结构抗震设计课程课件第7章.pptx

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1、结构抗震设计精品课程课件结构抗震设计精品课程课件 制作人：时间：2024年X月目录目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 地震波特性及地基反应地震波特性及地基反应第第3 3章章 结构减震设计结构减震设计第第4 4章章 高性能材料在抗震设计中的应用高性能材料在抗震设计中的应用第第5 5章章 抗震设计中的结构优化抗震设计中的结构优化第第6 6章章 结构抗震设计精品课程课件结构抗震设计精品课程课件第第7 7章章 总结总结 0101第第1章章 简简介介 课程概述课程概述本章主要介绍本课程的背景和学习目标，以及本章后续章节的内容概述。本课程旨在为学生提供结构抗震设计的基础理论和应用技术，帮助他们更好

2、地掌握抗震设计的基本概念和规范要求，并能够灵活运用这些知识进行结构设计和抗震分析。结构抗震设计概述结构抗震设计概述本节主要介绍结构抗震设计的定义、重要性、目标和原则。结构抗震设计是指针对地震作用下结构体系的设计方法和技术，旨在通过合理的结构形式、材料选择、节点设计、构造方法等手段，使建筑结构在地震作用下获得较好的抗震性能，保障人民生命财产安全。抗震设计的重要性在于地震是一种破坏性极强的自然灾害，能够对人类生命、财产和社会稳定造成极大威胁。抗震设计的目标和原则包括保证结构的强度、刚度、稳定性和韧性，在地震作用下具有良好的变形能力和耗能能力，以及考虑结构的可修复性和可持续性。抗震设计基本概念抗震设

3、计基本概念指地震发生时在地球内部传播的一种弹性波动地震波地震波指建筑结构在地震作用下发生的变形和应力状态地震响应地震响应包括地震动的频率、振幅、时间历程等地震动力学参地震动力学参数数 全球各国和地区都有不同的抗震设计规范和标准，对地震作用下建筑结构的设计和施工进行统一规范国内外抗震设计规范的概述国内外抗震设计规范的概述0103抗震设计规范的适用范围主要包括地震烈度、地质环境、结构形式、材料类型等方面的要求抗震设计规范的适用范围抗震设计规范的适用范围02我国抗震设计规范体系主要包括建筑抗震设计规范、桥梁抗震设计规范、城镇地下建筑抗震设计规范等多部规范国内抗震设计规范体系的介绍国内抗震设计规范体系

4、的介绍刚度刚度刚度刚度结构要求具有适当的刚度，能结构要求具有适当的刚度，能够限制地震作用下的位移和变够限制地震作用下的位移和变形形要求结构具有适当的柔性，能要求结构具有适当的柔性，能够在地震作用下具有一定的变够在地震作用下具有一定的变形能力形能力稳定性稳定性稳定性稳定性结构要求具有足够的稳定性，结构要求具有足够的稳定性，能够承受地震作用下的扭转和能够承受地震作用下的扭转和屈曲屈曲要求结构具有适当的偏心性和要求结构具有适当的偏心性和集中度，避免出现过度集中或集中度，避免出现过度集中或者局部过强的应力状态者局部过强的应力状态韧性韧性韧性韧性结构要求具有一定的韧性，能结构要求具有一定的韧性，能够在地

5、震作用下发生一定的变够在地震作用下发生一定的变形和能量耗散形和能量耗散要求结构具有良好的断裂韧性要求结构具有良好的断裂韧性和裂缝控制能力，减小地震损和裂缝控制能力，减小地震损伤和人员伤亡伤和人员伤亡抗震设计原则抗震设计原则强度强度强度强度结构要求具有足够的强度，能结构要求具有足够的强度，能够承受地震时的作用力够承受地震时的作用力要求结构具有适当的冗余性和要求结构具有适当的冗余性和容错性，能够在一定程度上抵容错性，能够在一定程度上抵抗部分构件的损坏抗部分构件的损坏总结总结本章主要介绍了结构抗震设计的基本概念、规范要求和设计原则等内容。学习本章内容有助于我们深入了解抗震设计的核心思想和技术要点，为

6、后续章节的学习和工程实践奠定基础。0202第第2章章 地震波特性及地基反地震波特性及地基反应应 地震波特性地震波特性地震波的产生原因和机理地震波的产生地震波的产生机理机理地震波在不同介质中的传播路径地震波的传播地震波的传播路径路径描述地震波的几个重要参数地震波的特性地震波的特性参数参数 地基反应基础概念地基反应基础概念地基反应的基本概念和定义地基反应的定地基反应的定义义地基反应的常用计算方法和技术地基反应的计地基反应的计算方法算方法地基反应对结构抗震设计的重要性地基反应的重地基反应的重要性要性 地震波地震波-结构结构-地基相互作用地基相互作用地震波和结构的相互作用地震波地震波-结构结构相互作用

7、的基相互作用的基本原理本原理结构和地基的相互作用结构结构-地基相地基相互作用的基本互作用的基本原理原理分析结构、地震波和地基的相互作用结构结构-地震波地震波-地基相互作用地基相互作用的分析方法的分析方法 地基处理地基处理地基处理的基本原理和方法地基处理的基地基处理的基本原理本原理提高土体抗力的处理方法增加土体抗力增加土体抗力的处理方法的处理方法减小土体变形的处理方法减小土体变形减小土体变形的处理方法的处理方法 一种常用的地基处理技术隔震支座隔震支座0103一种常用的地基处理技术加固土层加固土层02一种常用的地基处理技术沉桩沉桩考虑地震波-结构-地基相互作用的抗震设计设计抗震烈度设计抗震烈度01

8、03基于地震波-结构-地基相互作用的分析方法地震波地震波-结构结构-地基相互作用分析地基相互作用分析02考虑地基处理的工程设计方法考虑地基处理的工程设计考虑地基处理的工程设计总结总结本章主要介绍了地震波和地基反应的基本概念和计算方法，给出了地震波-结构-地基相互作用的分析方法，讨论了地基处理的基本原理和方法，并通过实际案例展示了地基处理对工程抗震性能的提高。0303第第3章章 结结构减震构减震设计设计 结构减震设计的基本概结构减震设计的基本概念念结构减震设计是指通过改变结构抗震系统的特点，以降低建筑结构在地震作用下的破坏程度和对人员和物品的危害。结构减震设计的目标是降低地震震害的损害程度，保证

9、建筑物的完整性和稳定性。结构减震设计的定义结构减震设计的定义指通过改变结构抗震系统的特点，以降低建筑结构在地震作用下的破坏程度和对人员和物品的危害。结构减震设计结构减震设计降低地震震害的损害程度，保证建筑物的完整性和稳定性。结构减震设计结构减震设计的目标的目标实现刚度的可控性，控制结构的周期，增加能量消耗以及降低结构的响应峰值。结构减震设计结构减震设计的原则的原则包括隔震、减震、控制等各种技术。结构减震设计结构减震设计的分类的分类结构减震设计的方法结构减震设计的方法包括钢筋混凝土剪力墙、刚架、框架等几种典型结构。非筏式基础的非筏式基础的减震设计方法减震设计方法在筏式基础上增加阻尼器、约束层等减

10、震元件，以吸收地震能量。筏式基础的减筏式基础的减震设计方法震设计方法 利用弹性支撑进行位移控制弹性支撑位移控制技术弹性支撑位移控制技术0103利用液体阻尼器进行位移控制液体阻尼器位移控制技术液体阻尼器位移控制技术02建筑物通过摆隔离装置进行位移控制摆隔离位移控制技术摆隔离位移控制技术层间位移控制技术的分层间位移控制技术的分类及其应用类及其应用层间位移控制技术是结构减震设计中的重要手段之一。根据其原理和特点，一般分为弹性支撑位移控制技术、摆隔离位移控制技术和液体阻尼器位移控制技术等。在实际应用中，需要根据具体情况进行选择和应用。结构减震设计的实际案例分析结构减震设计的实际案例分析通过隔震技术降低

11、了华北大学礼堂在地震中的破坏程度。基于隔震技术基于隔震技术的华北大学礼的华北大学礼堂堂通过减震技术提高了新疆火车站的地震抗力。基于减震技术基于减震技术的新疆火车站的新疆火车站通过控制技术控制了上海中心大厦在地震中的变形。基于控制技术基于控制技术的上海中心大的上海中心大厦厦 通过层间位移控制技术有效提高了高层建筑的地震抗力。应用于高层建筑应用于高层建筑0103通过层间位移控制技术提高了核电站的地震安全性。应用于核电站应用于核电站02通过层间位移控制技术对桥梁进行加固，提高了其地震抗力。应用于桥梁应用于桥梁 0404第第4章章 高性能材料在抗震高性能材料在抗震设设计计中的中的应应用用 高性能材料基

12、础知识高性能材料基础知识高性能材料包括高性能混凝土、高性能钢筋和高性能粘结剂等。高性能材料具有高强度、高韧性、高耐久性和良好的耐久性等特点，是提高结构抗震性能的重要手段。高性能混凝土高性能混凝土抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等均高于普通混凝土高强度高强度相比普通混凝土，高性能混凝土的裂缝控制能力更强，韧性更高高韧性高韧性高性能混凝土具有较好的耐化学侵蚀和长期变形性能高耐久性高耐久性 高性能钢筋高性能钢筋高性能钢筋的抗拉强度是普通钢筋的2倍以上高抗拉强度高抗拉强度高性能钢筋的屈服强度是普通钢筋的1.2倍以上高屈服强度高屈服强度高性能钢筋具有良好的耐蚀性和耐久性耐久性好耐久性好 高性能粘结剂高性能粘

13、结剂高性能粘结剂可以极大地提高结构的粘结强度高强度高强度高性能粘结剂具有较好的耐久性能和抗裂性能性能稳定性能稳定高性能粘结剂使用方便，施工效率高使用方便使用方便 高性能材料在结高性能材料在结高性能材料在结高性能材料在结构抗震设计中的构抗震设计中的构抗震设计中的构抗震设计中的应用应用应用应用高性能材料在结构抗震设计中的应用主要有两方面，一方高性能材料在结构抗震设计中的应用主要有两方面，一方面是通过提高结构刚度来减小结构变形，提高结构稳定性；面是通过提高结构刚度来减小结构变形，提高结构稳定性；另一方面是通过提高结构抗震能力，增强结构抗震能力。另一方面是通过提高结构抗震能力，增强结构抗震能力。高性能

14、材料的应用可以有效地提高结构的抗震性能，是结高性能材料的应用可以有效地提高结构的抗震性能，是结构抗震设计中的重要手段。构抗震设计中的重要手段。混凝土结构抗震加固混凝土结构抗震加固通过在原有混凝土结构基础上增加或改善构件，以提高结构抗震能力原理原理常用的材料有高性能混凝土、高性能钢筋、高性能粘结剂等材料材料常用的方法有增加或改善纵向钢筋、增加横向钢筋、钢筋混凝土加固等方法方法 使用高性能钢筋和高性能混凝土等材料，抗震性能优异广州塔广州塔0103使用高性能钢筋和高性能混凝土等材料，抗震性能优异上海环球金融中心上海环球金融中心02使用高性能钢筋和高性能混凝土等材料，抗震性能优异天津金融中心天津金融中

15、心高性能混凝土高性能混凝土高性能混凝土高性能混凝土强度高强度高韧性和耐久性好韧性和耐久性好适合进行抗震加固适合进行抗震加固普通钢筋普通钢筋普通钢筋普通钢筋抗拉强度和屈服强度低抗拉强度和屈服强度低耐久性差耐久性差不适合进行抗震加固不适合进行抗震加固高性能钢筋高性能钢筋高性能钢筋高性能钢筋抗拉强度和屈服强度高抗拉强度和屈服强度高耐久性好耐久性好适合进行抗震加固适合进行抗震加固混凝土结构抗震加固材料对比混凝土结构抗震加固材料对比普通混凝土普通混凝土普通混凝土普通混凝土强度低强度低韧性和耐久性较差韧性和耐久性较差不适合进行抗震加固不适合进行抗震加固混凝土结构抗震加固的混凝土结构抗震加固的应用应用混凝土

16、结构抗震加固是提高结构抗震能力的一种有效手段。通过增加横向钢筋、纵向钢筋和粘结剂等方法，可以提高结构抗震能力。另外，也可以采用钢筋混凝土加固等方法，在原有结构的基础上增加钢筋混凝土构件，以达到增强结构抗震能力的目的。混凝土结构抗震加固的混凝土结构抗震加固的原理原理混凝土结构抗震加固的原理是通过在原有结构基础上增加或改善构件，以提高结构的抗震能力。常见的加固方法有增加或改善纵向钢筋、增加横向钢筋、使用高性能混凝土、高性能钢筋和高性能粘结剂等材料进行加固。0505第第5章章 抗震抗震设计设计中的中的结结构构优优化化 结构优化设计原结构优化设计原结构优化设计原结构优化设计原理理理理结构优化设计是指在

17、满足工程安全性、经济性、施工技术结构优化设计是指在满足工程安全性、经济性、施工技术和美观等方面的要求下，通过合理地选择结构形式、布局和美观等方面的要求下，通过合理地选择结构形式、布局形式、组件材料、尺寸比例和连接方式等因素，对结构进形式、组件材料、尺寸比例和连接方式等因素，对结构进行优化，使结构在抗震、抗风、耐久等方面的性能最优化。行优化，使结构在抗震、抗风、耐久等方面的性能最优化。结构优化设计原则和基本思想结构优化设计原则和基本思想将结构看做一个整体，同时考虑各个局部的不同要求，保证整体的协调性和有效性。从整体和局部从整体和局部考虑考虑通过分析和计算，以目标函数为基础，选择最佳参数值，使结构

18、的性能得到最大限度的提高。最优化设计最优化设计将结构的多个性能指标作为目标函数，进行综合考虑，得出最终的设计结果。多目标设计多目标设计在满足工程要求的前提下，尽量简化结构的形式和尺寸，以达到减少施工难度和成本的目的。尽量简化结构尽量简化结构结构优化设计方法结构优化设计方法通过多次试验，逐步优化结构参数，找到最优解。试错法试错法通过建立结构数学模型，利用数学方法求解出最优化方案。数学优化法数学优化法模拟自然界中的遗传规律和进化过程，通过不断迭代，找到最优化方案。遗传算法遗传算法利用神经网络的学习和归纳能力，对结构进行分析和预测，从而得到最优化方案。神经网络法神经网络法结构拟静力和拟结构拟静力和拟

19、结构拟静力和拟结构拟静力和拟动力分析动力分析动力分析动力分析结构拟静力和拟动力分析是结构抗震设计中的重要方法之结构拟静力和拟动力分析是结构抗震设计中的重要方法之一。拟静力分析是指将地震作用视为静力作用，采用线性一。拟静力分析是指将地震作用视为静力作用，采用线性静力分析方法对结构进行分析。拟动力分析则是将地震作静力分析方法对结构进行分析。拟动力分析则是将地震作用视为动力作用，采用线性或非线性动力分析方法对结构用视为动力作用，采用线性或非线性动力分析方法对结构进行分析。两种方法各有优缺点，在实际工程中应根据结进行分析。两种方法各有优缺点，在实际工程中应根据结构特点和要求灵活选择。构特点和要求灵活选

20、择。结构拟静力和拟动力分析的异同点结构拟静力和拟动力分析的异同点拟静力分析采用静力平衡原理，而拟动力分析则采用动力平衡原理。采用的原理不采用的原理不同同由于拟静力分析不考虑动力效应，其精度较低；拟动力分析则可以考虑更多的因素，精度较高。分析的精度不分析的精度不同同拟静力分析适用于低层建筑或非规则结构；拟动力分析适用于高层建筑或规则结构。适用范围不同适用范围不同拟静力分析通常采用等效静力法或弹性分析法；拟动力分析则通常采用Modal分析法或时程分析法。建模和分析方建模和分析方法不同法不同结构参数优化设计结构参数优化设计通过对结构各部分的尺寸比例、截面形状、材料性能等参数进行优化，使结构在性能和经

21、济性方面达到最优化。基本原理和方基本原理和方法法结构参数优化设计需要考虑多种因素，如受力性能、施工难度、材料成本、环保要求等因素，需要根据实际情况进行综合考虑和策略制定。实现策略和限实现策略和限制条件制条件结构参数优化设计可以应用于各种结构类型，如桥梁、高层建筑、地下结构等，可以采用多种计算和模拟方法进行分析。实用技术实用技术 案例分析案例分析案例分析案例分析结构优化设计在工程抗震设计中的实际应用，可以显著提结构优化设计在工程抗震设计中的实际应用，可以显著提高结构的抗震性能和经济性。例如，通过结构参数优化设高结构的抗震性能和经济性。例如，通过结构参数优化设计，合理调整桥墩间距，减少桥面板数量，

22、可以大大降低计，合理调整桥墩间距，减少桥面板数量，可以大大降低桥梁建设成本；通过拟动力分析，优化高层建筑结构体系，桥梁建设成本；通过拟动力分析，优化高层建筑结构体系，调整结构刚度和弹性模量，可以提高结构的抗震性能和稳调整结构刚度和弹性模量，可以提高结构的抗震性能和稳定性。定性。0606第第7章章 结结构抗震构抗震设计设计精品精品课课程程课课件件 抗震安全评估的基本概抗震安全评估的基本概念念抗震安全评估是指在已有建筑或结构基础上，运用科学的方法和手段进行抗震安全评价的过程。其目的是为了确定建筑或结构在地震中所承受的易损性和安全性，以及其针对地震的抗震承载能力。抗震安全评估的基本原理是综合考虑建筑

23、地震安全的各种因素，并对建筑进行全面、系统的分析和评估，从而得出对建筑地震安全的评价结果。抗震安全评估的内容和方法抗震安全评估的内容和方法包括地震活动性的确定、地震烈度估算等地震危险性评地震危险性评价价包括结构的基本性质、受力和变形等结构特性评价结构特性评价包括弹性反应分析、非线性反应分析等结构地震反应结构地震反应分析分析包括原始状态分析、失效状态分析等结构地震破坏结构地震破坏状态分析状态分析抗震安全评估的抗震安全评估的抗震安全评估的抗震安全评估的流程流程流程流程抗震安全评估的流程主要包括前期准备工作、实施过程和抗震安全评估的流程主要包括前期准备工作、实施过程和结果分析和应用等三个阶段。前期准

24、备工作包括确定评估结果分析和应用等三个阶段。前期准备工作包括确定评估项目和范围、获取评估数据和信息、制定评估计划等。实项目和范围、获取评估数据和信息、制定评估计划等。实施过程主要包括建模和分析、研究评估结果等。结果分析施过程主要包括建模和分析、研究评估结果等。结果分析和应用主要是对评估结果进行综合分析、评价和应用，以和应用主要是对评估结果进行综合分析、评价和应用，以便更好地指导工程实践。便更好地指导工程实践。结构断裂力学的基本理论和方法结构断裂力学的基本理论和方法0103 02 结构断裂力学在抗震安全评估中的结构断裂力学在抗震安全评估中的应用应用抗震安全评估的结果分抗震安全评估的结果分析和应用

25、析和应用抗震安全评估的结果分析主要包括对评估结果进行综合分析，得出相应的评估结论。评估结论应全面、准确反映建筑的地震安全性，包括建筑在不同烈度区和地震条件下的抗震能力、韧性和安全储备等。评估结果应用主要是将评估结果应用于工程实践中，指导抗震设计、抗震增强改造、抗震运营和抗震管理等方面。获获获获取取取取评评评评估估估估数数数数据据据据和和和和信信信信息息息息建筑结构的设计与施工资料建筑结构的设计与施工资料现场勘查和调查所得的数据和现场勘查和调查所得的数据和信息信息制定评估计划制定评估计划制定评估计划制定评估计划评估任务和目标的明确评估任务和目标的明确评估流程和方案的设计评估流程和方案的设计组织评

26、估工作组织评估工作组织评估工作组织评估工作评估小组的组建和任务分工评估小组的组建和任务分工评估工作的时间安排和进度控评估工作的时间安排和进度控制制抗震安全评估的前期准备工作抗震安全评估的前期准备工作确确确确定定定定评评评评估估估估项项项项目目目目和和和和范范范范围围围围评估的对象、范围和目的明确评估的对象、范围和目的明确评估的内容、方法和标准确定评估的内容、方法和标准确定抗震安全评估在工程抗震设计中的实际应用案例抗震安全评估在工程抗震设计中的实际应用案例根据建筑特点和烈度等级，评估建筑的抗震能力建筑抗震能力建筑抗震能力评估评估根据工程的重要性、使用场所和等级等，评估工程的抗震设防标准工程抗震设

27、防工程抗震设防标准评估标准评估评估抗震设防措施的合理性和有效性，提出改进建议抗震设防措施抗震设防措施评估评估 0707第第7章章 总结总结 本课程的学习内容回顾本课程的学习内容回顾介绍结构工程基本概念和基本原理结构工程基础结构工程基础介绍地震的起因、特征和破坏机理地震的基本概地震的基本概念念介绍结构抗震的设计原理和方法结构抗震设计结构抗震设计基本原理基本原理 本课程的学习收获总结本课程的学习收获总结加强对地震破坏机理的认识深入理解结构深入理解结构抗震设计的基抗震设计的基本原理本原理能够进行结构抗震设计的计算和分析熟练掌握结构熟练掌握结构抗震设计的方抗震设计的方法法了解结构抗震设计在实际工程中的

28、应用掌握结构抗震掌握结构抗震设计的实际应设计的实际应用用 结构抗震设计的结构抗震设计的结构抗震设计的结构抗震设计的未来展望未来展望未来展望未来展望随着科技的不断发展和人们对地震破坏的认识不断加深，随着科技的不断发展和人们对地震破坏的认识不断加深，结构抗震设计将会越来越重要。未来，我们需要继续深入结构抗震设计将会越来越重要。未来，我们需要继续深入研究结构抗震的基本原理和方法，不断推广和应用结构抗研究结构抗震的基本原理和方法，不断推广和应用结构抗震设计，以提高我们的建筑结构的抗震性。震设计，以提高我们的建筑结构的抗震性。结结结结构构构构抗抗抗抗震震震震设设设设计计计计的的的的智智智智能化能化能化能

29、化人工智能和机器学习在结构抗人工智能和机器学习在结构抗震设计中的应用震设计中的应用结构抗震设计软件的发展和应结构抗震设计软件的发展和应用用智能结构和智能材料在结构抗智能结构和智能材料在结构抗震中的应用震中的应用结结结结构构构构抗抗抗抗震震震震设设设设计计计计的的的的环环环环保保保保化化化化低碳环保的结构设计和材料使低碳环保的结构设计和材料使用用可再生资源的利用可再生资源的利用节能环保的结构施工和运营节能环保的结构施工和运营结结结结构构构构抗抗抗抗震震震震设设设设计计计计的的的的国国国国际际际际化化化化国际标准和规范的制定和应用国际标准和规范的制定和应用国际合作和交流的加强国际合作和交流的加强国

30、际化人才的培养和引进国际化人才的培养和引进结构抗震设计的发展趋势结构抗震设计的发展趋势结结结结构构构构抗抗抗抗震震震震设设设设计计计计的的的的精精精精细化细化细化细化模型的细化和提高模型的细化和提高分析的精确化和细致化分析的精确化和细致化计算的精度和准确度的提高计算的精度和准确度的提高GB50011-2010 GB50011-2010 建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范0103DBJ08-216-2009 DBJ08-216-2009 工程抗震设计与加工程抗震设计与加固技术规程固技术规程02GB50205-2017 GB50205-2017 钢结构设计规范钢结构设计规范THANKS 谢谢观看！谢谢观看！