建築結構抗震設計(河南大學建設的慕課)

建築結構抗震設計課程是河南大學建設的慕課、國家精品線上開放課程，國家級一流本科課程。於2021年9月1日在優課聯盟第10次開課，授課教師為岳建偉、萬海濤、孔慶梅、馬少春、董正方、赫中營。據2021年12月優課聯盟官網顯示，該課程已經開課10次。

建築結構抗震設計課程共八章，包括地震及結構抗震的基本知識、場地類別和地基抗震驗算、液化地基的判別與處理、單自由度體系方程的建立和求解、抗震設計反應譜、多自由度體系方程的建立和求解、振型分解反應譜法、抗震設防和概念設計、災害及分析等內容。

基本介紹

• 中文名：建築結構抗震設計
• 外文名：Seismic Design of Building Structures
• 授課平台：優課聯盟
• 授課教師：岳建偉、萬海濤、孔慶梅、馬少春、董正方、赫中營
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
• 開課時間：2021年9月1日（第10次）
• 建設院校：河南大學

課程性質

課程定位

建築結構抗震設計課程通過介紹地震作用計算的基本原理及結構抗震的設計方法，培養學生掌握建築結構抗震設計方面的基本理論知識和設計套用能力而設定的一門課程。

適應對象

建築結構抗震設計課程適合高等院校土木工程專業及相關專業的學生學習，也適合土建類專業的技術人員學習。

課程簡介

建築結構抗震設計課程講解的內容主要包括地震成因和類型、工程抗震設防的基本準則、建築場地的選擇、地基的抗震驗算、液化地基的判別與處理、單自由度體系的彈性地震反應分析、地震反應譜、多自由度體系結構的地震反應分析、多自由體系結構的地震作用計算、地震作用和抗震設計要點、鋼筋混凝土結構的震害分析和抗震設計、砌體結構的震害分析和抗震設計、鋼結構的震害分析和抗震設計、隔震減震等內容。

課程大綱

第一章 1.1地震成因與地震類型 1.2地震波及其傳播 1.3地震震級與地震烈度 1.4中國地震的特點與地震災害 1.5結構的抗震設防 第二章 2.1建築場地 2.2地基的抗震驗算 2.3液化地基的判別與處理 （上） 2.4液化地基的判別與處理 （下） 第三章 3.1單自由度體系在外荷載和地面運動作用下的運動方程（上） 3.2單自由度體系在外荷載和地面運動作用下的運動方程（上） 3.3單自由度體系運動方程的求解（上） 3.4單自由度體系運動方程的求解（下） 3.5單自由度體系在任意荷載作用下的受迫振動 3.6地震反應譜（上） 3.7地震反應譜（下） 3.8設計反應譜 3.9抗震規範中設計反應譜 3.10多自由度體系自由振動方程及其自振頻率 (上) 3.11多自由度體系自由振動方程及其自振頻率 (下) 3.12多自由度體系的振型及其正交性 3.13多自由度體系的振型分解法（上） 3.14多自由度體系的振型分解法（下） 3.15多自由度體系的水平地震作用及效應 3.16多自由度體系的水平地震作用及效應（上） 3.17多自由度體系的水平地震作用及效應（下） 3.18豎向地震作用的計算

第四章 4.1建築的分類與抗震設防 4.2抗震概念設計 4.3地震作用的計算規定 4.4地震作用的計算 （上） 4.5地震作用的計算 （下） 4.6結構抗震驗算 第五章 5.1結構的震害分析 5.2抗震等級和結構體系抗震要求 5.3鋼筋混凝土框架結構的抗震設計理念 5.4抗震設計構件內力設計值調整 （上） 5.5抗震設計構件內力設計值調整 （下） 5.6截面抗震計算 5.7抗震牆結構設計（上） 5.8抗震牆結構設計（下） 5.9鋼筋混凝土結構抗震構造措施 第六章 6.1砌體房屋震害分析 6.2建築布置與結構選型 6.3抗震強度驗算 6.4抗震構造措施 （上） 6.5抗震構造措施 （下） 第七章 7.1多高層鋼結構震害分析 7.2多高層鋼結構的選型與結構布置 7.3多高層鋼結構的抗震概念設計 （上） 7.4多高層鋼結構的抗震概念設計 （下） 7.5多高層鋼結構的抗震計算要求 第八章 8.1隔震與結構控制初步

（註：課程大綱排版從左到右列）

教學計畫

周次	教學內容	方式
第1周	第1章 地震及結構抗震的基本知識	講課及討論
第2周	（第2章 場地、地基和基礎）場地類別和地基抗震驗算	講課及討論
			第3周	（第2章 場地、地基和基礎）液化地基的判別與處理	講課及討論
第4周	（第3章 單自由度和多自由度體系結構的地震反應）單自由度體系方程的建立和求解	講課
第5周	（第3章 單自由度和多自由度體系結構的地震反應）抗震設計反應譜	講課及討論
第6周	（第3章 單自由度和多自由度體系結構的地震反應）多自由度體系方程的建立和求解、振型分解反應譜法	講課
第7周	（第3章 單自由度和多自由度體系結構的地震反應）底部剪力法、時程分析 （第4章 地震作用和結構抗震設計要點）抗震設防和概念設計	講課及討論
第8周	（第4章 地震作用和結構抗震設計要點）地震作用、結構抗震驗算、例題 （第5章 多層和高層混凝土結構房屋抗震設計）災害及分析	講課及討論
第9周	（第5章 多層和高層混凝土結構房屋抗震設計）地震內力計算和框架柱抗震設計、例題	講課及討論
第10周	（第5章 多層和高層混凝土結構房屋抗震設計）框架梁抗震設計、框架水平位移計算、例題	講課及討論
	（第5章 多層和高層混凝土結構房屋抗震設計）抗震牆結構抗震設計
第11周	（第6章 多層砌體房屋和底部框架砌體房屋抗震設計）災害及分析、建築布置和選型	講課及討論
	（第6章 多層砌體房屋和底部框架砌體房屋抗震設計）抗震強度驗算
第12周	（第6章 多層砌體房屋和底部框架砌體房屋抗震設計）抗震構造措施 例題	講課及討論
第13周	第7章 鋼結構房屋抗震設計	講課及討論
第14	第8章 結構隔震與消能減震設計基礎知識	講課及討論
第15周	複習
第16周	考試	開卷

• 教學內容

第一章 地震及結構抗震的基本知識	本章重點： 　　工程抗震設防要求，抗震設計方法，建築物重要性分類與設防標準；建築抗震設計一般規定：考慮抗震的建築場地的劃分，建築體型選擇，增強結構延性的設計手段，設定多道防線，非結構構件處理。
	本章難點： 　　三水準的抗震設防要求和兩階段的抗震設計方法，抗震設計中的結構選型規定，對利用結構延性抗震的理解，設定多道防線。
	基本要求： 　　1．要求掌握抗震設防的目的和要求及我國規範規定的抗震設計簡化方法； 　　2．了解建築物重要性分類標準與設防標準； 　　3．掌握抗震概念設計的五點總體要求。
第二章 場地、地基和基礎	本章重點： 　　我國現行規範規定的場地類別的確定方法；地基的抗震設計原則，地基土液化及其危害，地基土液化判別方法及液化地基的評價。
	本章難點： 　　我國現行規範規定的場地類別確定方法及其理解，地基土液化的判別、評價方法及其理解。
	基本要求： 　　1．要求掌握我國現行規範規定的場地分類方法，及場地類別的確定方法； 　　2．理解地基抗震設計的原則； 　　3．掌握地基土液化原理及其危害，理解運用規範規定的方法進行地基土是否液化的判別和評價。
第三章 單自由度和多自由度體系結構的地震反應	本章重點： 　　結構動力計算簡圖及體系自由度的確定，水平地震作用的定義，地震反應譜，我國現行規範規定的設計反應譜的形式及其理解與套用，多自由度彈性體系水平地震作用的確定方法：振型分解反應譜法和底部剪力法，結構基本周期的近似計算法。
	本章難點： 　　結構動力計算簡圖的確定，地震反應譜的理解和求解方法，設計反應譜的理解與套用，振型分解反應譜法和底部剪力法的理解與套用。
	基本要求： 　　1．掌握地震作用的概念，包括水平地震作用和豎向地震作用的定義及求解方法； 　　2．掌握地震反應譜的概念及其求法，掌握設計反應譜的得到思路，並能夠按照現行規範規定設計反應譜得到作用於建築物上的地震作用； 　　3．掌握振型分解反應譜法和底部剪力法的套用條件及方法，掌握結構基本周期的近似計算方法；
第四章 地震作用和結構抗震設計要點	本章重點： 建築的分類與抗震設防，抗震概念設計，地震作用的計算和抗震驗算。
	本章難點： 地震作用的計算方法和抗震驗算。
	基本要求： 了解現行規範規定的豎向地震驗算的範圍和方法，了解結構抗震驗算方法。
第五章 多層和高層混凝土結構房屋抗震設計	本章重點： 　　不同結構形式的鋼筋混凝土結構的震害特點及其規律，現行規範一般規定的鋼筋混凝土結構選型、結構布置和設計原則；鋼筋混凝土框架結構的抗震設計要點及地震作用在結構各部分的分配和內力計算方法及概念設計的考慮因素（包括強柱弱梁、強減弱彎、強節點弱構件思想在界面設計和構造中的體現）；抗震牆結構的抗震設計要點及地震作用的計算與牆體驗算，抗震概念設計思想在截面設計和構造要求中的體現；框架-抗震牆結構的抗震設計。
	本章難點： 　　鋼筋混凝土不同結構形式的震害特點及其規律的理解；鋼筋混凝土框架結構抗震設計中地震作用在結構各部分的分配和內力計算方法，“強柱弱梁、強減弱彎、強節點弱構件”等抗震概念設計方法在具體結構設計時的體現形式；抗震牆結構地震作用計算方法及抗震驗算，抗震概念設計思想在截面設計和構造要求中的體現；框架-抗震牆結構的抗震設計。
	基本要求： 　　1．掌握鋼筋混凝土不同結構形式的震害特點及其規律，掌握現行規範規定的選型、結構布置和結構設計的一般原則； 　　2．掌握鋼筋混凝土框架結構的抗震設計方法及地震作用下結構的抗震驗算，考慮抗震概念設計時框架結構的截面設計要點和構造調整； 　　3．理解抗震牆結構抗震設計要點及地震驗算方法，理解框架-抗震牆結構的抗震設計方法。
第六章 多層砌體房屋和底部框架砌體房屋抗震設計	本章重點： 　　多層砌體混合結構房屋的結構布置形式及其特點，多層砌體結構的震害特點及震害規律，多層砌體結構的結構選型與布置在規範中的一般規定，多層砌體結構抗震計算的計算簡圖確定方法，地震剪力的計算與分配，牆體抗震強度驗算，多層砌體結構抗震構造措施。
	本章難點： 　　多層砌體結構的震害規律，多層砌體結構的選型與布置，多層砌體結構的抗震計算中地震剪力的計算與分配方法，砌體結構抗震構造措施。
	基本要求： 　　1．掌握砌體混合結構可選結構形式及其特點； 　　2．掌握多層砌體結構震害特點及其規律，理解現行規範中規定的砌體結構選型與布置一般規定，能夠從抗震的角度合理確定砌體結構的結構形式； 　　3．了解多層砌體結構抗震計算的方法，掌握砌體結構通常的抗震構造措施。
第七章 鋼結構房屋抗震設計（該部分了解基本知識，即達到學習要求）
第八章 結構隔震與消能減震設計基礎知識（該部分了解基本知識，即達到學習要求）

教學目標

1.了解地震的基本知識，建立工程抗震設防的基本概念；

2.掌握結構地震反應分析的基本計算方法及反應譜理論；

3.了解並初步掌握砌體、混凝土、鋼結構房屋的抗震設計方法，可以進行一般建築結構的抗震設計驗算；

4.初步了解結構隔震、減震的基本知識。

教學要點

教學重點

1.抗震設計的基本要求；

2. 場地液化的判定；

3.地震作用與結構抗震驗算；

4.多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計；

5.砌體結構房屋抗震設計。

教學難點

1.地震作用與結構抗震驗算；

2.多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計。

教學模式

該課程授課方式採取闖關模式，基於過程性評價的學習模式，平時線上學習成績由課程視頻、測驗、討論、作業、線上期末考試等組成。

教學方法

1.線上學習和線下討論相結合的知識傳授方法。

2.線上考核和線下考核相結合的評價方法。

學習預備

學習資料

ISBN	書名	作者	出版社	出版時間
9787560857473	《建築結構抗震設計理論與實例（第四版）》	呂西林	同濟大學出版社	2015年01月01日
9787112214273	《工程結構抗震設計（第三版）》	李愛群，丁幼亮，高振世	中國建築工業出版社	2018年01月01日
9787112203055	《建築抗震設計規範套用與分析》	朱炳寅	中國建築工業出版社	2017年02月01日
9787112170456	《抗震工程學（第2版）》	沈聚敏、 周錫元	中國建築工業出版社	2015年02月01日

考核標準

考核方法

本課程授課方式採取闖關模式

基於過程性評價的學習模式，平時線上學習成績由課程視頻、測驗、討論、作業、線上期末考試等組成。

成績權重為：

1、課程視頻權重：20%，課程視頻全部看完的滿分，單個視頻分值平均分配，滿分100分；

2、課程測驗權重：25%，學生接收到的所有任務點測驗；

3、訪問數權重：5%，訪問次數達到200次以上為滿分100分；

4、討論權重：5%，發表或回復一個討論得2分，滿分100分；

5、作業權重：10%，完成發放的作業，滿分100分；

6、考試權重：35%，期末線上考試成績，滿分為100分。

備註：為保證學生的學習質量，只有完成視頻學習的70%，才有資格參與考試。

期末成績=線上成績*60%+線下考試成績*40%

計分標準

視頻	作業	測驗	線上期末考試	討論	簽到	合計
20%	10%	25%	35%	5%	5%	100%

視頻：每單個視頻的觀看進度大於90%才算完成，否則該視頻不計入已完成視頻個數；

討論：發布5分/條，回復5分/條，加精10分/條，置頂10分/條，最高100分，再按權5%折算實際得分；

簽到：累計35次得滿分，每日只能簽到一次（系統自動記錄）。

視頻和測驗類任務點完成數達60.0%才能參加考試

所獲榮譽

2019年1月8日，該課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。

2020年11月24日，該課程被中華人民共和國教育部認定為首批國家級一流本科課程。

教師簡介

岳建偉，男，工學博士，博士後，教授，碩士生導師，註冊結構工程師，開封市優秀教師，河南大學土木建築學院副院長，抗震防災及防護工程方向帶頭人。

萬海濤，工學博士，河南大學副教授，研究方向為結構抗震和建築材料。獲得校級教學技能競賽二等獎。

孔慶梅，河南大學土木建築學院副教授，國家一級註冊結構工程師。

馬少春，男，工學博士，博士後，河南大學副教授，碩士生導師。

董正方，河南大學副教授。

赫中營，河南大學副教授。