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第1章 地震的基本概念1

1.1 地震的成因3

1.1.1 地球的构造3

1.1.2 地震的发生过程4

1.1.3 地震的成因4

1.2 地震的活动性6

1.2.1 世界的地震活动6

1.2.2 我国的地震活动及主要特点8

1.2.3 地震活动性分析10

1.3 地震波特性11

1.3.1 波动方程11

1.3.2 体波12

1.3.3 面波14

1.3.4 地震波的反射与折射16

1.3.5 地震波的衰减19

1.4 地震震级与烈度20

1.4.1 地震观测及震级的确定20

1.4.2 地震烈度与地震烈度表22

1.4.3 烈度的定量标准24

1.4.4 地震烈度的分布26

1.4.5 基本烈度与设防烈度28

1.4.6 场地因素对烈度的影响31

第2章 地震震害分析34

2.1 引言34

2.2 建筑结构房屋震害34

2.2.1 砌体结构震害34

2.2.2 钢筋混凝土结构房屋的震害38

2.2.3 钢结构房屋的震害43

2.2.4 木结构房屋的震害45

2.2.5 地基基础震害46

2.3 交通基础设施震害48

2.3.1 道路震害48

2.3.2 桥梁震害49

2.3.3 隧道震害54

2.3.4 道路与桥梁、隧道连接处震害55

2.3.5 机场震害56

2.3.6 港口震害57

2.4 生命线工程震害58

2.4.1 水利工程震害58

2.4.2 供水—排水系统震害59

2.4.3 煤气传输系统和供热系统震害61

2.4.4 供电系统震害62

2.4.5 邮电通信系统震害64

2.5 地震引发的地质灾害65

2.5.1 滑坡65

2.5.2 泥石流65

2.5.3 崩塌66

2.5.4 堰塞湖66

2.5.5 边坡失稳67

2.5.6 地裂67

2.5.7 地面隆起68

第3章 地震动与反应谱理论69

3.1 引言69

3.2 地震动的量测69

3.2.1 强震化69

3.2.2 强震观测71

3.2.3 强震观测记录在地震工程中的应用71

3.2.4 强震观测的发展方向72

3.3 强震动特性73

3.3.1 振幅73

3.3.2 频谱75

3.3.3 持时79

3.3.4 地震转动分量82

3.4 地震动的空间相关性83

3.4.1 三维地震动的相关性与主轴83

3.4.2 空间不同质点地震动相关性84

3.5 影响地震动特性的因素85

3.5.1 影响振幅的主要因素85

3.5.2 影响频谱的主要因素86

3.5.3 影响持时的因素86

3.6 地震动的估计87

3.6.1 三种估计途径87

3.6.2 地震动的衰减规律87

3.6.3 无记录地区的地震动衰减关系的估计92

3.7 人造地震动94

3.7.1 比例法94

3.7.2 数值法94

第4章 结构抗震分析方法概述99

4.1 结构地震反应分析的发展过程99

4.1.1 静力阶段99

4.1.2 反应谱阶段100

4.1.3 随机振动101

4.1.4 结构地震反应的数值分析101

4.1.5 非线性振动反应101

4.2 结构地震反应分析的力学模型102

4.2.1 地面运动的简化与地基的模型化102

4.2.2 结构振动形式及结构体系的模型化102

4.3 结构地震反应分析的发展趋势104

第5章 弹性地震反应分析106

5.1 引言106

5.2 结构运动方程的建立106

5.2.1 结构的离散化方法106

5.2.2 建立运动方程的基本方法108

5.2.3 一维地震输入时的动力方程109

5.2.4 多维地震输入时的动力方程110

5.2.5 多点地震输入时的动力方程113

5.3 时域分析方法115

5.3.1 线性加速度方法115

5.3.2 纽马克β法与威尔逊θ法117

5.3.3 阻尼的处理118

5.4 频域分析方法119

5.4.1 频域传递函数119

5.4.2 线性单自由度体系的地震反应120

5.4.3 线性多自由度体系的地震反应121

5.5 振型迭加法123

5.5.1 振型与自振频率123

5.5.2 振型的正交性124

5.5.3 一般动力反应按振型的分解125

5.5.4 运动方程的解耦126

5.5.5 振型迭加法127

5.5.6 多维地震输入128

第6章 振型分解反应谱法129

6.1 引言129

6.1.1 概述129

6.1.2 基本假定129

6.2 反应谱分析法129

6.2.1 地震弹性反应谱的确定129

6.2.2 地震反应谱的特性130

6.2.3 设计反应谱132

6.3 单自由度体系的地震反应133

6.3.1 纽马克β法133

6.3.2 威尔逊θ法134

6.4 多自由度体系的地震反应135

6.4.1 运动方程135

6.4.2 振型和自振频率136

6.4.3 振型分解137

6.4.4 多自由度体系振型组合139

6.5 地震作用140

第7章 静力弹塑性分析142

7.1 引言142

7.2 静力弹塑性分析方法的基本原理142

7.2.1 基本假定142

7.2.2 等效单自由度体系的建立143

7.2.3 实施过程144

7.2.4 水平加载模式145

7.2.5 结构目标位移148

7.3 几种静力弹塑性分析方法149

7.3.1 能力谱方法149

7.3.2 等效位移系数法152

7.3.3 N2方法155

7.4 结构构件单元介绍157

7.5 本章小结159

第8章 弹塑性动力分析160

8.1 引言160

8.2 结构的计算模型160

8.2.1 串联多自由度体系的计算模型160

8.2.2 平面框架杆系模型166

8.3 恢复力特性曲线174

8.3.1 恢复力特性曲线的形式及特性174

8.3.2 恢复力特性曲线的模型化180

8.3.3 几种重要的恢复力曲线模型183

8.3.4 双向恢复力模型190

8.4 输入地震波的选择200

8.4.1 利用强震记录201

8.4.2 采用人工模拟地震波202

8.5 地震反应的数值分析202

8.5.1 单自由度体系202

8.5.2 多自由度体系210

8.6 地震弹塑性反应谱与地震作用215

第9章 基于性能的抗震设计方法217

9.1 基于性能的抗震设计理论217

9.1.1 基于性能抗震设计理论的研究内容217

9.1.2 基于性能抗震设计理论与现行抗震设计理论的区别与联系219

9.2 基于位移的设计方法220

9.2.1 基于位移的抗震设计方法概述220

9.2.2 按延性系数设计的方法221

9.2.3 能力谱法221

9.2.4 直接基于位移的抗震设计方法223

9.2.5 基于位移的结构抗震设计有待进一步解决的问题224

9.3 基于能量的结构抗震设计225

9.3.1 基于能量的抗震设计方法概述225

9.3.2 基于能量的抗震分析方法原理225

9.3.3 基于能量的抗震设计方法的主要内容226

9.3.4 能量反应方程227

9.3.5 能量分析中的输入地震动231

9.3.6 能量反应抗震设计中的破坏准则235

9.3.7 基于能量的抗震设计方法的特点235

9.3.8 存在的问题与今后的发展方向236

9.4 基于投资—效益准则的结构抗震设计236

9.4.1 投资—效益准则236

9.4.2 结构全寿命总费用评估237

9.4.3 基于投资—效益准则的结构目标性能248

9.5 结构分灾抗震设计255

第10章 结构随机地震反应分析263

10.1 引言263

10.2 随机过程的数字特征263

10.2.1 时域数字特征263

10.2.2 频域数字特征266

10.2.3 数字特征的运算法则268

10.3 线性单自由度体系270

10.3.1 线性单自由度振动系统的动态特性270

10.3.2 输入为平稳过程的体系反应272

10.3.3 输入为非平稳过程的体系反应275

10.4 线性多自由度体系278

10.4.1 线性多自由度振动系统的动态特性279

10.4.2 单输入体系的反应279

10.4.3 多输入体系的反应283

10.5 非线性体系286

10.5.1 单自由度体系的分析287

10.5.2 多自由度体系的分析289

10.6 结构地震动力可靠性分析289

10.6.1 结构动力可靠性分析基础289

10.6.2 结构破坏准则295

10.6.3 基于界限破坏模式的结构可靠度计算296

10.6.4 基于指数破坏模式的结构可靠度计算298

第11章 结构的地震反应控制303

11.1 引言303

11.2 结构地震反应主动控制304

11.1.1 消震304

11.1.2 控震304

11.3 结构地震反应被动控制311

11.3.1 减震311

11.3.2 隔震320

参考文献341