目    录

第1章  绪论 1

1.1  建筑结构抗震的任务和内容 1

1.2  建筑结构抗震设计的特点 1

1.3  本书的主要内容 3

第2章  地震学基础知识 4

2.1  有关地震的一些基本概念 4

2.2  地震的成因和机制 5

2.3  地震波概述 8

2.3.1  地震波的特性 8

2.3.2  地震波的传播机制 9

2.4  地震震级 12

2.4.1  里氏震级 12

2.4.2  面波震级 13

2.4.3  体波震级 13

2.4.4  持时震级 13

2.4.5  矩震级 14

2.4.6  震级计算 14

2.4.7  震级和能量 15

2.4.8  震级和频度 15

2.4.9  震级和断层 15

2.5  地震震害 16

2.6  地震烈度 17

2.7  地震动 20

2.7.1  地震动观测 20

2.7.2  地震动的类型 23

2.7.3  地震动的频率特征 24

2.7.4  地震持时 26

2.7.5  地震三要素综合影响实例 28

2.7.6  地震动的衰减规律 32

习题 34

参考文献 34

第3章  结构振动分析基础 35

3.1  结构动力分析模型 35

3.2  结构振动方程 37

3.2.1  振动体系的自由度 37

3.2.2  单自由度体系的动力方程 37

3.2.3  多自由度体系的振动方程 40

3.3  单自由度体系的振动分析 42

3.3.1  无阻尼自由振动 42

3.3.2  有阻尼自由振动 43

3.3.3  强迫振动 46

3.3.4  Duhamel积分 50

3.4  多自由度体系的振动分析 53

3.4.1  振型分析 53

3.4.2  无阻尼体系的自由振动 55

3.4.3  有阻尼体系的自由振动 56

3.4.4  强迫振动 58

3.4.5  特征值和特征向量计算 59

3.5  动力分析的数值方法 61

3.5.1  线性加速度法 61

3.5.2  平均加速度法 64

3.5.3  Newmark-??法 65

3.5.4  多自由度体系Newmark-??法 67

3.6  频域分析方法 69

3.6.1  对周期性荷载的反应 69

3.6.2  频域分析 70

3.6.3  时域和频域转换函数之间的关系 72

3.7  随机振动理论 72

3.7.1  随机过程的基础知识 72

3.7.2  线性单自由度体系的平稳随机反应 76

3.7.3  线性单自由度体系的非平稳随机反应 77

习题 79

参考文献 80

第4章  单自由度结构的地震响应 81

4.1  单自由度结构的受震位移响应 81

4.2  反应谱的概念 82

4.3  弹性反应谱 85

4.3.1  反应谱之间的关系 85

4.3.2  反应谱的特征 87

4.3.3  反应谱的标准化与设计反应谱 89

4.3.4  傅里叶谱与反应谱 92

4.3.5  弹性反应谱的不足 95

4.4  结构恢复力模型 95

4.5  单自由度结构的弹塑性地震响应 101

4.5.1  承载力和延性对地震响应的影响 101

4.5.2  滞回模型对弹塑性地震响应的影响 107

4.6  弹塑性反应谱 108

习题 113

参考文献 113

第5章  多自由度结构弹塑性分析模型 114

5.1  概述 114

5.2  层模型 115

5.2.1  剪切型层模型 115

5.2.2  弯曲型层模型 122

5.2.3  弯剪型层模型 123

5.3  杆单元模型 127

5.3.1  两端简支杆单元 127

5.3.2  两端自由杆单元 128

5.3.3  两端有刚域杆单元 129

5.3.4  杆端弹塑性弹簧杆模型 131

5.3.5  其他弹塑性杆模型 135

5.3.6  多弹簧杆模型 139

5.3.7  基于纤维模型的杆单元 140

5.4  剪力墙模型 143

5.4.1  柱模型 143

5.4.2  支撑桁架模型 144

5.4.3  边柱+中柱复合模型 144

5.4.4  分层壳模型 145

5.5  上部结构与基础的共同工作 146

5.5.1  子结构法 147

5.5.2  集中参数法 148

5.5.3  直接法 150

习题 152

参考文献 152

第6章  多自由度结构弹塑性分析方法 153

6.1  动力弹塑性时程分析法 153

6.1.1  简述 153

6.1.2  动力弹塑性时程分析基本原理 153

6.1.3  动力弹塑性时程分析地震波选择 157

6.1.4  人工模拟地震动加速度时程生成方法 160

6.2  静力弹塑性分析方法 162

6.2.1  简述 162

6.2.2  加载模式 163

6.2.3  等效单自由度及其位移模式 168

6.2.4  目标位移 170

6.2.5  静力弹塑性分析的适用条件 177

6.2.6  不规则结构的适用性 178

6.2.7  振型推覆分析方法 179

6.3  等价线性化方法 182

6.3.1  单自由度结构的等价线性化方法 182

6.3.2  多自由度结构的等价线性化方法 187

习题 190

参考文献 192

第7章  多自由度结构的地震响应 194

7.1  动力方程 194

7.2  线弹性多自由度体系的振动分析 195

7.3  振型分解反应谱法 199

7.4　复振型分解法和复振型分解反应谱法 202

7.4.1　复振型分解方法 202

7.4.2　复振型分解反应谱法 206

7.5  结构弹塑性地震响应 208

7.5.1  剪切层模型结构 208

7.5.2  双重结构层模型 221

习题 227

参考文献 228

第8章  地震能量和损伤分析方法 229

8.1  单自由度地震能量分析 229

8.1.1  振动能量方程 229

8.1.2  地震输入能量谱 235

8.1.3  最大弹塑性位移 240

8.2  多自由度体系的能量分析 244

8.2.1  弹性多自由度体系 244

8.2.2  弹塑性多自由度体系 247

8.2.3  最大层间位移 248

8.3  结构地震损伤分析 252

8.3.1  损伤的概念和损伤指标 252

8.3.2  单参数损伤模型 253

8.3.3  双参数损伤模型 255

8.3.4  等效极限延性系数 257

8.3.5  损伤程度评价 259

习题 260

参考文献 260

第9章  结构抗震设计方法和规范 262

9.1  结构抗震设计方法的发展 262

9.1.1  基于承载力设计方法 262

9.1.2  基于承载力和构造保证延性设计方法 263

9.1.3  基于损伤和能量设计方法 264

9.1.4  能力设计方法 264

9.1.5  基于性能/位移设计方法 265

9.2  结构抗震能力和性能指标 266

9.2.1  结构的性能指标 266

9.2.2  抗震设防水准与抗震性能需求 269

9.3  我国建筑结构抗震设计方法 270

9.3.1  我国结构抗震发展概况 270

9.3.2  三水准设防目标与二阶段设计 271

9.3.3  地震作用计算 272

9.3.4  结构抗震设计方法 283

9.4  美国抗震规范介绍 288

9.4.1  简述 288

9.4.2  抗震设防目标 290

9.4.3  反应谱 290

9.4.4  地震作用计算 292

9.4.5  抗震设计 293

9.4.6  结构体系 293

9.5  日本抗震规范介绍 295

9.5.1  简述 295

9.5.2  地震作用计算 296

9.5.3  第二阶段设计 299

习题 304

参考文献 304

第10章  基于性能/位移结构抗震设计方法 305

10.1  概述 305

10.2  结构抗震性能水准和目标 308

10.3  基于位移性能的设计方法 311

10.3.1  简述 311

10.3.2  结构抗震体系与结构性能控制 312

10.3.3  直接基于位移设计方法 314

10.4  基于性能的地震工程 318

10.4.1  简述 318

10.4.2  理论框架 319

10.5  基于韧性的地震工程 320

10.5.1  简述 320

10.5.2  国际相关建筑抗震韧性评价标准 321

10.5.3  我国《建筑抗震韧性评价标准》概述 321

10.5.4  建筑抗震韧性评价算例分析 326

习题 330

参考文献 330

第11章  地基与基础抗震设计 332

11.1  概述 332

11.2  场地 333

11.2.1  建筑场地类别 333

11.2.2  建筑场地评价及有关规定 336

11.3  地震时的地面运动特性 337

11.3.1  场地土对地震波的作用与土的卓越周期 337

11.3.2  强震时的地面运动 344

11.4  天然地基与基础 345

11.4.1  可不进行天然地基与基础抗震承载力验算的范围 345

11.4.2  天然地基抗震承载力验算 345

11.5  地基土的液化与防治 347

11.5.1  液化的概念 347

11.5.2  影响地基土液化的主要因素 348

11.5.3  液化的判别 350

11.5.4  液化地基的评价 352

11.5.5  地基抗液化措施 353

11.6  桩基的抗震验算 354

11.6.1  桩基不需进行验算的范围 355

11.6.2  低承台桩基的抗震验算 355

11.7  软弱黏性土地基 357

习题 357

参考文献 358

第12章  砌体结构的抗震性能与设计 359

12.1  砌体结构的震害 359

12.1.1  一般砌体结构的震害特点 359

12.1.2  底部框架-抗震墙砌体房屋震害特点 362

12.1.3  砌体结构震害规律 363

12.2  多层砌体结构布置与选型 363

12.2.1  房屋层数和总高度的限制 363

12.2.2  房屋高宽比的限制 364

12.2.3  砌体抗震横墙的间距 365

12.2.4  房屋局部尺寸限值 365

12.2.5  多层砌体房屋的建筑布置和结构体系 365

12.2.6  防震缝设置 366

12.3  多层砌体结构的抗震设计 366

12.3.1  水平地震作用计算简图 366

12.3.2  楼层水平地震剪力的分配 368

12.3.3  墙体抗震承载力验算 370

12.4  多层砌体结构房屋的抗震构造措施 372

12.4.1  多层砖砌体房屋的抗震构造措施 373

12.4.2  多层小砌块房屋的抗震构造措施 377

12.5  底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震设计 379

12.5.1  底部框架-抗震墙砌体房屋的结构布置 379

12.5.2  底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震计算 379

12.5.3  底部框架-抗震墙砌体房屋抗震构造措施 382

12.6  砌体结构抗震加固 384

12.6.1  扶壁柱加固技术 384

12.6.2  钢筋网水泥砂浆面层加固技术 385

12.6.3  外套整体式加固技术 387

12.6.4  预应力钢板带加固技术 388

12.6.5  高强钢绞线-聚合物砂浆面层加固技术 389

12.6.6  滑移隔震层加固技术 391

习题 393

参考文献 394

第13章  钢筋混凝土结构的抗震性能与设计 395

13.1  多层和高层钢筋混凝土结构的震害 395

13.1.1  场地引起的震害 395

13.1.2  结构布置引起的震害 395

13.1.3  钢筋混凝土框架结构的震害 397

13.1.4  剪力墙结构的震害 401

13.2  多高层钢筋混凝土结构选型、结构布置和设计原则 402

13.2.1  结构选型 402

13.2.2  结构布置 403

13.2.3  钢筋混凝土结构房屋的抗震等级 408

13.2.4  钢筋混凝土结构房屋的延性和屈服机制 410

13.2.5  材料及连接 411

13.2.6  楼梯间 412

13.2.7  基础结构 412

13.3  钢筋混凝土框架结构的抗震设计 413

13.3.1  水平地震作用计算 413

13.3.2  框架结构内力及水平位移计算 414

13.3.3  内力组合及最不利内力 425

13.3.4  框架结构截面设计 426

13.3.5  框架结构构造措施 432

13.3.6  预应力混凝土框架的抗震设计要求 437

13.4  抗震墙结构的抗震分析 439

13.4.1  抗震墙结构的设计要点 439

13.4.2  地震作用的计算 439

13.4.3  地震作用在各剪力墙之间的分配及内力计算 443

13.4.4  截面设计和构造 444

13.5  框架-抗震墙结构的抗震设计 447

13.5.1  框架-抗震墙结构的设计要点 447

13.5.2  地震作用的计算方法 447

13.5.3  结构内力计算 447

13.5.4  截面设计和配筋构造 456

13.6  混凝土结构抗震加固 456

13.6.1  扩大截面法 457

13.6.2  粘贴钢板加固法 458

13.6.3  碳纤维加固法 460

13.6.4  附加子结构加固法 462

13.6.5  消能减震加固法 464

13.6.6  隔震加固法 466

习题 467

参考文献 469

第14章  钢结构的抗震性能与设计 471

14.1  多层和高层钢结构房屋的主要震害特征 471

14.1.1  梁柱节点连接的破坏 472

14.1.2  梁、柱、支撑等构件破坏 474

14.1.3  结构倒塌 475

14.2  多层和高层钢结构的选型与结构布置 475

14.2.1  多层和高层钢结构体系的选型 475

14.2.2  多层和高层钢结构房屋的平面布置原则 477

14.2.3  多层和高层钢结构房屋的竖向布置原则 478

14.2.4  多层和高层钢结构布置的其他要求 479

14.3  多层和高层钢结构房屋的抗震概念设计 479

14.3.1  结构方案的选择 480

14.3.2  多道防线的设置 480

14.3.3  强节点弱构件的设计 480

14.3.4  强柱弱梁的设计 482

14.3.5  偏心支撑框架的弱消能梁段要求 483

14.3.6  其他抗震设计要求 484

14.4  多层和高层钢结构房屋的抗震计算 486

14.4.1  结构计算模型 486

14.4.2  地震作用的计算 487

14.4.3  计算要求 487

14.5  多层和高层钢框架结构房屋的抗震构造措施 488

14.5.1  纯框架结构抗震构造措施 488

14.5.2  钢框架-中心支撑结构的抗震构造措施 492

14.5.3  钢框架-偏心支撑结构的抗震构造措施 494

14.6  钢结构抗震加固 496

14.6.1　钢结构抗震加固原则 496

14.6.2　改变结构体系加固法 496

14.6.3　增大截面加固法 497

14.6.4  粘贴钢板加固法 498

14.6.5  外包钢筋混凝土加固法 499

14.6.6  连接与节点的加固 500

习题 503

参考文献 504

第15章  消能减震结构设计 505

15.1  概述 505

15.1.1  基本概念 505

15.1.2  消能减震结构的发展与应用 506

15.2  阻尼器 507

15.2.1  速度相关型阻尼器 508

15.2.2  位移相关型阻尼器 510

15.3  消能减震结构的设计要点 512

15.3.1  消能减震结构的设防水准 512

15.3.2  消能减震结构方案 513

15.3.3  消能减震结构的设计计算方法 513

15.4  消能减震结构设计实例 515

15.4.1  项目背景 515

15.4.2  结构概况 516

15.4.3  结构模型 517

15.4.4  输入地震动评价 519

15.4.5  分析流程概述 520

15.4.6  基于能量法的减震效果评价 520

15.4.7  基于时程分析法的减震效果评价 522

15.5  其他结构减振（震）控制方法 525

习题 526

参考文献 526

第16章  隔震结构设计 527

16.1  概述 527

16.1.1  基本概念 527

16.1.2  隔震结构的发展与应用 528

16.2  隔震支座 530

16.2.1  叠层橡胶隔震支座 530

16.2.2  摩擦摆隔震支座 532

16.2.3  其他隔震支座 533

16.3  隔震的基本原理 534

16.4  隔震结构的设计要点 538

16.4.1  隔震结构基本要求 538

16.4.2  隔震结构方案设计 539

16.4.3  隔震结构的设计计算方法 540

16.5  新建隔震结构的设计实例 542

16.5.1  结构概况 542

16.5.2  结构模型 543

16.5.3  输入地震动评价 544

16.5.4  设计流程概述 546

16.6  隔震加固结构的设计实例 547

16.6.1  项目背景 547

16.6.2  结构概况 547

16.6.3  结构模型 549

16.6.4  输入地震动评价 549

16.6.5  设计流程概述 551

16.7  高层结构隔震设计 551

习题 552

参考文献 552

第17章  震后功能可恢复的新型抗震体系 553

17.1  功能可恢复的概念 553

17.2  自复位框架结构 554

17.2.1  自复位钢框架梁柱节点 554

17.2.2  自复位钢支撑 558

17.3  自复位摇摆墙 560

17.3.1  结构体系概述 560

17.3.2  工程应用实例 562

17.3.3  摇摆墙刚度需求 566

17.3.4  框架-墙连接形式探究 569

17.3.5  填充墙作为摇摆墙 574

17.4  可更换连梁高层剪力墙结构 577

17.4.1  组装式自复位连梁 580

17.4.2  开槽式楼板 584

习题 590

参考文献 590

第18章  非结构构件抗震设计 592

18.1  概述 592

18.2  非结构构件震害 592

18.2.1  建筑非结构构件 592

18.2.2  机械、电气和管道（MEP）构件 594

18.2.3  建筑内部家具 596

18.3  非结构构件抗震设计方法 596

18.3.1  美国统一建筑规范 596

18.3.2  美国FEMA 273/356规范 597

18.3.3  欧洲BSEN 1998-1-2004规范 597

18.3.4  中国GB 50011—2010（2016）规范 597

18.3.5  其他国家规范 597

18.3.6  各国关于非结构构件水平地震作用计算公式的比较 598

18.4  填充墙 598

18.4.1  填充墙的受力特点与震害特征 598

18.4.2  砌体填充墙面内抗震性能研究 601

18.4.3  砌体填充墙平面内外耦合作用研究 601

18.5  吊顶 602

18.5.1  影响吊顶抗震性能的因素 602

18.5.2  吊顶抗震加固措施 603

18.6  管线 604

18.6.1  管线系统的震害特征 604

18.6.2  管线系统的抗震设计及验算 605

18.7  非结构构件抗震检测方法 606

习题 608

参考文献 608

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