抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題及答案

1、判斷題構(gòu)造地震分布最廣，危害最大。（V7）體波可以在地球內(nèi)部和外部傳播。（X）橫波向外傳播時(shí)，其介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的前進(jìn)方向相垂直。（v7 ）地震現(xiàn)象表明，橫波使建筑物產(chǎn)生上下顛簸。（X ）一般來(lái)說(shuō)，離震中愈近，地震影響愈大，地震烈度愈小。（X ）縱波的特點(diǎn)是周期較長(zhǎng)，振幅較大。（X ）橫波只能在固體內(nèi)傳播。（/ ）對(duì)應(yīng)于一次地震，震級(jí)只有一個(gè)，烈度也只有一個(gè)。（X ）震害表明，堅(jiān)硬地基上，柔性結(jié)構(gòu)一般表現(xiàn)較好，而剛性結(jié)構(gòu)有的表現(xiàn)較差。（/）一般來(lái)講，震害隨場(chǎng)地覆蓋層厚度的增加而減輕。（X ）地基土的抗震承載力小于地基土的靜承載力。（X ）結(jié)構(gòu)的自振周期隨其質(zhì)量的增加而減小，隨剛度的增加而

2、加大。（X ）一般而言，房屋愈高，所受到的地震力和傾覆力矩愈大，破壞的可能性也愈大。（vO彎曲構(gòu)件的延性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于剪切構(gòu)件的延性。（X）在同等設(shè)防烈度和房屋高度的情況下，對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)類型，其次要抗側(cè)力構(gòu)件抗震要求可低于主要抗側(cè)力構(gòu)件。（V7）在進(jìn)行梁端彎矩調(diào)幅時(shí)，可先進(jìn)行豎向荷載和水平荷載的梁端彎矩組合后再進(jìn)行調(diào)幅。（X）鋼筋混凝土構(gòu)造柱可以先澆柱，后砌墻。（X ）構(gòu)造柱必須單獨(dú)設(shè)置基礎(chǔ)。（X ）地震時(shí)內(nèi)框架房屋的震害要比全框架結(jié)構(gòu)房屋嚴(yán)重，比多層磚房要輕。（X）中心支撐與偏心支撐相比具有較大的延性。（X ）耗能梁段的屈服強(qiáng)度越高，屈服后的延性越好，耗能能力越大。（X ）簡(jiǎn)答題抗震設(shè)防的目標(biāo)是

3、什么？實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法是什么？答：目標(biāo)是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的抗震安全性能的總要求。我國(guó)抗震規(guī)范提出了三水準(zhǔn)的設(shè)防要求，概括起來(lái)是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。第一水準(zhǔn)是建筑物在遭受頻度較高、強(qiáng)度較低的多遇地震時(shí)，一般不損壞也不需要修理。第二水準(zhǔn)是建筑物在遭受基本烈度 的地震影響時(shí)，允許結(jié)構(gòu)部分達(dá)到或超過(guò)屈服極限，或者結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件發(fā)生裂縫，結(jié)構(gòu)通 過(guò)塑性變形消耗地震能量，結(jié)構(gòu)的變形和破壞程度發(fā)生在可以修復(fù)使用的范圍之中。第三水 準(zhǔn)是建筑物遭受預(yù)估的罕遇的強(qiáng)烈地震時(shí)，不至于發(fā)生結(jié)構(gòu)倒塌或危機(jī)生命安全的嚴(yán)重破壞。方法：依據(jù)三個(gè)地震烈度水準(zhǔn)，使用兩階段抗震設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)。建筑場(chǎng)地選擇的原則是什么

4、？答：選址時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇有利地段，避開不利地段。當(dāng)無(wú)法比開始應(yīng)采取有效地抗震措施。在危 險(xiǎn)地段，不應(yīng)建造非臨時(shí)性的建筑物，尤其是嚴(yán)禁建造甲、乙類建筑物。哪些建筑可不進(jìn)行地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算？答：（1）砌體房屋（2）地基主要受力范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑物：一般單層廠房、單層空曠房屋。不超過(guò)8層且高度在25M以下的一般民用框架房屋。 基礎(chǔ)荷載與上述一 般民用框架房屋相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。（3）抗震規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。影響液化的因素有哪些？液化對(duì)建筑物有哪些危害？答：（1） 土層的地質(zhì)年代（2） 土的組成和密實(shí)程度（3）液化土層的埋深（4）地下水位深度 （5）地震烈度和

5、持續(xù)時(shí)間。 危害：地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過(guò)度下沉或整體傾斜，不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)破壞，使整體開裂和建筑物體型變化 處開裂。簡(jiǎn)述確定水平地震作用的振型分解反應(yīng)譜法的主要步驟。答：簡(jiǎn)述確定結(jié)構(gòu)地震作用的底部剪力法的適用條件及計(jì)算步驟。答：適用條件：（1）結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻（2）房屋的總高度不超過(guò) 40M（3）建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形以剪切變形為主（4）建筑結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可忽略不計(jì)什么時(shí)候應(yīng)考慮豎向地震作用的影響？答：抗震規(guī)范規(guī)定，8度和9度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、9度時(shí)的高層建筑應(yīng)考慮豎向地震作用。何謂時(shí)程分析法，在什么時(shí)候須用

6、時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算？答：對(duì)結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)微分方程直接進(jìn)行逐步積分求解的一種動(dòng)力分析方法。以下情況：甲類建筑和9度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)高度大于150M的鋼結(jié)構(gòu)和7-9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于 0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)烈度 8度m> W類場(chǎng)地和 9度時(shí)高大 的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架采用隔墻和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。何謂“抗震概念設(shè)計(jì)” ？ “概念設(shè)計(jì)”與計(jì)算設(shè)計(jì)有何不同？答：指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體 布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程。與計(jì)算設(shè)計(jì)的不同：計(jì)算設(shè)計(jì)是通過(guò)地震作用的取值進(jìn)行結(jié)構(gòu) 的抗震驗(yàn)算，而概念設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)，在工程設(shè)

7、計(jì)一開始，就應(yīng)該把握好能量輸入、房屋體型、結(jié) 構(gòu)體系、剛度分布，構(gòu)件延性等幾個(gè)主要方面，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，概念 設(shè)計(jì)需要輔以必要地計(jì)算設(shè)計(jì)。什么是“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”原則？在設(shè)計(jì)中如何體現(xiàn)？答：怎樣保證框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能 ？如何進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)？答：節(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)原則：節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其連接件的承載力多遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng) 在彈性范圍內(nèi)工作罕遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞節(jié)點(diǎn)配筋不 應(yīng)使施工過(guò)分困難?？蚣苤拐鹪O(shè)計(jì)原則：強(qiáng)柱弱梁，使柱盡量不要出現(xiàn)塑性皎在彎曲破壞發(fā)生前不發(fā)生剪 切破壞，使柱有足夠的抗剪能力控制柱的軸壓比不要太大加強(qiáng)約束，配置必要地約束箍梁抗

8、震設(shè)計(jì)原則：梁形成塑性皎后仍有抗剪承載力梁縱筋去附后，塑性皎區(qū)段應(yīng)有較好 的延性和耗能能力妥善解決梁縱筋錨固問(wèn)題?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在什么部位應(yīng)加密箍筋？答：加密柱端。在多層砌體結(jié)構(gòu)中設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁的作用是什么？答：構(gòu)造柱的作用：可以部分提高墻體的抗剪強(qiáng)度，大大增強(qiáng)房屋的變形能力。墻體開裂后,構(gòu)造柱與圈梁形成的約束體系可以有效地限制墻體散落，使墻體以滑移等方式大量消耗地震 能量，保證房屋不至倒塌。圈梁的作用：與構(gòu)造柱整澆在一起，形成鋼筋混凝土框架，共同 約束墻體，提高房屋的整體性及延性，增強(qiáng)房屋的抗倒塌能力。在砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖中如何確定結(jié)構(gòu)底部固定端標(biāo)高？答：（1）對(duì)于多層砌體結(jié)構(gòu)房屋，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較

9、淺時(shí)， 取為基礎(chǔ)頂面（2）當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，可取為室外地坪下 0.5M處（3）當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的全地下室時(shí)，取為地下室頂板頂部 （4）Gi = G2 =1200kN1 ，當(dāng)?shù)叵率艺w剛度較小或半地下室時(shí)，取地下室室內(nèi)地坪處。1、某兩層鋼筋混凝土框架，集中于樓蓋和屋蓋處的重力荷載代表值相等每層層高皆為4.0m,各層的層間剛度相同 ED1 =力2 =8630kN /m ； 口類場(chǎng)地，設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g,設(shè)計(jì)分組為第二組，結(jié)構(gòu)的阻尼比為匚=0.05。（1）求結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型，并驗(yàn)證其主振型的正交性（2）試用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算框架的樓層地震剪力解1 ）:（1）計(jì)算剛

10、度矩陣kii =ki k2 =8630 2 =17260kN/mk12 =k21 = k2 = -8630kN / mk22 =k2 =8630kN/m(2)求自振頻率'，1,2 =( m1k22 m2k11 ). (m1 k22 m2 k11 ) - 4m1m2 (k11k2 - k12 k21)2m1m2(120 8630 120 17260)-X：kX21.0001.61817260IL- 8630-86308630，. 000 = 0-0.618：解2):由表3.2查得：類場(chǎng)地，第二組，Tg=0.40s由表3.3查得：7度多遇地震max u.u°2 二 T1 =一 =

11、1.200s,Tg ：T1 : 5Tg第一自振周期 12- T2 = = 0.458s,Tg : T1 : 5Tg第二自振周期 2(1)相應(yīng)于第一振型自振周期L的地震影響系數(shù):2 120 120(120863012017260)2二4一120120(1 7 2 6(86 3。(匚8 6 3)0= 27.47/188.282 =13.72rad/s1 = 5.24rad / s(3)求主振型當(dāng) 1 =5.24rad/s22X12mr 1 -kn _ 120 5.242 -17260 1.618X11 一 k12 一-8630一 1當(dāng) 2 =13.72rad/sX22 _ m1 ； -加 _ 12

12、0 13.722 -17260-0.618X21 一k12一-8630一 1(4)驗(yàn)證主振型的正交性質(zhì)量矩陣的正交性X t m x _ J.。" 200 J.000X1 mX2 _：,618；足 120-".618剛度矩陣的正交性i"Tg 丫 (0.40 V9 nno nnonC(i = | "max = I X 0.08 =0.030J<1.200 Jn'、' m, nW i 11 =、mi *i 1第一振型參與系數(shù)= 0.7241200 1.000 1200 1.618221200 1.0002 1200 1.6182于是：F1

13、1 =：1 1 11G1 =0.030 0.724 1.000 1200 = 26.06kNF12 =、1 12G2 =0.030 0.724 1.618 1200 = 42.17kN第一振型的層間剪力：V12 =F12 =42.17kNV11 = F11F12 =68.23kN(2)相應(yīng)于第二振型自振周期 丁2的地震影響系數(shù):°.90.9門；0.40 :Ct?= I fax = |0.08 = 0.071®<0.458 J第二振型參與系數(shù)n'、mi 2iii1200 1.000 1200 (-0.618)°C c2 = q= 0.276了 2120

14、0 1.0002 1200 (-0.618)2mi 2ii 4干阜.F21 = ： 2 2 21G1 =0.071 0.276 1.000 1200 = 23.52kNF22 = ： 2 2 22G2 =0.071 0.276 (-0.618) 1200 =-14.53kN第二振型的層間剪力：V22 =F22 =14.53kNV21 =F21 F22 =8.99kN(3)由SRSS法，計(jì)算各樓層地震剪力:V2 =.v3 =一.：42.172(一14.53)2 =44.60kN2Vi = 但 Vj2 = J68.232 +8.992 =68.821kNG1 =G2 =1200kN j =22、某

15、兩層鋼筋混凝土框架，集中于樓蓋和屋蓋處的重力荷載代表值相等每層層高皆為4.0m ,框架的自振周期T1頊.。285 ；各層的層間剛度相同卬1 =U2 =8630kN/m； 類場(chǎng)地,7度第二組（L "OAOsctmax =0.08）,結(jié)構(gòu)的阻尼比為4=°.°5，試按底部剪力法計(jì)算框架的樓層地震剪力，并驗(yàn)算彈性層間位移是否滿足要求 （瓦】頊/450）。解：（1）求結(jié)構(gòu)總水平地震作用：Tg °90.40 °9 nno w、均=-，max0.08 =0.0 3 31T1max 1.028FEk = ：1Geq =0.033 0.85(1200 1200)

16、 =67.32kN(2)求作用在各質(zhì)點(diǎn)上的水平地震作用T1 =1.028s 1.4Ta =1.4 0.4 =0.56s g、.n =0.0810.01 =0.08 1.028 0.01 =0.092Fn =、nFEk =0.092 67.32 =6.2kNl G1H1 l 、F1 = F Ek (1 -、n )'、GjHjj冬1200 467.32(1 0.092) =20.37kN1200 4 1200 8G2H2F2 =廣FEk(1 一十).舊' GjHjj 土1200 81200 4 1200 867.32(1 -0.092) 6.2 =46.95kN（3）求層間剪力V1

17、 =F1 - F2 =20.37 46.95 =67.32kNV2 =F2 =46.95kN(4)驗(yàn)算層間彈性位移上 =67.32/8630 =0.0078m = 7.8mm=7.8/4000 =1/512 ： 1/450（滿足）.：1 =46.95/8630 = 0.00544 m =5.44mmF =5.44/4000 =1/735 ： 1/450（滿足）3、某三層鋼筋混凝土框架，集中于樓蓋處的重力荷載代表值分別為G =G2 =1000kNG3 =600kN，每層層高皆為5.0m ,層間側(cè)移剛度均為40MN/m ,框架的基本自振周期1=0.633氣j類場(chǎng)地，8度第二組，設(shè)計(jì)基本加速度為0.

18、30g，結(jié)構(gòu)的阻尼比為-=°.°5,試按底部剪力法計(jì)算框架的樓層地震剪力，并驗(yàn)算彈性層間位移是否滿足規(guī)范要求。(1) 求結(jié)構(gòu)總水平地震作用：-°.90.9iTg( 0.30 1"max = | 324 = 0.122<0.6332；FEk = :q =0.122 0.85(1000 1000 600) = 269.6kN(2) 求作用在各質(zhì)點(diǎn)上的水平地震作用T1 = 0.6332s 1.4Tg =1.4 0.3 = 0.42sn = 0.0印 0.07 = 0.08 0.6332 0.07 = 0.121Fn = 扁 =0.121 269.6 = 32.62kNn n EkGH1F1 = n 1 FEk(1")' GjHjj =±1000 5= 269.6(1 0.121) = 49.37kN1000 5 1000 10 600 15F2 = RH2 FEk(1 ")' GjHjj 41000 10269.6(1 -0.121) =98.75kN1000