教学主要目标

理解工程抗震设防重要性；

分析抗震设计总体要求；

掌握概念设计方法；

应用震害分析；     

    综合规范，解决工程实际问题。

教学重难点

工程抗震设防概念设计

解决重难点的方法

PPT动画演示，并结合课程思政形象生动地讲解工程抗震设防的重要性；板书与PPT再结合具体案例来讲授抗震概念设计步骤；通过课堂讨论启发学生分析典型案例震害原因。

采用主要教学手段

采用启发式、学思结合的口头讲授为主；

采用现代的多媒体教学手段（PPT、图片、动画等），将复杂的图片与演示过程清晰地呈现在课堂上，使学生更易掌握；

采用传统的板书，将重要的知识点与分析写在黑板上，便于后续内容的讲解，同时也让学生记忆深刻；

采用实际工程案例讨论分析，翻转课堂，使学生易于理解与掌握。

课程思政：以工程实践感知，树立抗震思想为融入点的参与式教学以及以抗震设计典型人物故事为融入点的情境模拟式教学

教学过程

教学内容和教学设计

导入主题

（2分钟）

教学内容

导入“工程抗震设防”主题。

教学设计

以“汶川地震前后对比图”为例，启发学生思考为什么汶川地震中众多房屋倒塌？设防烈度过低是罪魁祸首；缺乏概念设计是主凶；工程质量较差是帮凶。引出工程抗震设防主题。

  图1汶川地震前后对比图

展开阐述

（18分钟）

展开阐述

（18分钟）

展开阐述

（18分钟）

教学内容

1.4 工程抗震设防

知识点：概念设计、建筑抗震重要性分类与设防标准及抗震设计基本要求。

重  点：概念设计。

培养能力知识点：培养学生恰当运用抗震设计原则，合理进行结构抗震设计的能力。了解关注点，参与话题，通过汶川地震真实案例的震害图片、数据激发学生专业责任感，增强防震减灾的意识。明确脉络，激发学生学习积极性。

教学设计

引入问题：从前面的知识我们知道，6度以上需要进行抗震设计，实际工程中，我们是按小震、中震还是大震进行设防呢？

1. 工程结构抗震设防依据

1）地震烈度区划

地震的发生在地点、时间和强度上都具有不确定性，为适合这个特点目前采用的方法是基于概率含义的地震预测。该方法将地震的发生及影响视作随机现象，根据区域性地质构造、地震活动性和历史地震资料，划分潜在震源区，分析震源地震活动性，确定地震衰减规律，利用概率方法评价某一地区未来一定期限内遭受不同强度地震影响的可能性，给出以概率形式表达的地震烈度区划或其他地震参数。

2）地震小区划

地震小区划就是在大区划（地震烈度区划）的基础上，考虑局部范围的地震地质背景、土质条件、地形地貌，给出一个城市或一个大的工矿企业内的地震烈度和地震动参数。

3）设计地震分组

《建筑抗震规范》将建筑工程的设计地震划分为三组近似反映近、中、远震的影响，不同设计分组，采用不同的设计特征周期和设计基本地震加速度值。

2.工程结构抗震设计思想

1) 三水准的抗震设防准则

抵抗小地震，结构不受损坏；抵抗中等地震，结构不显著破坏；抵抗大地震，结构不倒塌。

2) 大震与小震

当设计地基准期为50年内众值烈度的超越概率为63.2%，《建筑抗震规范》取为第一水准的烈度，即小震对应的烈度；50年内超越概率为10%的烈度相当于地震区划图规定的基本烈度，《建筑抗震规范》取为第二水准的烈度；50年内超越概率为2%~3%的烈度称为罕遇烈度，《建筑抗震规范》取为第三水准的烈度，即大震对应的烈度。

3）二阶段设计方法

第一阶段设计是多遇地震下的承载力验算和弹性变形计算。第二阶段设计是罕遇地震下弹塑性变形验算。

4）工程结构的分类与设防标准

抗震设计中，根据建筑遭受地震破坏后可能产生的经济损失、社会影响及其在抗震救灾中的作用，将建筑物按重要性分为甲、乙、丙、丁四类。对不用类别的建筑应采取不同的抗震设防标准。

3.正确选择抗震结构体系

选择抗震结构体系要综合考虑，采用既经济又合理的形式。因结构的地震反应同建筑场地的类别有密切的关系，场地的地面运动特性又同地震的大小和震中的远近有关，房屋的重要性及装饰水准对结构的侧向变形大小又有所限制，从而对结构选型提出不同的要求。因此，选择结构体系，应符合一定的原则要求。

（1）结构体系应符合的各项要求

1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

3）应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

同时，结构体系尚宜符合下列各项要求：

1）宜有多道抗震防线。

2）宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。

3）结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。

（2）结构构件应符合的各项要求

1）砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱，或采用配筋砌体等。

2）混凝土结构构件应合理地选择尺寸、配置纵向受力钢筋和箍筋，避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏。

3）预应力混凝土的抗侧力构件，应配有足够的非预应力钢筋。

4）钢结构构件应合理控制尺寸，避免局部失稳或整个构件失稳。

（3）结构各构件之间的连接应符合的各项要求

1）构件节点的破坏，不应先于其连接的构件。

2）预埋件的锚固破坏，不应先于连接件。

3）装配式结构构件的连接，应能保证结构的整体性。

4）预应力混凝土构件的预应力钢筋宜在节点核心区以外锚固。

（4）装配式单层厂房的各种抗震支撑系统应保证地震时结构的稳定性

支撑系统的不完善，往往导致构件失稳，屋盖系统倒塌，致使厂房发生灾难性震害。因此，在布置抗震支撑系统时，应特别注意保证屋盖系统和结构的稳定性。

4.重视非结构构件的设计

非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。

非结构构件的抗震设计，应由相关专业人员分别负责进行。

附着于楼、屋面结构上的非结构构件，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。

围护墙壁和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。

幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接，避免地震时脱落伤人。

安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接，应符合地震时使用功能的要求，且不应导致相关部件的损坏。

5.保证结构材料和施工的质量

抗震结构对材料和施工质量的特别要求也是抗震概念设计中重要的内容，应在设计文件上注明。

深入研讨

（18分钟）

深入研讨

（18分钟）

巩固加深

（5分钟）

为什么地震后两栋大楼的结局完全不同？

分组讨论，两栋大楼的平面图特点，分析破坏原因（引入典型人物——预应力之父林同炎

（1）平面不规则的类型

1）扭转不规则，连续楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍。

2）凹凸不规则，结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。

3）楼板局部不连续，楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层。

（2）竖向不规则的类型

1）侧向刚度不规则，该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平尺寸水于相邻下一层的25%。

2）竖向抗侧力构件不连续，竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递。

3）楼层承载力突变，抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。

规则与不规则的区分，抗震规范规定了一些定量的界限，但实际上引起建筑结构不规则的因素还有很多，特别是复杂的建筑体型，很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。

这里，“不规则”指的是超过上述规定的一项及以上的不规则指标；特别不规则，指的是多项均超过不规则指标或某一项超过规定指标较多，具有较明显的抗震薄弱部位，将会引起不良后果者；严重不规则，指的是体型复杂，多项不规则指标超过竖向不规则的上限值或某一项大大超过规定值，具有严重抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。

对于体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差情况，留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全分开。

当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。

教学内容

抗震设计宜设多道抗震防线。抗震结构体系应具有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，使结构具有耗散大量地震能量的能力；同时具有多道抗震防线的结构体系是由于若干个延性较好的分体系组成，并由延性好的连接构件连接起来协同工作。

教学设计

各小组成员进一步讨论，加深对抗震设防概念设计的应用，培养学生团队协作和表达能力。

总结提高

（2分钟）

教学内容

总结：

选择抗震结构体系要综合考虑，采用既经济又合理的形式。因结构的地震反应同建筑场地的类别有密切的关系，场地的地面运动特性又同地震的大小和震中的远近有关，房屋的重要性及装饰水准对结构的侧向变形大小又有所限制，从而对结构选型提出不同的要求。

教学设计

总结部分，不仅仅是总结知识，更是思想和方法的启迪和升华。

询问学生，通过本节课的学习，你有哪些收获？你还能利用本节课的知识点，去解决工程哪些工程实际问题？

问题的设计是让学生课后进一步思考，巩固加深本节课的知识点，有利于培养学生积极主动的学习或理论联系实际的能力。