建筑结构与核电站抗震设计

前言

第1章 地震与抗震设计 1

1.1地震与地震波 1

1.1.1 地震及其分类 1

1.1.2 地震波 2

1.2 地震震级、地震烈度与抗震设防烈度 3

1.2.1 地震引发的破坏 3

1.2.2 地震震级与地震烈度 5

1.2.3 抗震设防烈度 7

1.3 建筑结构抗震设计的总体要求 9

1.3.1 建筑结构抗震设防标准和抗震设计方法 9

1.3.2 建筑抗震设防分类 9

习题 10

参考文献 10

第2章 场地、地基和基础 12

2.1 场地类别与场地区划 12

2.1.1 场地类别 12

2.1.2 场地区划 14

2.2 天然地基与地基抗震验算 15

2.2.1 地基抗震的基本规定 15

2.2.2 地基抗震承载力 15

2.2.3 地基抗震验算 16

2.3 液化土及其防治 16

2.3.1 液化现象及危害 16

2.3.2 液化的判别 17

2.3.3 液化地基的抗震措施 21

习题 22

参考文献 23

第3章 结构地震响应分析 24

3.1 地震作用与结构计算简图 24

3.2 单自由度体系地震响应 25

3.2.1 自由振动方程 25

3.2.2 简谐激励下单自由度体系的动力响应 26

3.2.3 冲击强迫振动 27

3.2.4 地震地面运动激励 27

3.2.5 单自由度响应分析状态方程 28

3.3 单自由度体系的地震响应谱与设计反应谱 29

3.3.1 单自由度体系地震响应的最大值 29

3.3.2 地震响应谱与 MATLAB模拟 30

3.3.3 设计反应谱与地震响应计算 32

3.4 多自由度弹性体系的地震响应 34

3.4.1 多自由度弹性体系的运动方程 34

3.4.2 结构振型及振型的正交性 35

3.4.3 多自由度分析方法 1——振型分解法 37

3.4.4 多自由度分析方法 2——振型分解反应谱法 39

3.4.5 多自由度分析方法 3——底部剪力法 44

3.4.6 多自由度分析方法 4——时程分析法 47

3.5 扭转耦联地震响应分析 51

3.5.1 平扭耦合体系的运动方程 51

3.5.2 平扭耦合体系的地震作用 55

3.6 多自由度结构周期和振型的近似计算 57

3.6.1 Rayleigh法 57

3.6.2 顶点位移法 58

3.6.3 基本周期的修正 59

3.7 结构抗震验算 60

3.7.1 结构抗震验算内容 60

3.7.2 结构分析方法的适用范围 63

3.7.3 不规则结构及最低水平地震剪力要求 64

3.7.4 地基-结构相互作用 64

习题 65

参考文献 66

第4章 结构抗震概念设计 67

4.1 场地与地基的概念设计 67

4.1.1 选择有利地段、避开危险地段 68

4.1.2 选择合适的地基和基础设计 71

4.2 地震能量输入的减小 71

4.2.1 场地卓越周期 71

4.2.2 场地土与地震动 71

4.2.3 建筑结构避开场地卓越周期 73

4.2.4 隔震减震技术减小地震响应 74

4.3 建筑体型的规则性 74

4.3.1 建筑平面体型的规则性 74

4.3.2 建筑竖向体型的规则性 76

4.3.3 抗震缝将建筑体型的规则化 78

4.4 结构整体的延性破坏 79

4.4.1 建筑材料和施工 79

4.4.2 防止结构构件发生脆性破坏 80

4.4.3 合理的构件连接节点 81

4.4.4 多道抗震设防的结构体系 82

4.5 非结构构件 85

4.5.1 填充墙的影响 85

4.5.2 外墙板的连接 86

4.5.3 附属构件或装饰物 86

习题 86

参考文献 87

第5章 单层工业厂房抗震设计 88

5.1 门式刚架结构的震害与抗震概念设计 88

5.1.1 门式刚架结构震害现象 88

5.1.2 门式刚架结构抗震概念设计 89

5.2 门式刚架结构的横向抗震计算 90

5.2.1 厂房横向地震响应的特点 90

5.2.2 计算简图和计算方法 90

5.2.3 横向自振周期计算 92

5.2.4 横向地震作用下结构响应分析 92

5.3 门式刚架结构的纵向抗震计算 93

5.3.1 计算简图 93

5.3.2 柱列纵向基本周期 94

5.3.3 水平地震作用效应 94

5.4 门式刚架厂房的抗震构造措施 95

5.4.1 构件长细比 95

5.4.2 梁柱截面 95

5.4.3 柱脚 95

5.4.4 刚架节点 96

5.4.5 柱间支撑 96

5.4.6 檩条与墙梁 97

习题 97

参考文献 98

第6章 多层砌体结构抗震设计 99

6.1 砌体结构的震害与抗震概念设计 99

6.1.1 砌体结构震害现象 99

6.1.2砌体结构的抗震概念设计 101

6.2 多层砌体结构抗震计算 104

6.2.1 计算简图 104

6.2.2 水平地震作用 105

6.2.3 楼层地震剪力及其在各墙体上的分配 105

6.2.4 墙体截面抗震承载力验算 107

6.3 砌体结构抗震构造措施 109

6.3.1 钢筋混凝土构造柱 109

6.3.2钢筋混凝土圈梁 110

6.3.3 其他抗震构造措施 111

习题 111

参考文献 112

第7章 多高层钢筋混凝土结构抗震设计 113

7.1 钢筋混凝土结构震害与抗震概念设计 113

7.1.1 钢筋混凝土结构房屋的震害 114

7.1.2 多高层钢筋混凝土结构的概念设计 116

7.1.3 抗震等级的划分 119

7.2 框架结构的抗震计算 120

7.2.1 框架结构水平地震作用 120

7.2.2 水平地震作用下框架内力的计算 120

7.2.3 竖向荷载作用下框架内力计算 128

7.2.4 框架结构位移验算 129

7.3 框架结构的抗震设计 129

7.3.1 地震作用效应的调整 129

7.3.2 截面抗震验算 131

7.3.3 抗震构造措施 133

7.4 框架-抗震墙结构的抗震计算 138

7.4.1 地震作用的计算 138

7.4.2 内力计算 138

7.5 框架-抗震墙结构抗震设计 144

7.5.1 框架-抗震墙结构中框架内力的调整 144

7.5.2 框架-抗震墙结构的抗震构造措施 145

7.6 框架结构抗震例题 146

7.6.1 工程概况 146

7.6.2 计算地震作用 146

7.6.3 框架结构截面抗震承载力验算 149

7.6.4 框架变形验算 157

习题 160

参考文献 160

第8章 多高层钢结构抗震设计 161

8.1 多高层钢结构震害现象与抗震性能 161

8.1.1 多高层钢结构的主要震害 161

8.1.2 多高层钢结构的抗震性能分析 163

8.2 多高层房屋钢结构抗震概念设计 165

8.2.1 多高层房屋钢结构体系选型 165

8.2.2 多高层房屋钢结构抗震要求 166

8.3 多高层钢结构的抗震计算 167

8.3.1 多高层钢结构计算分析要点 167

8.3.2 多高层钢结构地震作用分析 168

8.3.3 钢柱和钢梁的强度与稳定验算 169

8.3.4 节点设计 170

8.4 多高层钢结构的抗震构造措施 172

8.4.1 钢框架结构的抗震构造措施 172

8.4.2 钢框架-中心支撑结构的抗震构造措施 174

习题 174

参考文献 175

第9章 核电站抗震设计 176

9.1 核电站抗震安全与设计要求 176

9.1.1 核电站的安全要求 177

9.1.2 核电站抗震的设计要求 179

9.2 核电站基础抗震验算 181

9.2.1 核电站厂址选择要求 181

9.2.2 核电站地基的一般规定 181

9.2.3 天然地基的承载力验算 181

9.3 核电站地震作用分析 183

9.3.1 核电站反应谱分析 183

9.3.2 核电站时程分析 184

9.4 核电站抗震验算 186

9.4.1 核反应堆厂房的计算模型 186

9.4.2 核反应堆厂房的荷载效应组合分析 191

9.4.3 核反应堆厂房的抗力计算 192

习题 193

参考文献 193

第10章 普通建筑与核电站的隔震和消能减震设计 195

10.1 基础隔震原理 195

10.2 普通建筑隔震结构 197

10.2.1 隔震设计的一般要求 197

10.2.2 隔震设计的基本过程 197

10.3 核电站隔震结构 202

10.3.1 核电站隔震的特点 202

10.3.2 核电站隔震设计特殊要求 203

10.4 消能减震结构 205

10.4.1 消能减震原理 205

10.4.2 主要消能减震装置的类型与性能 206

10.4.3 耗能器的恢复力模型 208

10.4.4 消能减震结构的设计要求 209

习题 211

参考文献 211 2100433B

本书是依据土木工程专业本科教学大纲，结合核电站、石油化工等特殊行业需求，基于结构抗震基本理论和相关规范编写的建筑结构与核电站抗震设计教材。本书主要介绍了普通结构和特种结构抗震设计的基本理论、基本概念和基本方法，内容涵盖地震的基本知识、抗震设计原则与设计方法，场地的地震灾害、场地分类与基础抗震设计，地震作用与结构地震响应分析，结构概念设计和抗震基本原则，单层、多层结构的抗震设计，核电站结构抗震、隔震与减震设计。为了便于学生理解与学习，各章均配有例题和习题，所有章节的课件、MATLAB程序和 ANSYS命令流详见。

内容简介

本书根据新版《建筑结构抗震设计规范GB 50011—2010）》（2010年12月1日开始实施）编写，系统地介绍了建筑结构抗震设计的基本理论，包括地震及结构抗震防设的基本知识，多层与高层钢筋混凝土房屋抗震设计，多层砌体房屋与底部框架砌体房屋抗震设计，多层与高层钢结构房屋抗震设计，单层厂房抗震设计，建筑结构隔震设计和建筑结构消能减震设计等。本书内容丰富，条理清晰，采用典型建筑结构抗震设的实例来阐述反震的特性和方法备，技巧性强，难易兼顾，是一本值得学习研究的著作。 2100433B

《建筑结构抗震设计理论与实例》的特点是理论叙述与设计例题并重，注意基本概念的阐述，辅之以详细的例题示范。《建筑结构抗震设计理论与实例》所附的部分计算机程序，不仅可在《建筑结构抗震设计理论与实例》的教学中使用，亦可用于工程实践和科研工作。作者希望读者通过《建筑结构抗震设计理论与实例》的学习，不仅能掌握结构抗震方面的基本理论和基本方法，而且能熟练运用规范进行各类建筑结构的抗震设计。2100433B

本书是按照高等院校建筑工程专业的《建筑结构抗震》课程教学大纲要求，并依据国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)及相关参考文献编写，全书共分8章，主要内容为：第1章 地震基础知识与建筑抗震设防；第2章 场地、地基与基础；第3章 结构地震反应分析与抗震验算；第4章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计；第5章 多层砌体结构房屋的抗震设计；第6章 多层和高层建筑钢结构抗震设计；第7章 隔震与消能减震及非结构构件抗震设计；第8章 建筑抗震性能化设计。

本书可作为高等院校建筑工程及相关专业的教材，也可供建筑工程设计及施工技术人员参考使用。