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建筑结构抗震设计基础与实践 本书面向土木工程、结构工程、建筑学等相关专业的学生及工程技术人员，旨在系统梳理和深入讲解建筑结构抗震设计的理论基础、规范要求、设计方法与工程应用。 --- 第一部分：抗震设计的基本理论与地震工程基础 本部分是理解和实施抗震设计的基石，详细阐述了地震作用的本质、结构动力响应的原理，以及进行抗震设计所必需的工程地质和地震学知识。 第一章：地震学基础与工程场地特性 1.1 地震的成因、类型与地震波传播机制： 俯瞰全球主要地震带的分布特征与构造活动。 深入解析P波、S波和面波的物理特性及其对建筑物的效应差异。 介绍地震震源机制与断层运动模式，理解不同断层类型产生的地面运动差异。 1.2 场地的地震效应： 场地的地质条件对地震动放大的影响（场地效应）。 土体液化的发生机理、判别标准及对结构安全性的威胁。 介绍场地分类标准（如中国规范和国际通用标准），以及如何根据场地类别确定设计地震动参数。 1.3 结构抗震设计的基本概念： 韧性设计（Ductile Design）与延性概念的引入，解释为何要求结构在破坏前具有足够的变形能力。 “小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计目标与不同设防烈度的含义。 结构抗震能力的三个基本要素：强度、刚度与延性。 第二章：结构动力反应分析基础 2.1 单自由度体系的自由振动与强迫振动： 建立和求解经典单自由度体系的微分方程，理解自振周期、阻尼比对响应的影响。 深入讨论阻尼理论（粘滞阻尼、库仑阻尼），及其在结构动力分析中的作用。 反应谱理论的构建：介绍反应谱的物理意义、如何由地震动记录导出，以及其在反应谱法设计中的应用。 2.2 多自由度体系的振动特性： 质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的建立。 振型分解和主坐标的概念，阐述如何将复杂的多自由度问题转化为若干个独立的单自由度问题求解。 特征值问题的求解，确定结构的固有频率和振型。 2.3 结构动力分析方法概述： 时程分析（Time History Analysis）的基本流程、地震波输入的选择与尺度化。 模态叠加法（Modal Superposition Method）的适用条件与精度分析。 响应谱法（Response Spectrum Method）的原理、内力组合原则及与模态分析的结合。 --- 第二部分：抗震设计规范与基本方法 本部分聚焦于现行国家和行业抗震设计规范的核心内容，详细阐述了横向抗震力计算、承载力校核以及特殊结构的抗震措施。 第三章：地震作用的确定与横向力计算 3.1 抗震设防烈度与特征地震加速度的选取： 介绍中国建筑抗震设防分类标准（重点、一般、重要场地）。 场地特征周期和特征加速度的确定方法。 3.2 建筑结构抗震基本力（等效静力法）： 介绍抗震基本水平地震作用力的计算公式，各参数的确定（结构高度、基本周期折减系数等）。 恒载与活载的抗震组合系数的取值与应用。 楼层剪力分布的确定，并探讨剪力传递的“软弱层”问题。 3.3 结构规则性与不规则性分析： 建筑平面、竖向刚度、质量分布规则性的判定标准。 结构平面和竖向不规则对地震反应的影响。 针对不规则结构的放大系数和调整措施（如扭转效应的考虑）。 第四章：抗震验算与性能化设计理念 4.1 承载力抗震验算： 框架、剪力墙和支撑结构在地震作用下的内力分析与承载力校核。 区分“抗震承载力”与“正常使用抗裂验算”的要求。 构件的延性抗震承载力要求，重点关注梁端、柱端等耗能区域的配筋构造。 4.2 刚度控制与侧向位移验算： 结构侧向刚度的重要性，以及如何通过控制层间位移角来限制非结构构件的损坏。 考虑P-Δ效应（二阶效应）对结构刚度和稳定性的影响。 4.3 结构抗震等级的确定与设计措施： 根据结构重要性分类和场地条件确定抗震等级。 不同抗震等级下，抗震设防水平和材料性能的差异化要求。 --- 第三部分：结构抗震设计关键技术与工程应用 本部分深入探讨了抗震设计中不同结构体系的具体措施、特殊构件的处理，以及高级分析技术在工程中的应用。 第五章：框架结构与剪力墙结构的抗震设计 5.1 钢筋混凝土框架结构的抗震设计： “强柱弱梁”原则的量化体现和配筋构造要求。 梁柱节点域的抗震设计与构造措施（箍筋加密区）。 框架的抗剪设计与抗扭转设计。 5.2 钢筋混凝土剪力墙结构的抗震设计： 剪力墙的平面布置原则、厚度确定与边缘构件（约束边缘构件）的设计。 剪力墙的竖向和水平分配：剪力墙间连梁的设计与耗能机制。 框架-剪力墙结构（框剪墙结构）的整体协同工作分析与内力分配。 5.3 钢结构与砌体结构的抗震要点： 钢结构抗震的延性连接节点设计（如刚接、铰接的抗震处理）。 砌体结构抗震的构造加强措施（圈梁、构造柱的作用）和抗震加固技术简介。 第六章：结构抗震的特殊构件与连接 6.1 基础抗震设计： 场地与基础的相互作用（SSI）的初步概念。 桩基础和筏板基础在水平地震作用下的内力计算与配筋要求。 6.2 楼板、次梁与隔板的抗震处理： 楼板作为水平隔板的作用，以及楼板与主体结构刚性连接的构造要求。 次结构（女儿墙、设备基础）的抗震锚固与连接设计。 6.3 结构抗震缝与伸缩缝： 建筑平面和结构体系差异导致需要设置抗震缝和伸缩缝的条件。 缝两侧结构在地震中相互作用的计算模型选择。 第七章：高级抗震分析与减隔震技术 7.1 隔震技术原理与应用： 隔震的物理机制：延长结构自振周期、减小传至上部结构的地震作用。 隔震支座（如叠层橡胶支座、摩擦摆支座）的选型、布置与验算。 隔震结构的设计分析方法（反应谱法和非线性时程分析）。 7.2 消能减震技术： 粘滞阻尼器、屈服耗能支撑等耗能元件的工作原理。 如何将耗能元件合理布置于结构中，以提高结构的整体耗能能力和抗震性能。 7.3 非线性动力分析的应用： 介绍基于性能的抗震设计（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）的基本思想。 结构构件的非线性恢复力模型（滞回曲线）的建立。 结构在罕遇地震下的损伤状态预测。 --- 总结与展望 本书力求将严谨的地震工程理论与当前工程实践规范紧密结合，强调对地震作用机理的理解和对结构延性潜力的有效发挥。通过大量的实例分析和规范条文的解读，帮助读者建立一套系统的、面向工程应用的抗震设计思维体系。未来的抗震设计将更加注重基于性能的评估，本书的理论基础为读者向更高级的抗震分析技术过渡打下坚实基础。
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