中國石油大學(xué)建筑抗震期末復(fù)習(xí)題

1/1《建筑抗震》課程綜合復(fù)習(xí)資料一、問答題1.在抗震設(shè)計中，應(yīng)盡量滿足哪三強三弱？并簡要說明。答案：強柱弱梁：要控制梁、柱的相對強度，使塑性鉸首先出現(xiàn)在梁端，而避免出現(xiàn)在柱頂，保證梁端的破壞先于柱端的破壞，對同一節(jié)點，使其在地震作用組合下，柱的抗彎能力大于梁的抗彎能力。強剪弱彎：為避免不過早的發(fā)生剪切破壞，使彎曲破壞先于剪切破壞，對同一桿件，使其在地震作用組合下，剪力設(shè)計值略大于按設(shè)計彎矩或?qū)嶋H抗彎承載力及梁上荷載反算出的剪力。強節(jié)點弱構(gòu)件：為防止節(jié)點核芯區(qū)發(fā)生剪切破壞，必須保證節(jié)點核芯區(qū)混凝土的強度和配置足夠數(shù)量的箍筋，使節(jié)點的破壞不早于構(gòu)件的破壞。2.簡述框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的特點？答案：框架結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)自身重量輕。適合于要求房屋內(nèi)部空間較大、布置靈活的場合。整體重量的減輕能有效減小地震作用。如果設(shè)計合理，框架結(jié)構(gòu)的抗震性能-般較好，能達到很好的延性。但同時由于側(cè)向剛度較小，地震時水平變形較大，易造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞?？拐饓Y(jié)構(gòu)的特點是側(cè)向剛度大，強度高，空間整體性能好。然而，由于墻體多，重量大，地震作用也大，并且內(nèi)部空間的布置和使用不夠靈活。框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的特點是在一定程度上克服了純框架和純抗震墻結(jié)構(gòu)的缺點，發(fā)揮了各自的長處。其剛度較大，自重較輕，平面布置較靈活，并且結(jié)構(gòu)的變形較均勻。3.多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的總高度與層數(shù)應(yīng)如何考慮？答案：由于砌體結(jié)構(gòu)墻體在地震時易產(chǎn)生裂縫，開裂墻體在地震動作用下極易產(chǎn)生平面錯動，從而大幅度降低墻體的豎向承載力，如果房屋層數(shù)多，重量大，破裂和錯動的墻體就可能被壓垮，鎮(zhèn)海調(diào)查資料表明，隨層數(shù)增多，房屋的破壞程度也隨之加重，倒塌率隨房屋的層數(shù)近似成正比增加。因此我國抗震規(guī)范對砌體房屋的總高度與層數(shù)規(guī)定一定的限制。4.多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的高寬比應(yīng)如何考慮？答案：規(guī)范對砌體結(jié)構(gòu)房屋的高寬比限制，是屬于保證房屋側(cè)向整體穩(wěn)定的重要措施。“高寬比”的寬是指平面尺寸中兩個方向的較小尺寸。當(dāng)房屋的高寬比大時，地震時易于發(fā)生整體彎曲破壞。多層砌體房屋不作整體彎曲驗算，但為了保證房屋的穩(wěn)定性，房屋總高度和總寬度的最大比值應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的房屋的最大高寬比。5.采用底部剪力法計算地震作用時，為什么要計算頂部附加地震作用？答案：頂部附加地震作用是針對建筑頂部有局部突出屋面的構(gòu)筑物而采取的計算處理方法（比如水箱，樓梯間），構(gòu)筑物不能形成一個結(jié)構(gòu)層但有明顯質(zhì)量與高度，在地震時要產(chǎn)生地震效應(yīng)，所以在結(jié)構(gòu)分析中采用附加地震作用來做整體結(jié)構(gòu)計算。6.地震的破壞作用主要表現(xiàn)有哪些？答案：主要表現(xiàn)為三種形式：地表破壞、建筑物的破壞和次生災(zāi)害。其中前兩種為直接災(zāi)害，造成房屋被毀，地裂、滑坡、地陷、塌方、海嘯和近海岸的建筑物破壞等。次生災(zāi)害造成油罐、輸氣管道破裂引起火災(zāi)，水壩決口引起水災(zāi)，玻璃碎片飛舞傷人，此外還有爆炸、核泄漏等。7.為什么地基的抗震承載力大于靜承載力？答案：地震作用下只考慮地基土的彈性變形而不考慮永久變形。地震作用僅是附加于原有靜荷載上的一種動力作用，并且作用時間短，只能使土層產(chǎn)生彈性變形而來不及發(fā)生永久變形，其結(jié)果是地震作用下的地基變形要比相同靜荷載下的地基變形小得多，因此，從地基變形的角度看，地震作用下地基土的承載力要比靜荷載下的靜承載力大。8.地震作用的計算方法有哪幾種？答案：（1）高層建筑結(jié)構(gòu)宜采用振型分解反應(yīng)譜法；（2）對高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布較均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)可采用底部剪力法；（3）7－9度地區(qū)的高層建筑，下列情況應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算：①甲類高層建筑；②規(guī)定的乙、丙類高層建筑；③豎向有較大剛度突變的高層建筑；④帶轉(zhuǎn)換層、加強層、錯層、連體和多塔結(jié)構(gòu)的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)；⑤質(zhì)量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)。9.框架結(jié)構(gòu)的整體破壞形式有哪些？答案：框架的整體破壞形式按破壞性質(zhì)可分為延性破壞和脆性破壞，按破壞機制可分為梁鉸機制（強柱弱梁型）和柱鉸機制（強梁弱柱型）。梁鉸機制即塑性鉸出現(xiàn)在梁端，此時結(jié)構(gòu)能承受較大的變形，吸收較多的地震能量。柱鉸機制即塑性鉸出現(xiàn)在柱端，此時結(jié)構(gòu)的變形往往集中在某一薄弱層，整個結(jié)構(gòu)變形較小。10.抗震墻結(jié)構(gòu)的震害有哪些類型？答案：震害調(diào)查表明，抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震性能較好，一般震害較輕。高層抗震墻的破壞主要類型有：①墻的底部發(fā)生破壞，表現(xiàn)為受壓區(qū)混凝土的大片壓碎剝落，鋼筋壓屈；②墻體發(fā)生剪切破壞；③抗震墻墻肢間的連梁產(chǎn)生剪切破壞。11.何謂柱軸壓比？為什么要限制柱軸壓比？答案：柱軸力N與柱的全截面面積AC和混凝土抗壓強度設(shè)計值fc乘積的比值稱為柱軸壓比。當(dāng)軸壓比較小時，為大偏心受壓構(gòu)件，呈延性破壞；當(dāng)軸壓比較大時，為小偏心受壓構(gòu)件，呈脆性破壞；且此時箍筋對柱延性的影響變小，為保證地震時柱的延性，規(guī)范規(guī)定了軸壓比的上限值。12.D值法中影響反彎點位置的因素有哪些？答案：D值法中影響反彎點位置的因素有：側(cè)向外荷載的形式、梁柱線剛度比、結(jié)構(gòu)總層數(shù)及該柱所在的層次、柱上下橫梁線剛度比、上層層高的變化、下層層高的變化等。13.什么是覆蓋層厚度？答案：原意是指從地表面至地下基巖面的距離。為了實用方便，我國建筑抗震規(guī)范進一步采用土層的絕對剛度定義覆蓋層厚度，即地下基巖或剪切波速大于500m/s的堅硬土層至地表面的距離，稱為覆蓋層厚度。14.什么是底部剪力法？答案：底部剪力法是根據(jù)地震反應(yīng)譜理論，以工程結(jié)構(gòu)底部的總地震剪力與等效單質(zhì)點的水平地震作用相等，來確定結(jié)構(gòu)總地震作用的方法。15.底部剪力法的計算假定條件有哪兩點？答案：當(dāng)建筑物高度不超過40m，結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻時，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)將以第一振型反應(yīng)為主，而結(jié)構(gòu)的第一振型接近直線，為簡化滿足上述條件，假定：⑴結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)可用第一振型反應(yīng)表征；⑵結(jié)構(gòu)的第一振型為線性倒三角形，即質(zhì)點的位移與其高度成正比。16.采用底部剪力法計算水平地震作用的適用條件是什么？答案：高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法計算水平地震作用。17.全球地震主要集中在哪兩個大的地震構(gòu)造系？答案：環(huán)太平洋地震構(gòu)造系，集中了全世界地震總數(shù)的75％；位于北緯20°～50°之間的大陸地震構(gòu)造系，集中了全球大陸地震的90％；（又稱地中海喜馬拉雅地震帶），我國位于世界兩大地震構(gòu)造系的交匯區(qū)域。18.場地土的固有周期與地震動的卓越周期有何區(qū)別與聯(lián)系？答案：在地震波通過覆蓋土層傳向地表的過程中，與土層固有周期一致的一些頻率波群將被放大，而另一些將被衰減甚至被完全過濾掉。這樣，由于土層的過濾特性與選擇放大作用，地表地震動的卓越周期很大程度上取決于場地的固有周期，當(dāng)二者接近時，建筑物振動加大，震害也會加重。19.豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算時，為什么要對梁端彎矩調(diào)幅？答案：豎向荷載作用下，如果按照假定為剛接的理論計算值去設(shè)計，而實際做不到完全剛接，那么實質(zhì)上是低估了跨中截面的實際彎矩值。因此，可以考慮用梁端塑性調(diào)幅的方法來體現(xiàn)這一影響。還有一個方面的考慮，梁端負彎矩鋼筋都在梁頂部布置，如果數(shù)量過多，很難布置，混凝土也很難澆搗，施工質(zhì)量沒有保障。適當(dāng)?shù)乃苄哉{(diào)幅，相當(dāng)于減少梁端負彎矩鋼筋，增加梁跨中正彎矩鋼筋，方便施工，保證質(zhì)量。20.哪些建筑可不進行地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算？答案：（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)定可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。21.什么是地震反應(yīng)譜？影響因素有哪些？答案：為便于求地震作用，將單自由度體系的地震最大絕對加速度反應(yīng)與其自振周期T的關(guān)系定義為地震加速度反應(yīng)譜，簡稱地震反應(yīng)譜。影響地震反應(yīng)譜的因素有兩個：一是體系阻尼比；二是地震動。阻尼比越小，體系地震加速度反應(yīng)越大，地震反應(yīng)譜值越大。22.砌體結(jié)構(gòu)房屋的震害規(guī)律表現(xiàn)在哪幾方面？答案：①剛性樓蓋房屋，上層破壞輕、下層破壞重；柔性樓蓋房屋，上層破壞重、下層破壞輕；②橫墻承重房屋的震害輕于縱墻承重房屋；③堅實地基上房屋震害輕于軟弱地基和非均勻地基上的房屋；④預(yù)制樓板結(jié)構(gòu)比現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)破壞重；⑤外廊式房屋地震破壞較重；⑥房屋兩端、轉(zhuǎn)角、樓梯間、附屬結(jié)構(gòu)震害較重。23.多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)布置不合理會產(chǎn)生哪些震害？答案：①扭轉(zhuǎn)破壞：剛度中心與質(zhì)量中心有較大的偏心距時；②薄弱層破壞：結(jié)構(gòu)剛度沿高度方向突然變化且較大時，破壞集中在薄弱層。底層薄弱的房屋易在地震中倒塌；③應(yīng)力集中處破壞：結(jié)構(gòu)豎向布置發(fā)生很大的突變時，突變處由于應(yīng)力集中而破壞；④防震縫處的碰撞破壞：防震縫寬度不夠時。24.框架結(jié)構(gòu)的局部破壞形式有哪些？答案：①構(gòu)件塑性鉸處的破壞；②構(gòu)件的剪切破壞；③節(jié)點的破壞；④短柱破壞；⑤填充墻的破壞；⑥柱軸壓比過大時處于小偏壓，引起柱的脆性破壞；⑦鋼筋的搭接不合理，造成搭接處破壞。二、論述題1.有一鋼筋混凝土三層框架，位于Ⅲ類場地，8度設(shè)防區(qū)一組，設(shè)計基本地震加速度為0.2g，已知一、二、三層質(zhì)點重，，；對應(yīng)的，，。，，，。①試用底部剪力法計算三質(zhì)點體系在多遇地震下的各層水平地震作用及頂點最大位移；②若各質(zhì)點重改為，，，其它條件不變，試分別用能量法和頂點位移法求結(jié)構(gòu)自振周期。答案：①，而結(jié)構(gòu)總重力荷載為則結(jié)構(gòu)得底部剪力為已知，。該結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)，需考慮結(jié)構(gòu)頂部附加集中作用。因又已知，，，則作用在結(jié)構(gòu)各樓層上的水平地震作用為=由此結(jié)構(gòu)的頂點位移為②由題意知：，，=頂點位移法：因本題結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，屬剪切型結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述能量法已求得結(jié)構(gòu)在重力荷載當(dāng)做水平荷載作用下的頂點位移，求得結(jié)構(gòu)基本周期為：T2.有一鋼筋混凝土三層框架，位于Ⅲ類場地，8度設(shè)防區(qū)一組，設(shè)計基本地震加速度為0.2g，已知一、二、三層質(zhì)點重，，；對應(yīng)的，，。，，，。①試用底部剪力法計算三質(zhì)點體系在多遇地震下的各層水平地震作用及頂點最大位移；②若各質(zhì)點重改為，，，其它條件不變，試分別用能量法和頂點位移法求結(jié)構(gòu)自振周期。答案：①，而結(jié)構(gòu)總重力荷載為則結(jié)構(gòu)得底部剪力為已知，。該結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)，需考慮結(jié)構(gòu)頂部附加集中作用。因又已知，，，則作用在結(jié)構(gòu)各樓層上的水平地震作用為=由此結(jié)構(gòu)的頂點位移為②由題意知：，，=頂點位移法：因本題結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，屬剪切型結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述能量法已求得結(jié)構(gòu)在重力荷載當(dāng)做水平荷載作用下的頂點位移，求得結(jié)構(gòu)基本周期為：T3.有一鋼筋混凝土三層框架，位于Ⅲ類場地，8度設(shè)防區(qū)一組，設(shè)計基本地震加速度為0.2g，已知一、二、三層質(zhì)點重，；對應(yīng)的，，；，，；，，，①試用底部剪力法計算三質(zhì)點體系在多遇地震下的各層水平地震作用及頂點最大位移；②若各質(zhì)點重改為，其它條件不變，試分別用能量法和頂點位移法求結(jié)構(gòu)自振周期。答案：①，而結(jié)構(gòu)總重力荷載為則結(jié)構(gòu)得底部剪力為已知，。該結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)，需考慮結(jié)構(gòu)頂部附加集中作用。因又已知，，，則作用在結(jié)構(gòu)各樓層上的水平地震作用為=由此結(jié)構(gòu)的頂點位移為②由題意知：，，=頂點位移法：因本題結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，屬剪切型結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述能量法已求得結(jié)構(gòu)在重力荷載當(dāng)做水平荷載作用下的頂點位移，求得結(jié)構(gòu)基本周期為：T4.有一鋼筋混凝土三層框架，位于Ⅲ類場地，8度設(shè)防區(qū)一組，設(shè)計基本地震加速度為0.2g，已知一、二、三層質(zhì)點重，，；對應(yīng)的，，；，，；，，，。①試用底部剪力法計算三質(zhì)點體系在多遇地震下的各層水平地震作用及頂點最大位移；②若各質(zhì)點重改為，其它條件不變，試分別用能量法和頂點位移法求結(jié)構(gòu)自振周期。答案：①，而結(jié)構(gòu)總重力荷載為則結(jié)構(gòu)得底部剪力為已知，。該結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)，需考慮結(jié)構(gòu)頂部附加集中作用。因又已知，，，則作用在結(jié)構(gòu)各樓層上的水平地震作用為=由此結(jié)構(gòu)的頂點位移為②由題意知：，，=頂點位移法：因本題結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，屬剪切型結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述能量法已求得結(jié)構(gòu)在重力荷載當(dāng)做水平荷載作用下的頂點位移，求得結(jié)構(gòu)基本周期為：T5.有一鋼筋混凝土三層框架，位于Ⅲ類場地