建筑结构抗震随堂作业主观题无答案.doc

建筑结构抗震 随堂作业一. 解释名词1. 震级答：震级是表示地震本身大小的尺度。2. 地震烈度答：地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度，是衡量地震引起的后果的一种度量。3. 抗震设防烈度答：抗震设防烈度，系指按国家批准权限审定作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下可采用地震基本烈度，或与抗震规范设计基本地震加速度值对应的烈度值。4. 罕遇地震答：大震是罕遇的地震，它所产生的烈度在50年内超越概率约为2%，这个烈度又可称为罕遇烈度，作为第三水准的烈度。5. 液化答：地震时，饱和砂土和粉土的颗粒在强烈震动下发生相对位移，颗粒结构有压密趋势，如其本身渗透系数较小，短时间内孔隙水来不及排泄而受到挤压，孔隙水压力将急剧增加，使原先的土颗粒通过其接触点传递的压力(亦称有效压力)减少。当有效压力完全消失时，则砂土和粉土处于悬浮状态。此时，土体的抗剪强度等于零，形成有如液体的现象，即称为“液化”。6. 自振周期答：无阻尼单自由度体系的自由振动曲线方程式是一个周期函数。若给时间t一个增量(3.1.13)则位移的数值不变，同时速度的数值不变。也就是说，每隔一个T时间，质点就又回到了原来的运动状态。这样，时间间隔T就称为体系的自振周期。7. 底部剪力法多自由度体系按振型分解法求解结构的地震反应时，运算较繁。为了简化计算，对于高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可以采用底部剪力法。此法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力，然后将此总水平地震作用按照一定的规律再分配给各个质点。8. 轴压比轴压比指柱(墙)的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。9. 刚性楼盖在一般情况下，可采用预应力钢筋混凝土屋架或屋面梁，但应采取必要的抗震构造措施。跨度大于24m，或8度、类场地和9度时可采用钢屋架；柱距为12m，可采用预应力混凝土托架，当采用刚屋架时，亦可采用刚托架。10. 延性是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。二、简答题1.我国抗震设防目标中对三个地震烈度水准提出哪些具体设防要求？近年来，国内外抗震设防的总趋势是：要求建筑物在使用期间，对不同频度和强度的地震，应具有不同的抵抗能力，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。我国抗震规范中抗震设防的目标如下：(1) 在遭受低于本地区设防烈度(基本烈度)的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；(2) 在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物(包括结构和非结构部分)可能有一定的损坏，但不致危及人民生命和生产设备的安全，经一般修理或不需修理仍可继续使用。 (3) 在遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。为达到上述三点抗震设防目标，可用三个地震烈度水准来考虑，即多遇烈度(小震)、基本烈度和罕遇烈度(大震)。遵照现行规范设计的建筑，在遭遇到多遇烈度(即小震)时，建筑物基本处于弹性阶段，一般不会损坏；在基本烈度的地震作用下，建筑物将进入弹塑性状态，但不至于发生严重破坏；在遭遇罕遇烈度(即大震)作用时，建筑物将产生严重破坏，但不至于倒塌。2什么是二阶段设计方法？第一阶段设计：在结构方案布置符合抗震原则的前提下，取与基本烈度相对应的众值烈度(相当于小震)的地震动参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用及其效应，按该小震作用效应和其它荷载效应的基本组合，验算结构构件截面的抗震承载力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标，保证必要的强度可靠度要求；再通过采取必要的合理的抗震构造措施，保证结构具有足够的变形能力。对大多数的建筑结构来说，进行第一阶段设计就可以满足三个烈度水准的抗震设防要求，不必再进行第二阶段的抗震设计。第二阶段设计：按与基本烈度相对应的罕遇烈度的地震动参数进行结构薄弱层(部位)的弹塑性变形验算，并采取相应的构造措施，以满足第三水准的设防要求。对少部分结构，如质量、刚度明显不均匀的结构，有特殊要求的重要结构和地震时易倒塌结构等，尚需进行第二阶段的抗震设计。3. 哪些建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算？为什么？(1) 砌体房屋；(2) 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房、单层空旷房屋和8层、高度25m以下的一般民用框架房屋与其基础荷载相当的多层框架厂房；其中软弱粘性土层主要是指地震烈度为7度、8度和9度时，地基土静承载力特征值小于，和的土层；(3) 可不进行上部结构抗震验算的建筑。4.在采用底部剪力法计算地震作用时为什么要计算顶部附加地震作用？当时，由于高振型的影响，并通过对大量结构地震反应直接动力分析的结果表明，若按式(3.5.12)计算，则结构顶部的地震剪力偏小，故需进行调整。调整的方法是将结构总地震作用的一部分作为集中力作用结构顶部，再将余下的部分按倒三角形分配给各质点。根据对分析结果的统计，这个附加的集中水平地震作用可表示为图3-5-1(c)：式中顶部附加地震作用系数；顶部附加水平地震作用。对于多层钢筋混凝土和钢结构房屋，可按特征周期及结构基本周期由表3-5-1确定；对于多层内框架砖房，可取0.2；对于其他房屋则可以不考虑，即。这样，采用底部剪力法计算时，各楼层可只考虑一个自由度，质点i的水平地震作用标准值就可写成：(i=1,2,3,n)(3.5.13)当房屋顶部有突出屋面的小建筑物时，上述附加集中水平地震作用应置于主体房屋的顶层而不应置于小建筑物的顶部，但小建筑物顶部的地震作用仍可按式(3.5.13)计算。5.什么是设计反应谱？设计反应谱有哪些特点？受哪些因素影响？为了便于计算，抗震规范采用与体系自振周期T之间的关系作为设计用反应谱，并将用表示，称为地震影响系数。实际上，由式(3.2.7)可知(3.2.11)则式(3.2.7)还可写成：(3.2.12)因此，就是作用于单质点弹性体系上的水平地震力F与结构重力G之比。6. 什么是地基与结构的相互作用？地基与上部结构是如何相互作用影响的？在对建筑结构进行地震反应分析时，通常假定地基是刚性的图3-7-1(a)。实际上，一般地基并非刚性，故当上部结构的地震作用通过基础而反馈给地基时，地基将产生一定的局部变形，从而引起结构的移动或摆动图3-7.1(b)。这种现象称为地基与结构的相互作用。地基与结构相互作用的结果，使得地基运动和结构动力特性都发生了改变，这主要表现在以下几个方面：(1) 改变了地基运动的频谱组成，使得接近结构自振频率的分量获得加强，同时也改变了地基振动的加速度幅值，使其小于邻近自由场地的加速度幅值。(2) 由于地基的柔性，使得结构的基本周期延长。(3) 由于地基的柔性，有相当一部分地震能量将通过地基土的滞回作用和波的辐射作用逸散至地基，从而使结构的振动衰减。一般地，地基愈柔，结构的振动衰减则愈大。7.什么是“概念设计”？ 为什么要进行概念设计？地震是一种随机振动，有时很难把握其复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭受地震的特性和参数，目前尚难做到。在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不准确性。因此，工程抗震问题不能完全依赖于计算设计解决。而立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，往往是构造良好结构性能的决定性因素，这就是所谓的“概念设计”。因为地震是一种随机振动，有时很难把握其复杂性和不确定性，很难准确地预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，在结构分析方面也很难准确的考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素的影响，因此，通过“概念设计”构造良好的结构的抗震性能就显得十分重要。8.按抗震规范结构体系应符合什么要求？实用中，结构的抗震计算在一般情况下可不考虑地基与结构的相互作用。但是对于建造在8度和9度、III或类场地上，采用箱基、刚性较好的筏基或桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑，当结构的基本周期处于特征周期的1.25倍范围内时，可考虑地基与结构动力相互作用的影响，对采用刚性地基假定计算的水平地震剪力按下列规定予以折减，并且其层间变形也应按折减后的楼层剪力计算。(1) 高宽比小于3的结构，各楼层地震剪力的折减系数(2) 高宽比大于3的结构，底部的地震剪力按上述(1)的规定折减，但顶部不折减，中间各层按线性插入值折减。9.什么是“强柱弱梁”的设计原则？在抗震设计中如何保证这一原则实施？要求控制梁、柱的受弯承载力和采取必要的措施，使得结构在遭遇强烈地震进入非弹性阶段工作时，塑性铰应首先在梁中出现，尽可能避免或减少在危害更大的柱中出现。(1) 梁端形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力；(2) 梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力；(3) 妥善地解决梁筋锚固问题。柱截面尺寸应符合下列要求：(1) 柱截面的宽度和高度均不宜小于300mm；(2) 柱净高与截面高度(圆柱直径)之比宜大于4。多层钢筋混凝土框架柱的截面尺寸通常采用400mm400mm、450mm450mm和500mm500mm等。框架节点是梁柱交叉的公共部分，节点的失效意味着与之相连的梁、柱同时失效。此外，框架结构最佳的抗震机制是梁铰侧移机构。但梁端塑性铰形成的基本前提是保证梁纵筋在节点区有可靠的锚固。因此，依据强节点、强锚固设计原则，框架节点设计应符合下列要求：(1) 节点的承载力不应该低于所连接梁、柱的承载力；(2) 多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；(3) 罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；(4) 梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固；(5) 节点配筋不应使施工