抗震结构设计复习(整理版).doc

1、 抗震设计中为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比？答：随着多层和高层房屋高度的增加，结构在地震作用以及其他荷载作用下产生的水平位移迅速增大，要求结构的抗侧移刚度必须随之增大。不同类型的结构体系具有不同的抗侧移刚度，因此具有各自不同的合理使用高度。 房屋的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。震害表明，房屋高宽比大，地震作用产生的倾覆力矩会造成基础转动，引起上部结构产生较大侧移，影响结构整体稳定。同时倾覆力矩会在混凝土框架结构两侧柱中引起较大轴力，使构件产生压曲破坏；会在多层砌体房屋墙体的水平截面产生较大的弯曲应力，使其易出现水平裂缝，发生明显的整体弯曲破坏。2、 简述现行抗震规范计算地震作用所采用的三种计算方法及其适用范围。答：现行抗震规范计算地震作用所采用的三种计算方法为：底部剪力法，振型分解反应谱法和时程分析法。适用条件：高度不超过40米，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，可采用底部剪力法计算。除上述结构以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算3、 什么是动力系数、地震系数和水平地震影响系数？三者之间有何关系？答：动力系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与地震地面运动最大加速度的比值 地震系数是地震地面运动最大加速度与重力加速度的比值 水平地震影响系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与重力加速度的比值 水平地震影响系数是地震系数与动力系数的乘积4、 什么是鞭端效应，设计时如何考虑这种效应？ 答：地震作用下突出建筑物屋面的附属小建筑物，由于质量和刚度的突然变小，受高振型影响较大，震害较为严重，这种现象称为鞭端效应；设计时对突出屋面的小建筑物的地震作用效应乘以放大系数3，但此放大系数不往下传。5、 框架梁抗震设计时应遵循的原则？如何在设计中实现“强剪弱弯”？答： 强柱弱梁，梁端先于柱出现塑性铰,同时塑性铰区段有较好的延性和耗能能力强剪弱弯，梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力强节点、强锚固，妥善解决梁纵筋锚固问题为保证强剪弱弯，应使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值，对一、二、三级框架梁，梁端截面组合的剪力设计值调整为： 简述“强柱弱梁”的概念以及实现“强柱弱梁”的主要措施 答： 强柱弱梁概念为使梁端先于柱端产生塑性铰，控制构件破坏的先后顺序，形成合理的破坏机制。 在截面抗震验算中，为保证强柱弱梁，建筑抗震设计规范规定： 对一、二、三级框架的梁柱节点处，（除框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支梁与框支柱的节点外），柱端组合的弯矩设计值应符合： 其中为柱端弯矩增大系数，（一级为取1.4,二级取1.2,三级取1.1）6、 强柱弱梁、强剪弱弯的实质是什么？如何通过截面抗震验算来实现？答：（1）使梁端先于柱端产生塑性铰，控制构件破坏的先后顺序，形成合理的破坏机制 （2）防止梁、柱端先发生脆性的剪切破坏，以保证塑性铰有足够的变形能力 在截面抗震验算中，为保证强柱弱梁，建筑抗震设计规范规定： 对一、二、三级框架的梁柱节点处，（除框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支梁与框支柱的节点外），柱端组合的弯矩设计值应符合： 其中为柱端弯矩增大系数，（一级为取1.4,二级取1.2,三级取1.1）为保证强剪弱弯，应使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值，对一、二、三级框架梁，梁端截面组合的剪力设计值调整为： 对一、二、三级框架柱，柱端截面组合的剪力设计值调整为： 7、 砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱和圈梁的部位及作用？答：部位: 构造柱设置部位：楼梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应的墙体处外墙四角和对应的转角；错层部位横墙与外纵墙交接处；大房间内外墙交接处；较大洞口两侧。圈梁设置在屋盖及每层楼盖处，设置钢筋混凝土构造柱的作用：加强房屋的整体性，提高砌体的受剪承载力(10%-30%)，对砌体有约束作用, 提高砌体的变形能力，提高房屋的抗震性能。设置圈梁的作用：增加纵横墙体的连接，加强整个房屋的整体性；圈梁可箍住楼盖，增强其整体刚度；减小墙体的自由长度，增强墙体的稳定性；可提高房屋的抗剪强度，约束墙体裂缝的开展；抵抗地基不均匀沉降，减小构造柱计算长度。8、 什么叫轴压比？为什么要限制柱的轴压比？ 答：轴压比： 柱组合的轴向压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之和 轴压比大小是影响柱破坏形态和变形性能的重要因素，受压构件的位移延性随轴压比增加而减小，为保证延性框架结构的实现，应限制柱的轴压比。9、 剪压比 答：剪压比为，指构件截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，用以反映构件截面上承受名义剪应力的大小。限制梁柱的剪压比，主要是为了防止梁柱混凝土过早发生斜压破坏。10、 什么是剪压比，为什么要限制剪压比？答：剪压比是截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比。剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分发挥作用,它对构件的变形能力也有显著影响，因此应限制梁端截面的剪压比。11、 为什么要限制多层砌体房屋抗震横墙间距？ 答：(1)横墙间距过大，会使横墙抗震能力减弱，横墙间距应能满足抗震承载力的要求。 （2）横墙间距过大，会使纵墙侧向支撑减少，房屋整体性降低 （3）横墙间距过大，会使楼盖水平刚度不足而发生过大的平面内变形，从而不能有效地将水平地震作用均匀传递给各抗侧力构件，这将使纵墙先发生出平面的过大弯曲变形而导致破坏，即横墙间距应能保证楼盖传递水平地震作用所需的刚度要求。简述确定水平地震作用的振型分解反应谱法的主要步骤（1）计算多自由度结构的自振周期及相应振型；（2）求出对应于每一振型的最大地震作用（同一振型中各质点地震作用将同时达到最大值）；（3）求出每一振型相应的地震作用效应；（4）将这些效应进行组合，以求得结构的地震作用效应。抗震概念设计：根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内容，选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等等。应该说，从方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤中都贯穿了抗震概念设计内容。延性和延性比是什么？为什么抗震结构要具有延性？延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能。 构件延性比：对于钢筋混凝土构件，当受拉钢筋屈服后，进入塑性状态，构件刚度降低，随着变形迅速增加，构件承载力略有增大，当承载力开始降低，就达到极限状态。延性比是极限变形与屈服变形的比值。结构延性比：对于一个钢筋混凝土结构，当某个杆件出现塑性铰时，结构开始出现塑性变形，但结构刚度只略有降低；当塑性铰达到一定数量以后，结构也会出现“屈服现象”即结构进入塑性变形迅速增大而承载力略微增大的阶段，是“屈服”后的联塑性阶段。结构的延性比通常是指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。地震烈度：指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。抗震设防烈度一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的文件（图件）执行。重力荷载代表值：结构抗震设计时的基本代表值，是结构自重（永久荷载）和有关可变荷载的组合值之和简述两阶段三水准抗震设计方法。答：我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）规定：进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。具体为两阶段三水准抗震设计方法：第一阶段是在方案布置符合抗震设计原则的前提下，按与基本烈度相对应的众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱求得结构在弹性状态下的地震作用效应，然后与其他荷载效应组合，并对结构构件进行承载力验算和变形验算，保证第一水准下必要的承载力可靠度，满足第二水准烈度的设防要求（损坏可修），通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求；对大多数结构，一般可只进行第一阶段的设计。对于少数结构，如有特殊要求的建筑，还要进行第二阶段设计，即按与基本烈度相对应的罕遇烈度的地震动参数进行结构弹塑性层间变形验算，以保证其满足第三水准的设防要求。简述钢筋混凝土结构房屋的震害情况：1. 共振效应引起的震害；2. 结构布置不合理引起的震害；3. 柱、梁和节点的震害4. 填充墙的震害；5. 抗震墙的震害。简述框架节点抗震设计的基本原则：节点的承载力不应低于其连接构件的承载力；多遇地震时节点应在弹性范围内工作；罕遇地震时节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；梁柱纵筋在节点区内应有可靠的锚固；节点配筋不应使施工过分困难。怎样保证框架梁柱节点的抗震性能? 如何进行节点设计?答：节点抗震设计原则：节点的承载力不应低于其连接件的承载力多遇地震时，节点应在弹性范围内工作罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递节点配筋不应使施工过分困难。框架柱抗震设计原则：强柱弱梁，使柱尽量不要出现塑性铰在弯曲破坏发生前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力控制柱的轴压比不要太大加强约束，配置必要地约束箍筋。梁抗震设计原则：梁形成塑性铰后仍有抗剪承载力梁纵筋去附后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力妥善解决梁纵筋锚固问题。采用底部剪力法计算房屋建筑地震作用的适用范围？在计算中，如何考虑长周期结构高振型的影响？ 答：剪力法的适用条件：（1）房屋结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀；（2）房屋的总高度不超过40m；（3）房屋结构在地震运动作用下的变形以剪切变形为主；（4）房屋结构在地震运动作用下的扭转效应可忽略不计。 为考虑长周期高振型的影响，建筑抗震设计规范规定：当房屋建筑结构的基本周期时，在顶部附加水平地震作用，取 再将余下的水平地震作用分配给各质点： 结构顶部的水平地震作用为和之和什么是楼层屈服强度系数，怎样确定结构薄弱层或部位？答：楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值，楼层屈服强度系数y沿高度分布不均匀的结构，y为最小或相对较小的楼层往往率先屈服并出现较大的弹塑层间位移，其他各层层间位移相对较小且接近弹性反应的计算结果，y相对愈小，弹塑性位移侧相对愈大，这一塑性变形集中的楼层为结构的薄弱层或薄弱部位。.分层法的基本假定：(1)忽略竖向荷载作用下框架的侧移及由侧移引起的弯矩；(2)每层梁上的竖向荷载仅对本层梁及与本层梁相连的柱的内力产生影响，而对其 它层梁、柱的内力影响忽略不计;(3)忽略梁、柱轴向变形及剪切变形。1、地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播的面波，其中体波包括 纵波（P）波和 横（S） 波，而面波分为 瑞雷 波和 洛夫 波，对建筑物和地表的破坏主要以 面 波为主。2、场地类别根据 等效剪切波波速 和 场地覆土层厚度划分为IV类。3、在用底部剪力法计算多层结构的水平地震作用时，对于T11.4Tg时，在 结构顶部 附加Fn，其目的是考虑 高振型 的影响。4、抗震规范规定，对于烈度为8度和9度的大跨和 长悬臂 结构、烟囱和类似的高耸结构以及9度时的 高层建筑 等，应考虑竖向地震作用的影响。5、钢筋混凝土房屋应根据烈度、 建筑物的类型 和 高度 采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。6、地震系数表示 地面运动的最大加速度 与 重力加速度 之比；动力系数是单质点 最大绝对加速度 与 地面最大加速度 的比值。7、多层砌体房屋的抗震设计中，在处理结构布置时，根据设防烈度限制房屋高宽比目的是 为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力 ，根据房屋类别和设防烈度限制房屋抗震横墙间距的目的是 避免纵墙发生较大出平面弯曲变形，造成纵墙倒塌 。9、在振型分解反应谱法中，根据统计和地震资料分析，对于各振型所产生的地震作用效应，可近似地采用 平方和开平方 的组合方法来确定。、为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和沙土液化的判别可分为两步进行，即 初步判别 和 标准贯入试验 判别。1.地震按其成因可划分为（ 构造地震 ）、（ 火山地震 ）、（ 塌陷地震 ）和（ 诱发地震 ）四种类型。2.地震按震源深浅不同可分为（ 浅源地震 ）、（ 中源地震 ）、（ 深源地震 ）。5.纵波的传播速度比横波的传播速度（快）。6.造成建筑物和地表的破坏主要以（面波）为主。7.地震强度通常用（震级）和（烈度）等反映。8.震级相差一级，能量就要相差（32）倍之多。9.一般来说，离震中愈近，地震影响愈（大），地震烈度愈（高）。10.建筑的设计特征周期应根据其所在地的（设计地震分组）和（场地类别）来确定。11.设计地震分组共分（3）组，用以体现（震级）和（震中距）的影响。12.抗震设防的依据是（抗震设防烈度）。13.地震现象表明，纵波使建筑物产生（垂直振动），剪切波使建筑物产生（水平振动），而面波使建筑物既产生（垂直振动）又产生（水平振动）。15.规范按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震（有利）、（不利）和（危险）的地段。16.我国抗震规范指出建筑场地类别应根据（等效剪切波速）和（覆盖层厚度）划分为四类。17.饱和砂土液化的判别分为两步进行，即（初步判别）和（标准贯入试验判别）。19.目前，工程中求解结构地震反应的方法大致可分为两种，即（底部剪力法）和（振型分解反应谱法）。21.建筑结构抗震验算包括（截面抗震验算）和（抗震变形验算）。22.结构的变形验算包括（多遇地震作用下的抗震变形验算）和（罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算）。23.选择结构体系，要考虑（抗震设防烈度）和（设计基本地震加速度取值）的关系，要注意选择合理的（结构构件）及（抗震结构体系）。25.地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守（强柱弱梁）、（强剪弱弯）、（强节点）、（强锚固）等设计原则。26.在工程手算方法中，常采用（D值法）和（反弯点法）进行水平地震作用下框架内力的分析。竖向荷载下框架内力近似计算可采用（分层法）和（弯矩二次分配法）。28.框架结构最佳的抗震机制是（总体机制）。框架体系的节点常采用（刚接）节点。30.结构的变形缝有（伸缩缝）、（温度缝）和（沉降缝）。31.多层和高层钢筋混凝土结构包括（框架结构）、（框架抗震墙结构）、（抗震墙结构）及（筒体结构）等结构体系。（防止倒塌）是多层砌体结构房屋抗震设计的重要问题。33.高层钢结构的结构体系主要有（纯框架体系）、（筒体体系）、（框架支撑体系）或（框架剪力墙体系）。34.框架-支撑体系的支撑类型有（中心支撑）和（偏心支撑）。防止板件失稳的有效方法是限制它的（高厚比）。屋盖体系中，应尽可能选用（有撑）屋盖。(1)地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量；(2) 地震震级：表示地震本身大小的尺度，是按一次地震本身强弱程