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防灾减灾工程学(土木工程核心课程)

时间:2020-11-02 21:58:39     发布者:

防灾减灾工程学

0814土木工程一级学科研究生核心课程指南

一、课程概述

防灾减灾是土木工程构筑物安全性保证的重要组成部分。防灾减灾工程学主要研究土木工程结构物可能面临的各种相关灾害特征及影响,工程结构的灾致响应分析及防变。减灾设计基本理论和工程实现技术。本课程是土木工程学科研究生的核心课程,主要讲授工程结构的地震动响应分析及结构抗震、减震设计和工程实现技术;工程结构的风致簇动响应分析及抗风、减振设计和工程实现技术;建筑工程的火致灾害响应分析及抗火设计和防火技术等。

二、先修课程

工程材料,工程力学,结构动力学,流体力学,工程结构。

三、课程目标

(1)通过本课程的学习,熟悉土木工程结构物可能面临的各种相关灾害特征及影响,防灾减灾工程研究、应用的发展趋势。

(2)掌握工程结构抗震减震、抗风减振和抗火防火的基本设计理论和方法及工彩实统技然否工社结构抗爆防爆以及地质和洪水灾害防拦的基本内锋:了需安据的凤像寡辨及标经香理方面的基本知识。

(3)为工程防灾减灾领域的深入研究和工程应用葵定扎实的知识基础,具备独立从事防灾成工程设计的能力。

四、适用对象

土木工程一级学科下防灾减灾工程、结构工程、桥梁工程等学科方向的硕士研究生和博士究生,其他方向的研究生(选修)

五、授课方式

本课程采用课堂讲授与课下答疑、文献阅读并提交读书报告三者相结合的教学方式。课堂讲教采用PPT课件与黑板板书,并适时穿插一些动画或短视频,以帮助学生准确理解并拳握重要的概念及原理;选取地震、火灾、风灾、爆炸等一种或多种灾害,通过文献调研,结合实例,分析实害形成的原因,并结合所学,提供有效的工程防控策略,最后提交读书报告。

六、课程内容

第一章绪论

1.主要内容

(1)土木工程结构物可能面临的灾害类型及其特征

(2)土木工程结构物的灾害影响

(3)防灾减灾工程的发展现状及趋势

2.重点

土木工程灾害的区域性、群发性与周期性特点及灾害链知识。

3.难点

把握当今社会防灾减灾工程的发展现状及趋势。

第二章 地震灾害及工程抗震1.主要内容

(1)地震成因和地震类型

(2)地震动的基本特性及地震动参数区划图

(3)土木工程结构物的震害特征及成因

(4)结构抗震设计和抗震设计规范

(5)新型抗震及减隔震结构体系

工程结构的基础隔震

耗能减震

摇摆结构

振动控制基本原理

(6)地震风险分析和地震保险

基于GIS的地震风险分析系统

地震保险

(7)城市防震减灾规划

城市防震减灾规划的原则、依据和内容

地震应急预案和地震紧急救援

地震数字减灾系统

城市地震灾害模拟

城市防震减灾规划实例

2. 重点

地震波中的纵波、横波和面波的传播特性;地震震级与地震烈度;地震动参数区划;震源、废中、震中距、震源深度;地震引起的建()筑物的直接破坏;地表破坏和沙土液化现象;地震引起的次生灾害;《建筑抗震设计规范》的三水准抗震设防日标与两阶段设计方法;新型结构体系抗震减震的基本原理。

3.难点

理解《建筑抗震设计规范》的三水准抗震设防目标与两阶段设计方法;理解新型结构体系抗震减震的基本原理。

第三章风致灾害及工程抗风

1.主要内容

(1)风形成的原因与分类

(2)风对结构的作用

顺风向效应

平均风效应,脉动风效应。

横风向效应及共振效应

涡激振动,驰振,颤振,抖振。

(3)工程结构的风致振动特征及其响应分析

工程结构绕流速度场和压力场模拟

工程结构的流固耦合计算

(4)工程结构的抗风设计与试验方法

静力风荷载

基本风压,风荷载体型系数,风压高度系数,风振系数。

风洞试验

理论基础,组成装置,试验模型,风压量测。

风场、风环境数值模拟

大中城市尺度风特性和小区尺度风环境模拟。

(5)工程结构的抗风减灾及风灾评估

防风减灾对策

重点区域风荷载特性研究,结构外部对风的防护与改善措施,结构风致响应监测,预报与预警机制。风振控制

气动措施与机械措施。

风灾评估方法及评估系统

2.重点

基本风压,风荷载体型系数,风压高度系数,风振系数;一般建筑风压分布的基本特点;涡激振动,驰振,颤振,抖振现象。

3.难点

工程结构静动力风荷载的计算。

第四章 火致灾害及工程抗火

1.主要内容

(1)建筑火灾及其特点

(2)火灾的基本知识

燃烧的基础知识

燃烧的种类

建筑火灾的发展与蔓延过程

(3)建筑火灾案例及教训

(4)工程结构的耐火性能及其评估

建筑材料的耐火性能

建筑构件的耐火性能

建筑结构的耐火性能

(5)建筑工程的防火与抗火设计

建筑火灾的主动防治

建筑火灾的被动防治

2.重点

燃烧的机理和发生条件;火羽流和顶棚射流的概念;通风对火灾燃烧的影响;室内火灾发展过程;轰燃与回燃的概念。

3.难点

根据燃烧的机理和发生条件,能够科学地进行灭火分析。

第五章 爆炸灾害及工程抗爆

1.主要内容

(1)爆炸类型及特征

物理爆炸

化学爆炸

核爆炸

(2)一般爆炸对结构的作用

直接的破坏作用

冲击波的破坏作用

爆炸引起的火灾

(3)工程结构的抗爆性能及其评估

(4)工程结构的抗爆设计与构造

抗爆设计规范

建筑结构抗爆设防标准

建筑结构抗爆概念设计

2.重点

了解爆炸的类型及特征;抗爆设计规范。

3.难点

一般爆炸对结构的作用和建筑结构抗爆概念设计。第六章其他灾害及其防控

1.主要内容

(1)地质灾害的基本特性及防控技术和措施崩塌灾害及其防治

泥石流灾害及其防治

地面沉降及其防治

滑坡灾害及其防治

火山灾害及其防治

(2)洪水灾害的基本特性及防控技术和措施

洪灾的成因

我国的洪灾及防洪对策

海啸的形成与预防对策

(3)气象灾害的基本特性及防控技术和措施

热带气旋的成因及预防对策

我国的干旱灾害及预防对策

2.重点

崩塌、滑坡、泥石流发生的条件,以及对应的工程预防措施。

3.难点

理解各种地质灾害、洪水灾害、气象灾害的形成原因及工程预防措施。

第七章 灾害的风险分析与应急管理

1.主要内容

(1)灾害的风险分析与评估

灾害危险性分析

结构和生命线系统易损性分析

灾害风险分析

基于GIS的风险分析系统

灾害保险

(2)灾害的应急管理与法规

防灾减灾规划原则与依据及内容

应急预案

紧急救援

数字减灾系统

(3)高新技术在防灾减灾中的应用

① GIS在防灾减灾中的应用

②GPS在防灾减灾中的应用

③RS 在防灾减灾中的应用

④ VR在防灾减灾中的应用

应急救援技术

2.重点

危险性分析和基于GIS的风险分析系统。

3.难点

理解并掌握各种高新技术在防灾减灾中的应用。

七、考核要求

采取平时学习情况和期末考试成绩相结合的方式进行考核,总评成绩=平时成绩(50%)+期末考试成绩(50%)

八、编写成员名单

易伟建(湖南大学)、方志(湖南大学)、陆新征(清华大学)、陈忠范(东南大学)、吕庆(浙江大学)、巴振宁(天津大学)、陈育民(河海大学)、赵宪忠(同济大学)、史庆轩(西安建筑科技大学)、富海鹰(西南交通大学)、郭安薪(哈尔滨工业大学)