抗震复习知识点教学内容.doc

1.当一个结构在其静平衡位置受到扰动，并做无任何外部动力微烈的振动时，称该结构做自由振动。
2.无阻尼体系完成一个循环的自由振动所需要的时间称为体系的固有振动周期
3.单自由度无阻尼体系自由振动方程
mx:+kx=0
单自由度有阻尼体系自由振动方程
mx:+cx.+kx=0
单自由度无阻尼体系的简谐振动
mx:+kx=p0sinωpt
单自由度有阻尼体系的简谐振动
mx:+cx.+kx=p0sinωpt
4.无阻尼自由振动固有圆频率ω＝根号（k/m） 有阻尼自由振动中考虑阻尼的圆频率ωD＝ω根号（1-ξ2）
ωD:考虑阻尼后的圆频率
多自由度体系频率方程
（[k]-ω2[m]）{x}=0
5.阻尼常数c是在自由振动的一个循环或强迫谐振的一个循环中能量耗散的一种测度。阻尼比也是体系的一种特性，它取决于体系的质量和刚度。P2
6.阻尼的特性P3
对于ξ的三个值：ξ<1、ξ=1、ξ>1分别讨论
如果c=ccr或者ξ=1，则体系返回到其平衡位置而不再振动；
如果c>ccr或者ξ>1，体系还是不振荡，并以更缓慢的速率回到其平衡位置；
如果c<ccr或者<1，则体系在其平衡位置附近振荡，振幅逐渐减小。
7.无阻尼体系在所有振动周期内的位移振幅都相同，而有阻尼体系则随每个振动周期振荡振幅衰减。P3
8.强迫振动或稳态振动，它的存在时因为有作用力而与初始条件无关；瞬态振动，它取决于初始位移和速度.p7
9.变形（或位移）反应系数Rd是动力（或振动）变形振幅A与静变形的比值.P8
10.共振频率定义为发生最大反应振幅时的扰动频率。位移、速度、加速度动力反应系数表示为：Rd、Rv和Ra。动力反应系数之间的简单关系为：
11.地球由地核、地幔和地壳构成。P16
12.地震就是地球内某处岩层突然破裂，或因局部岩层塌陷，火山爆发等发生了振动，并以波的形式传到地表引起地面的颠簸和摇晃，从而引起了地面的运动。发生地震的地方叫震源。地面某处至震中的水平距离称为震中距。震源在地表的投影称为震中；震源至地面的垂直距离称为震源深度。通常把震源深度在60km以内的地震称为浅源地震，60-300km以内的称为中源地震；300km以上的称为深源地震。世界上大部分地震都是浅源地震。P17
13.地震可分为天然地震和人工地震两类。
地震成因：构造地震，火山地震，塌陷地震，诱发地震，人工地震
14.地震波是由天然地震或通过人工激发的地震而产生的弹性振动波。地震波可分为体波和面波。体波是指通过地球本体传播的波，包括纵波和横波。纵波是由震源向外传递的压缩波，质点振动方向与波的前进方向一致，在地壳中的传播速度为5.5-7km/s，最先到达震中，又称P波。特点：周期短，振幅小，使地面发生上下振动，破坏性较弱，可以在固体、液体中传播。横波是由震源向外传递的剪切波，质点振动方向与波的前进方向垂直，在地壳中传播速度为3.2-4km/s，第二个到达震中，又称为S波。
特点:周期长，振幅大使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。横波的传播是介质质点：不断受剪切变形的过程，因此它只能在固体介质中传播。面波又称L波，是指沿介质表面（或地球表面）及其附近传播的波，一般可认为是体波经底层界面多次反射形成的次生波。
特点：波长大，振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。
15.由地震波传播所引发的地面振动，称为地震动。其中，在震中附近的地震动称为近场地震。地震动的峰值（最大振幅）、频谱和持续时间称为地震动三要素。P20
16.地震震级：是度量地震中震源所释放能量多少的指标。是地震的基本参数之一。震级一般有三种定义：近震震级ML；面波震级MS；体波震级MB。
17.为了统一起见，我国规定全部用面波所计算的震级上报。目前，我国使用的震级标准是国际上通用的里氏分级表，共分9个等级。
18.地震烈度：表示地震对地表及工程建筑物影响的强弱程度。地震烈度与震级、震源深度、震中距、工程地质条件、工程建筑物的特性有关。
19.等烈度线具有相同烈度的各个地点的外包络线。一次地震发生后，根据建筑物破坏的程度和地表面变化的状况，评定距震中不同地区的地震烈度，绘制烈度线，作为对该此地震破坏程度的描述。
20.地震震级近似表示一次地震所释放能量的大小；地震烈度则是对经历地震后，一定地区内地震影响强弱程度的评价。
21.基本烈度：一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。
22.场地：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
23.地震效应是指地震产生的影响。
原生的影响：如岩石断裂位移、地面隆起及下陷等宏观地震效应直接造成的影响。
次生的影响：主要是地震波传播时地面振动所产生的影响，如房屋破坏倒塌、山崩、海啸等。
24.卓越周期：在岩石中传播的地震波具有多种频率成分，其中，在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期，称为地震的卓越周期。地表地震动的卓越周期在很大程度上取决于场地的固有周期。
25.多层土的地震效应主要取决于三个基本要素，即覆盖土层厚度、土层剪切波速、岩土抗阻比。
26.覆盖土层厚度的原意是指从地表至地下基岩的距离。
工程判定：当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的2.5倍，且下部土层中没有剪切波速小于400m/s的岩土层时，该下部土层就可近似看做基岩。我国建筑抗震设计规范进一步采用土层的绝对刚度定义覆盖层厚度，即地下基岩或剪切波速大于500m/s的坚硬土层至地表的距离，称为覆盖层厚度。
27.抗震设防的目的是在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏，保护人民生命和财产的安全。今年来许多国家的抗震设计规范都趋向于“小震不坏，中震可修，大震不倒”的基本准则。
28.我国建筑抗震设计规范明确提出了三个水准的抗震设防要求：
第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度（基本烈度）的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用。
第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用。
第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生
危及生命安全的严重破坏。
29.我国建筑抗震设计规范采用了简化的两阶段设计方法：
第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形。
第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变形。
30.我国建筑抗震设计将建筑物按其用途的重要性分为四类：特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类
31.建筑抗震设计包括三个层次的内容和要求：概念设计、抗震计算、构造措施。
32.建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则：注意场地选择、把握建筑体型、利用结构延性、重视非结构因素。
33.反应谱通常把最大相对位移反应、最大相对速度反应、最大绝对加速度反应与体系无阻尼固有周期的关系定义为相对位移反应谱、相对速度反应谱和绝对加速度反应谱，总称为地震反应谱。
34.、我国规范为便于求解地震作用，将地震最大绝对加速度反应与其自振周期T的关系，即地震加速度反应谱定义为地震反应谱。
35.影响地震反应谱两个因素，即体系阻尼比和地震动。一般体系阻尼比越小，体系地震加速度反应越大，因此地震反应谱值就越大。
36.表征地震动特性有三要素，即振幅、频谱和持时。
7.地震反应谱直接用于结构的抗震设计有一定的困难，而需专门研究可供结构抗震设计用的反应谱，称之为设计反应谱。
39.根据抗震设计反应谱，确定结构所受的地震作用计算步骤:
①根据计算简图确定结构的重力荷载代表值G和自振周期T；②根据结构所在地区的设防烈度、场地类别及设计地震分组，确定特征周期和反应谱的水平地震影响系数最大值。③根据结构的自振周期，确定地震影响系数。④按式5.11计算出水平地震作用的值。
40.对于某一特定频率而言，当体系按其振动时，两个质点的位移比值始终保持不变，这就说明，对应各个自振频率，结构体系将按某一弹性曲线的形状发生振动，通常称为主振型，简称振型。
对应第一自振频率ω1的，就称为第一主振型或基本振型；对应于第二自振频率ω2的，就称为第二主振型。
41.振型越高，阻尼作用所造成的衰减越快，所以，通常高阶振型只在振动初始才比较明显，以后则逐渐衰减。
42.主振型正交的物理意义：某一振型在振动过程中所引起的惯性力不在其他振型上做功，这说明某一个振型的动能不会转移到其他振型上，也就是体系按某一振型作自由振动时，不会激起该体系其他振型的振动。
43.计算自振频率及周期的实用计算方法包括：能量法、顶点位移法、等效质量法
44.顶点位移法基本原理是：根据结构质量分布的情况，将结构简化成有限个质点或无限个质点的悬臂直杆，求出以结构顶点位移△表示结构基本频率的公式，只要知道结构体系的顶点位移，就可以计算出结构体系的基本频率或基本自振周期。
45.等效质量法又称折算质量法，其基本原理是：在计算多质点体系基本频率时，用一个单自由度体系来替代原来的多质点体系，使得这个单质点体系的自振频率与原来多质点体系的基本自振频率相等或非常接近。
46.振型分解法：以体系的振型作为基底，而以另一个函数q(t)作为坐标，将原来偶联的多自由度微分方程组，变成几个彼此独立的单自由度微分方程，每个方程只包含一个未知项，以此分别得出各个独立方程的解，然后再将各个独立解进行组合叠加，从而求得多自由度弹性体系的地震反应。
46.《规范》规定了两种振型最大效益组合方法：完全二次项组合法、平方和开方法。其中完全二次项组合法是考虑扭转影响时的组合；对于不考虑扭转影的的平移振动多质点弹性体系，往往采用平方和开方法进行组合。
47.底部剪力法计算过程、适用范围
①先计算出作用于结构底部的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力；②然后将总水平地震作用按照一定的规律再分配到各个质点上。
底部剪力法适用于高度不超过40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度分布均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构
48.按照公式计算得到的各质点的水平地震作用可较好地反映刚度较大的结构，如砌体结构的地震作用；但当结构的基本周期较长，场地的特征周期Tg较小时，由于高振型的
影响，可按公式计算出的结构顶部地震作用偏小。为减小这一误差，《建筑抗震设计规范》
采取调整地震作用的办法，使顶层地震剪力有所增加，当房屋建筑结构的基本周期T>1.4Tg时，在顶部附加水平地震作用，取：
△Fn=δnFEk。突出房屋的屋顶间、女儿墙、烟囱等附属结构的质量和刚度比下层小很多，震害表明，这部分结构破坏比下面主体结构严重，这种由于突出屋面的建筑质量和刚度比下部小很多而使顶部振幅急剧加大，结构破坏严重的现象称为鞭端效应。因此，《建筑抗震设计规范》规定，采用底部剪力法时，对这些结构的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递
49.产生震害的场地效应包括：共振效应、地基失效。
50.结构布置不合理引起的震害：平面不规则引起扭转、竖向不规则导致薄弱层破坏、防震缝宽度不足产生的震害。
51.框架结构的震害特征主要表现在以下几个方面：1）形成柱较机制；2)框架柱的局破坏：塑性较处压弯破坏，剪切破坏，角柱破坏，短柱破坏，柱牛腿破坏；3）框架梁的局部破坏；4)梁柱节点破坏；5）填充墙的震害6）楼梯破坏
52.多层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构和框架-筒体结构等。
53.多高层钢筋砼结构房屋的建筑形体和结构总体布置，应符合下列原则:
（1）采用对抗震有利的建筑平面和立面；采用对抗震有利的结构平面、竖向布置；采用规则结构，不应采用严重不规则结构。
（2）结构应具有明确的计算简图和合理、直接的地震作用传递途径。
（3）合理设置变形缝；各结构单元之间、各构件之间或彻底分离，或牢固连接，布避免似分不分、似连非连的结构方案。
（4）尽可能设置多道抗震防线，并应考虑部分构件出现塑性变形后的内力重分
（5）加强楼屋盖的整体性，注重构件之间的连接构造，使构件具有良好的整体牢固性和尽量多的冗余度。
（6）结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。
54.延性包括材料、截面、构件和结构的延性。延性实质上是材料、截面、构件或结构在强度或承载能力无明显下降的前提下，发生弹性（塑性）变形的能力。
56.框架结构理想的屈服机制：塑性较出现在梁端，形成梁较机制，此时结构有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移较大，抗震性能好。
57.为使框架结构形成合理的屈服机制、具备良好的抗地震倒塌能力，在进行梁、柱截面设计和构造设计时，应遵循以下原则:
（1）强柱弱梁（2）强剪弱弯（3）强节点核心区、强锚固
57.在初步设计时，或计算层数较少且较为规则框架的内力时，可采用下述近似的手算方法：竖向荷载作用下的分层法、弯矩二次分配法和水平荷载作用下的反弯点法和D值法。
58.轴压比：指考虑地震作用组合的轴压力设计值N与柱全截面面积bh和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积的比值，即N／fcbh。
59.钢结构的震害主要有结构倒塌、构件破坏、连接破坏。
60.钢结构构件破坏的形式有支撑杆件屈曲、断裂，节点板拉断、屈曲，梁柱翼缘板件局部失稳破坏，柱的板件水平开裂、脆断。
61.多高层钢结构的结构体系主要有：框架体系、框架-支撑（剪力墙板）体系、筒体体系或巨型框架体系。
61-1.中心支持：中心支撑框架：中心支撑框架的斜杆与横梁及柱汇交于一点，或两根斜
杆与横杆汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时均无偏心距
偏心支持：偏心支撑框架的支撑斜杆至少有一端偏离梁柱轴线的交点而直接与梁连接，在支撑斜杆的杆端与柱面之间形成一段称为消能果段的短果，或一端与梁柱轴线的交点连接、另一端偏离反方向支撑斜杆与梁输线的交点而直接与梁连接，在两根支撑的杆端之间形成消能果段。
62.钢结构框架。剪力墙板体系中，剪力墙主要有：钢板剪力墙、内藏钢板支撑剪力墙、带竖向缝混凝土剪力墙。
63.抗震高层建筑钢结构的体系和布置应符合下列要求：
1）具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。
2）具有避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力的多道设防。
3）具备必要的刚度和承载力、良好的变形能力和耗能能力。
4）具有均匀的刚度和承载力分布，避免应局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中：对可能出现的薄弱部位，应采取加强措施。
5）积极采用轻质高强材料
64.传统的结构抗震时通过增强结构本身的抗震性能（强度、刚度、延性）来抵御地震作用的，即由结构本身存储和消耗地震能量，这是被动、消极的抗震对策。合理、有效的抗震途径对结构设置控制装置（系统），由控制装置与结构共同承受地震作用，即共同存储和耗散地震能量，以减轻结构的地震反应。
65.房屋基础隔震：在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装置（或系统）以形成隔震层，将房屋结构与基础隔离开来，利用隔震装置来隔离或耗散地震能量，以避免或减少地震能量向上部结构传输，从而减小建筑物的地震反应，实现地震时建筑物只发生轻微运动和变形，使建筑物在地震作用下部损坏或倒塌，这种抗震方法称为房屋基础隔震。
67.隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微振动与风反应控制装置组成。具有竖向刚度大、水平刚度小，能提供较大阻尼的特点。
隔振器的作用：
阻尼器的作用：
地基微振动与风反应控制装置的作用：
68.结构消能减震技术
消能减震结构
69.消能减露装置根据消能的机制不同，可分为摩擦耗能器、钢弹塑性耗能器、铅挤压阻尼器、黏弹性阻尼器和粘滞性阻尼器。