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本课件围绕模块8 结构抗震展开，依次讲解课题1 抗震基本概念、课题2 抗震设计要求抗震概念、课题3 场地等内容，结合现行规范条文与工程算例说明设计要点与计算步骤，帮助学习者建立系统的结构分析与设计思路。
课题1 抗震基本概念：课题2抗震设计要求课题3场地、地基、基础抗震设计课题4底部剪力法的计算课题5结构抗震验算模块小结习题模块8结构抗震能力训练【教学目标】能力目标：能理解抗震基本概念；能理解建筑抗震概念设计；能进行建筑场地类别的划分；能进行天然地基抗震承载力验算；能利用底部剪力法进行水平地震作用的计算。
知识目标：掌握建筑结构抗震的基本知识；熟悉建筑抗震概念设计；了解场地、地基、基础的抗震设计；掌握底部剪力法计算水平地震作用。态度养成目标：培养严肃认真的学习态度，严谨的结构计算方法，激发学习结构抗震知识的兴趣。
课题1 抗震基本概念：课题2抗震设计要求课题3场地、地基、基础抗震设计课题4底部剪力法的计算课题5结构抗震验算模块小结习题所占分值（100分）相关知识能力要求知识要点30地震分类、地震波、震级及烈度的概念、地震动、抗震设防目标、分类、标准等能理解抗震基本概念抗震基本概念10建筑抗震概念设计理解建筑抗震概念设计的涵义；了解建筑抗震的一些具体要求抗震设计要求30等效剪切波速、覆盖层厚度、液化等级、地基承载力修正掌握建筑场地类别的划分；能进行天然地基抗震承载力验算。
场地、地基、基础抗震设计20质点体系及其自由度、自振周期、重力荷载代表值、设计反应谱、水平地震影响系数等能利用底部剪力法进行水平地震作用的计算。底部剪力法的计算10结构构件截面抗震承载力验算、结构抗震变形验算。能理解抗震承载力、抗震变形验算公式各符号的含义。结构抗震验算【教学要求】
课题1 抗震基本概念：课题2抗震设计要求课题3场地、地基、基础抗震设计课题4底部剪力法的计算课题5结构抗震验算模块小结习题当大地震发生后，建筑物和周围地面一般会出现哪些变化呢？
不同的建筑物受到地震的作用，其破坏结果是不是一样呢？在“5.12”汶川大地震发生后，我们发现的一些现象：马路边出现巨大的地裂缝。山体发生了大面积的滑坡。多层砌体结构房屋完全倒塌。多层钢筋混凝土框架房屋发生部分倒塌。【引例】
地表破坏：地裂缝、喷砂冒水、震陷、滑坡
课题1 抗震基本概念：8.1.1地震的分类1.地球的构造：形如一个鸡蛋
2.地震成因及分类：2.地震成因及分类按其产生原因分为:火山地震1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震陷落地震诱发地震：1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。
构造地震
根据地震发生的部位分：浅源地震<60km中原地震60-300km深源地震>300km
3.地震术语震源:地震发生时岩层断裂或错：3.地震术语震源:地震发生时岩层断裂或错动产生振动的部位；震源深度:震源至地面的垂直距离；震中:震源在地表的垂直投影点；震中区:地震发生时震动和破坏最大的地区；震中距:受地震影响地区至震中的距离；等震线:在同一地震中，具有相同地震烈度地点的连线。
4.地震序列：按地震能量释放的特点主震型震群型孤立型主震震级突出，释放的能量占全序列的绝大部分主震震级不突出，能量由多个震级相近的地震释放前震、余震稀少，能量释放基本通过主震一次释放在上述三种类型地震中，主震型约占60％，震群型（多发型）占30％，而孤立型（单发型）占10％。
4.地震序列一般把一次强震发生前后一定时间内(几天、几个月或几年)发生的大大小小地震按时间排列起来称为一个地震序列。主震之后发生的地震为余震主震之前发生的地震为前震地震序列中，最大的一次地震叫主震
8.1.2地震波地震波
体波是在地球内部传播的地震波，根据介质质点振动方向与波传播方向不同，体波又可分为纵波和横波。
纵波:当质点的振动方向与波的传播：方向一致,又称P波。
它使地面发生上下振动，破坏性较弱。纵波的特点是周期短、振幅小横波:当质点的振动方向与波的前进方向垂直，又称S波。它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。横波一般周期较长、振幅较大。面波:沿地表或地壳不同地质层界面传播的波，面波是体波经地层界面多次反射、折射所形成的次生波。面波周期长、振幅大，衰减慢，故能传播到很远的地方，使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。
纵波传播速度最快，横波次之，面波最慢。所以在一般地震波记录图上，纵波最先到达，横波次之，面波到达最晚。
1．地震动：：1．地震动：由地震波传播所引发的地面振动，称为地震动最大加速度周期特性：共振效应强震的持续时间8.1.3地震动、震级及地震烈度
2.震级地震的震级
里氏震级的定义为：在离震中100Km处的坚硬地面上，由标准地震仪所记录的最大水平位移A（单位为）的常用对数值，用公式表示为（8.1）利用震级可以估计一次地震所释放的能量，震级与地震释放的能量之间有如下关系
根据震级M的大小：，可以将地震分为以下几类：M＜2的地震称为微震，人们感觉不到；M=2～4的地震称为有感地震，人们能够感觉到；M＞5的地震称为破坏性地震，建筑物有不同程度的破坏；M=7～8的地震称为强烈地震或大地震，建筑物会造成很大的破坏；M＞8的地震称为特大地震，建筑物会造成严重的破坏。
（8.2）式中——地震释放的能量，单位为尔格（erg），1erg=10-7J。
表8-1），欧洲一些国家：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
3.地震烈度地震烈度:地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。地震烈度表是评定烈度大小的尺度和标准，主要根据地震时人的感觉、器物的反应、建筑物破损程度和地貌变化特征等宏观现象综合判定划分。目前我国和世界上绝大多数国家采用的是划分为12度的烈度表（表8-1），欧洲一些国家采用划分为10度的烈度表，日本则采用划分为8度的烈度表。
无感1室内个别静止中的人感觉2悬挂物微动：门、窗轻微作响室内少数静止中的人感觉3悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响室内多数人感觉。
室外少数人感觉。少数人梦中惊醒43（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒56（5-9）63（45-89）河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝惊惶失措，仓皇逃出613（10-18）125（90-177）河岸出现坍方。
饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏——局部破坏开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏——结构受损，需要修理摇晃颠簸，行走困难850（36-71）500（354-707）干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。
滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏——墙体龟裂，局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人可能摔跤9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌——大部倒塌，不堪修复骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感10地震断裂延续很长。
山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭11地面剧烈变化，山河改观12个别：10%以下少数：10%——50%多数：50%——70%大多数：70%——90%普遍：90%以上速度加速度其它现象一般房屋人的感觉烈度
表8-2震中烈度与地震震级的大致关系：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，震级越大，震中的烈度越高，离震中越远，受地震影响就越小，烈度也就越低，8以上8765432震级M12119～107～86～74～531～2震中烈度I0表8-2震中烈度与地震震级的大致关系
4.基本烈度与地震区划小震烈度：4.基本烈度与地震区划小震烈度：取烈度概率密度函数曲线上的峰值（众值烈度）对应的超越概率63.2%的地震烈度又称众值烈度或多遇地震烈度基本烈度：又称中震烈度或偶遇烈度，是指一个地区在一定时期(我国取50年)内在一般场地条件下按一定的概率(我国取10％)可能遭遇到的最大地震烈度大震烈度：当超越概率为2%~3%所对应的地震烈度地震区划地震动参数区划图
《中国地震烈度区划图》
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表8-3抗震：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
8.1.4建筑抗震设防1.设防目的2.设防烈度设防烈度是作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度。（GB50011-2001）《建筑抗震设计规范》规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。表8-3抗震设防烈度与设计基本地震加速度对应关系9876抗震设防烈度0.40g0.20g（0.30g）0.10g（0.15g）0.05g设计基本地震加速度
以山东省日照市为例：，列出所属莒县、五莲县、东港区（含岚山区）三地的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组如下：莒县：抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组。
五莲县：抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第二组。东港区（含岚山区）：抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组。
3.地震影响：3.地震影响设计特征周期：抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值，并用符号来表示地震影响系数：建筑物遭受地震影响，计算地震作用时所采用的系数称为，一般用表示。
4.抗震设防目标：4.抗震设防目标房屋建筑采用三水准的抗震设防目标:“小震不坏，中震可修、大震不倒”要求涵义水准当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用小震不坏第一水准当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用中震可修第二水准当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏大震不倒第三水准
5.抗震设计的两阶段方法作用效应组合受力：5.抗震设计的两阶段方法作用效应组合受力状态地震作用性质烈度目标阶段承载力验算采用基本组合(多层、高层钢筋混凝土房屋层间弹性位移计算，采用短期效应组合，即作用分项系数均取1.0)弹性（部分弹塑性）可变作用多遇地震作用对应的烈度（小震）小震不坏（隐含中震可修）第一阶段部分建筑物的层间弹塑性位移验算，采用短期效应组合，即作用分项系数均取1.0弹塑性偶然作用罕遇地震作用对应的烈度（大震）大震不倒第二阶段说明：第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算；大部分建筑的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。
6.抗震：6.抗震计算、抗震措施和抗震构造措施抗震计算：计算地震作用标准值及其相应的地震作用效应、构件的截面承载力计算等的内容；抗震措施：关于选址、结构选型、确定结构体系及为增大结构延性而设的各有关抗震构造措施等；抗震措施是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。
抗震构造措施：指根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求
7.抗震设防分类：7.抗震设防分类抗震次要建筑，如遇地震，不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑。
丁类除甲乙丁类以外的一般建筑（如大量的一般工业与民用建筑）丙类地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑（如城市生命线工程和地震时救灾需要的建筑）乙类重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑（如产生放射性物质的污染、大爆炸等）甲类设防分类
8.抗震设防标准：8.抗震设防标准
重点设防类：体育建筑中，规模分级为特大型的体育场，大型、观众席容量很多的中型体育场和体育馆（含游泳馆）；文化娱乐建筑中，大型的电影院、剧场、礼堂、图书馆的视听室和报告厅、文化馆的观演厅和展览厅、娱乐中心建筑，抗震设防类别应划为重点设防类；商业建筑中，人流密集的大型的多层商场抗震设防类别应划为重点设防类；会展建筑中，大型展览馆、会展中心，抗震设防类别应划为重点设防类；教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低于重点设防类；居住建筑的抗震设防类别不应低于标准设防类。
课题2 抗震设计要求抗震概念
结构抗震计算抗震措施一个合理的抗震设计，在很大程度上取决于良好的“概念设计”基本原则为：选择有利场地、把握建筑体型、合理选择结构体系、设置多道抗震防线、利用结构延性、确保结构整体性、减少地震能量输入、减轻房屋自重、合理选择材料和重视非结构构件的设计等。
1.场地：1.场地、地基和基础(1)场地：建筑场地是指工程群体所在地选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。
对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。
(2)地基和基础地基和基础：(2)地基和基础地基和基础设计应符合下列要求：1）同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上2）同一结构单元不应部分采用天然地基，部分采用桩基；3）地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时，应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响，并采取相应的措施。
2.建筑形体及其构件：2.建筑形体及其构件布置的规则性不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。
建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
表8-4平面不规则的类型表8-5竖向不规则的：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
定义不规则类型楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的扭转不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的%凹凸不规则楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的%，或开洞面积大于该层楼面面积的%，或较大的楼层错层楼板局部不连续表8-4平面不规则的类型表8-5竖向不规则的类型定义不规则类型该层的侧向刚度小于相邻上一层的%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的%侧向刚度不规则竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递竖向抗侧力构件不连续抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的%楼层承载力突变
3.结构体系结构体系：3.结构体系结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。
(1)结构体系的选择1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。3）应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。
(2)结构构件
4.非结构构件非结构构件：4.非结构构件非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备的支架等
5.结构材料与施工砌体结构材料应符合下列：5.结构材料与施工砌体结构材料应符合下列规定：1）烧结普通粘土砖和烧结多孔粘土砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于MU5；2）混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5。
2）抗震等级：混凝土结构材料应符合下列规定：1）混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20。
2）抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3；且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。钢结构的钢材应符合下列规定：1）钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；2）钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20%；3）钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。
（2）结构材料性能指标：（2）结构材料性能指标，尚宜符合下列要求：1）普通钢筋宜优先采用延性、韧性和焊接性较好的钢筋；普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的不低于HRB400级的热轧钢筋，也可采用符合抗震性能指标的HRB335级热轧钢筋；箍筋宜选用符合抗震性能指标的不低于HRB335级的热轧钢筋，也可选用HPB300级热轧钢筋。
2)混凝土结构的混凝土强度等级，抗震墙不宜超过C60，其他构件，9度时不宜超过C60，8度时不宜超过C70。3)钢结构的钢材宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢；当有可靠依据时，尚可采用其他钢种和钢号。当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时，应按照钢筋承载力设计值相等的原则换算，并应满足最小配筋率、抗裂验算等要求。
钢筋混凝土构造柱、芯柱和底部框架-抗震墙砖房中砖抗震墙的施工，应先砌墙后浇构造柱、芯柱和框架梁柱。
课题3 场地：几个不能混淆的概念：场地——指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2的平面面积。
场地土——指场地范围内的地基土。地基——建筑基础下受力范围内的土层。基础——建筑物的一部分。多次震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害不同，工程地质条件对地震破坏的影响很大。常有地震烈度异常现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾”。为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗震危险性及场地类别进行划分。
课题3场地、地基、基础抗震设计
表8-6有利、不利和危险地段的划分选：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
8.3.1场地1.场地地段地质、地形、地貌地段类别稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等有利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等不利地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位危险地段表8-6有利、不利和危险地段的划分选择建筑场地时，应首先选择对抗震有利的地段，避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施，不应在危险地段建造建筑物。
水边地的地下水位较高：，土质也较松软，容易在地震时产生土壤滑动或地层液化。
用另外的土石來填补地基，常有土壤密实度不足情形，导致建筑物在地震时产生倾斜、沉陷。山坡地在地震时会产生土壤滑动冲积地的土质松软，地震时容易塌陷，如果此处有地下水层，还容易发生液化。
临近悬崖：，容易滑落谷地或低地，这里的建筑物容易在地震发生时，受土石崩塌破坏。
萨尔瓦多地震引发了一巨大的泥石流，数百户人家被埋在泥石里，估计有1200多人遇难地裂
表8-7所示。2.场地土类型为：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
大量震害资料表明，由于场地土对地震波的放大和滤波效应，不同场地土上的建筑震害差异十分明显，为了能够反映场地土刚度对地震效应的影响，GB50011-2010《建筑抗震设计规范》根据场地土的剪切波速将建筑场地土划分为5类，如表8-7所示。2.场地土类型为确定场地类别而对场地土刚度所作的类型划分。主要研究地面以下20m且不超过场地覆盖层厚度以内的各层土。场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关。根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表现较好；在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。多层土时，如夹有硬土层，使土层自振周期缩短，刚性建筑震害重；如夹有软土层，则相反。
3.场地类别建筑的场地类别：3.场地类别建筑的场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类，其中Ⅰ类分为Ⅰ0、Ⅰ1两个亚类。
覆盖层厚度：是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也就是基岩的埋深。
覆盖层厚度的大小直接影响地面反应谱的周期及强度。当基岩埋深小时，对地面运动中的短周期分量有明显放大作用；相反，基岩埋深大时，能使地面运动中的长周期分量有所加强。震害随场地覆盖层厚度的增加而加重。
（2）当地面5m：建筑场地覆盖层厚度的确定，应符合下列要求
等效剪切波速
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【应用案例8-1】
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8.3.2天然地基和基础天然地基的震害特：8.3.2天然地基和基础天然地基的震害特点：1）一般情况下，地基具有较好的抗震能力，震害较少。
一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地基承载能力在长期自重作用下有所提高；地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高。2）不同基础类型，震害差异明显。桩基比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好3）但高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震中发生不同程度的震陷、倾斜。杂填土、回填土，在地震中也会发生震陷。
还有较严重的是地基的液化。地基一旦发生破坏，震后的修复加固就相当困难，有时甚至是不可能的，所以也应对地基的震害现象进行深入分析，并在设计时采取相应的抗震措施。我国抗震设计规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验算，对容易产生地基基础震害的液化地基，软土地基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害。
1.可不进行天然地基及基础抗震承载力验算：1.可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑
8.3.3液化土和软土地基：8.3.3液化土和软土地基1、砂土液化的定义：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实，使孔隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态之中。
这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。瞬间失掉强度，有固体状态变为液体状态。液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水。
2、液化震害：2、液化震害引起地面喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏；地基不均匀沉降、地裂滑坡等等。
液化使建筑物产生下列震害：1.地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；2.不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；3.室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。
3、液化的影响因素：3、液化的影响因素
4.地基：4.地基土液化的判别当建筑物的地基有饱和砂土或饱和粉土时，应经过勘察试验预测其在未来地震时是否会出现液化，并确定是否需要采取相应的抗液化措施。
《抗震规范》规定，当基本烈度为6度时，一般情况下可不考虑对饱和砂土的液化判别和地基处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑，即由地基液化引起的沉陷可导致结构破坏或使结构不能正常使用的，均应按7度考虑；当基本烈度为7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和砂土液化的判别可分两步进行，即初步判别和再判即标准贯入试验判别。
凡经初步判别定为不液化或不考虑液化影响的场地土，原则上可不进行标准贯入试验的判别。
5.液化等级经过地基：5.液化等级经过地基土的“初判”和“再判”可以判别土层是否会液化，但并不能评价液化土可能造成的危害程度，以便采取相应的抗液化措施。
砂土液化造成的危害程度通常是通过计算地基液化指数()来实现的。地基土液化程度按地基液化指数分为轻微、中等、严重三个等级对建筑物的危害情况地面喷水冒砂情况液化等级危害性小，一般不致引起明显的震害地面无喷水冒砂，或仅在洼地、河边有零星的喷水冒砂点轻微危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有时不均匀沉陷可达200mm喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，多数属中等中等危害性大，不均匀沉陷可能大于200mm，高重心结构可能产生不允许的倾斜一般喷水冒砂都很严重，地面变形很明显严重液化等级与相应的震害
6.地基土抗液化措施地基：6.地基土抗液化措施地基和上部结构处理，或其它经济的措施可不采取措施可不采取措施丁类全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处理基础和上部结构处理，或更高要求的措施基础和上部结构处理，亦可不采取措施丙类全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处理部分消除液化沉陷，或对地基和上部结构处理乙类严重中等轻微地基的液化等级建筑类别为了保障建筑物的安全，应根据建筑的抗震设防类别和地基的液化等级，结合具体的工程情况综合考虑，并选择恰当的抗液化措施。
当液化土层较平坦且均匀时，可按下表选用合理的抗液化措施。同时也可考虑上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。甲类建筑：要特殊考虑，但不得低于乙类
1）全部消除地基液化沉陷的措施：1）全部消除地基液化沉陷的措施
2）部分消除地基液化沉陷的措施：2）部分消除地基液化沉陷的措施
3）基础和上部结构处理措施：3）基础和上部结构处理措施
课题4 底部剪力：法的计算结构的地震反应：当地震发生时，地面振动引起房屋上部结构振动，从而使结构产生随时间变化的位移、速度、加速度、内力和变形等。
地震作用：房屋各部分质量因加速度的存在而产生的惯性力，包括水平地震作用和竖向地震作用。地震作用效应：是地震作用所产生的内力和变形，包括弯矩、剪力、轴向力和位移。建筑结构抗震设计首先要计算结构的地震作用，然后计算结构、构件的地震作用效应，再将地震作用效应与其他荷载效应进行组合，验算结构、构件的承载力与变形，以满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计原则
8.4.1地震作用：8.4.1地震作用计算1．地震作用计算原则各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定
2．地震作用的计算方法底部剪力：2．地震作用的计算方法底部剪力法：高度不超过40m、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;振型分解反应谱法：其他的建筑结构；时程分析法：特别不规则的建筑、甲类建筑和一些高层建筑.
8.4.2框架结构水平地震作用：8.4.2框架结构水平地震作用计算—底部剪力法1.质点体系及其自由度（1）单质点体系及其自由度进行结构地震反应分析时，常常把具体的结构体系抽象为质点体系。
某些工程结构，例如等高单层厂房、水塔等。在结构动力学中，把确定物体在空间的位置所需的最少独立坐标数称为动力自由度或简称自由度。对单质点体系，若忽略杆的轴向变形，当体系只作水平单向振动时，就形成了一个单自由度体系。
（2）多质点体系：（2）多质点体系及其自由度在实际工程中，大多数结构是不能简化成单质点体系的，如多层或高层房屋、多跨不等高单层厂房、烟囱等，可将其简化成多质点体系，并按多质点体系进行结构的地震反应分析。
对于一个多质点体系，当只考虑体系作单向振动时，则有多少个质点就有多少个自由度。
2.结构：2.结构自振周期对于单指点体系来讲，结构的自振周期只有一个。
对于多层或高层房屋，可简化为多质点体系。由动力学分析可知：多质点弹性体系在水平地震作用下的振动有多个振型(图8.14c)，每个振型都有自己的自振周期或自振频率。其中最长的自振周期称为基本自振周期，用表示，对应的振型称为第一振型。
4.设计反应谱与地震影响系数：4.设计反应谱与地震影响系数地震反应谱：是指地震作用时结构上质点反应(加速度、速度、位移等)的最大值与结构自振周期之间的关系，也称反应谱曲线。
对每一次地震，都可以得到它的反应谱曲线。设计反应谱：是在考虑了这些共同规律后，按主要影响因素处理后得到的平均反应谱曲线。通过设计反应谱，可以把动态的地震作用转化为作用在结构上的最大等效侧向静力荷载，以方便设计。《建筑抗震设计规范》采用的设计反应谱的具体表达形式是地震影响系数曲线（图8.15），是根据大量实际地震加速度记录的加速度反应谱进行统计分析并结合工程经验和考虑经济技术条件的综合结果。
加速度反应谱通常用以下三个参数来描述：最大地震影响系数、特征周期和长周期段反应谱下降曲线的衰减指数。不同阻尼比条件下的反应谱曲线是不同的，需要运用阻尼调整系数对标准反应谱曲线进行调整。
表8-14采用；特征周期应：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值应按表8-14采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表8-15采用,计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。
底部剪力法适用条件
采用底部剪力：法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值，应按下列公式确定（图8.14）即图8.14结构水平地震作用计算简图
采用底部剪力：法时，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计入。
抗震验算时，结构任意楼层的水平地震剪力应符合下式要求：
【应用案例8-3】某四层钢筋混凝土框架结：构，建造于基本烈度为8度区，场地Ⅰ1类，设计地震分组为第三组，结构层高和层重力荷载代表值见8.16图，取一榀典型框架进行分析，结构的基本自振周期为0.56s。
试求各层水平地震作用标准值和各层地震剪力标准值。
课题5 结构抗震验算结构的抗震验算：包括：结构构件截面抗震承载力验算结构抗震变形验算对抗震设防烈度为6度时的建筑(不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外)．以及生土房屋和木结构房屋等，可不进行截面抗震验算，但应符合有关抗震措施要求；6度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋除外)，应按规定进行多遇地震作用下的截面抗震验算。
8.5.1截面抗震验算：8.5.1截面抗震验算二阶段设计方法的第一阶段，是以低于本地区设防烈度的多遇地震水平地震作用标准值，用弹性理论的方法求出结构构件的地震作用效应(内力)，再和结构上其他荷载效应组合，得出结构构件截面内力的基本组合后进行截面承载力设计。
表8-19地震作用分项系数地震作用：本页为表格内容，源文件表格文字提取后行列粘连，暂以文字呈现，建议对照原课件图片还原真表格。
表8-19地震作用分项系数地震作用0.01.3仅计算水平地震作用1.30.0仅计算竖向地震作用0.51.3同时计算水平地震作用和竖向地震作用（水平地震为主）1.30.5同时计算水平地震作用和竖向地震作用（竖向地震为主）
8.4.2结构抗震变形验算：8.4.2结构抗震变形验算结构在地震作用下的变形验算包括多遇地震作用下的弹性变形验算和罕遇地震作用下的弹塑性变形验算，是结构抗震设计的重要组成部分。
1.多遇地震作用下结构的变形验算多遇地震作用下的抗震变形验算的目的是为了限制结构弹性变形，避免建筑物的非结构构件在多遇地震下出现破坏。楼层内最大的层间弹性位移值应符合下式要求：
2.罕遇地震作用下结构的变形验算：2.罕遇地震作用下结构的变形验算结构抗震设计要求结构在罕遇地震作用下不发生倒塌。
罕遇地震的计算地震动参数将是遇地震的4～6倍，所以在多遇地震作用下处于弹性阶段的结构，在罕遇地震作用下势必进人弹塑性阶段。结构在进入屈服阶段后已无承载力储备。为了抵御地震作用，要求通过结构的塑性变形来吸收和消耗地震输入的能量。若结构的变形能力不足，则势必发生倒塌。结构在罕遇地震作用下变形验算的目的，是估计在强烈地震作用下结构薄弱楼层或部位的弹塑性最大位移，分析结构本身的变形能力，通过改善结构的均匀性和采取改善薄弱楼层变形能力的抗震措施等，把结构的层间弹塑性最大位移值控制在允许范围之内。
本模块小结：1.地震按其产生原因，主要分为火山地震、陷落地震、诱发地震和构造地震。
2.根据传播方式的不同，地震波可分为两种类型：体波和面波。3.地震的震级是衡量一次地震释放能量大小的尺度，国际上常用里氏震级（M）表示。4.地震烈度指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度，用符合I表示。5.设防烈度是作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度。6.“三水准”抗震设防目标：“小震不坏，中震可修、大震不倒”。
7.设防分类，四类：特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类。8.建筑结构抗震概念设计，是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。9.建筑场地是指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征。其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0Km2的平面面积。
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