基于性態(tài)的抗震設(shè)防與設(shè)計地震動

內(nèi)容概要

本書是對國家自然科學(xué)基金委員會“九五”重大項目“大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵科學(xué)問題及設(shè)計理論”的子課題“基于抗震性態(tài)的設(shè)防標準”研究的成果總結(jié)。全書包括五篇，第一篇是概論，主要介紹了抗震設(shè)防標準的基本概念、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、基于性態(tài)的抗震設(shè)計理論、基于性態(tài)的三環(huán)節(jié)抗震設(shè)防方法；第二篇是抗震設(shè)防標準決策分析引論，主要研究了地震易損性、地震經(jīng)濟損失及人員傷亡估算方法；第三篇是抗震設(shè)防標準的決策分析，主要進行了最優(yōu)經(jīng)濟設(shè)防烈度和最優(yōu)安全設(shè)防烈度的決策分析；第四篇是考慮地震環(huán)境的設(shè)計地震動及建筑的重要性類別，主要進行了地震危險性曲線及危險性特征、建筑重要性類別及考慮地震環(huán)境的設(shè)計地震動參數(shù)的研究；第五篇是最不利設(shè)計地震動，主要介紹了人造地震動的基本理論和方法、地震動潛在破壞勢的估計、最不利設(shè)計地震動的概念、挑選原則、過程以及算例分析。    本書可供工程地震和結(jié)構(gòu)抗震專業(yè)人員、土木工程技術(shù)人員、從事結(jié)構(gòu)工程的研究人員，以及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

作者簡介

謝禮立，1939年3月出生于上海。1960年畢業(yè)于天津大學(xué)土木系?，F(xiàn)任中國地震局工程力學(xué)研究所名譽所長、研究員，哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，中國地震工程聯(lián)合會會長，國際地震工程協(xié)會（IAEE）副主席。曾于1987～1996年連續(xù)九年被聯(lián)合國秘書長親自聘為聯(lián)合國國際特設(shè)專家組（UN Ad—hoc ExpertGroup）專家和聯(lián)合國科學(xué)技術(shù)委員會（UNSTC）委員等職。1987～2001年擔任國際強地震學(xué)學(xué)會（ICSMS）主席，并于1994年當選為國際地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)學(xué)會（IASPEI）執(zhí)行主任（Executive Director），任職期為八年（1994～2002年），該國際學(xué)術(shù)組織成立100年以來，謝禮立是國際上第一個被當選為該組織執(zhí)行主任的從事工程領(lǐng)域研究的科學(xué)家。謝禮立1994年當選為中國工程院首批院士，2006年當選為中國工程院主席團成員。主要研究領(lǐng)域是地震工程與安全工程：強震觀測與分析、強地震動特征與預(yù)測、工程抗震設(shè)防、抗震設(shè)計規(guī)范，城市和重大工程防震減災(zāi)等。在國內(nèi)外發(fā)表論文200余篇，發(fā)表著作多部。由他主編的我國第一部基于性態(tài)的抗震設(shè)計國家推薦標準《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計通則（試用）》已于2004年正式批準頒布執(zhí)行；1999年提出防災(zāi)工程的重要研究領(lǐng)域“土木工程災(zāi)害的數(shù)字模擬”已被自然科學(xué)基金委員會列為我國“十一五”期間的重大研究計劃“重大工程的動力災(zāi)變”的重要內(nèi)容。

書籍目錄

第一篇  概論　第1章  抗震設(shè)防標準  　1.1  引言　  1.2  抗震設(shè)防標準的基本概念  　  1.2.1  設(shè)防原則    　1.2.2  設(shè)防目標　    1.2.3  設(shè)防環(huán)境(地震）  　  1.2.4  設(shè)防參數(shù)    　1.2.5  設(shè)防水準　    1.2.6  設(shè)防等級  　  1.2.7  工程抗震設(shè)防標準    　1.2.8  設(shè)防水準和設(shè)防等級的合理表述方式　  1.3  國外抗震設(shè)防標準的發(fā)展現(xiàn)狀  　  1.3.1  世界各國抗震設(shè)防標準發(fā)展的主要特點    　1.3.2  美國抗震設(shè)計規(guī)范的發(fā)展過程　    1.3.3  日本抗震設(shè)計規(guī)范的發(fā)展過程  　1.4  我國抗震設(shè)防標準的發(fā)展現(xiàn)狀    　1.4.1  我國抗震設(shè)防標準的發(fā)展　    1.4.2  我國抗震設(shè)防標準的現(xiàn)狀  　  1.4.3  我國抗震規(guī)范中關(guān)于設(shè)防標準存在的問題　第2章  基于性態(tài)的抗震設(shè)計理論  　2.1  結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的發(fā)展過程    　2.1.1  靜力理論階段　    2.1.2  反應(yīng)譜理論階段  　  2.1.3  動力理論階段    　2.1.4  基于性態(tài)的抗震設(shè)計理論階段　  2.2  基于性態(tài)抗震設(shè)計思想的形成及發(fā)展  　  2.2.1  基于性態(tài)抗震設(shè)計理論的提出    　2.2.2  基于性態(tài)抗震設(shè)計理論的發(fā)展現(xiàn)狀　    2.2.3  基于性態(tài)抗震設(shè)計理論與傳統(tǒng)抗震設(shè)計理論的區(qū)別  　2.3  基于性態(tài)抗震設(shè)防標準研究的基本概念    　2.3.1  性態(tài)　    2.3.2  性態(tài)水平  　  2.3.3  性態(tài)目標    　2.3.4  抗震性態(tài)設(shè)計　    2.3.5  設(shè)防地震  　  2.3.6  建筑的抗震設(shè)計類別　  2.4  性態(tài)抗震設(shè)計理論的主要研究內(nèi)容  　  2.4.1  設(shè)防水準的確定    　2.4.2  結(jié)構(gòu)性態(tài)水平的劃分　    2.4.3  性態(tài)目標的選擇  　  2.4.4  抗震性態(tài)分析方法　    2.4.5  基于f生態(tài)的抗震設(shè)計方法　第3章  基于性態(tài)的三環(huán)節(jié)抗震設(shè)防方法  　3.1  引言　  3.2  基于性態(tài)的三環(huán)節(jié)抗震設(shè)防方法的提出  　3.3  確定結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計類別    　3.3.1  性態(tài)水平的劃分　    3.3.2  性態(tài)目標的選擇  　  3.3.3  抗震建筑使用功能分類及其最低抗震性態(tài)　    3.3.4  建筑物的使用功能類別與建筑物的重要性類別的區(qū)別  　  3.3.5  不同使用功能結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法探討    　3.3.6  結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計類別　  3.4  確定設(shè)計烈度或設(shè)計地震動參數(shù)  　3.5  確定建筑的重要性等級第二篇  抗震設(shè)防標準決策分析引論　第4章  地震易損性分析  　4.1  引言  　4.2  國內(nèi)外震害損失預(yù)測研究現(xiàn)狀　  4.3  地震易損性分析基本概念  　  4.3.1  易損性估計(震害預(yù)測）的分類　    4.3.2  震害預(yù)測的步驟  　4.4  建筑結(jié)構(gòu)分類及房屋建筑震害等級的劃分    　4.4.1  建筑結(jié)構(gòu)分類　    4.4.2  房屋建筑震害等級劃分　  4.5  建筑結(jié)構(gòu)易損性常用估計方法  　  4.5.1  經(jīng)驗分析方法    　4.5.2  理論分析方法　    4.5.3  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法  　  4.5.4  基于地震動參數(shù)的震害預(yù)測方法　  4.6  基于性態(tài)的易損性分析  　  4.6.1  現(xiàn)有震害預(yù)測方法存在的問題及遇到的困難    　4.6.2  基于性態(tài)易損性分析的基本假定　    4.6.3  建筑結(jié)構(gòu)基于性態(tài)的易損性矩陣  　  4.6.4  烈度的劃分及相應(yīng)震害矩陣　第5章  地震經(jīng)濟損失估計及結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防投入  　5.1  地震損失、地震損失分析及分類    　5.1.1  地震損失及其分類　    5.1.2  地震損失分析概念、分類及數(shù)學(xué)模型  　5.2  國內(nèi)外地震經(jīng)濟損失估計方法簡介　  5.3  設(shè)防標準研究中地震經(jīng)濟損失計算方法  　  5.3.1  直接經(jīng)濟損失估計    　5.3.2  間接經(jīng)濟損失估計　    5.3.3  地震救災(zāi)直接投入費用  　  5.3.4  地震總經(jīng)濟損失分析　  5.4  結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防投入第6章  地震人員傷亡估計方法研究  6.1  引言  6.2  國內(nèi)外常用的地震生命損失估計方法    6.2.1  將生命損失用貨幣單位來衡量    6.2.2  估計地震人員傷亡數(shù)量的算法  6.3  人員傷亡評估方法的比較及研究    6.3.1  幾種傷亡評估方法的比較    6.3.2  人員傷亡估算方法的研究  6.4  制定設(shè)防標準過程中人員傷亡的評估    6.4.1  設(shè)防標準研究中人員傷亡估算公式    6.4.2  不同破壞狀態(tài)與人員受傷率和死亡率關(guān)系的研究    6.4.3  算例分析第三篇  抗震設(shè)防標準的決策分析　第7章  抗震設(shè)防標準決策分析基本模型　  7.1  引言  　7.2  最優(yōu)決策模型的基本變量　  7.3  最優(yōu)決策模型的目標函數(shù)  　7.4  最優(yōu)決策模型的約束條件　  7.5  最優(yōu)決策的數(shù)學(xué)模型和分析框圖　第8章  最優(yōu)經(jīng)濟設(shè)防烈度的決策  　8.1  引言　  8.2  最優(yōu)經(jīng)濟設(shè)防烈度決策分析步驟及程序流程  　8.3  最優(yōu)經(jīng)濟設(shè)防烈度決策分析數(shù)值算例　  8.4  最優(yōu)經(jīng)濟地震影響系數(shù)αmax的決策  　8.5    間接經(jīng)濟損失對最優(yōu)經(jīng)濟設(shè)防烈度的影響　第9章  最優(yōu)安全設(shè)防烈度的決策研究  　9.1  引言　  9.2  社會可接受地震人員死亡率概念的提出及定義  　9.3  確定可接受地震人員死亡率的方法及需考慮的因素　  9.4  社會可接受地震人員死亡率的確定  　  9.4.1  破壞性地震所造成的人員傷亡率    　9.4.2  社會可接受人員死亡率調(diào)查　    9.4.3  社會可接受地震人員死亡率分析  　9.5  最優(yōu)安全設(shè)防烈度的決策模型及算例    　9.5.1  社會可接受地震人員死亡率等級　    9.5.2  最優(yōu)安全設(shè)防烈度的決策  　  9.5.3  算例分析　  9.6  間接經(jīng)濟損失對最優(yōu)安全設(shè)防烈度的影響第四篇  考慮地震環(huán)境的設(shè)計　地震動及建筑的重要性類別　第10章  地震危險性曲線及危險性特征研究　  10.1  引言  　10.2  地震危險性分析方法簡介    　10.2.1  地震危險性分析確定性方法　    10.2.2  地震危險性分析概率性方法  　10.3  地震烈度的概率分布及烈度危險性曲線　    10.3.1  極值的漸近分布率    　10.3.2  地震烈度的概率分布  　  10.3.3  烈度危險性曲線的公式　  10.4  地震區(qū)劃圖的發(fā)展現(xiàn)狀  　  10.4.1  國際地震區(qū)劃圖的發(fā)展現(xiàn)狀    　10.4.2  中國地震區(qū)劃圖的發(fā)展現(xiàn)狀　  10.5  中國地震危險性特征分區(qū)  　  10.5.1  危險性特征分區(qū)參數(shù)的選擇    　10.5.2  中國地震危險性特征分區(qū)　  10.6  不同地震危險性特征區(qū)內(nèi)的地震烈度危險性曲線  　10.7  地震烈度發(fā)生概率的計算　第11章  考慮地震環(huán)境的設(shè)計地震動參數(shù)  　11.1  引言　  11.2  考慮地震環(huán)境的多遇地震和罕遇地震烈度  　11.3  地震影響系數(shù)αmax的危險性曲線　  11.4  設(shè)計地震加速度Amax及地震系數(shù)K的危險性曲線  　11.5  考慮地震環(huán)境的多遇地震和罕遇地震動參數(shù)    　11.5.1  考慮地震環(huán)境的多遇地震和罕遇地震影響系數(shù)αmax　    11.5.2  考慮地震環(huán)境的多遇地震和罕遇地震系數(shù)K的取值　第12章  建筑重要性類別及相應(yīng)地震動參數(shù)的研究  　12.1  引言　  12.2  國內(nèi)外建筑物重要性分類及抗震設(shè)防標準的演變  　  12.2.1  我國抗震規(guī)范中建筑物重要性分類及設(shè)防標準的演變    　12.2.2  國外建筑重要性分類及相應(yīng)的抗震設(shè)防方法　    12.2.3  國內(nèi)外建筑物重要性標定方法的弊端  　12.3  用設(shè)計基準期標定建筑的重要性類別　    12.3.1  不同重要性建筑設(shè)計基準期的選擇    　12.3.2  不同重要性建筑的相當超越概率  　12.4  不同重要性建筑多遇地震、設(shè)防地震和罕遇地震的重現(xiàn)期　  12.5  考慮地震環(huán)境的不同重要性建筑的抗震設(shè)防水準  　  12.5.1  不同重要性建筑不同概率水準的設(shè)防烈度和地震影響系數(shù)    　12.5.2  各類建筑在不同概率水準下的設(shè)防烈度相對于基本烈度的變化　    12.5.3  各類建筑不同概率水準的設(shè)防烈度確定方法合理性的討論  　  12.5.4  不同重要性建筑不同概率水準的地震系數(shù)和設(shè)計地震加速度　  12.6  不同重要性類別建筑的抗震設(shè)計方法  　  12.6.1  基于設(shè)防烈度的場地設(shè)計譜    　12.6.2  按照地震動參數(shù)區(qū)劃圖確定建筑場地設(shè)計譜　  12.7  各類建筑重要性系數(shù)取值合理性的研究  　  12.7.1  設(shè)防地震下各類建筑的設(shè)防地震動參數(shù)    　12.7.2  幾個國家重要性系數(shù)取值的對比第五篇  最不利設(shè)計地震動　第13章  人造地震動合成  　13.1  引言　  13.2  人造地震動原理  　13.3  人造地震動方法概述    　13.3.1  比例法　    13.3.2  數(shù)值法  　13.4  三角級數(shù)法構(gòu)造人造地震動    　13.4.1  初始相位角的確定　    13.4.2  模型  　  13.4.3  擬合過程    　13.4.4  反應(yīng)譜周期控制點的選擇　    13.4.5  持續(xù)時間的確定  　  13.4.6  數(shù)據(jù)的匹配　第14章  地震動潛在破壞勢的估計  　14.1  引言　  14.2  直接由記錄本身得到的地震動參數(shù)  　  14.2.1  峰值加速度、峰值速度、峰值位移    　14.2.2  持時　    14.2.3  最大增量速度、最大增量位移  　  14.2.4  其他　  14.3  通過結(jié)構(gòu)反應(yīng)得到的地震動參數(shù)  　  14.3.1  通過結(jié)構(gòu)彈性反應(yīng)得到的參數(shù)　    14.3.2  通過結(jié)構(gòu)非彈性反應(yīng)得到的參數(shù)　  14.4  估計地震動潛在破壞勢的綜合評價法　第15章  能量反應(yīng)譜  　15.1  引言　  15.2  能量反應(yīng)譜的推導(dǎo)　  15.3  能量反應(yīng)譜的性質(zhì)  　  15.3.1  輸入能量取值問題    　15.3.2  絕對輸入能量和相對輸入能量之間的差別　    15.3.3  吸收能量和滯回能量之間的關(guān)系  　15.4  輸入能量、滯回能量與其他地震動參數(shù)的相關(guān)性　第16章  最不利設(shè)計地震動  　16.1  引言　  16.2  最不利設(shè)計地震動的概念及確定原則  　  16.2.1  最不利設(shè)計地震動的概念    　16.2.2  選擇最不利設(shè)計地震動的原則　  16.3  選擇最不利設(shè)計地震動的記錄庫  　16.4  確定最不利設(shè)計地震動的過程    　16.4.1  最不利設(shè)計地震動的備選數(shù)據(jù)庫　    16.4.2  最不利設(shè)計地震動的確定  　16.5  算例分析參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　抗震設(shè)防標準　　1.1　引言　　我國地處世界兩大地震帶——歐亞地震帶和環(huán)太平洋地震帶包圍之中（東臨環(huán)太平洋地震帶，西部和西南部是歐亞地震帶所經(jīng)過的地區(qū)），破壞性地震頻繁，災(zāi)害損失十分嚴重。據(jù)統(tǒng)計，自20世紀（1900年）以來，全球大陸7級以上的強震，我國約占35％；造成20萬以上人口死亡的兩次大地震都發(fā)生在中國。隨著社會現(xiàn)代化程度的提高，人口的增加和密集，地震帶來的人員傷亡和經(jīng)濟損失日趨嚴重。例如，1995年1月17日發(fā)生在日本阪神地區(qū)的地震，震級7.2（按日本JMA震級標準，相當里氏震級6.9），只能算是中等強度的地震，卻造成了5500人死亡和1000億美元的損失；2008年5月12日，發(fā)生在我國四川省汶川縣的8.0級地震，失蹤和死亡人數(shù)近9萬人，經(jīng)濟損失達8451.4億元人民幣。　　多次地震經(jīng)驗表明，破壞性地震引起的人員傷亡和經(jīng)濟損失，主要是由于地震時產(chǎn)生的巨大能量使得建筑物、工程設(shè)施產(chǎn)生破壞和倒塌，以及伴隨的次生災(zāi)害造成的。要想最大限度地減輕地震災(zāi)害，工程建設(shè)時必須要進行科學(xué)合理的抗震設(shè)防，這是目前人類減輕地震災(zāi)害對策中最積極和最有效的措施?！　∮捎诘卣鹱饔玫碾S機性和人類資源的有限性，不可能無限制地使用資源去實現(xiàn)在強震下結(jié)構(gòu)物不發(fā)生破壞，即設(shè)防標準不能尋求絕對的安全性，而是需要從危險概率的角度來定義安全度。應(yīng)尋求人們可接受的安全水平上的最小投入，即在減輕地震作用下的損失和抗震投入之間取得最佳平衡，它本質(zhì)上是一個優(yōu)化的問題。工程抗震設(shè)防標準能夠決定工程抗震的造價是否較非抗震設(shè)計提高及提高的幅度，又能夠決定工程結(jié)構(gòu)經(jīng)歷不同強度地震作用后的破壞及損失程度，并控制經(jīng)濟損失和人員傷亡在可接受的水平內(nèi)。因此，確定工程抗震設(shè)防標準是工程抗震設(shè)計最基礎(chǔ)而又非常重要的工作。制定的設(shè)防標準不同，工程建筑在地震中的表現(xiàn)會截然不同，所造成的地震損失及對震后結(jié)構(gòu)使用功能的影響也會有巨大的差別。

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