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第一章的习题答案1. 震级是衡量一次地震强弱程度（即所释放能量的大小）的指标。
地震烈度是衡量一次地震时某地区地面震动强弱程度的尺度。
震级大时，烈度就高；但某地区地震烈度同时还受震中距和地质条件的影响。
2. 参见教材第10面。
3. 大烈度地震是小概率事件，小烈度地震发生概率较高，可根据地震烈度的超越概率确定小、中、大烈度地震；由统计关系：小震烈度＝基本烈度－1.55度；大震烈度＝基本烈度＋1.00度。
4. 概念设计为结构抗震设计提出应注意的基本原则，具有指导性的意义；抗震计算为结构或构件达到抗震目的提供具体数据和要求；构造措施从结构的整体性、锚固连接等方面保证抗震计算结果的有效性以及弥补部分情况无法进行正确、简洁计算的缺陷。
5. 结构延性好意味可容许结构产生一定的弹塑性变形，通过结构一定程度的弹塑性变形耗散地震能量，从而减小截面尺寸，降低造价；同时可避免产生结构的倒塌。
第二章的习题答案1. 地震波中与土层固有周期相一致或相近的波传至地面时，其振幅被放大；与土层固有周期相差较大的波传至地面时，其振幅被衰减甚至完全过滤掉了。
因此土层固有周期与地震动的卓越周期相近，2. 考虑材料的动力下的承载力大于静力下的承载力；材料在地震下地基承载力的安全储备可低于一般情况下的安全储备，因此地基的抗震承载力高于静力承载力。
3. 土层的地质年代；土体中的粘粒含量；地下水位；上覆非液化土层厚度；地震的烈度和作用时间。
4. a 中软场地上的建筑物抗震性能比中硬场地上的建筑物抗震性能要差（建筑物条件均同）。
b. 粉土中粘粒含量百分率愈大,则愈容易液化. c ．液化指数越小，地震时地面喷水冒砂现象越轻微。
d ．地基的抗震承载力为承受竖向荷载的能力。
5. s m v m 5.2444208.32602.82008.51802.220=+++=因m v 小于s m 250，场地为中软场地。
6. 设计地震分组为第二组，烈度为7度，取80=N砂土的临界标贯值：[])(1.09.00w s cr d d N N -+=，其中m d w 5.1=土层厚度：第i 实测标贯点所代表的土层厚度的上界取上部非液化土层的底面或第1-i 实测标贯点所代表土层的底面；其下界取下部非液化土层的顶面或相邻实测标贯点的深度的均值。
第二章桥梁抗震设计基本要求主要内容：桥梁抗震设计基本原则、桥梁抗震设计流程，桥梁抗震设防标准、地震动输入的选择、桥梁抗震概念设计。
基本要求：掌握桥梁抗震设计基本原则、理解和掌握桥梁抗震设防标准、掌握地震动输入的选择要求、掌握桥梁抗震概念设计基本原则。
重点：桥梁抗震设防标准的确定、地震动输入的选择和桥梁抗震概念设计。
难点：桥梁抗震设防标准的确定。
最近二三十年来，全球发生的对此破坏性地震造成了非常惨重的生命财产损失。
一个很重要的原因是，桥梁工程在地震中遭到了严重破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，从而导致了巨大的经济损失。
多次破坏性地震一再显示了桥梁工程遭到破坏的严重后果，也一再显示了桥梁工程进行正确抗震设计的重要性。
自从1976年唐山地震以后，我国的桥梁抗震工作也日益受到重视。
最近几年来，我国的《铁路工程抗震设计规范》、《公路桥梁抗震设计细则》以及《城市桥梁抗震设计规范》先后得到了修订或编制完成。
这些规范引入了新的桥梁抗震设计理念，完善了相应的抗震设计方法，是我国桥梁设计的依据。
2.1 抗震设防标准及设防目标（课件）2.1.1 抗震设防标准工程抗震设防标准是指根据地震动背景，为保证工程结构在寿命期内的地震损失（经济损失及人员损失）不超过规定的水平或社会可接受的水平，规定工程结构必须具备的抗震能力。
因此，抗震设防标准是工程项目进行抗震设计的准则，也是工程抗震设计中需要解决的首要问题。
通常情况下，建设工程从选址到使用寿期内的防震措施可分为三个阶段：抗震设计、保证施工质量与合理的维护保养。
其中，抗震设计要遵从一定的标准，设防地震和场地选工程设防类别、它包括抗震设防目标、这就是抗震设防标准。
．择等内容。
抗震设防标准是科学性和政策性（或社会性）的结合。
科学性就是要严格按照现行的有关规范要求进行工程场地地震安全性评价工作，是的评价结果较好地符合实际，具有较好的可重复性。
政策性则要考虑到工程类型、重要程度、投资强度风险程度等。
![抗震设计教材[精华]](https://img.taocdn.com/s1/m/1062f106640e52ea551810a6f524ccbff121ca6b.png)
第一章结构抗震基本知识学习目的：1、了解地震的主要类型及其成因2、了解地震波的运动规律3、掌握震级、地震烈度、基本烈度等术语4、了解地震的三大特性及其规律5、掌握建筑抗震设防分类、抗震设防目标和两阶段抗震设计方法6、了解多遇地震烈度和罕遇地震烈度的确定方法§1.1 地震的基本知识㈠地球的构造图到目前为止，所观测到的最深的地震发生在地下700KM 左右。
因此，可以认为地震仅发生在地球的地壳和地幔上部。
㈡地震的类型与成因1、 地震按其成因主要分为⎪⎩⎪⎨⎧错动使其薄弱部位发生断裂地壳运动推挤地壳岩层构造地震规模陷落地表或地下岩层突然大陷落地震火山爆发引起的地震火山地震:::前两种地震影响范围和破坏程度较小，而构造地震的分布范围广、破坏作用大，因此，构造地震是我们这门课程的主要研究对象。
2、 构造地震的成因：在地球内部不断运动的过程中，始终存在着巨大的能量，构成地壳岩层不停地连续变动，不断地发生变形，而当应力产生的应变超过某处岩层的极限应变时，岩层就会发生突出断裂和错动，从而引起震动，震动以波的形式传到地面，便形成地震。
构造地震与地质构造密切相关，这种地震往往发生在地应力比较集中、构造比较脆弱的地段，即原有断层的端点或转折处及不同断层的交会处。
地球表面的岩石层不是一块整体，而由六大板块和若干小板块组成，这六大板块即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。
由于地幔的地流，这些板块在地幔软流层上异常缓慢而又持久地相互运动着，由于它们的边界是相互制约的，因而板块之间处于张拉、挤压和剪切状态，从而产生应力。
地球上的主要地震带就位于这些大板块的交界地区。
㈢世界的地震活动世界范围内的两个主要地震带:1、环太平洋地震带：沿南、北美洲西海岸、阿留申群岛，向西南到日本列岛，再经我国台湾省，达菲律宾、新几内亚和新西兰。
（世界上大多数地震都发生在这一地震带）2、欧亚地震带：西起大西洋的亚速岛，经意大利、土耳其、伊朗、印度北部、我国西部和西南地区，经缅甸到印度尼西亚与太平洋地震带相衔接。
第一章绪论地震按其成因分为哪几种类型？按其震源的深浅又分为哪几种类型？构造地震、火山地震、陷落地震和诱发地震。
深浅：构造地震可分为浅源地震（d<60km）、中源地震(60 –300km)，深源地震(>300km)什么是地震波？地震波包含了哪几种波？各种地震波各自的传播特点是什么？对地面和建筑物的影响如何？地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量。
是一种弹性波，分为体波（地球内部传播）、面波（地球表面传播）。
体波：分为纵波（p波）：在传播过程中，其介质质点的振动方向与波的前进方向一致。
特点是：周期短，振幅小；影响：它使地面发生上下振动，破坏性较弱。
橫波（s波）：在传播过程中，其介质质点的振动方向与波的前进方向垂直。
特点是：周期长，振幅大。
影响：它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强，。
面波：分为洛夫波（L波）：传播时将质点在与波前进方向相垂直的水平方向上作蛇形运动。
影响：其波长大、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。
地震波的传播速度：纵波＞横波＞面波橫波、面波：地面震动猛烈、破坏作用大。
地震波在传播过程中能量衰减：地面振动减弱、破坏作用逐渐减轻。
地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。
地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。
由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。
什么地震震级？什么是地震烈度和基本烈度？什么是抗震设防烈度？地震震级：表示地震本身强度或大小的一种度量指标。
地震烈度：指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。
基本烈度：在一定时期内（一般指50年），某地区可能遭遇到的超越某一概率的最大地震烈度。
抗震设防烈度：就是指指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。
什么是多遇地震和罕遇地震？多遇地震一般指小震，50年可能遭遇的超越概率为63％的地震烈度值。
罕遇地震一般指大震，50年超越概率2％～3％的地震烈度。
第2章场地、地基与基础§ 2.1 场地场地是指建造工业与民用建筑物的建筑场地。
国外大量震害表明，不同场地上的建筑震害差异是十分明显的，因此，研究场地条件对建筑震害的影响是建筑抗震设计中十分重要的问题。
一般认为，场地条件对建筑震害的影响主要因素是：场地土类型（及场地土的刚性或坚硬、密实程度大小）和场地覆盖层厚度。
震害经验指出，土质愈软，覆盖层愈厚，建筑物震害愈严重，反之愈轻。
2.1.1 场地土的类型及场地覆盖层厚度（1）场地土的类型场地土的类型（场地土的刚性）指土层本身的刚度特性，一般用土的剪切波速表示，因为剪切波速是土的重要动力参数，是最能反映场地土的动力特性的。
因此，以剪切波速表示场地土的刚性广为各国抗震规范所采用。
根据土层剪切波速将土的类型划分为四种，我国《抗震规范》中给出的土的类型划分和剪切波速范围如表2-1。
表中f ak为由荷载试验等方法得到的地基承载力特征值（单位为kPa）；v s为岩石的剪切波速。
对浅层岩土分类时，一般应根据现场的实测波速值来确定，对于重要建筑物更应如此。
而对于一般建筑和次要建筑，当无剪切波速时，也可参考表2-1来划分土的类型。
（2）场地覆盖层厚度（d ov）建筑场地覆盖层厚度是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也就是基岩的埋深。
覆盖层厚度的确定应符合下列要求：①一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。
②当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速不小于400m/s 时，可按地面至该土层顶面的距离确定。
③ 土层中夹有剪切波速大于500m/s 的孤石、透镜体，应视同周围土层。
④ 土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖层厚度中扣除。
（3）等效剪切波速（v se ）建筑场地一般由各种类型土层构成，不能用其中一种土的剪切波速来确定土的类型，也不能简单地用几种土的剪切波速平均值来确定，而应按等效剪切波速来确定土的类型。
所谓等效剪切波速就是根据剪切波通过计算深度范围内多层土层的时间等于该波通过计算深度范围内单一土层所需的时间的原则，来定义的土层平均剪切波速（图2-1）。
图2-1 多层土地震波速的计算等效剪切波速可按下式计算： （a ） 多层土（b ）单一土层（2-1） ∑==ni siiv d t 1 （2-2） 将（2-1）和（2-2）合并，得： （2-3）式中：d 0 — 计算深度（m ），取覆盖层厚度和20m 两者的较小值；d i — 计算深度范围内第i 土层的厚度（m ）； n — 计算深度范围内土层的分层数；v si — 计算深度范围内第i 土层的剪切波速（m/s ），宜用现场实测数据。
2.1.2 建筑场地类别《抗震规范》规定，建筑场地类别划分根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度，见表2-2。
注：表中v s 为岩石的剪切波速。
对于丁类建筑及层数不超过10层且高度不超过30米的丙类建筑，当无实测剪切波速td v se 0=∑-=n i siise v d d v 10o o时，可根据岩土名称和性状，按表2-1划分土的类型，再利用当地经验在表2-1的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速（一般可取平均值），并按公式（2-3）计算场地计算深度范围内土层等效剪切波速，最后按表2-2确定建筑场地类别。
【例题2-1】表2-3为某工程场地地质钻孔地质资料，试确定该场地类别。
【解】 因为地面下 4.90m 以下土层剪切波速v s =500m/s ，所以场地覆盖层厚度d ov =4.9m ；且<20m ，故取计算深度d 0=4.90m 。
等效剪切波速按式2-3计算：由表2-2查得，当250m/s > v se =236m/s > 140m/s 且3m < d ov = 4.9m < 5m 时，该场地属于Ⅱ类场地。
【例题2-2】表2-4为8层、高度为29米丙类建筑的场地地质钻孔资料（无剪切波速资料），试确定该场地类别。
【解】 因为地面下20.70米以下为基岩，场地土覆盖层厚度d ov 为20.7m> 20m ，故取场地计算厚度d 0=20m 。
本例题在计算深度范围内由4层土，由于未给出各层土实测剪切波速，需进行估算。
根据杂填土静承载力特征值f ak =130kPa ，由表2-1可取其剪切波速值v se =100m/s ；根据粉质粘土承载力特征值分别为140 kPa 和160 kPa ，以及中密的细砂，由表2-1查得，他们的剪切波速值范围在250～140 m/s 之间，现取平均值v se =195m/s 。
将上述数值代入式2-3，得到土层等效剪切波速：s m v d d v n i siise /23631090.028050.120050.290.410=++==∑-s m v d d v ni sii se/17719570.020.819550.419580.510020.290.410=-+++==∑-由表2-2可知，该建筑场地类别为Ⅱ类场地。
计算中应特别注意，由于覆盖层厚度d ov为20.7m，而计算深度为20米，所以计算中第四层土的计算深度应扣除0.7m，即8.20m-0.7m=7.5m。
2.1.3 建筑场地评价及有关规定建筑场地范围内存在发震断裂时，应对断裂的工程影响进行评价。
当符合下列条件之一的情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响：①抗震设防烈度小于8度；②非全新世活动断裂；③抗震设防烈度为8度、9度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖层厚度分别大于60m和90m。
当不符合上述规定的情况，则应避开主断裂带。
其避让距离不宜小于表2-5对发震断裂最小避让距离的规定。
在避让距离的范围内确有需要建造分散的、低于三层的丙、丁类建筑时，应按提高一度采取抗震措施，并提高基础和上部结构的整体性，且不得跨越断层线。
发震断裂的最小避让距离（m）表2-5如前所述，当选择建筑场地时，应避开对建筑不利地段，当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。
其值应根据不利地段的具体情况确定，在1.1~1.6范围内采用。
场地岩土工程勘察，应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险地段，提供建筑的场地类别和岩土地震的稳定性（如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等）评价，对需要采用时程分析法补充计算的建筑，尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。
§ 2.2 天然地基与基础在地震作用下，为了保证建筑物的安全和正常使用，对地基而言，与静力计算一样，应同时满足地基承载力和变形的要求。
但是，在地震作用下由于地基变形过程十分复杂，目前还没有条件进行这方面的定量计算。
因此，《抗震规范》规定，只要求对地基抗震承载力进行验算，至于地基变形条件，则通过对上部结构或地基基础采取一定的抗震措施来保证。
2.2.1 可不进行天然地基上基础抗震承载力验算的建筑历次震害调查表明，一般天然地基上的下列一些建筑很少因为地基失效而破坏的。
因此，《抗震规范》规定:（1）建造在天然地基上的以下建筑，可不进行天然地基和基础抗震承载力验算： ① 《抗震规范》规定可不进行上部结构抗震验算的建筑：a. 7度Ⅰ、Ⅱ类场地，并采取相应抗震措施的柱高不超过10m ，且结构单元两端均有山墙的单跨和等高多跨厂房（锯齿形厂房除外）。
b. 采取抗震构造措施的单层砖柱厂房，7度Ⅰ、Ⅱ类场地，柱顶标高不超过4.5m ，且结构单元两端均有山墙的单跨和等高多跨砖柱厂房；7度Ⅰ、Ⅱ类场地，柱顶标高不超过6.6m ，两侧设有厚度不小于240mm 且开洞截面面积不超过50%的外纵墙，结构单元两端均有山墙的单跨厂房。
c. 抗震设防烈度为6度时，除《抗震规范》有具体规定外，乙、丙、丁类的建筑（建造在Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外）。
② 地基主要受力范围内不存在软弱粘土层的下列建筑： a. 一般单层厂房、单层空旷房屋； b. 砌体房屋；c. 不超过8层且高度在24m 以下的一般民用框架房屋和框架-抗震墙房屋；d. 其基础荷载与c 条相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。
（软弱粘土层主要指7度、8度和9度时，地基土静承载力特征值分别小于80 kPa 、100 kPa 和120 kPa 的土层。
）2.1.2 天然地基抗震承载力验算（1） 地基土抗震承载力进行天然地基基础的抗震验算，首先要确定地震作用下地基土的抗震承载力。
由于地震是低频的有限次的脉冲作用，在这样条件下，除十分软弱的土外，大多数土的动力强度都比静力强度高。
此外，又考虑到地震是一种偶然作用，历时短暂，所以地基在地震作用下的可靠都的要求可较静力作用下时降低。
这样，地基土抗震承载力，除十分软弱土外，都较地基土静承载力高。
地基土抗震承载力的取值，我国和世界上大多数国家都是采用在地基土静承载力的基础上乘以一个调整系数的办法来确定的。
《抗震规范》规定，地基土抗震承载力按下式计算：（2-4） as aE f f ζ=式中：f ak —为调整后的地基抗震承载力；ζs —为地基抗震承载力调整系数，应按表2-6采用；f a —为深宽修正后的地基土静承载力特征值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007）采用。
地基抗震承载力调整系数 表2-6（2） 验算方法验算天然地基在地震作用下的竖向承载力时，按地震作用效应标准组合的基础地面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求： 基础地面平均压力应符合下式aE f p ≤ （2-5）基础底面边缘最大压应力应满足下式aEf p 2.1max ≤ （2-6） 图2-2 基础地面压力分布的限制式中：p max ：基础底面边缘的最大压力。
《抗震规范》同时规定，高宽比大于4的建筑，在地震作用下基础地面不宜出现拉应力（拉应力区）；其他建筑，基础底面与地基土之间脱离区（零应力区）面积不应超过基础地面面积的15%，即b b 85.0'≥ （2-7）式中：b / — 矩形基础地面受压宽度（图2-2）； b — 矩形基础地面宽度。
§2.3 场地土的液化在近代地震史上，我国1966年的邢台地震，1975年的海城地震以及1976年的唐山地震，场地土都发生过液化现象，都使建筑遭到不同程度的破坏。
1964年6月日本新泻地震础底面的平均压力。
：考虑地震作用时，基式中p使很多建筑的地基失效，就是饱和松砂发生液化的典型事例。
这次地震开始时，使该城市的低洼地区出现了大面积砂层液化，地面多处喷砂冒水，继而在大面积液化地区上的汽车和建筑逐渐下沉。
