地震工程學（簡體書）

我國是一個多地震的國家，海城地震、唐山地震、汶川地震等給人民的生命財產造成了巨大損失。減輕地震災害一直是地震工程研究者和土木工程師為之奮鬥的目標。《土木工程研究生系列教材：地震工程學》涉及地震工程學的各個領域。第1篇介紹地震學的基礎知識、地震動特性、場地地震效應與分析方法。第2篇介紹工程結構的抗震設計原理、地震反應分析方法與試驗技術。第3篇介紹混凝土結構、鋼結構、砌體結構房屋的抗震性能與抗震設計方法。第4篇介紹土石壩、混凝土壩的抗震分析方法。第5篇介紹橋樑抗震設計理論、分析方法與設計實例。第6篇介紹基礎隔震、吸振減震、耗能減震與結構控制的理論、方法與技術。《土木工程研究生系列教材：地震工程學》的讀者對象為土木工程、水利工程、交通工程、海洋工程等學科相關專業的高年級本科生、研究生、工程技術人員及科學研究者。

前言
第1篇 工程地震
第1章 地震學基礎
1.1 地震發生的地質構造環境
1.1.1 地震學的主要研究內容
1.1.2 地球內部構造
1.1.3 板塊運動
1.2 地震成因與地震類型
1.2.1 地震成因
1.2.2 地震類型
1.3 震源機制與地震活動性
1.3.1 震源機制
1.3.2 地震活動性
1.4 地震波傳播
1.4.1 地球介質的基本假定
1.4.2 波動方程
1.4.3 彈性波的傳播
第2章 地震災害與地震烈度
2.1 地震災害
2.1.1 地震災害概況
2.1.2 地表變形
2.1.3 工程結構的破壞
2.1.4 次生災害
2.2 地震震級
2.3 地震烈度與地震烈度表
2.3.1 地震烈度及其用途
2.3.2 地震烈度表
2.3.3 關於地震烈度的不同觀點
2.4 地震烈度的衰減規律
2.4.1 震中烈度與震級關係
2.4.2 地震烈度的衰減關係
2.5 地震烈度的影響因素
2.5.1 震源影響
2.5.2 場地條件的影響
2.5.3 影響地震烈度的其他因素
第3章 地震動特性
3.1 強地震動觀測
3.1.1 強震觀測儀器
3.1.2 強震觀測系統
3.2 地震動的隨機過程描述
3.2.1 隨機過程的概率結構
3.2.2 隨機過程的平穩性和平穩化隨機過程
3.2.3 隨機過程的自相關函數與功率譜密度函數
3.2.4 平穩隨機過程的互相關函數與互功率譜密度函數
3.2.5 平穩隨機過程的譜參數
3.2.6 平穩隨機過程的交差問題
3.2.7 平穩隨機過程峰值的分佈或極大值的概率密度函數
3.2.8 地震動的隨機過程模型
3.3 地震動的工程特性及其影響因素
3.3.1 地震動的幅值
3.3.2 地震動頻譜特性
3.3.3 地震動持時
3.4 地震烈度與地震動的關係
3.4.1 地震烈度與地震動峰值的關係
3.4.2 地震烈度與地震動參數關係的多值性
3.4.3 地震動參數衰減關係
3.5 近場地震動特徵
3.5.1 近斷層速度和加速度大脈衝
3.5.2 近斷層破裂的方向性效應
3.5.3 上盤效應
3.5.4 近斷層強地震動的集中性
3.6 遠場強地震動特徵
第4章 土體地震反應
4.1 土的動力特性
4.1.1 飽和砂性土震動液化機理
4.1.2 飽和砂土抗液化強度的影響因素
4.1.3 飽和砂土的抗液化強度
4.1.4 粘性土的動強度
4.1.5 飽和砂土振動孔隙水壓力的增長規律
4.2 飽和砂土場地的地震液化判別
4.2.1 砂土液化的初步判別
4.2.2 砂土液化判別的NCEER法
4.2.3 《建築抗震設計規範》的砂土液化判別方法
4.2.4 砂土液化概率判別法
4.3 土的動力本構關係
4.3.1 土的動應力?應變關係的基本特性
4.3.2 土的粘彈塑性模型
4.3.3 土的等效非線性粘彈塑性模型
4.3.4 土的動剪切模量和阻尼比的經驗估計
4.4 場地地震反應分析
4.4.1 一維場地地震反應分析
4.4.2 二維橫向非均勻場地地震反應分析
4.4.3 人工邊界條件
參考文獻

第2篇 結構抗震技術與試驗技術
第5章 結構抗震設計原理
5.1 結構抗震設計理論的發展
5.1.1 靜力理論階段
5.1.2 反應譜理論階段
5.1.3 動力理論階段
5.1.4 基於結構性能的抗震設計理論
5.2 結構抗震概念設計
5.2.1 場地和地基
5.2.2 建築結構的規則性
5.2.3 抗震結構體系
5.2.4 非結構構件
5.2.5 結構材料與施工
5.3 基於性能的抗震設計
5.3.1 基於性能的抗震設計思想
5.3.2 地震風險水準
5.3.3 基於性能的抗震設計的性能水平和目標性能
5.3.4 基於性能的抗震設計方法
5.4 結構抗震體系
5.4.1 典型震害的啟示
5.4.2 結構抗震體系
5.4.3 結構總體佈置原則
5.4.4 結構的延性
5.4.5 設置多道抗震防線
第6章 結構線彈性地震反應分析方法與抗震設計反應譜
6.1 結構的運動方程
6.1.1 單自由度結構運動方程
6.1.2 多自由度結構運動方程
6.2 單自由度結構地震作用時程分析
6.3 單自由度結構地震反應分析的反應譜法
6.4 多自由度結構的振型和自振頻率
6.4.1 自振頻率和振型
6.4.2 振型坐標變換
6.5 多自由度結構地震反應分析的振型分解法
6.6 結構地震反應的振型分解反應譜法
6.6.1 振型最大地震作用
6.6.2 振型組合
6.6.3 反應譜理論基本假設
6.7 抗震設計反應譜
第7章 結構彈塑性地震反應分析方法
7.1 結構的力學模型
7.2 構件剛度模型
7.3 恢復力模型
7.4 恢復力特性計算
7.5 時域逐步積分法
7.5.1 中心差分法
7.5.2 Newmark?β法
7.6 結構靜力彈塑性（Push?over）分析方法
7.6.1 基本原理
7.6.2 結構能力曲線
7.6.3 結構抗震能力的評估
第8章 地震作用和結構抗震驗算
8.1 水平地震作用計算
8.1.1 底部剪力法
8.1.2 振型分解反應譜法
8.1.3 時程分析方法
8.2 豎向地震作用計算
8.2.1 《抗震規範》給出的計算方法
8.2.2 反應譜法和時程分析方法
8.3 結構構件截面抗震驗算
8.3.1 概述
8.3.2 基於可靠度的抗震分析
8.3.3 截面抗震驗算
8.4 結構抗震變形驗算
8.4.1 彈性層間位移角限值
8.4.2 彈塑性層間位移角限值
8.5 基於Push?over分析方法的結構抗震驗算
8.5.1 能力譜方法
8.5.2 位移延性係數方法
8.5.3 位移影響係數法
第9章 結構動力試驗
9.1 結構模型設計與相似理論
9.1.1 結構模型設計的相似條件
9.1.2 模型設計
9.1.3 破壞模型試驗
9.1.4 結構抗震模型試驗
9.2 結構擬靜力試驗（Pseudostatictest）
9.2.1 試件類型
9.2.2 擬靜力試驗的加載制度
9.2.3 加載設備和裝置
9.2.4 加載的反力裝置
9.2.5 試驗數據的測量和採集
9.2.6 二維擬靜力結構加載試驗方法
9.3 結構擬動力試驗（Pseudodynamictest）
9.3.1 擬動力試驗的試驗流程
9.3.2 擬動力試驗理論問題
9.3.3 擬動力方法的若干應用
9.4 結構振動臺試驗
9.4.1 地震模擬振動臺的分類
9.4.2 地震模擬振動臺動力加載試驗在抗震研究中的作用
9.4.3 地震模擬振動臺試驗的加載過程和試驗方法
9.4.4 地震模擬振動臺試驗結構反應的測量
9.5 結構動力特性的現場試驗
9.5.1 地震作用下結構的受力和變形特點
9.5.2 結構的動力特性及其量測
9.5.3 脈動方法測量結構的動力特性
9.5.4 數據處理
參考文獻

第3篇 房屋結構抗震
第10章 鋼筋混凝土結構抗震性能與抗震設計
10.1 鋼筋混凝土結構的抗震性能
10.1.1 鋼筋混凝土框架結構的抗震性能
10.1.2 鋼筋混凝土剪力牆結構的抗震性能
10.1.3 框架?剪力牆結構抗震性能
10.2 鋼筋混凝土結構的抗震延性設計
10.2.1 鋼筋混凝土框架結構抗震延性設計
10.2.2 剪力牆結構抗震延性設計
10.2.3 框架?剪力牆結構抗震延性設計
10.3 鋼筋混凝土結構基於位移/性能的抗震設計
10.3.1 基於位移/性能抗震設計理論的提出
10.3.2 基於位移的抗震設計方法
第11章 多高層房屋鋼結構抗震性能與抗震設計
11.1 多高層房屋鋼結構抗震性能
11.1.1 純鋼框架結構的抗震性能
11.1.2 鋼框架?支撐（抗震牆板）結構的抗震性能
11.2 多高層房屋鋼結構抗震設計
11.2.1 地震作用計算
11.2.2 構件抗震驗算
第12章 砌體結構抗震性能與抗震設計
12.1 砌體結構抗震性能
12.1.1 砌體結構牆抗震性能
12.1.2 多層砌體結構房屋的抗震性能
12.1.3 砌體結構牆抗震性能分析
12.2 多層砌體結構抗震設計
12.2.1 地震作用計算
12.2.2 牆體抗震驗算
參考文獻

第4篇 水工結構抗震
第13章 土石壩抗震分析
13.1 概述
13.1.1 我國土石壩工程建設概況
13.1.2 土石壩地震反應分析方法概述
13.1.3 土石壩抗震穩定性分析方法概述
13.2 土石壩震害特點及其對抗震分析理論發展的作用
13.2.1 土石壩震害特點
13.2.2 震害對土石壩抗震理論發展的作用
13.3 均質土壩地震反應分析的剪切梁法
13.3.1 均質土壩的動力微分方程及其求解
13.3.2 土壩地震反應最大值的簡化計算
13.4 土石壩地震反應分析的有限元法
13.4.1 等效線性總應力法
13.4.2 非線性有效應力法
13.5 土石壩抗震穩定性分析方法
13.5.1 擬靜力法
13.5.2 動力時程安全係數法
13.6 土石壩地震永久變形分析方法
13.6.1 滑動體位移法
13.6.2 等價結點力法
第14章 混凝土壩抗震分析
14.1 概述
14.1.1 我國混凝土壩工程建設概況
14.1.2 混凝土壩震害實例
14.1.3 混凝土壩抗震經驗和教訓
14.2 重力壩地震反應分析
14.2.1 懸臂梁法
14.2.2 振型和頻率計算
14.2.3 地震作用計算方法
14.2.4 壩體應力計算方法
14.3 拱壩地震反應分析
14.3.1 頻域子結構模型
14.3.2 時域子結構模型
14.3.3 時域整體模型
14.4 拱壩橫縫非線性模擬
14.4.1 接觸單元法
14.4.2 接觸面法
14.5 拱壩壩肩動力穩定性分析
參考文獻

第5篇 橋樑抗震
第15章 橋樑震害及其對橋樑抗震理論發展的推動作用
15.1 大地震橋樑震害現象描述
15.1.1 1976年唐山大地震
15.1.2 1989年美國洛馬．普裡埃塔地震
15.1.3 1994年美國北嶺地震
15.1.4 1995年日本阪神地震
15.1.5 2008年汶川地震
15.1.6 纜索承重橋樑和鋼橋震害
15.2 震害對橋樑抗震理論與技術發展的推動作用
第16章 橋樑抗震設計理論與方法
16.1 橋樑抗震設計思想
16.1.1 土木工程結構設計思想的演變
16.1.2 抗震設防水準、性能等級與設防目標
16.1.3 橋樑抗震設防目標
16.2 橋樑抗震分析建模
16.2.1 概述
16.2.2 墩柱
16.2.3 非線性支座單元
16.2.4 非線性擋塊單元
16.2.5 土與基礎的連接處理
16.2.6 高墩、長索等構件的大位移非線性行為
16.3 非一致地震動輸入下的反應譜方法
16.3.1 基本方程
16.3.2 非一致地震動輸入下的反應譜振型組合方法
16.3.3 長週期反應譜
16.4 橋樑抗震能力的計算方法
16.4.1 混凝土柱抗剪計算
16.4.2 鋼筋混凝土構件變形能力計算方法
第17章 橋樑抗震分析與設計實例
17.1 廣州市獵德大橋抗震性能分析
17.1.1 獵德大橋概況
17.1.2 地震反應計算
17.2 松原市城區第二松花江大橋抗震阻尼器設計
17.2.1 松原市城區第二松花江大橋概況
17.2.2 地震反應計算
17.3 北盤江大橋抗震性能分析
17.3.1 北盤江大橋概況
17.3.2 抗震驗算
17.3.3 設計的改進
參考文獻

第6篇 結構減震控制
第18章 基礎隔震結構體系
18.1 概述
18.2 隔震房屋動力反應分析
18.2.1 隔震層分析模型
18.2.2 隔震體系分析模型及動力方程
18.2.3 隔震效果分析
18.3 隔震結構設計
18.3.1 隔震結構設計的一般原則
18.3.2 隔震結構的設計步驟
18.3.3 隔震結構的計算要點
18.3.4 構造措施
第19章 吸振減震結構體系
19.1 概述
19.2 調諧質量阻尼器
19.2.1 TMD的計算模型及影響參數分析
19.2.2 TMD系統對結構地震反應的控制
19.3 調諧液體阻尼器
19.3.1 TLD中動水壓力的簡化計算
19.3.2 TLD中液體動液壓力的計算
19.3.3 TLD結構減震體系的簡化計算方法
19.3.4 TLD結構減震體系的計算實例
19.4 調諧液體柱型阻尼器
19.4.1 TLCD中水運動的基本方程
19.4.2 調頻TLCD設計
19.4.3 變截面TLCD
19.5 懸吊質量擺減震體系
19.5.1 體系計算模型和振動方程
19.5.2 數值計算與分析
第20章 耗能減震結構體系
20.1 概述
20.2 摩擦阻尼器
20.2.1 摩擦阻尼器的構造
20.2.2 摩擦阻尼器受力特性
20.2.3 摩擦阻尼器的減震效果和設計
20.3 粘彈性阻尼器
20.3.1 粘彈性阻尼器的構造
20.3.2 粘彈性阻尼器的受力特性
20.3.3 剪力貯存模量和損耗模量的影響因素
20.3.4 粘彈性阻尼器的減震效果和設計
20.4 粘滯液體阻尼器
20.4.1 粘滯液體阻尼器的受力特性
20.4.2 粘滯液體阻尼器的減震效果和設計
20.5 軟鋼阻尼器
20.5.1 軟鋼阻尼器的構造
20.5.2 軟鋼阻尼器的受力特性
20.5.3 軟鋼阻尼器的減震效果和設計
第21章 結構主動、半主動及智能控制
21.1 概述
21.2 主動控制系統
21.2.1 主動控制系統的組成
21.2.2 主動控制的減震機理
21.2.3 主動控制的設計
21.3 半主動控制系統
21.3.1 半主動變剛度系統
21.3.2 半主動變阻尼控制系統
21.4 智能控制系統
21.4.1 磁流變阻尼器控制系統
21.4.2 壓電摩擦阻尼器控制系統
21.4.3 形狀記憶合金阻尼器控制系統
參考文獻