抗震设计感受

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《建筑抗震设计理论与实例》学习感受

     

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20##年9月

抗震设计感受

通过对《抗震设计理论与实例》这门课的学习，使我对地震以及抗震结构设计有了更加深入的认识。地震又称地动，地震动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重的人员伤亡，能引起火灾，水灾，有毒气体泄漏，细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸，滑坡，崩塌，地裂缝的次生灾害。而我国地处世界两个最活跃的地震带中间，东频环太平洋地震带，西部和西南部是欧亚地震带所经过的地区，是世界多地震国家之一。中国的台湾大地震最多，新疆，西藏次之，西南，西北，华北和东南沿海地区也是破坏性地震较多的地区。根据1990年版的《中国地震烈度区划图》，中国有79%的国土面积需按国家标准进行设防，有8%的国土面积处于较高烈度设防区（烈度8度）但是由于人们对建筑结构抗震的重要性认识不足，以及对抗震设计知识掌握不够致使1976年的唐山地震以及20##年汶川大地震中重大人员伤亡和财产损失，这无不一次次的为我们敲响了重视与加强建筑抗震设防与抗震设计的警钟。

    抗震设防是以现有的科学水平和经济条件为前提的，根据目前世界各国的研究水平和震害经验，在抗震设防目标上，各国所采取的通用做法，抗震设防简单地说，就是为达到抗震效果，在工程建设时对建筑物进行抗震设计并采取抗震设施。抗震设防要求是指经国务院地震行政主管部门制定或审定的，对建设工程制定的必须达到的抗御地震破坏的准则和技术指标。

在这门《抗震设计理论与实例》课中我们主要学习了如何对建筑物（构筑物）进行抗震设计与验算，在充分认识了地震的特点后有针对性的进行抗震设计与验算，使我们对地震灾害有了科学的认识，学会了如何规避和减轻地震给我们带来的危害，在以后的工作学习中有着重要的作用。

    在第一章的学习中我们主要学到了地震及结构抗震的基本知识知道了我们的地球是由地壳，地幔，地核做成的。明白了地震波以及其传播的主要特点及其在工程中的应用；对地震震级与地震烈度有了清析的概念与对它们之间的关系有了明确的认识；知道了中国抗震规范确定的抗震设防要求为“小震不坏，中震可修，大震不倒”这就是人们常说的三水准设防要求，我国20##年和20##年抗震设计规范一直沿用这一抗震思想。

    在第二章中学习到场地类别的划分，知道了有利地段，不利地段和危险地段划分的标准，知道了建筑场地覆盖层厚度的确定应，符合下列要求：
　　1　一般情况下，应按地面至剪切波速大于 500m/s 的土层顶面的距离确定。
　　2　当地面 5m 以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速 2.5 倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于 400m/s 时,可按地面至该土层顶面的距离确定。
　　3　剪切波速大于 500m/s 的孤石、透镜体，应视同周围土层。
　　4　土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度，应从覆盖土层中扣除。

下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：
1　砌体房屋。
2　地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：

1）一般的单层厂房和单层空旷房屋；
2）不超过 8 层且高度在 25m 以下的一般民用框架房屋；
3）基础荷载与 2）项相当的多层框架厂房。

知道了什么是地基液化现象；如何对地基土的液化进行判别；采取哪些措施来对抗液化现象：

全部消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：
　1　采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬黏性土和密实粉土尚不应小于 0.5m，对其他非岩石土尚不宜小于 1.5m。
　2　采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下、的稳定土层中，其深度不应小 0.5m。
　3　采用加密法（如振冲、振动加密、挤密碎石桩强夯等）加固时，应处理至液化深度下界；振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于规范规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
　4　用非液化土替换全部液化土层。
　5　采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的 1/2 且不小于基础宽度的 1/5。

部分消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：
　1　处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为 15m 时，其值不宜大于 4，当判别深度为 20m 时，其值不宜大于 5；对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。
　2　采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于按规范规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
　3　基础边缘以外的处理宽度，应符合抗震规范的要求。
　减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合采用下列各项措施：   选择合适的基础埋置深度。
　2　调整基础底面积，减少基础偏心。
　3　加强基础的整体性和刚度，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础，加设基础圈梁等。
　4　减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。
　5　管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。

    在第三章中我们学习了单自由度体系结构的地震反应这一内容，在上课时我们学习到力学模型及其运动方程,建筑结构由地震引起的振动反应称为建筑结构的地震反应，它包括地震在建筑结构中引起的内力，变形，位移，速度和加速度等，建筑结构的地震反应的求解可以归结为一个结构动力学问题，因为可以用结构动力学的方法来进行建筑结构的地震反应分析。

要进行建筑结构的抗震设计，必须首先进行建筑结构的地震反应分析，为此，必须对建筑结构作适当的简化，抽象，建立建筑结构的动力计算简图。在对建筑结构进行简化，抽象时，主要考虑以下几个因素：首先是建筑结构包括各结构构件的特性，其次是地震时地面运动的特点，包括地面运动的强烈程度，频谱特征，持续时间等，最后是进行地震反应分析的目的，如分析目的仅是进行方案设计，则动力计算简图可适当简化。在计算结构之间的力时可以利用单自由度体系进行简化，可以将单层平面框架的动力计算简图化简为简单的单自由度体系。

     在第四章中我们学到了多自由度体系结构的地震反应的相关知识，利用多自由度体系结构可以对多层，高层房屋进行简化方便计算，是对单自由度体系结构的地震反应的一个补充。在这章中我们主要掌握了以下几个内容：

1.多自由度体系的动力计算模型。

多自由度体系的常用分析模型：层间模型即每个楼面、屋面可作用一个质点，墙柱质量则分别向上下质点集中。

2.多自由度体系的运动方程的建立、自振频率及振型。

（1）多自由度体系结构无阻尼运动方程：

考虑阻尼时：

采用端雷阻尼假定：

（2）多自由度体系的自振频率：

（3）多自由度体系的振型

振型的概念：对应某一自振频率各质点位移间的关系：位移比值为常数。

（4）振型的正交性：任意两个不同频率的主振型之间有在互相正交的性质。

振型关于质量矩阵正交性：

振型关于刚度矩阵正交性：

进一步可得:；

3.多自由度体系基本自振周期的近似计算方法：

能量法、顶点位移法、等效质量法。

4.多自由度体系的振型分解法的思路及求解过程。

（1）思路：利用各振型相互正交的特性，将原来耦联的微分方程组变为若干互相独立的微分方程，从而使原来多自由度体系的动力计算变为若干个单自由度体系的问题。

（2）求解：求得各单自由度体系的解后，再将各个解进行组合，从而可求得多自由度体系的地震反应。

多自由度体系地震反应振型分解法的求解步骤：

①求体系自振效率和振型.

②计算振型参与系数γj

③求解各单自由度体系的广义坐标：

④按振型叠加原理计算各质点的位移

6.振型分解反应谱法和底部剪力法。

（1）振型分解反应谱法

多自由度体系的水平地震作用、可用各质点所受的惯性力来代表。

振型的地震组合时振型反应的确定：结构的总地震反应应以底阶振型为主，高阶振型的影响较小。

①一般情况下、可取结构前2-3振型进行组合、但不多于结构自由度。

②当结构基本周期大于1.5s或高宽比大于5时，可适当增加。

（2）底部剪力法

①适用条件：结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀；房屋的总高度不超过40米；建筑结构在地震作用下的变形以剪切变形为主；建筑结构在地震作用时的扭转效应可忽略不计。

②底部剪力计算

鞭梢效应：突出屋面的小建筑，由于刚度和质量突然变小，局中地震反应有可能加剧，计算作用在小建筑上的地震作用需乘以增大系数，抗震规范规定为3，向主体结构传递时不乘增大系数。

7.多自由度体系地震反应的时程分析法的适用范围。

（1）特别不规则的建筑、特别重要的建筑以及房屋高度和设防烈度较高的建筑宜采用时程分析法补充计算。

（2）房屋结构的弹塑性变形验算时，由于结构明显的非线性，需采用弹塑性时程分析法。

     在第五章中我们学到了以下几个内容：

1.建筑抗震设防分类及抗震设防标准，小震、中震、大震。

根据建筑的重要性、在地震中和地震后建筑物的损坏对社会和经济产生的影响大小以及在抗震防灾中的作用，将建筑明确地划分为甲、乙、丙、丁四类。

各类建筑抗震设防的目标：“三水准”、“两阶段”抗震设计目标,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”,分别按弹性和弹塑性两阶段设计。

2.抗震概念设计。

抗震概念设计主要体现在以下几方面：

（1）预防为主，全面规划；

（2）选择有利的抗震场地，作好地基基础的抗震设计；

（3）建筑布置宜规则；

（4）选用良好的抗震结构体系；

（5）重视防止非结构构件的震害。

3.地震作用计算的一般规定、水平地震作用的计算、竖向地震作用的计算。

（1）《抗震规范》规定的计算原则。

（2）地震作用计算方法的确定：

现行《抗震规范》的抗震设计计算采用以下三种方法：底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法。

（3）重力荷载代表值的计算：

进行结构抗震设计时考虑的重力荷载称为重力荷载代表值，重力荷载包括恒载和活载。由于地震发生时，活载往往达不到标准值，因此，在计算重力荷载可对活载进行折减。

（4）水平地震作用的有关规定：

①考虑扭转藕联时水平地震作用计算：

②突出屋面小房间的地震作用

③楼层最小地震剪力的规定

④楼层地震剪力的分配

（5）地基与结构相互作用的考虑。

（6）竖向地震作用的计算

《抗震规范》规定：8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构、9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。

①高层建筑的竖向地震作用的计算：按反应谱法计算。

②网架及大跨度屋架的地震作用的计算：静力法。

③长悬臂和其它大跨度结构：静力法。

4.截面强度抗震验算、抗震变形验算。

（1）多遇地震下结构允许弹性变形验算：

（2）多遇地震下强度验算：

（3）罕遇地震作用下结构弹塑性变形验算：

验算方法：应对结构的薄弱层(变形大)进行弹塑性验算，一般在强震作用下使其小于某限值，以保证结构不致倒塌。

结构薄弱层(部位)的确定：结构薄弱层定义、楼层屈服强度系数、结构薄弱层(部位)的位置确定。

结构薄弱层(部位)弹塑性层间位移计算公式：

    在第六章：多层和高层钢筋混凝土结构房屋抗震设计中我学习了：

1.多层和高层钢筋混凝土结构房屋的震害及分析。

（1）框架结构震害：结构层间屈服强度有明显薄弱楼层；柱端破坏；节点破坏；砌体填充墙破坏严重。

（2）防震缝破坏普遍。

（3）抗震墙(相当于剪力墙)结构的震害：连梁震害、墙肢破坏。

2.结构体系与抗震等级。

（1）结构体系的选择原则。

（2）抗震等级划分：综合考虑地震作用、结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计。

（3）合理设计结构破坏机制：

框架结构的破坏机制：概念设计理念：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件。

（4）控制构件在极限破坏前不发生明显的脆性破坏：轴压比限制：；剪压比限制。

3.框架结构抗震设计。

（1）结构抗震设计内力组合情况

1）需考虑的内力组合项

2）承载力验算式：

对于某些需考虑竖向地需作用的结构，尚需按下式验算：

3）梁端内力不利组合；

4）柱内力不利组合。

（2）抗震设计构件内力设计值调整：

1）根据强柱弱梁原则进行柱弯矩值调整：

9度和一级框框尚应符合：

2）根据强剪弱弯原则进行剪力设计值调整

框架梁剪力设计值调整：

   9度和一级框架尚应符合：

框架柱剪力设计值的调整：

9度和一级框架尚应符合：

3）根据强节点弱杆件进行节点核心区剪力设计值调整。

（3）截面抗震验算：

1）梁截面验算：正截面验算、斜截面验算。

2）柱截面验算：正截面验算、轴压比的限制、斜截面的验算。

3）框架节点验算：

①影响节点承载力和延性的因素：

梁板的约束作用：有直交梁的中柱节点砼抗剪强度有明显提高。

轴压比较小时，压力的存在对砼抗剪强度有利，当轴压比大于0.6～0.8时，节点区砼抗剪强度随轴压力提高而降低。轴压力的存在使节点延性降低。

剪压比和配箍率的影响：应对配筋率加以限制、以使箍筋充分发挥作用，一般设计中、通过限制剪压比来实现。

②节点核心区抗震验算要求：“强节点弱杆件”的概念设计要求。

③框架节点抗剪设计。

（4）框架结构水平位移验算：

1）层间弹性位移验算；

2）罕遇地震作用下框架结构弹塑性水平位移验算。

4.抗震墙结构抗震设计。

抗震墙结构就是抵抗侧向力的钢筋砼剪力墙结构。剪力墙承受水平力中的绝大部分，但并非只是抗剪或以剪切破坏为主，在高宽比大于2的抗震墙中，破坏往往由弯曲破坏控制。

类型：悬臂剪力墙、开洞抗震墙、带边框剪力墙、井筒、框支剪力墙。5.框架结构抗震构造措施、抗震墙结构抗震构造措施。

（1）框架结构构造要求：

1）梁的构造：梁的截面尺寸、梁纵筋、梁箍筋构造。

2）柱构造：柱的截面尺寸、柱纵筋、柱篐筋。

（2）抗震墙结构抗震构造要求

1）抗震墙的钢筋

2）抗震墙的边缘构件.

    在第七章：多层砌体房屋和底部框架、内框架砌体房屋抗震设计中主要掌握了以下几方面内容：

1.多层砌体房屋的震害及原因分析、砌体结构房屋抗震设计三要素。

多层砌体房屋在地震作用下发生破坏的根本原因是地震作用在结构中产生的效应超过了结构材料的抗力或强度。原因分为三大类：（1）房屋建筑布置、结构布置不合理造成局部地震作用效应过大；（2）砌体墙片抗震强度不足；（3）房屋构件间的连接强度不足。

砌体房屋的抗震设计可以分成三个主要部分：（1）建筑布置与结构选型；（2）抗震强度验算；（3）抗震构造措施。

2.多层砌体建筑平、立、剖面及结构布置，砌体房屋总高度及层数限制、多层砌体房屋高宽比限制、抗震墙的间距限制和房屋的局部尺寸限制。

多层砌体建筑平、立、剖面布置的基本要求是规则、均匀、对称，避免质量和刚度发生突变，避免楼层错层等。

3.多层砌体房屋抗震强度验算，底部框架砌体房屋抗震强度验算及变形验算、多层多排柱内框架砌体房屋抗震强度验算。

《抗震规范》规定多层砌体房屋可不进行竖向地震作用下的抗震强度验算，也可不进行水平地震作用下整体弯曲强度验算。

多层砌体房屋在水平地震作用下砌体墙片的抗震抗剪强度验算包括：

（1）确定计算简图；

（2）地震作用及楼层地震剪力的计算；

（3）各墙体承担的地震剪力计算；

（4）墙体抗震强度验算。

4.多层砌体房屋的抗震构造措施、底部框架-抗震墙房屋抗震构造措施、多排柱内框架房屋抗震构造措施。

（1）加强房屋整体性的构造措施；

①钢筋混凝土构造柱及芯柱设置；

②钢筋混凝土圈梁的设置。

（2）加强构件间连接的构造措施。

    通过对《抗震设计理论与实例》这门课的学习，使我对地震以及抗震结构设计有了更加深入的认识。在这门《抗震设计理论与实例》课中我们主要学习了如何对建筑物（构筑物）进行抗震设计与验算，在充分认识了地震的特点后有针对性的进行抗震设计与验算，在这次学习过程中我发现我以前有许多关于地震和抗震设计的许多错误观点，它使我对这门学问有了更深入的了解，丰富了我的知识结构，提高了我的专业素养，使我们对地震灾害有了更加科学的认识，学会了如何利用所学的知识去有效的规避和减少地震给我们带来的危害，这次的学习在以后的工作学习中有着重要的作用。