本書根據土木工程本科專業(yè)工程結構抗震課程教學的培養(yǎng)目標,結合GB 50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范(2016年版)》、GB 18306—2015《中國地震動參數區(qū)劃圖》、GB 50017—2017《鋼結構設計標準》等現行規(guī)范及標準編寫而成。全書共10章,主要內容包括結構抗震設計基本知識,建筑抗震的概念設計,建筑場地、地基和基礎,結構地震反應和結構抗震驗算,多層和高層鋼筋混凝土房屋抗震設計,多層砌體和底部框架砌體房屋抗震設計,多層和高層鋼結構房屋抗震設計,橋梁延性抗震設計,結構隔震和消能減震設計,地下建筑抗震設計。本書設置了多層和高層鋼筋混凝土房屋抗震設計、多層砌體和底部框架砌體房屋抗震設計、橋梁延性抗震設計三個實例,以便讀者理解和掌握相關內容。
本書可作為普通高等院校土木工程專業(yè)工程結構抗震課程的教材,也可作為從事土木工程設計、施工和監(jiān)理等工作的工程技術人員的參考書。
前言
我國處于環(huán)太平洋地震帶和亞歐地震帶之間,是世界上地震災害最嚴重的國家之一。我國的地震活動分布廣、震級高、震源淺、震害嚴重。1976年唐山地震、2008年汶川地震、2010年玉樹地震等大地震不僅造成了巨大的人員傷亡和經濟損失,還帶來了無法磨滅的心靈之痛。目前地震的監(jiān)測預報還是世界性難題,故抓好工程結構的抗震設防,提高工程結構自身的抗震能力尤為重要。
工程結構抗震設計是高等院校土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。該課程設置的教學目的就是培養(yǎng)學生的工程抗震意識,使其掌握工程結構抗震設防的基本理論與方法。本書結合GB 50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范(2016年版)》、JTG/T B02-01—2008《公路橋梁抗震設計細則》、CJJ 166—2011《城市橋梁抗震設計規(guī)范》,GB 18306—2015《中國地震動參數區(qū)劃圖》、GB 50017—2017《鋼結構設計標準》等現行規(guī)范編寫而成。本書吸收了近年來工程抗震領域的成熟經驗和成果,增加了關于性能設計的內容,力圖體現抗震設計的新趨勢,使設計理念更加先進;增加了結構隔震和消能減震設計、地下建筑抗震設計的專門章節(jié),使涵蓋的結構類型更加完整;系統介紹了結構非彈性地震反應時程分析方法及靜力彈塑性分析方法,較大程度上拓寬了知識面,更好地滿足了土木工程本科專業(yè)的教學需要。本書在編寫過程中注重基本概念、基本理論和基本方法的介紹,注重內容的系統性及與其他相關課程內容上的銜接性,注重理論知識和工程實踐的結合。為便于讀者理解和鞏固所學知識,主要章節(jié)都設置了例題或設計實例,章末設有思考題或習題。
本書由山東農業(yè)大學張耀軍、新疆塔里木大學于海波擔任主編,山東農業(yè)大學王新元、徐宗美、史玲擔任副主編,中國農業(yè)大學莊金釗、河北大學方有亮、山東建筑大學趙全斌參編。全書由張耀軍統稿。具體編寫分工如下:徐宗美編寫第1、7章,張耀軍編寫第2、3章,張耀軍、趙全斌編寫第4章,莊金釗編寫第5章,于海波編寫第6章,史玲編寫第8章,方有亮編寫第9章,王新元編寫第10章并整理附錄。
在本書編寫過程中,學習和參考了大量已出版的教材,以及一些專家、學者的著作,在此謹向原編著者致以誠摯的謝意。
限于編者水平,書中難免存在不妥之處,敬請讀者提出寶貴意見。
編者
前言
第1章結構抗震設計基本知識1
1.1地震的成因1
1.2地震波及其傳播3
1.3地震震級與烈度4
1.4地震活動及其破壞作用7
1.5工程結構的抗震設防12
思考題與習題16
第2章建筑抗震的概念設計17
2.1建筑場地選擇17
2.2結構的規(guī)則性18
2.3結構體系布置與選擇21
2.4非結構構件22
2.5結構材料與施工要求22
思考題23
第3章建筑場地、地基和基礎24
3.1建筑場地的選擇24
3.2建筑場地類別的劃分26
3.3天然地基和基礎的抗震驗算30
3.4地基土的液化與抗液化措施32
3.5樁基礎抗震設計40
思考題與習題42
第4章結構地震反應和結構抗震驗算44
4.1單自由度彈性體系的水平地震反應44
4.2單自由度彈性體系水平地震作用及反應譜47
4.3多自由度彈性體系的水平地震反應53
4.4多自由度彈性體系水平地震作用的計算60
4.5結構基本周期的近似計算67
4.6考慮扭轉影響的水平地震作用計算69
4.7結構豎向地震作用71
4.8結構非彈性地震反應分析方法簡介73
4.9結構抗震驗算82
思考題與習題88
第5章多層和高層鋼筋混凝土房屋抗震設計90
5.1多層和高層鋼筋混凝土房屋的震害特點90
5.2多層和高層鋼筋混凝土房屋抗震設計的一般規(guī)定94
5.3框架結構的抗震計算與抗震構造措施100
5.4抗震墻結構的抗震計算與抗震構造措施124
5.5框架—抗震墻結構的抗震計算與抗震構造措施139
思考題144
第6章多層砌體和底部框架砌體房屋抗震設計145
6.1多層砌體和底部框架砌體房屋的震害特點145
6.2多層砌體房屋抗震設計的一般規(guī)定147
6.3多層砌體房屋的抗震驗算150
6.4多層砌體房屋的抗震構造措施163
6.5底部框架—抗震墻砌體房屋抗震設計的一般規(guī)定168
6.6底部框架—抗震墻砌體房屋的抗震構造措施171
思考題173
第7章多層和高層鋼結構房屋抗震設計175
7.1多層和高層鋼結構的震害特點175
7.2多層和高層鋼結構房屋體系176
7.3多層和高層鋼結構房屋抗震設計的一般規(guī)定180
7.4多層和高層鋼結構房屋抗震計算183
7.5鋼框架結構的抗震構造措施189
思考題195
第8章橋梁延性抗震設計196
8.1橋梁震害196
8.2橋梁工程抗震設計的一般規(guī)定199
8.3延性抗震設計理論202
8.4規(guī)則橋梁的延性抗震設計207
8.5橋梁抗震構造措施216
思考題218
第9章結構隔震與消能減震設計219
9.1結構隔震原理與方法219
9.2結構消能減震原理與方法224
9.3結構主動減震控制簡介230
思考題231
第10章地下建筑抗震設計232
10.1地下建筑的震害特點232
10.2地下建筑抗震設計的一般規(guī)定233
10.3地下建筑抗震設計計算要點234
10.4地下建筑抗震構造措施239
思考題240
附錄我國主要城鎮(zhèn)和地區(qū)的抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計地震分組241
參考文獻269