下几种抗震分析方法:
(1)静力法
把地震作用当作等效静力荷载进行抗震计算。它通常应用于地下管线、洞道的横截面抗震设计,它把地震时的土压力和结构物以及结构物以上覆土层作为外力考虑。这种方法的缺陷在于没有考虑土层与结构各自的振动特性及其相互间的关系。
(2)反应位移法
其基本原理就是用弹性地基上的梁来模拟地下线状结构,把地震时地基的位移当作已知条件作用在弹性地基上,以求解在梁上产生的应力和变形,从而计算地下结构(隧洞、管道、竖井等)地震反应,这种方法的理论基础是基于地震时支配地下结构地震反应的是地基变形而不是结构物的惯性力。但是,这种方法把不规则地震波的传播看作为同一周期和同一方向的地震波,从而与实际相去甚远;因此,只适用于线形地下结构的抗震研究,用于大断面地下结构的抗震分析时需要进一步探讨、完善和修改。
(3)动力反应分析法
主要适用于结构物形状和地质条件比较复杂时的地下结构抗震反应分析。它是采用有限元理论,将地震记录直接输入结构模型求得结构的动力反应。这种方法不仅可以求得结构受地震作用时反应的最大值,而且也可以观察到结构反应的全过程,同时也使结构的弹塑性反应分析成为可能。
4.提高地下结构抗震承载能力的主要措施
根据各国地下结构的震害分析,提高地下结构的抗震承载能力可以从以下几方面入手: (1)将地下结构建于均匀稳定的地基中,远离断层,避免过分*近山坡坡面和不稳定地段,尽量避免饱和砂土地基。
(2)在相同条件下,尽量选取埋深较大的线路,远离风化岩层区.[6]
(3)区间隧道转交处的交角不宜太小,应加强出入口处的抗震性能。
(4)在施工条件允许的条件下,尽量采取暗挖法施工。
(5)在结构中柱和梁或顶板的节点处,应尽量采用弹性节点,避免采用刚性节点。
5.地下结构抗震研究展望
目前,国内外现有的抗震设计规范关于地下结构的条文一般都十分简略,且存在不同程度的不足,难以适应地震区地下结构建设的发展。在我国地下结构建设规模不断扩大,大部分地区为地震设防区,目前又没有统一的地下结构抗震设计国家标准,对地下结构抗震的研究显得尤为必要。
笔者认为地下结构抗震研究应该重视以下几方面:
(1)地震动输入模型的研究。
地上结构已经有了很多地震动模型,并且已经应用于实际结构的分析。对于地下结构,似乎应该建立关于地震位移的随机地震动模型。
(2)动力分析方法的完善
众所周知,任何动力问题,都可以归纳为激励—系统—响应的关系问题,地下结构由于受到周围土壤的约束,以及土—结构共同作用的明显,因而有必要建立更为合理精确的计算模型,从而更真实的反应结构的响应。
(3)动力可*度研究
当将地震作用作为随机过程时,其就具备了概率特性,从而可以对地下结构的动力可*性进行评估。
参考文献:
[1]林皋.《地下结构抗震问题》.第四届全国地震工程会议论文, 1994
[2]林皋.《地下结构的抗震设计》.土木工程学报,第29卷第1期, 1996
[3] Senzai samata et a,l A study of the damage of subwaystruc-tures during the 1995 HANSHIN- AWAJI earth-quake,Cement and concrete composites 19 (1997), 223~239;
[4] Hiroomi iida, Toshio, Nozomu yoshida andMasahiko i-wa-fuj,i damage toDAIKAI subway station, Special issuefo soilsand foundations, 283 ~ 300, Jan 1996, JapaneseGeotechni-calSociety [5]孙树民.《土-结构动力相互作用研究进展》.中国海洋平台, 2001, (5~6): 31~37
建筑结构抗震大作业答案 一、选择题（题干指明为多选的，有多个选择答案是正确的；未指明的题为单选题。每题2分，共20分） 1. 下列关于地震波的说法错误的是（ D ） A. 地震波包括面波和体波两种； B. 纵波相对于横波来说，周期较短，振幅较小； C. 横波的传播方向和质点振动方向垂直，纵波的传播方向和质点震动方向一致 D. 建筑物和地表的破坏主要以体波为主； 2. 关于地震震级和地震烈度，下列说法正确的是（ B ）。 A. 两者都是表达地震发生时能量的大小； B. 一次地震只有一个震级，但可能有若干个烈度； C. 一次地震有多个震级和多个地震烈度； D. 震级表达地震时建筑物的破坏程度，烈度表达地震释放的能量大小 3 多遇地震指50年内超越概率约为（ C ）的烈度。 A. 2% B. 10% C. 63.2% D. 80% 4. 下列说法错误的是（ B ）。 A．建筑场地选择时，宜避开对建筑抗震不利的地段，如软弱场地土，易液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡等。 B．同一结构单元采用同一基础形式设置在性质截然不同的地基上时，要按地基承载力较弱的地基土类型来进行基础设计； C．从抗震的角度来看，对体型复杂的建筑物可采用防震缝将其分成几个独立的抗震单元。D．结构体系宜有多道抗震设防，避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载力。 5. 下列关于场地土对震害的影响表述正确的是（AB ）。 A．在同一地震和同一震中距离时，软弱地基与坚硬地基相比，软弱地基地面的自振周期长，振幅大，震害较重； B．软弱地基在震动的情况下容易产生不稳定状态和不均匀沉陷，甚至会发生液化、滑动、开裂等严重现象； C．软弱地基对建筑物有增长周期、改变震型和减小阻尼的作用；（增大） D．高柔建筑在坚硬地基上的震害比软弱地基上的严重。 6 质点所受到的水平地震作用力的与下面哪个因素无关（ D ）。 A．结构质量 B. 结构的阻尼 C. 结构的自振周期 D.结构的抗震等级 7. 关于主振型，下列说法中错误的（ C ） A. 结构体系的主振型数量与结构的质量、刚度等相关 B. 主振型反映的是结构在振动过程中两质点的位移比值始终保持不变 C. 主振型是体系的固有特性，是不因外荷载的改变而改变的
1、影响土层液化的主要因素是什么？ 影响土层液化的主要因素有：地质年代，土层中土的粘性颗粒含量，上方覆盖的非液化土层的厚度，地下水位深度，土的密实度，地震震级和烈度。土层液化的三要素是：粉砂土，饱和水，振动强度。因此，土层中粘粒度愈细、愈深，地下水位愈高，地震烈度愈高，土层越容易液化。 2、什么是地震反应谱？什么是设计反应谱？它们有何关系？ 单自由度弹性体系的地震最大加速度反应与其自振周期的关系曲线叫地震（加速度）反应谱，以S a （T ）表示。设计反应谱：考虑了不同结构阻尼、各类场地等因素对地震反应谱的影响，而专门研究可供结构抗震设计的反应谱，常以a （T ），两者的关系为a （T ）= S a （T ）/g 3、什么是时程分析？时程分析怎么选用地震波？ 选用地震加速度记录曲线，直接输入到设计的结构，然后对结构的运动平衡方程进行数值积分，求得结构在整个时程范围内的地震反应。应选择与计算结构场地相一致、地震烈度相一致的地震动记录或人工波，至少2条实际强震记录和一条人工模拟的加速度时程曲线 5、抗震设计为什么要尽量满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则？如何满足这些原则？ “强柱弱梁”可有效的防止柱铰破坏机制的出现，保证结构在强震作用下不会整体倒塌；“强剪弱弯”可有效防止脆性破坏的发生，使结构具有良好的耗能能力；“强节点弱构件”，节点是梁与柱构成整体结构的基础，在任何情况下都应使节点的刚度和强度大于构件的刚度和强度。 6、什么是震级？什么是地震烈度？如何评定震级和烈度的大小？ 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，根据地震仪记录到的地震波来确定 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。 震级的大小一般用里氏震级表达 地震烈度是根据地震烈度表，即地震时人的感觉、器物的反应、建筑物破坏和地表现象划分的。 7、简述底部剪力法的适用范围，计算中如何鞭稍效应。 适用范围：高度不超过40米，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，可采用底部剪力法计算。 为考虑鞭稍效应，抗震规范规定：采用底部剪力法计算时，对突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予以计入。 9、什么是动力系数、地震系数和水平地震影响系数？三者之间有何关系？ 动力系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与地震地面运动最大加速度的比值 地震系数是地震地面运动最大加速度与重力加速度的比值 水平地震影响系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与重力加速度的比值 水平地震影响系数是地震系数与动力系数的乘积 10、多层砌体房屋中，为什么楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处？ 楼梯间横墙间距较小，水平方向刚度相对较大，承担的地震作用亦较大，而楼梯间墙体的横向支承少，受到地震作用时墙体最易破坏2）房屋端部和转角处，由于刚度较大以及在地震时的扭转作用，地震反应明显增大，受力复杂，应力比较集中；另外房屋端部和转角处所受房屋的整体约束作用相对较弱，楼梯间布置于此，约束更差，抗震能力降低，墙体的破坏更为严重 11、试述纵波和横波的传播特点及对地面运动的影响？ 纵波在传播过程中，其介质质点的振动方向与波的传播方向一致，是压缩波，传播速度快，周期较短，振幅较小；将使建筑物产生上下颠簸；（横波在传播过程中，其介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，是剪切波，传播速度比纵波要慢一些，周期较长，振幅较大；将使建筑物产生水平摇晃 14为什么要限制多层砌体房屋抗震横墙间距？ （1）横墙间距过大，会使横墙抗震能力减弱，横墙间距应能满足抗震承载力的要求。）2）横墙间距过大，会使纵墙侧向支撑减少，房屋整体性降低（3）横墙间距过大，会使楼盖水平刚度不足而发生过大的平面内变形，从而不能有效地将水平地震作用均匀传递给各抗侧力构件，这将使纵墙先发生出平面的过大弯曲变形而导致破坏，即横墙间距应能保证楼盖传递水平地震作用所需的刚度要求。 16．地震作用和一般静荷载有何不同？计算地震作用的方法可分为哪几类？ 不同：地震作用不确定性，不可预知，短时间的动力作用，具有选择性，累积性，重复性。方法：拟静力法，时程分析法，反应谱法，振型分解法。 17.什么是鞭端效应，设计时如何考虑这种效应？ 答：地震作用下突出建筑物屋面的附属小建筑物，由于质量和刚度的突然变小，受高振型影响较大，震害较为严重，这种现象称为鞭端效应；设计时对突出屋面的小建筑物的地震作用效应乘以放大系数3，但此放大系数不往下传。 18.强柱弱梁、强剪弱弯的实质是什么？如何通过截面抗震验算来实现？ 答：（1）使梁端先于柱端产生塑性铰，控制构件破坏的先后顺序，形成合理的破坏机制 （2）防止梁、柱端先发生脆性的剪切破坏，以保证塑性铰有足够的变形能力 在截面抗震验算中，为保证强柱弱梁，《建筑抗震设计规范》规定： 对一、二、三级框架的梁柱节点处，（除框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支梁与框支柱的节点外），柱端组合的弯矩设计值应符合： ∑∑ =b c c M M η
1.地震波的传播速度，纵波最快（引起上下颠簸），横波次之（左右摇晃），面波最慢。 2.地震动：由地震波传播所引发的地面振动，通常称为地震动。 3.地震动的峰值（最大振幅）、频谱和持续时间，通常称为地震动的三要素。 4.地震震级是表示地震大小的一种度量。 5.地震烈度：是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。 6.表示地震大小的震级只有一个，但是会出现多种不同的地震烈度。 7.震中烈度=震级（M）减1后乘1.5 8.基本烈度：是指一个地区在一定时期内在一般场地条件下按一定概率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。 9.地震的破坏作用主要表现为三种形式：地表破坏、建筑物的破坏、次生灾害。 10.建筑抗震设计的基本准则：小震不坏、中震可修、大震不倒 11.基本烈度比多遇烈度约高1.55度，比罕遇烈度约低1度。小震50年内被超越的概率为63.2% 中震10% 大震2% 12.我国采取6度起设防的方针。 13.根据建筑物用途的重要性可将其分为四类：甲类建筑、乙类建筑、丙类建筑、丁类建筑。 场地类别ⅠⅡⅢⅣ抗震等级1 2 3 4 14.建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：概念设计(设计的基本原则)、抗震计算、构造 措施。 15.结构刚度有突然削弱的薄弱层，在地震中会造成变形集中；在结构上部刚度较小时，会形 成地震反应的“边梢效应”即变形在结构顶部集中的现象。 16.地震动的卓越周期：在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期。它在很大程度上取决 于场地的固有周期。 17.多层土的地震效应主要取决于三个因素：覆盖土层厚度、土层剪切波速、岩土阻抗比。前 两者主要影响地震动的频谱特性，后者主要影响共振放大效应。 18.覆盖层厚度：地下基岩或剪切波速大于500ｍ/ｓ的坚硬土层至地表面的距离。 19.场地类别是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度两个指标综合确定的。 20.在地震区，对饱和的淤泥和淤泥质土、冲填土和杂填土、不均匀地基土，不能不加处理地 直接用作建筑物的天然地基。遭遇地震时，极少有因地基强度不足或较大沉陷导致的上部结构破坏。 21.砂土液化或地基土液化：饱和松散的砂土或粉土，地震时易发生液化现象，使地基承载力 丧失或减弱，甚至喷水冒砂，这种现象称为砂土液化或地基土液化。 22.地基液化判别过程可以分为初步判别和标准贯入实验判别两大步骤。 23.结构地震反应：由地震引起的结构内力、变形、位移及结构运动速度与加速度等统称为结 构地震反应。它是一种动力反应，其大小与地面运动及结构动力特性有关。 24.结构地震反应是地震动通过结构惯性引起的，因此地震作用是间接作用，而不称为荷载。 25.结构动力计算简图的核心内容是结构质量的描述。描述方法有两种：连续化描述、集中化 描述。 26.地震（加速度）反应谱：为便于地震作用，将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。 27.震害的发生是由外部条件（地震动）和内在因素（结构特征）两方面原因促成的。 28.震害调查资料表明：随层数增多，房屋的破坏程度也随之加重，倒塌率随房屋的层数近似成正比增加。 29.当房屋的高宽比达时，地震时易于发生整体弯曲破坏。 30.抗震横墙的多少直接影响到房屋的空间刚度。横墙数量多、间距小，结构的空间刚度就大，抗震性能就好；反之，结构抗震性能就差。 31.结构抗震构造措施的主要目的在于加强结构的整体性、保证抗震设计目标的实现、弥补抗
房屋建筑结构抗震设计 摘要：在城市建设中进行建筑结构设计时一定要考虑到建筑的抗震设计。为了使整个建筑工程真正达到能够减轻甚至避免地震灾害，做好抗震设计是最根本的措施。笔者根据有关资料以及实践经验的总结，对城市建设中建筑结构抗震设计问题进行了探讨。 关键词：房屋建筑；结构；抗震设计 abstract: the design of building structures in urban construction must take into account the seismic design of buildings. in order to really achieve the goal of reducing or even avoiding the earthquake disaster, good seismic design is the most fundamental measures. the author according to a summary of relevant information and practical experience of urban construction in seismic design problems were discussed. key words: housing construction; structure; seismic design 中图分类号：tu973+.31 文献标识码：a文章编号： 房屋建筑在城乡建设中分量很大，涉及广大人民群众生产生活的方方面面，是人民群众生产生活的主要场所。提高房屋抗震设计质量，重视房屋抗震设计中的环节，使地震对房屋的破坏降低到最低程度。对保护广大人民群众的生命财产安全是至关重要的。为了保证结构具有足够的抗震可靠性，使地震破坏降到最低限度，达到抗震设计中“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。在进
浅析高层建筑结构设计的中震设计概念 发表时间：2016-06-27T14:51:54.553Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 摘要：对于普通建筑物的结构抗震设计，目前我国是以小震为设计基础，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 关键词：中震设计概念；地震影响系数；荷载 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。 首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题： 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定，仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定； 2在中震作用下，规范仅提出“中震可修”的概念设计要求，没有具体的抗震设计方法； 3“中震可修”的技术经济问题：可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。 随着时代的进步，现在的建筑物体型复杂，结构新颖，超高超限越来越多，因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢？ 《抗规》条文说明1.0.1条指出，对大多数结构，可只进行第一阶段设计（即小震下的弹性计算），而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求，但前提是建筑物的体型常规、合理，经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物，在大震下的结构反应和小震完全不同，不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。 为达到各阶段抗震要求，须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计，其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念 抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时，要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度，即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。 中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标，而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点，设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言，利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现，给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类 中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍（αmax=0.23）取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计。 首先明确一点，中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念，两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计，设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数，保留材料、荷载等分项系数，对应地保留了结构的安全度和可靠度，结构仍属于弹性阶段，属正常设计。中震不屈服设计，设计中除了地震内力不作调整，同时也取消了材料、荷载等分项系数，对应地不考虑结构的安全度和可靠度，结构已经处于弹塑性阶段，属承载力极限状态设计，是一种基于性能的设计方法。由此可见，中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计，而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用 根据中震设计的分类，以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法，介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制 若场地安评报告提供实际的地震影响系数，则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数，屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算：地震信息中抗震等级均为四级；αmax按表3取值；总信息中风荷载不参加计算；勾选地震信息中的按中震（或大震）不屈服做结构设计选项；其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算：主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级：四级；主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数：定义中震反应谱，在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表3计算所得；总信息中风荷载不参加计算；主菜单→结果→荷载组合：将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0；主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数：将材料分项系数取为1.0；其它同小震。 3.3.4 ETABS计算：选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级：四级；定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱，地震影响系数最大值αmax取值，其余参数按《抗规》；静荷载工况中不定义风荷载作用；定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ；定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数：二十二层框支剪力墙结构，三层楼面转换，无地下室，首、二层4.5米，标准层3.5米，总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76，长宽比1.22；抗震参数，7 度，第一组，0.10g；场地II类；风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。
建筑结构抗震设计(专升本)阶段性作业 单选题 1. 多遇地震烈度所对应的超越概率为_(D) 63.2%____。(5分) (A) 10%(B) 2%(C) 3%参考答案：D 2. 表征地震动特性的要素有三个，下列___(D) 地震烈度__不属于地震动三要素。(5分) (A) 加速度峰值(B) 频谱特性(C) 地震持时参考答案：D 单选题 1. __(A) 底部剪力法___适用于重量和刚度沿高度分布均匀的结构。(5分) (B) 振型分解反应谱法(C) 时程分析法(D) 顶点位移法 2. 下列__(B) 半挖半填的地基土地段___地段属于对抗震不利的地段。(5分) (A) 稳定岩石地基地段(C) 中密的砾砂地段(D) 平坦开阔的中硬土地基地段 5. 为保证结构在地震作用下的完整性，对于多高层钢结构的所有节点连接，除应按地震组合内力进行弹性设计验算外。还应进行__(A) “强节点弱构件”___原则下的极限承载力验算。 (B) “强构件弱节点”(C) “强梁弱柱”(D) “强柱弱节点” 多选题 3. 地表破坏表现为__ A,B,C,D ___形式 (5分) (A) 地裂缝(B) 地面下沉(C) 喷水冒砂(D) 滑坡 4. 地震的破环作用主要表现为__ A,C,D ___三种形式。(5分) (A) 地表破坏(B) 人员伤亡(C) 次生灾害(D) 建筑物的破坏 5. 影响地震反应谱的两个主要因素是__ A,B ___。(4分) (A) 体系阻尼比(B) 场地条件(C) 地震动(D) 地震波类型 6. 场地类别时根据__ A,B ___两个指标综合确定的。(4分) (A) 土层等效剪切波速(B) 场地覆盖层厚度(C) 岩石阻抗比(D) 场地的固有频率 7. 下面__ A,B,C,D ___是影响土的液化的因素。(4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 8. 体波的两种形式为__ C,D ___。(4分) (A) 纵波(B) 横波(C) 瑞雷波(D) 乐夫波 多选题 1. 墙体在侧向力作用下一般包括__ A,C ___两部分。(5分) (A) 弯曲变形(B) 轴向变形(C) 剪切变形(D) 扭转变形 2. 通过内力组合得出的设计内力，还需进行调整以保证_ A,B,D ____。(5分) (A) 梁端的破坏先于柱端的破坏(B) 弯曲破坏先于剪切破坏 (C) 剪切破坏先于弯曲破坏(D) 构件的破坏先于节点的破坏 3. 结构抗震构造措施的主要目的在于__ A,B,D ___。(5分) (A) 加强结构的整体性(B) 保证抗震计算目的的实现 (C) 保证结构不被地震破坏(D) 弥补抗震计算的不足 4. 结构布置不合理可能产生下面___ A,B,C,D __震害。(5分) (A) 扭转破坏(B) 薄弱层破坏(C) 应力集中(D) 防震缝处碰撞 多选题 1. 梁柱刚性连接裂缝或断裂破坏的原因有__ A,B,C,D ___(9分) (A) 焊缝缺陷(B) 三轴应力影响(C) 焊缝金属冲击韧性低(D) 构造缺陷 2. 多高层钢结构抗震设计在总体上需把握的主要原则有__ A,B,C,D ___。(9分) (A) 保证结构的稳定性(B) 提高结构延性(C) 保证结构的完整性(D) 设置多道结构防线 判断题
地下建筑结构抗震性能分析陈荣生 发表时间：2018-12-19T15:09:16.173Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：陈荣生[导读] 地下建筑抗震性能分析和地震计算方法的讨论起步较晚。在1995年日本神户地震之前，地下结构缺乏抗震设计。林州中天建设有限公司河南安阳 456550 摘要：随着城市化进程的推进，对地下结构的抗震性能提出了更高的要求。特别是与地上建筑结构相比，抗震性能优越，地震破坏较小，但与西方发达国家相比，我国地下建筑结构抗震设计理论仍处于相对落后的阶段。因此，本文将分析地下建筑结构的抗震性能。 关键词：建筑结构；抗震；安全性能引言：地下建筑抗震性能分析和地震计算方法的讨论起步较晚。在1995年日本神户地震之前，地下结构缺乏抗震设计。这是因为地下建筑结构不同于普通地面建筑结构，地下建筑结构受到围岩的约束，地震时没有明显的自震特征。这是因为地下建筑结构的动力响应主要受周围岩石介质相对变形的影响，而地下建筑结构也对周围岩石介质产生相对影响，从而形成土-结构相互作用现象。人们对地下结构的抗震性能缺乏了解和理解，对地下建筑的抗震性能并没有给予足够的重视。直到最近，地下建筑结构的抗震研究逐渐出现并逐步形成。在下面的文章中，我们将简要讨论地下建筑结构的抗震性能分析和地震计算方法。 1地下建筑结构的基本概述 1.1地下建筑结构的类型分析。现阶段，以实用功能为依据对地下建筑结构主要可分为七类，即：公共建筑、交通建筑、居住建筑、地下工业建筑、建筑综合体、防护建筑以及仓储建筑等。若以空间形状为依据，其又包括空间地下建筑与长线性地下建筑。若从地下结构型式分，其又可分为附建式结构、浅埋式结构、沉井法结构、地道式结构、连续墙结构等。 1.2地下建筑结构特点分析。作为地下结构的一部分，地下建筑结构可理解为在岩层或土层间建造的构筑物与建筑物。相比地面结构，地下建筑结构具有自然防护能力强、受外界因素影响小、地质条件影响大、施工条件特殊且需要进行照明、防排水、防潮以及通风等处理。 1.3地下结构震害特性分析。以我国1976年唐山地震所造成的地下人防工程破坏、1999年台湾地震中地下工程的破坏、1995年日本阪神地震地下商场、隧道以及通道等破坏为例，对地下结构震害的特性可总结为：第一，与地上结构相比，其地震破坏程度较低。第二，相比岩石中结构，土中的地下结构容易被破坏。第三，地下结构破坏程度主要受强震持时的影响。第四，受边坡失稳影响，地下隧道的地面处会受到严重破坏。 2地下建筑结构抗震性能分析方法研究 2.1地下建筑结构的结构设计问题分析。地下建筑结构设计过程中首先应考虑一定的问题，具体包括抗震等级、材料等级、活荷载值、地基承载能力、实际施工过程中需注意的事项以及相关信息是否通过施工图表达出来等。而且其作为基本的建筑类型，在结构安全等级与建筑物使用年限方面也应着重考虑，特别在地下建筑结构中所涉及的钢筋混凝土结构抗震等级以及建筑结构的地基基础等级等方面。同时，地下建筑结构设计过程中还需考虑地基土层与持力层的承载能力、地基土冻结深度以及不良地质作用等问题。另外，地下建筑结构设计过程中对结构构件的耐火等级也有具体的要求。实际施工过程中应注意遵循基本的规范要求并做好验收工作，避免因设计或施工存在的问题导致地下建筑结构抗震性能不高的情况发生[2] 2.2框架式地下建筑结构抗震性能分析方法 2.2.1.静力法。静力法的应用主要指对不断发展变化的地震力通过等代的静地震荷载进行代替，然后对地震荷载下结构内力利用静力计算模型综合分析。其中等代的地震荷载可分为结构自身的惯性力、主动侧向土压力的量以及洞顶处土柱的惯性力等。这种方式一般适用于对结构横断面的抗震计算。 2.2.2.地基抗力系数法。在对横断面进行地震反应分析过程中，常利用以互相作用计算模型为基础的地基抗力系数法，尤其对于全埋设或半埋设的地下建筑结构也比较适用。这种方式会将地下建筑结构岩土介质作用以多点压缩弹簧或剪切弹簧代替。具体计算主要分为三个步骤：第一，计算代替岩土介质的弹簧常数。第二，计算岩土地震变位。第三，计算地震结构地震反应。另外，计算岩土抗力弹簧时，所利用的方式主要为静力有限元法取其近似值，而对与应变幅度对应的地基弹性常数需根据地震反应进行分析。为确保孔洞上方承受的荷载保持均匀，需计算地基抗力基数，最后再利用弹簧常数替换地基抗力系数。 2.2. 3.反应变位法。据以往实践表明，地下建筑结构可能发生共振响应的概率很小，在计算过程中可将结构发生振动过程中产生的惯性力进行忽略。因此，对地震反应动力分析过程中可直接利用拟静计算公式，使土壤介质变位对地震效应起决定性作用。但利用反应变位法时，需对抗力系数、地震变位予以明确，这样才可保证计算结果更为合理。 2.2.4.有限元方法。对地下建筑结构进行抗震性能分析时，为使抗震特性、特殊位置抗震的研究更加深入，经常采用有限元方法。例如，对地下室转弯部位或地下室其他分支等都需利用这种方式。另外，模型边界需利用如叠加边界、透射边界以及粘性边界等能量传递边界[3]。 2.3衬砌整体式地下建筑结构抗震性能分析。衬砌整体式的结构抗震性能可从四方面进行概括：第一，在地震作用下，其构件内力与变形程度相比地面结构反应较小。但结构督办或底层梁等结构部位的内力相比地面结构较大。第二，结构自振周期与地震动卓越周期间不同的匹配程度对衬砌整体式地震响应会产生不同的影响。第三，地震响应受围岩性质影响较大，特别在围岩过于软弱的条件下，地震响应将逐渐增大，结构抗震性能也会随之降低。第四，地震响应会随洞室尺寸的增大而逐渐变大。因此，进行抗震设计过程中应从这四方面进行抗震性能的分析。 2.4衬砌分离式地下建筑结构抗震性能分析。衬砌分离式的结构相比同条件地面结构，地震变形及结构内力较小，一般抗震设计过程中只需以地面结构抗震水平便可实现结构的安全性。而在地震响应方面，其主要影响因素为土层的厚度，土层对不同基岩地震动很可能产生放大或衰减作用。同时，围岩性质对地震响应产生一定的影响，在围岩性质较为软弱的情况下，结构地震响应会逐渐增大。另外，区别于衬砌整体式结构，衬砌分离式结构受洞室尺寸影响较小。因此对衬砌分离式地下建筑结构的抗震性能进行分析过程中，也需综合考虑各方面的影响因素。
浅谈高层建筑抗震的现状及发展前景 （中国矿业大学建筑工程学院土木11-5班马绪文） 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并简述其发展前景。 关键词:高层建筑;抗震;结构设计 现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。 1 高层建筑抗震设计特点 第一，控制建筑物的侧移是重要的指标。在地震荷载作用下，建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位，所以建筑物会产生明显的侧移，随建筑结构的高度不断曾加，结构的侧向位移迅速增大，但该变形要在一定限度之内，这样才能保证结构安全以及使用功能。 第二，地震荷载中的水平荷载是决定因素。水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩，并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力，这些都与建筑物高度的两次方成正比，故随建筑结构高度的曾加，水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言，竖向荷载基本上是不变的，但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同，水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。 第三，要重视建筑结构的延性设计。高层建筑结构随着高度增加，刚度减小，显得更柔，在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力，使结构进入塑性变形阶段仍然安全，需要在结构构造上采取有利的措施，使得建筑结构具有足够的延性。 2 建筑抗震的理论分析 2.1 建筑结构抗震规范简介 建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。 2.2 抗震设计的理论 拟静力理论：拟静力理论是20世纪10～40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于
建筑结构工程抗震设计要点及其作用探究 摘要：地震对人类造成的危害往往是极为严峻的，不但会让建筑物倒塌，严重时也会造成大量人员的伤亡，对社会形成极为巨大的破坏力量，也会让社会受到极高的经济损失。面对大 自然带来的灾害，人们所做的任何应对措施都是杯水车薪，但是提前在灾害来临之前做到标 准的防护手段，对于一些灾害来说也是非常有必要的，而对于地震来说，如果能够全面持续 提升建筑物的抗震性能，那么就能在地震来临的时候避免更多的人员伤亡，基于此，本文主 要讨论了在建筑结构工程中的抗震性设计的重难点，以及抗震性设计能够为建筑物带来的优势。 关键词：建筑结构;抗震设计;作用;设计要点 1 引言 因为抗震性设计的特殊性和其自身所具备的优势，对于建筑物进行抗震性设计制造逐渐在建 筑领域被广泛重视起来。在对建筑物进行抗震性设计的时候，首先要考虑其各方面的设计要点，同时也要结合其在自然灾害中所产生的作用进行具体的分析，只有这样才能够真正的设 计出符合实际使用标准的，能让建筑物更加稳定的抗震结构。 2 抗震设计在建筑结构设计中的设计要点 2.1 体型设计要点 建筑体型在建筑设计中是必首先考虑的要点，主要包括了建筑的平面表现出来的形状及其主 体部分的空间形态。根据地震灾害发生过程中的情况可以发现，平面设计中如果出现任何不 平衡的特殊形状，那么在地震出现的时候很容易会受到破坏。相对而言设计形状更加具有秩 序的，边缘更加圆润的区域在遭遇地震的过程当中并不会受到太大的损害。而如果实在立体 的空间设计的比较突出的形状也很容易被破坏，特别是在建筑的整体力度因为外界的原因突 然出现转变的过程中，这一类形状是十分容易被破坏的。这就能够证明，在进行施工准备部 分的时候，设计师在设计图纸的时候尽量因该处于抗震的角度考虑，使用一些平面比较简单，空间比较明了的图形，同时也要使用对于地震的抵抗能力较高的形状进行建筑物的设计。一 般来说，因为建筑的本身存在一些不对称的地方，很容产生扭转反应现象出现的情况，因此 可以使用均匀分配的方法进行补救，有人就是把建筑刚度尽量均匀的分配，质量划分也可以 尽量平均，这样就可以尽量避免扭转反应现象的产生。为了能够让建筑体在遇到地震的时候 能够保持稳定，需要尽量避免出现容易影响建筑提醒稳定性的设计。 2.2 平面布置设计要点 建筑物的平面设计当中，平面布置是比较重要的部分，这一部分能够直接显示建筑物实际使 用的情况，以及在使用时的具体需要。一般来说是因为平面布置图可以将全部的建筑构图以 及空间使用和设备的区域等清楚的划分出来，而在后期施工和进行调整以及一些改变的时候，都是不能够缺少的部分。建筑里面的抗震功能需要对于建筑的整体进行合理的把握以及准确 的布局才能够实施，一般建筑工程无论是占地面积还是空间面积都极大，因此无法再相爱每 个部分都使用相同的建筑技術，这样很容易让抗震结构出现问题，无法产生理想的效果，同 时还很容易浪费资源，并且对之后的建筑产生更多不良的影响。一些建筑结构的内部有着很 高刚度的电梯装置被安装在平面的角落的情况。在地震的时候很容易造成安全隐患，这主要 是因为电梯井筒的自身所带的抗侧力度很大，地震作用力会被吸引。而也有很多建筑物的墙 体一侧多一侧少，刚度和质量都很难均匀的分布，结构不能均匀受力，因此局部墙面被破坏。还有一些建筑平面分布不符合标准，建筑物内部的隔离墙的排列出现明显的错位，甚至还有 中断的情况，这就很容易使得地震力度没有办法按照理想的要求传输，结构就会被破坏。布 置设计以及建筑抗震是有着极为密切的关系的，一般来说最基本的解决问题的方法就是，让 结构质量和刚度能够在其标准状态上，同时相互对称，比较统一，而且可以避免突然现象和
建筑抗震结构论文建筑抗震设计论文 浅议隔震设计在高层建筑结构中的应用 摘要：《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中给出高层建筑结构的隔震设计要求，其中隔震层的设计和验算尤为重要，由于高层隔震建筑上部结构倾覆弯矩较大，对隔震支座的竖向压应力、竖向位移、水平剪应力、水平位移以及上部结构的变形等要求必须进行严格的控制。本文作者就此提出了自己的观点，进一步剖析了高层建筑结构的隔振设计实施方案。 关键词：建筑结构隔震设计高层建筑 通过隔震建筑和不隔震建筑的抗震效果比较，表明隔震结构采用橡胶垫隔震支座时具有明显的隔震效果。隔震结构的设计内容包括隔震目标的确定、上部结构设计、隔震层设计、隔震层验算、构造措施、经济性论证等诸多方面。 一、基础隔震结构体系动力分析 基础隔震结构目前多用于30层以下、高宽比较小、上部结构水平层刚度较大的建筑结构。如果上部结构层数较多、高宽比较大、层间刚度较小，则上部结构须视为多质点体系，采用多质点模型，并需要考虑结构的倾覆、扭转等因素。
在高烈度区地震波激励下，高层隔震结构体系的上部结构弯曲变形已开始占了较大部分，在高烈度地区应用橡胶隔震结构，结构中的隔震支座可能会出现一定的拉应力或者非线性变形，但是结构整体是安全的。对于高层隔震结构体系，上部结构的倾覆弯矩较大，水平地震作用会引起隔震层的转动，结构的垂直荷载也较大，隔震层可能产生明显的竖向变形。对于这种情况，隔震结构的地震反应不仅要按多质点平动体系进行分析，并且要考虑结构的摆动。因此应采用多质点平动加摆动计算模型。 二、高层建筑结构的隔震设计 1．隔震设计要求 (1)设计方案：建筑结构的隔震设计，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求，与建筑抗震的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后，确定其设计方案。 (2)设防目标：采用隔震设计的房屋建筑，其抗震设防目标应高于抗震建筑。在水平地震方面，隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。竖向抗震措施不应降低。 (3)隔震部件：设计文件上应注明对隔震部件的性能要求；隔震部件的设计参数和耐久性应由试验确定；并在安装前对工程中所有各种类型和规格的部件原型进行抽样检测，每种类型和每一规格的数量
浅析建筑结构设计中的抗震设计 摘要：进入21世纪，在建筑设计中，抗震设计依然在建筑设计中占重要地位， 一个好的建筑设计必定会有与之相匹配的优秀抗震设计，因此，在工程建设当中，加强工程结构的抗震性设计是工程师在设计时主要考虑的问题之一。特别是近年 来我国的工程建设脚步逐渐加快，为了应付日益频繁的地震灾害，必须要使建筑 结构具有非常高的抗震能力，减少地震带来的损失。抗震性设计是工程结构设计 中的重要环节，抗震性设计要兼顾工程实际以及地震类型以使抗震效果得到最大 发挥。该文正是基于此，研究地震发生时的特质，分析工程结构设计中的关键要素，供同行参考。 关键词：建筑结构；抗震性；设计要点；应用 当下，在面对地震这样的自然灾害时，为了使人民群众的生命、财产在地震 的自然灾害中减少伤害损失，因此我们需要对抗震设计在建筑结构设计中的应用 进行探讨，进而增加其应用范围，最大限度的减少损失。地震会对工程结构产生 复杂的机理破坏，而工程抗震设计就是为了抵消地震对建筑物的不良作用，降低 建筑的受影响程度，即：“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计标准。在 工程结构的抗震设计上，不应将计算设计作为唯一方式，更主要的是将工程抗震 理念与实践经验相结合。解决抗震问题主要经过定性的实际现象、物理机制分析、变化过程研究以及总结特性规律和震后情况分析等方式来解决。这些理念共同组 成了抗震概念设计，即概念化设计，其主要研究结果如下。 1、我国目前工程结构抗震理论的问题 众所周知，从世界各国的建筑方式来看，普遍采用吸收消耗地震作用力为主 的插入式整体结构，但是对于工程结构抵抗地震作用力的受力设计与分析，则必 须从结构的整体来分析建筑的抗震性能。 随着建筑市场的蓬勃发展，超高层建筑的数量激增，这给建筑抗震工作带来了更 大的难度，对于这些不同种类的建筑，基础深度的差异主要对应于地震作用的强弱，建筑基础的深度与受地震影响的大小成正比，同时加上基础设施的多样化： 例如地铁、管道、电缆等地下设施都增加了地震场地的不稳定性。当前的抗震设 计没有考虑建筑本身的效果，忽略了建筑地基的地震场地效应衍生的种种问题。2、抗震概念的关键要素 因为近年来我国几次严重的地震灾害给受灾区域的经济、群众人身安全带来 严重打击，所以目前国内抗震技术也在不断地发展，其占工程结构设计的比重也 逐渐增加。因此根据地震的形态进行抗震设计非常具有必要性。其中需要注意的 有以下几点：第一，抗震概念设计要求工程结构的形态足够简练。当工程各构件 的受力情况清晰时，抗震设计的难度也会相应降低，同时保证了受力信息分析的 准确性。且简明的建筑结构也能降低建筑的受损害程度，避免了过多的结构薄弱点，从而保证了建筑的整体性，增强了建筑的抗震能力。第二，设计当中首先要 研究竖向力的均匀分布，要保证建筑横隔层上下部分比例的竖向收进尺寸的准确性，只有合理分析结构的竖向受力情况才能使分隔层平衡达标。洞口的开设要保 证整齐规则，确保建筑整体的刚度和强度得到加强，防止因为地震外力导致刚度 不稳定变化以及整体结构变形的情况出现。另外还应保证建筑的刚度和延性，这 需要相同高度的层面支柱与相关连接构件保持统一。刚度均匀分布和强化结构的 延性，使建筑具有更强的地震抵抗能力，同时保证填充墙的墙和柱不直接接触， 必要时可以设置防震缝。第三，建筑的基础设计是工程结构设计的核心工作，为
《建筑结构抗震设计》第二次作业 简答题（每题10分，共100分） 1.震级和烈度有什么区别和联系? 答：震级反映地震本身的大小，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示地面受到的影响和破坏的程度。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(如岩石的性质、岩层的构造等)等多种因素有关。 2.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 答：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。 结构延性有利于抗震，因为结构的延性变性能吸收地震能量。 3.场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别与联系? 答： 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。
4.怎样判断结构薄弱层和部位? 答： 1)楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取底层； 2)楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可取该系数最小的楼层(部位)和相对较小的楼层，一般不超过2～3处； 3)单层厂房，可取上柱。 5.哪些结构需考虑竖向地震作用? 答：应该考虑竖向地震作用的有：（1）高层建筑；（2）平板型网架层叠和跨度大于24层的架；（3）大悬臂和其他大跨度结构。如：烈度为8度和9度的大跨和长悬臂结构，烟囱和类似的高耸结构以及9度时的高层建筑等。 如何计算竖向地震作用：（1）高层建筑的竖向地震作用可按各构件承受重力荷载的比例分配并且乘以增大系数1.5 （2）平板型钢架竖向作用标准宜取重力荷载（3）大悬臂和其它大跨度结构的竖向地震作用标准值；8度和9度可分别取构件，重力荷载代表值的70%和20%。 6.怎样理解多层砖房震害的一般规律? 答：1）. 刚性楼盖房屋，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； 2）. 横墙承重房屋的震害轻于纵墙承重房屋； 3）. 坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基和非均匀地基上的震害； 4）. 预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重； 5）. 外廊式房屋往往地震破坏较重； 6）. 房屋两端、转角、楼梯间、附属结构震害较重。
地下结构的抗震分析
本报告做出了针对当前地下结构抗震分析的总结，对当前工程师使用的对地下结构进行地震效应的量化分析的方法进行了描述。将确定性及概率性这两种抗震风险分析进行了总结。对恰当的地基运动参数的发展变化进行了简要的叙述，包括峰值速度和加速度，目标反应谱及地基运动时间维度上的过往。一般来说，地下结构的抗震荷载设计是以周围的土地对地下结构产生的形变和拉应力为特点，或者是两者之间的相互作用进行研究的。 在拟静态分析法中，土地的形变是由于静荷载或者土壤和结构之间的相互作用力造成的，并不包含动态荷载或者地震波传播的影响；而在动态分析法中，则是通过数值分析工具，如有限元或者有限差分析法来针对土壤和结构之间的动态作用进行分析。本报告还讨论了一些特殊的设计中的问题，包括隧道的分段隧道的连结设计及隧道进口建筑与隧道的连结设计。 一、地下结构的抗震设计分析方法 1. 确定性抗震风险分析 确定性抗震风险分析包括一个特定的总结现场土地运动的抗震方案。这个方案要求假定一次特定规模的发生在特定地点的地震。Reiter 在1990年将该方法分为四步，如图1所示
图1 确定性抗震风险分析步骤流程 （1）识别并描述所有在该地点能产生显著地基运动的地震来源，包括其各自的几何特点以及地震潜力。最明显的特性描述地震区通常是断层的存在。Reiter 在1990年生成一个详尽的列表功能来表明可能在给定地区的断层。然而，断层的存在并不一定意味着该地区要去积极的应对这一个潜在的地震风险。其中的标准有相当大的分歧，尤其是在论述一个不活动的断层的标准时。基于美国核监管委员会的1978年联邦法规，规定能动断层这个词来表明一个断层在过去的活动35 000-500 000年有过运动。对于非民用基础设施，更短时间尺度将被使用。 （2）选择“源到特定地点”距离参数的每个源，通常是最短的震中震源定位距离，或距离最近的破裂部分的断层的距离。最近的破裂断层距离比震中距更有意义，特别是对大地震的地方，断层破裂扩展的距离超过了50岁公里。