建筑结构抗震设计

本书由清华大学、华中科技大学、武汉理工大学等高校合编，由清华大学长江学者特聘教授潘鹏教授、华中科技大学精品课程主讲教师张耀庭教授主编，清华大学抗震专家钱稼茹教授主审，依据《建筑抗震设计规范》《中国地震动参数区划图》《建筑工程抗震设防分类标准》《钢结构设计标准》等行业新规范，内容系统介绍了建筑抗震设计基础理论、方法、应用及发展趋势，体现了地震工程学科、建筑结构抗震设计领域的新研究成果。
本书是华中科技大学“建筑结构抗震设计”精品课程教材，是“十三五”国家重点出版物。 

本书按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010) 编写, 以地震学的基础知识､结构抗震设计的基本理论与方法､工程结构的抗震三部分内容为主线, 对结构抗震设防的基本知识､地震作用及危害､结构抗震设计的基本原理与方法等进行了全面的介绍｡全书共10 章, 主要内容包括建筑抗震设计概论､地基与基础抗震设计､地震作用与结构抗震验算､钢筋混凝土结构的抗震性能与设计､砌体结构房屋抗震设计､单层厂房抗震设计､多层和高层钢结构房屋抗震设计､隔震与消能减震设计､结构弹塑性地震反应分析､基于性能的抗震设计方法简介｡为便于学习, 每章给出了习题及思考题｡
本书可作为高等院校土建类专业相关课程的教材, 也可作为从事工程结构设计与施工的技术人员的参考书｡

张耀庭：华中科技大学土木工程与力学学院教授，博士生导师，国家一级注册结构工程师，多年来一直从事结构工程与结构抗震领域的教学、科研与设计工作。在国内外核心期刊上发表科技论文100余篇，主编教材1本；主持或参主持或参与横向课题多项。主要研究方向为“混凝土与预应力结构的基本理论与应用”及“结构抗震与减震”。

潘鹏：清华大学土木工程系教授，博士生导师，系主任，日本学术振兴会外国人特别研究员。主要境内学术兼职包括：结构减震控制专业委员会委员、高层抗震专业委员会委员、防震减灾工程技术推广青年委员会副主任委员、建筑结构学报编委等。主要境外学术兼职包括：国际建筑和施工研究创新协会委员、日本兵库县国家地震中心（E-defense）专家委员会委员等。主要研究方向为：（1）高性能隔震和消能减震（振）结构：（2）基于性能的抗震设计和优化方法；（3）大型复杂结构抗震实验技术和大规模地震响应弹塑性分析方法。主持或参加多个国家和部委科研课题，主编或参编多部国家设计规范和技术标准。先后在国内外高水平期刊、会议上发表论文100余篇，其中SCI收录40余篇。出版结构实验技术专著1本，消能减震（振）结构设计教材1本，建筑结构抗震原理和方法教材1本。2010年，北京市工程建筑结构专业二等奖，全国工程勘察设计行业建筑结构三等奖；2013年，华夏建设科学技术三等奖，入选*新世纪人才支持计划；2014年，国家自然科学基金委青年科学基金资助；2015年，中国地震局防震减灾科技成果一等奖；2016年，国家科技进步二等奖；2017年，北京市科技进步二等奖，长江学者特聘教授。

目录
前言
上篇 基 础 篇
第1 章 建筑抗震设计概论 2
1. 1 地震及地震波 2
1. 2 地震震级与地震烈度 10
1. 3 地震动 15
1. 4 地震震害与工程抗震设防 23
1. 5 建筑抗震概念设计 26
1. 6 建筑抗震设计课程的任务和内容 40
习题及思考题 42
第2 章 地基与基础抗震设计 44
2. 1 场地 45
2. 2 地震时地面运动特性 49
2. 3 天然地基与基础 55
2. 4 地基土的液化 57
2. 5 桩基的抗震验算 64
2. 6 软弱黏性土地基 66
习题及思考题 67
第3 章 地震作用与结构抗震验算 69
3. 1 结构抗震设计理论的发展 69
3. 2 单自由度体系的地震反应 71
3. 3 单自由度弹性体系地震作用计算的反应谱法 78
3. 4 多自由度弹性体系的水平地震反应分析 86
3. 5 振型分解反应谱法 92
3. 6 底部剪力法 96
3. 7 结构基本周期的近似计算 100
3. 8 平扭耦联振动时结构的抗震计算 103
3. 9 竖向地震作用计算 105
3. 10 结构抗震验算 106
习题及思考题 111
第4 章 钢筋混凝土结构的抗震性能与设计 115
4. 1 多层和高层钢筋混凝土结构的震害 115
4. 2 多高层钢筋混凝土结构选型､结构布置和设计原则 121
4. 3 钢筋混凝土框架结构的抗震设计 131
4. 4 抗震墙结构的抗震分析 157
4. 5 框架-抗震墙结构的抗震设计 164
习题及思考题 173
第5 章 砌体结构房屋抗震设计 175
5. 1 震害及其分析 175
5. 2 砌体结构房屋抗震设计的一般规定 178
5. 3 砌体结构房屋抗震验算 181
5. 4 砌体房屋抗震构造措施 191
5. 5 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋抗震设计要点 196
5. 6 底层框架-抗震墙砌体房屋的抗震设计 201
习题及思考题 206
下篇 提 高 篇
第6 章 单层厂房抗震设计 210
6. 1 震害及分析 210
6. 2 单层厂房结构的抗震措施 211
6. 3 单层厂房横向抗震计算 215
6. 4 单层厂房纵向抗震计算 223
6. 5 抗震构造措施和连接的计算要求 234
6. 6 计算实例 238
习题及思考题 245
第7 章 多层和高层钢结构房屋抗震设计 248
7. 1 概述 248
7. 2 震害及其分析 248
7. 3 抗震设计一般规定 251
7. 4 抗震验算 257
7. 5 抗震构造措施 263
7. 6 多层与单层钢结构厂房的抗震设计 268
习题及思考题 277
第8 章 隔震与消能减震设计 278
8. 1 结构振(震) 动控制概述 278
8. 2 隔震结构设计 279
8. 3 消能减震结构设计 296
习题及思考题 313
第9 章 结构弹塑性地震反应分析 314
9. 1 概述 314
9. 2 结构恢复力模型 315
9. 3 结构计算模型 317
9. 4 时程分析法 322
9. 5 静力弹塑性分析 327
习题及思考题 343
第10 章 基于性能的抗震设计方法简介 344
10. 1 概述 344
10. 2 结构性能抗震设计的理论框架 345
10

前言
地震工程学发展至今已有一百余年的历史, “ 建筑抗震设计” 是我国高校土木工程专业的核心专业课程之一｡《建筑抗震设计规范》( GB 50011—2010) 的实施, 体现了国家在新时期有关土木工程结构抗震设计的基本原则和方法｡《建筑工程抗震设防分类标准》( GB50223—2008) ､《中国地震动参数区划图》( GB 18306— 2015) 等相关规范的实施, 体现了地震工程的研究成果｡
当前, 有关建筑抗震设计方面的教材, 大多以抗震规范为蓝本, 基于对规范条文的介绍和解释而编写, 较严重地受到了规范章节及条文内容的束缚与限制; 从学生学习的角度上看, 内容多而庞杂｡因此, 编写一本系统介绍建筑抗震设计基础理论､方法､应用及发展趋势, 适应不同层次教学与科研人员需求, 具有鲜明特点的建筑抗震设计教科书, 正是本书的主要编写宗旨之一｡
本书共10 章, 以地震学的基础知识､结构抗震设计的基本理论与方法､工程结构的抗震三部分内容为主线, 对结构抗震设防的基本知识､地震作用及危害､结构抗震设计的基本原理与方法等进行了全面的介绍｡在有关结构非线性地震响应分析的问题上, 对其力学分析基础､数值建模时材料的本构关系与各种单元类型､地震动的选择与调整方法等关键技术问题进行了较全面的分析与介绍｡另外, 书中吸收了一些近年来在工程抗震领域的研究成果, 包括基于性能的抗震设计､消能减震与隔震结构的设计等内容｡本书第1 章由张耀庭､潘鹏､苏原执笔, 第2､6 章由张耀庭执笔, 第3､4 章由张耀庭､苏原执笔, 第5､7 章由黄斌执笔, 第8 章由潘鹏执笔, 第9､10 章由樊剑执笔, 全书由张耀庭负责统稿, 由钱稼茹教授主审｡
限于编者水平, 书中难免存在不当之处, 敬请读者批评指正｡
编 者