《工程結構抗震設計》 教案大綱 王靜峰

《工程結構抗震設計》課程教學大綱課程概況開課單位課程類型專業(yè)選修（專業(yè)主干課）課程名稱工程結構抗震設計選課對象土木工程專業(yè)先修課程結構動力學、地基基礎、混凝土結構、鋼結構、砌體結構，橋梁工程課程教材王靜峰等.工程結構抗震設計（最新版）.北京：機械工業(yè)出版社參考書目和資料王靜峰.工程結構抗震設計.北京：機械工業(yè)出版社，2023.張耀庭潘鵬.建筑結構抗震設計.北京：機械工業(yè)出版社，2019.課程簡介：本課程是高等學校土木工程專業(yè)主要專業(yè)技術課之一。我國是多地震的國家，抗震設防的國土面積約占全國國土面積的82.7%。歷史震害表明，地震造成的人員傷亡和經濟損失，主要是因為房屋破壞和結構倒塌引起的。本課程的任務是使學生掌握工程地震基本知識、工程抗震原理以及結構的抗震設計方法，為學生今后解決工程抗震設計、建筑工程施工等方面的問題奠定基礎。本門課程與畢業(yè)設計緊密相關，使學生具備系統(tǒng)全面的工程設計能力。課程主要講述的內容為：地震基本知識、工程結構抗震設計基本要求、場地地基和基礎抗震設計、彈性體系地震反應與地震作用計算的反應譜理論、彈塑性體系地震反應分析的時程分析法，以及多層和高層混凝土結構、多層砌體和底部框架結構、多層和高層鋼結構、橋梁結構的抗震設計方法、地下結構抗震設計方法、結構隔震、減震和制振技術和高新技術等。土木工程不同專業(yè)方向可以根據方向的側重點選取合適的章節(jié)進行講解。教學內容及要求第一章地震工程基本知識1．教學要求（1）了解地震的主要類型及其成因；（2）了解世界及我國地震活動性以及地震成災機制；（3）掌握地震波的運動規(guī)律和震級、地震烈度等地震強度度量指標；（4）掌握建筑抗震設防分類、抗震設防目標和抗震設計方法；（5）理解工程結構抗震概念設計基本要求；（6）了解地震預警與救援的原則與意義。2．教學重點地震基礎知識，地震活動與地震分布，地震特征描述，工程結構抗震設防，工程結構抗震概念設計。3．教學難點里氏震級和矩震級的定義和區(qū)別，設計基本地震加速度、設計特征周期、設計地震分組運用，工程結構概念設計的把握與理解。第二章場地、地基與基礎抗震1．教學要求（1）理解工程地質條件對結構震害的影響，（2）掌握場地與場地土的概念，場地與場地土的分類以及場地條件對工程結構抗震的影響；（3）掌握天然地基、基礎的抗震驗算方法；（4）掌握場地土液化的概念及其影響因素；（5）了解場地土液化的判別方法、可液化地基與軟弱地基的抗震處理措施。2．教學重點場地與場地土的概念及分類，天然地基、基礎的抗震驗算方法，砂土液化的概念與判別方法等。3．教學難點場地土與場地的分類及區(qū)別，天然地基、基礎的抗震驗算方法中地基抗震承載力提高的原因。第三章地震作用與結構抗震驗算1．教學要求（1）掌握結構的動力地震反應的特性。（2）掌握反應譜的概念，地震系數(shù)、動力系數(shù)、地震影響系數(shù)、重力荷載代表值的概念。（3）掌握振型分解反應譜法計算多自由度彈性體系地震反應的方法。（4）掌握用底部剪力法計算水平地震作用（5）理解結構豎向地震作用的計算方法。（6）了解結構的扭轉效應的概念。（7）了解結構時程分析法的概念。（8）理解和掌握結構構件抗震承載力驗算、多遇地震下結構抗震變形驗算及罕遇地震下結構抗震變形驗算的概念與方法。2．教學重點地震影響系數(shù)和反應譜的概念與表達式，振型分解的概念，振型分解反應譜法，底部剪力法，結構構件抗震承載力驗算及變形驗算等。3．教學難點多質點彈性體系動力平衡方程求解過程，振型分解反應譜法確定多質點體系水平地震作用；結構的扭轉地震效應如何計算；引入承載力抗震調整系數(shù)的原因；如何通過樓層屈服強度系數(shù)確定結構薄弱層或薄弱部位。第四章抗震設防與抗震概念設計1．教學要求（1）了解工程結構抗震設防目的和目標。（2）掌握工程抗震設防依據和設防準則。（2）掌握工程結構抗震設計概念設計。2．教學重點工程結構抗震設防思想、工程結構抗震設防依據、抗震設計思想及發(fā)展過程、工程結構抗震概念設計的基本要求。3．教學難點工程結構抗震設防三水準、工程結構抗震概念設計、結構抗震選型、提高結構抗震性能的方法、非結構構件抗震性能等。第五章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計1．教學要求（1）了解鋼筋混凝土框架房屋的震害特點及其分析方法。（2）理解鋼筋混凝土框架房屋的建筑平面及結構方案的確定原則。（3）掌握鋼筋混凝土框架房屋的抗震等級劃分、水平地震作用計算方法、內力分析與內力組合方法。（4）掌握鋼筋混凝土框架房屋“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點”的概念和梁、柱、節(jié)點的抗震設計方法。（5）掌握鋼筋混凝土框架房屋常用抗震構造措施。2．教學重點框架震害及產生原因，框架水平地震作用計算，內力分析與內力組合方法，框架梁、柱、節(jié)點的抗震計算以及抗震構造措施。3．教學難點多層及高層鋼筋混凝土結構的震害有哪些抗震薄弱部位，在設計中應如何采取對策；如何實現(xiàn)“強柱弱梁”、“強剪弱彎”原則，設計合理的結構破壞機制；框架結構和框架-抗震墻結構主要構造措施和構造原理。第六章多層砌體房屋和底部框架－抗震墻抗震設計1．教學要求（1）了解多層砌體結構房屋、底部框架—抗震墻房屋、內框架房屋的震害特點及其分析方法。（2）理解多層砌體結構房屋、底部框架—抗震墻房屋、內框架房屋的建筑平面及結構方案的確定原則。（3）掌握多層砌體結構房屋橫向、縱向水平地震作用的計算方法，底部剪力法及墻體承載力計算方法。（4）了解底部框架-抗震墻房屋、內框架房屋的抗震設計特點及要求。（5）掌握多層砌體結構房屋、底部框架-抗震墻房屋、內框架房屋的常用抗震構造措施。2．教學重點多層砌體結構房屋的震害及分析，地震作用計算，地震剪力分配，墻體承載力驗算和抗震構造措施等。3．教學難點多層砌體結構房屋的震害現(xiàn)象與抗震構造措施之間的關聯(lián)，多層砌體結構地震作用計算，層間地震剪力在墻體間的分配原則。第七章單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設計1．教學要求（1）了解單層鋼筋混凝土廠房的震害及其分析方法。（2）理解單層鋼筋混凝土廠房結構方案的確定原則。（3）掌握計算單層鋼筋混凝土廠房橫向水平地震作用的計算簡圖及自振周期的計算方法，地震作用計算方法，排架內力分析方法，排架柱內力修正的概念和方法。（4）掌握單層鋼筋混凝土廠房縱向水平地震作用的計算。（5）理解單層鋼筋混凝土廠房的抗震構造措施。2．教學重點單層鋼筋混凝土廠房震害及分析，橫向水平地震作用的計算、內力分析方法及柱內力的修正，抗震構造措施等。3．教學難點單層廠房橫向抗震計算應考慮哪些因素進行地震作用效應的調整，如何進行內力分析及柱內力的修正；如何簡化計算廠房縱向側移剛度；單層鋼筋混凝土廠房抗震構造措施與震害的關聯(lián)。第八章多層和高層鋼結構房屋抗震設計1．教學要求（1）了解高層及多層鋼結構房屋的震害及其分析方法。（2）了解高層及多層鋼結構房屋結構方案的確定原則。（3）掌握高層及多層鋼結構房屋的水平地震作用計算方法，鋼構件的抗震設計方法與構造措施。（4）掌握鋼結構節(jié)點及連接的抗震設計方法與構造措施。（5）了解多層鋼結構廠房的抗震設計方法與構造措施。2．教學重點高層及多層鋼結構房屋的震害及其分析方法，地震作用計算，鋼構件、鋼節(jié)點及連接的抗震設計方法與構造措施等。3．教學難點鋼框架－中心支撐結構和鋼框架－偏心支撐結構的抗震工作機理和特點；鋼結構房屋的地震作用效應調整的方法與原因；鋼框架結構、鋼框架-中心支撐結構、鋼框架－偏心支撐結構、鋼框架－抗震墻板結構多道抗震防線的設計思路和注意問題。第九章橋梁結構抗震設計1．教學要求（1）了解公路工程分類、抗震設防目標、橋梁抗震設計基本要求。（2）掌握公路橋梁設計反應譜的應用。（3）了解橋墩基本振型與周期的確定。（4）掌握橋墩、橋臺、支座水平地震作用的計算方法。（5）理解橋梁結構抗震強度和穩(wěn)定性驗算方法（6）理解橋梁結構抗震構造措施。2．教學重點橋梁結構的抗震設計方法，橋梁結構抗震設防目標，公路橋梁設計反應譜，橋墩、橋臺、支座水平地震作用計算方法，橋梁結構抗震承載力驗算及抗震構造措施。3．教學難點公路橋梁墩臺順橋向和橫橋向水平地震作用確定的方法；地震時橋墩上的動水壓力計算；梁橋橋臺水平地震作用考慮方法；橋梁支座順橋向水平地震作用和橫橋向水平地震作用如何確定；橋梁結構抗震薄弱部位確定，應采取的抗震構造措施。第十章地下建筑抗震設計1．教學要求（1）了解地下結構震害及其分析方法。（2）了解地下結構與地面結構振動特性。（3）掌握地下結構抗震計算方法。（4）掌握地下結構抗震設計原則與構造措施。2．教學重點地下結構的震害及其分析方法，地震作用計算，地下結構及連接的抗震設計方法與構造措施等。3．教學難點地下結構靜力等效荷載法、反應位移法、地下結構抗震設計原則和構造措施等。第十一章隔震和消能減震設計1．教學要求（1）了解結構隔震的原理與隔震結構的特點，結構消能減震原理與消能減震結構的特點。（2）了解隔震系統(tǒng)的組成與類型，消能減震裝置的類型與性能。（3）了解隔震結構、消能減震結構的設計要求及構造措施。（4）了解隔震結構的抗震計算分析原理。（5）了解消能減震結構的抗震計算分析