抗震结构设计(李达)

    本书结合《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)(2008年版)及《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223—2008）编写而成，内容包括：地震与地震动的基本知识，场地、地基和基础的抗震设计，结构地震反应分析与抗震验算，多层和高层钢筋混凝土房屋的抗震设计，多层砌体房屋和底部框架、内框架房屋的抗震设计，多层和高层钢结构房屋的抗震设计，单层工业厂房的抗震设计，桥梁结构的抗震设计，以及隔震、减震房屋设计。书中设有例题、思考题和习题以及各章提要和小结。    本书为高职高专土建类专业及相关专业教材，也可作为成人教育土建类及相关专业的教材，还可供从事建筑工程技术等工作的人员参考。

章绪论1

 

节地震与地震活动1

 

一、地震的基础知识1

 

二、地震活动2

 

第二节地震强度与地震区划4

 

一、地震强度4

 

二、地震区划6

 

第三节地震的活动性与地震震害7

 

一、地震的活动性7

 

二、地震震害7

 

第四节工程抗震设防8

 

一、三水准的抗震设防准则8

 

二、二阶段的抗震设计方法9

 

三、建筑物重要性分类和设防标准9

 

第五节抗震设计的总体要求10

 

一、建筑场地的选择10

 

二、地基和基础10

 

三、建筑结构的规则性11

 

四、抗震结构体系的选择11

 

五、结构构件及连接的要求12

 

六、处理好非结构构件12

 

七、结构分析12

 

八、结构材料与施工质量12

 

小结13

 

思考题14

 

第二章场地、地基和基础15

 

节场地15

 

一、场地及其对地震破坏的影响15

 

二、场地类别的划分16

 

第二节天然地基和基础的抗震验算18

 

一、天然地基和基础的抗震设计原则18

 

二、天然地基和基础的抗震验算18

 

第三节液化土和软土地基19

 

一、液化土地基19

 

二、软土地基的抗震措施22

 

第四节桩基的抗震设计23

 

一、抗震设计的原则23

 

二、桩基的抗震验算23

 

小结24

 

思考题24

 

习题24

 

第三章结构地震反应分析与抗震验算26

 

节概述26

 

一、地震反应及地震作用26

 

二、结构抗震设计理论的发展27

 

三、结构动力计算简图及体系自由度27

 

第二节单自由度弹性体系的地震反应分析

 

与设计反应谱28

 

一、单自由度弹性体系的地震反应分析28

 

二、单自由度弹性体系水平地震作用及反应谱法31

 

第三节多自由度体系的地震反应分析36

 

一、多自由度体系的运动方程36

 

二、多自由度体系的自振频率与振型分析37

 

三、振型分解法39

 

第四节多自由度体系的水平地震作用计算41

 

一、振型分解反应谱法41

 

二、底部剪力法42

 

第五节结构自振频率的实用计算方法46

 

一、能量法46

 

二、折算质量法47

 

三、顶点位移法48

 

四、实用周期计算方法49

 

第六节考虑扭转和地基与结构相互作用影响的水平地震作用计算50

 

一、考虑扭转的水平地震作用计算50

 

二、考虑地基与结构相互作用影响的水平地震作用计算52

 

第七节结构的竖向地震作用计算52

 

一、高层建筑与高耸结构的竖向地震作用计算53

 

二、大跨度结构的竖向地震作用计算53

 

第八节结构非弹性地震反应分析简介54

 

一、非弹性时程分析方法54

 

二、结构静力弹塑性分析55

 

第九节结构抗震验算56

 

一、结构抗震验算的一般原则56

 

二、结构抗震计算方法的确定57

 

三、截面抗震验算57

 

四、多遇地震作用下结构的弹性变形验算58

 

五、罕遇地震作用下结构的弹塑性变形验算59

 

小结61

 

思考题61

 

习题62

 

第四章多层和高层钢筋混凝土房屋的抗震设计63

 

节震害现象及其分析63

 

一、结构布置不合理引起的震害63

 

二、场地影响产生的震害64

 

三、框架结构的震害65

 

四、抗震墙的震害66

 

第二节抗震设计的一般规定66

 

一、结构体系选择及适用高度66

 

二、钢筋混凝土结构的抗震等级67

 

三、防震缝的设置69

 

四、建筑设计和建筑结构的规则性69

 

五、结构布置69

 

第三节框架结构的抗震设计71

 

一、地震作用计算71

 

二、框架内力和侧移的计算71

 

三、框架结构截面抗震验算78

 

四、框架结构的抗震构造措施83

 

第四节抗震墙结构的抗震设计88

 

一、抗震墙的破坏形态88

 

二、抗震墙的内力设计值89

 

三、抗震墙结构的抗震构造措施90

 

第五节框架抗震墙结构的抗震设计92

 

一、框架抗震墙结构设计的基本思想92

 

二、基本假定及计算简图93

 

三、框架抗震墙结构简化计算要点94

 

四、框架抗震墙结构的截面抗震验算96

 

五、框架抗震墙结构的抗震构造措施97

 

第六节抗震设计实例98

 

小结102

 

思考题102

 

习题102

 

第五章多层砌体房屋和底部框架、内框架房屋的抗震设计104

 

节震害现象及其分析104

 

一、多层砌体房屋的震害及其分析105

 

二、底部框架抗震墙房屋的震害及其分析107

 

三、内框架房屋的震害及其分析107

 

第二节抗震设计的一般规定109

 

一、砌体房屋总高度及层数109

 

二、结构布置109

 

三、房屋的高宽比110

 

四、抗震横墙的间距111

 

五、房屋局部尺寸111

 

第三节多层砌体房屋的抗震设计111

 

一、计算简图112

 

二、楼层地震剪力的计算与分配112

 

三、墙体抗震强度验算114

 

四、抗震构造措施115

 

第四节底部框架抗震墙房屋的抗震设计120

 

一、底部框架抗震墙房屋的抗震设计要点120

 

二、底部框架抗震墙房屋的抗震构造措施122

 

第五节内框架房屋的抗震设计123

 

一、多排柱内框架房屋的抗震设计要点123

 

二、多排柱内框架房屋的抗震构造措施124

 

第六节抗震设计实例124

 

小结127

 

思考题127

 

习题128

 

第六章多层和高层钢结构房屋的抗震设计129

 

节多高层钢结构建筑主要震害现象及其分析129

 

一、多高层钢结构的主要震害特征129

 

二、钢结构房屋的抗震性能132

 

第二节抗震设计的一般规定133

 

一、多高层钢结构的体系与结构布置133

 

二、钢结构房屋的结构选型136

 

三、结构的平、立面布置137

 

四、结构布置的其他要求139

 

第三节多层和高层钢结构房屋的抗震设计139

 

一、一般计算原则139

 

二、地震作用下钢结构的内力与位移计算140

 

三、钢结构构件与连接的抗震承载力验算142

 

第四节多层钢结构房屋的抗震构造要求145

 

一、钢框架结构抗震构造措施145

 

二、钢框架中心支撑结构抗震构造措施149

 

三、钢框架偏心支撑结构抗震构造措施150

 

第五节多层钢结构厂房抗震设计152

 

一、多层钢结构厂房的结构体系与布置152

 

二、多层钢结构厂房的抗震计算要点153

 

三、多层钢结构厂房的抗震构造措施154

 

小结154

 

思考题154

 

第七章单层工业厂房的抗震设计156

 

节震害现象及其分析156

 

一、单层钢筋混凝土柱厂房156

 

二、单层钢结构厂房158

 

三、单层砖柱厂房159

 

第二节抗震设计的一般规定160

 

一、单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计的一般规定160

 

二、单层钢结构厂房抗震设计的一般规定161

 

三、单层砖柱厂房抗震设计的一般规定161

 

第三节单层钢筋混凝土柱厂房的抗震设计162

 

一、地震作用分析162

 

二、截面抗震验算166

 

三、抗震构造措施169

 

第四节单层钢结构厂房的抗震设计172

 

一、地震作用计算和截面抗震验算172

 

二、抗震构造措施173

 

第五节单层砖柱厂房的抗震设计175

 

一、地震作用计算和截面抗震验算175

 

二、抗震构造措施177

 

小结179

 

思考题180

 

第八章桥梁结构的抗震设计181

 

节震害现象及其分析181

 

第二节抗震设计的一般规定183

 

一、桥梁结构抗震设防的目标、分类和标准183

 

二、抗震设计的一般规定184

 

第三节桥梁工程抗震设计185

 

一、桥梁抗震设计流程185

 

二、抗震概念设计186

 

三、桥梁延性抗震设计189

 

四、地震反应分析192

 

五、强度变形与验算194

 

六、抗震措施196

 

七、特殊桥梁抗震设计196

 

小结199

 

思考题199

 

第九章隔震、减震房屋设计200

 

节概述200

 

第二节隔震结构设计201

 

一、隔震设计原理201

 

二、隔震层的设置要求201

 

三、基础隔震装置的分类202

 

四、隔震体系的计算方法203

 

五、结构的隔震措施204

 

第三节减震结构设计206

 

一、减震设计原理206

 

二、减震层的设置要求206

 

三、减震体系的计算方法207

 

四、结构的减震措施208

 

小结208

 

思考题208

 

附录209

 

附录A中国地震烈度表(2008年)209

 

附录B我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组211

 

参考文献221

    《*关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》中指出，高职高专教育是我国高等教育的重要组成部分，其特点是：以培养高等技术应用性专门人才为根本任务；以适应社会需要为目标、以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，毕业生应具有基础理论知识适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点；以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系。在课程建设和教材建设上，要按照突出应用性、实践性的原则重组课程结构，更新教学内容。教学内容要突出基础理论知识的应用和实践能力培养，基础理论教学要以应用为目的，以必需、够用为度；专业课教学要加强针对性和实用性。本教材就是根据高等学校土建学科教学指导委员会高等职业教育专业委员会制定的建筑工程技术专业的教育标准、培养方案及本门课程教学基本要求编写的。    地震是一种突发性的自然灾害，会给人民生命和财产造成巨大损失。我国是地震多发国家之一，地震区分布广大，所以，结构抗震设计是建筑设计的重要内容。结构抗震是一门多学科性、综合性很强的学科，它涉及地球物理学、地质学、地震学、结构动力学及工程结构学等学科。随着学科研究的深入，尤其是震害经验的不断积累，结构抗震设计的新理论、新方法不断出现，建筑抗震设计规范是结构抗震设计新理论、新方法的集中体现。本教材即是以《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)(2008年版)及《建筑工程抗震设防分类标准》(GB 50223—2008)等规范为依据进行编写。    “抗震结构设计”与“钢筋混凝土结构”、“钢结构”、“砌体结构”及“地基与基础”等课程之间联系密切，是一门实践性很强的专业课程。本教材紧密联系实际，力求文字简练，重点突出，紧密依据相关规范，既有基本理论讲解又有实践训练环节。本教材详细阐述了建筑结构抗震设计的基本概念和抗震设计原理，结构抗震设计的基本方法和适用范围；介绍了地基与基础的抗震设计问题，对混凝土结构、砌体结构、钢结构、厂房结构、桥梁结构等抗震设计的设计过程和构造要求进行了讲解；阐述了工程结构隔震与消能减震等内容。为突出应用，本书有详细的设计步骤和相当数量的例题、思考题和习题。    本书由李达担任主编，郑洪勇、昌永红担任副主编。具体编写分工如下：郑洪勇(太原大学)编写、七章，邓光(辽宁科技学院)编写第二、九章，李达(阳泉职业技术学院)编写第三章，张艳梅(辽宁科技大学)编写第四章，昌永红(辽宁建筑职业技术学院)编写第五章，彭正斌(山东工业职业学院)编写第六章，安静(山西交通职业技术学院)编写第八章。全书由李达统稿。    编写过程中参阅了有关文献资料，在此向这些文献作者谨表感谢。    由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，欢迎广大读者批评指正。    本书提供有电子教案，可发信到cipedu@163com邮箱免费获取。编者2009年9月