《建筑结构抗震设计》习题.doc

建筑结构抗震设计复习题一名词解释(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度而定的等级；(3) 地震烈度：表示地震时一定地点地面振动强弱程度的尺度；(4)震中：震源在地表的投影；(5) 震中距：地面某处至震中的水平距离；震源：发生地震的地方；(7)震源深度：震源至地面的垂直距离；(8)极震区：震中附近的地面振动最剧烈，也是破坏最严重的地区；(9)等震线：地面上破坏程度相同或相近的点连成的曲线；(10)建筑场地：建造建筑物的地方，大体相当于一个厂区、居民小区或自然村；(11)沙土液化：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土在地震时有变密的趋势，使孔隙水的压力急剧上升，造成土颗粒局部或全部将处于悬浮状态，形成了犹如“液化”的现象，即称为场地土达到液化状态；(12)结构的地震反应：地震引起的结构运动；(13)结构的地震作用效应：由地震动引起的结构瞬时内力、应力应变、位移变形及运动加速度、速度等；(14)地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度的比值；(15)动力系数：单质点体系最大绝对加速度与地面运动最大加速度的比值；(16)地震影响系数：地震系数与动力系数的乘积；(17)振型分解法：以结构的各阶振型为广义坐标分别求出对应的结构地震反应，然后将对应于各阶振型的结构反应相组合，以确定结构地震内力和变形的方法，又称振型叠加法；(18)基本烈度：在设计基准期（我国取50年）内在一般场地条件下，可能遭遇超越概率（10）的地震烈度。(19)设防烈度：按国家规定权限批准的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。(20)罕遇烈度：50年期限内相应的超越概率23，即大震烈度的地震。(21)设防烈度 (22)多道抗震防线：一个抗震结构体系，有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同作用；(24)鞭梢效应；(25)楼层屈服强度系数；(26)重力荷载代表值：建筑抗震设计用的重力性质的荷载，为结构构件的永久荷载（包括自重）标准值和各种竖向可变荷载组合值之和；(27)等效总重力荷载代表值：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。单质点时为总重力荷载代表值，多质点时为总重力荷载代表值的85%；(28)轴压比：名义轴向应力与混凝土抗压强度之比；(29)强柱弱梁：结构设计时希望梁先于柱发生破坏，塑性铰先发生在梁端，而不是在柱端。(30)砌体的抗震强度设计值：，其中fv为非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，N为砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数。 (31)非结构部件：指在结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧向力的部件(32)等效剪切波速：若计算深度范围内有多层土层，则根据计算深度范围内各土层剪切波速加权平均得到的土层剪切波速即为等效剪切波速。(33)地基土抗震承载力：地基土抗震承载力，其中a为地基土的抗震承载力调整系数，fa为深宽修正后的地基承载力特征值。(34)场地覆盖层厚度：我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）定义：一般情况下，可取地面到剪切波速大于500m/s的坚硬土层或岩层顶的距离。(35)剪压比：剪压比为，是构件截面上平均剪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。二填空题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 。、用于计算框架结构水平地震作用的手算方法一般有 反弯点法 和 D值法 。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。10、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。11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。12地震按震源深浅不同可分为（ 浅源地震 ）、（ 中源地震 ）、（ 深源地震 ）。13地震波可分为（ 体波 ）和（ 面波 ）。体波包括（ 纵波 ）和（ 横波 ）。14纵波的传播速度比横波的传播速度（快）。15造成建筑物和地表的破坏主要以（面波）为主。16地震强度通常用（震级）和（烈度）等反映。17震级相差一级，能量就要相差（32）倍之多。18一般来说，离震中愈近，地震影响愈（大），地震烈度愈（高）。19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。20设计地震分组共分（3）组，用以体现（震级）和（震中距）的影响。21抗震设防的依据是（抗震设防烈度）。22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）。23面波分为（瑞雷波）和（乐甫波）。24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。25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。26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）。27场地的液化等级根据（液化指数）来划分。28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）。29根据建筑使用功能的重要性，按其受地震破坏时产生的后果，将建筑分为（甲类）、（乙类）、（丙类）、（丁类）四个抗震设防类别。30建筑结构抗震验算包括（截面抗震验算）和（抗震变形验算）。31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）。32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。33选择结构体系时，要注意选择合理的（结构构件）及（抗震结构体系）。34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。35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）。36框架结构最佳的抗震机制是（总体机制）。37框架体系的节点常采用（刚接）节点。38结构的变形缝有（伸缩缝）、（温度缝）和（沉降缝）。39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。40（防止倒塌）是多层砌体结构房屋抗震设计的重要问题。41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）。42框架-支撑体系的支撑类型有（中心支撑）和（偏心支撑）。43防止板件失稳的有效方法是限制它的（高厚比）。44屋盖体系中，应尽可能选用（有撑）屋盖。三简答题1. 抗震设防的目标是什么？实现此目标的设计方法是什么？答：目标是对建筑结构应具有的抗震安全性能的总要求。我国抗震规范提出了三水准的设防要求，概括起来是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。第一水准是建筑物在遭受频度较高、强度较低的多遇地震时，一般不损坏也不需要修理。第二水准是建筑物在遭受基本烈度的地震影响时，允许结构部分达到或超过屈服极限，或者结构的部分构件发生裂缝，结构通过塑性变形消耗地震能量，结构的变形和破坏程度发生在可以修复使用的范围之中。第三水准是建筑物遭受预估的罕遇的强烈地震时，不至于发生结构倒塌或危机生命安全的严重破坏。方法：依据三个地震烈度水准，使用两阶段抗震设计方法实现。2. 建筑场地选择的原则是什么？答：选址时应当选择有利地段，避开不利地段。当无法比开始应采取有效地抗震措施。在危险地段，不应建造非临时性的建筑物，尤其是严禁建造甲、乙类建筑物。3. 哪些建筑可不进行地基及基础的抗震承载力验算？答：（1）砌体房屋（2）地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑物：一般单层厂房、单层空旷房屋。不超过8层且高度在25M以下的一般民用框架房屋。基础荷载与上述一般民用框架房屋相当的多层框架厂房。（3）抗震规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。4. 影响液化的因素有哪些？液化对建筑物有哪些危害？答：（1）土层的地质年代（2）土的组成和密实程度（3）液化土层的埋深（4）地下水位深度（5）地震烈度和持续时间。危害：地面开裂下沉使建筑物产生过度下沉或整体倾斜，不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等构件及其节点破坏，使整体开裂和建筑物体型变化处开裂。5. 简述确定结构地震作用的底部剪力法的适用条件及计算步骤。答：适用条件：（1）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）建筑结构在地震作用下的变形以剪切变形为主（4）建筑结构在地震作用时的扭转效应可忽略不计6. 什么时候应考虑竖向地震作用的影响？答：抗震规范规定，8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构、9度时的高层建筑应考虑竖向地震作用。7. 何谓时程分析法，在什么时候须用时程分析法进行补充计算？答：对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。以下情况：甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构高度大于150M的钢结构和7-9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构烈度8度、类场地和9度时高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架采用隔墙和消能减震设计的结构。8. 何谓“抗震概念设计”？“概念设计”与计算设计有何不同？答：指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，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。与计算设计的不同：计算设计是通过地震作用的取值进行结构的抗震验算，而概念设计强调，在工程设计一开始，就应该把握好能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布，构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，概念设计需要辅以必要地计算设计。9. 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。10. 框架结构在什么部位应加密箍筋？答：加密柱端。11. 在多层砌体结构中设置构造柱和圈梁的作用是什么？答：构造柱的作用：可以部分提高墙体的抗剪强度，大大增强房屋的变形能力。墙体开裂后，构造柱与圈梁形成的约束体系可以有效地限制墙体散落，使墙体以滑移等方式大量消耗地震能量，保证房屋不至倒塌。圈梁的作用：与构造柱整浇在一起，形成钢筋混凝土框架，共同约束墙体，提高房屋的整体性及延性，增强房屋的抗倒塌能力。12. 在砌体结构的计算简图中如何确定结构底部固定端标高？答：（1）对于多层砌体结构房屋，当基础埋置较浅时，取为基础顶面（2）当基础埋置较深时，可取为室外地坪下0.5M处（3）当设有整体刚度很大的全地下室时，取为地下室顶板顶部（4）当地下室整体刚度较小或半地下室时，取地下室室内地坪处。13.抗震规范对建筑物抗震设防规定的一般目标是什么；怎样实现该设防目标。目标：抗震设计时，原则上应满足三水准抗震设防目的要求：第一水准：当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震（简称“小震”）影响时，建筑一般应 不受损坏或不需要修理仍能继续使用。（小震不坏）第二水准：当遭受到本地区设防烈度的地震影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理或不经修理仍能继续使用。（中震可修）第三水准：当遭遇到高于本地区设防烈度的罕遇地震（简称“大震”）时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。（大震不倒）抗震设计时，抗震规范采取了二阶段设计方法：（怎样实现设防目标）即第一阶段设计：按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，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的要求。第二阶段设计：在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。至于第二水准抗震设防目标的要求，抗震规范是以抗震构造措施来加以保证的。14.什么是建筑抗震概念设计？概念设计包括哪几方面的内容？所谓“建筑抗震概念设计”，是指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，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。概念设计包括内容：场地、地基、和基础要求。选择有利，避开不利，排除危险。选择对抗震有利的建筑平面、立面和竖向剖面。建筑形体要求简单、规则、对称。选择技术和经济合理的结构体系。建筑场地覆盖厚度确定，应符合下列要求：一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时，可取地面至该土层顶面的距离作为覆盖层厚度。剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层，土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。理解液化地基的概念。液化的概念：在地下水位以下的饱和的松砂和粉土在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势，但因孔隙水来不及排出，使土颗粒处于悬浮态，形成如液体一样，这种现象就称为土的液化。影响土的液化因素：地质年代、土中黏粒含量、上覆非液化层厚度和地下水位深度、土的密实程度、土层埋深、地震烈度和震级。15.什么是设计反应谱？写出按照反应谱理论，单自由度弹性体系结构的底部地震作用的公式，并分析影响结构地震作用的主要因素。根据不同的地面运动记录的统计分析表明，场地的特性、震中距的远近，对反应谱曲线有比较明显的影响。例如，场地愈软，震中距逾远，曲线主峰位置愈向右移，曲线主峰也愈扁平。因此，应按场地类别、近震和远震分别绘出反应谱曲线，然后根据统计分析，从大量的反应谱曲线中找出每种场地和近、远震有代表性的平均反应谱曲线，作为设计用的标准反应谱曲线。影响结构地震作用的主要因素：建筑的重力荷载代表值、动力系数，地震系数 ，地震影响系数。抗震规范就是以地震影响系数作为抗震设计依据的，其数值应根据烈度、场地类别、设计地震分组以及结构自振周期和阻尼比确定。16为什么要限制建筑结构的不规则性，不规则性的类型有哪些？震害调查表明，建筑立面和平面不规则常是造成震害的主要原因。建筑平面不规则的类型：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续建筑竖向不规则的类型：侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变17抗震规范对于多层混凝土结构的防震缝最小宽度是如何规定的？当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝要求。抗震规范规定，防震缝最小宽度应符合下列要求：（1）框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm，超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。（2）框架-剪力墙结构房屋，其防震缝宽度可采用框架结构房屋规定数值的70%，但不宜小于70mm。（3）抗震墙结构房屋，其防震缝宽度可采用框架结构房屋规定数值的50%，且不宜小于70mm。（4）防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度按不利体系考虑，并按低的房屋高度计算缝宽。(5)8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，每一侧的抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距，框架和抗撞墙的内力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况分别进行分析，并按不利情况取值。防震缝两侧抗撞墙的端柱和框架的边柱，箍筋应沿房屋全高加密。18如何确定钢筋混凝土框架结构的抗震等级，影响抗震等级的因素有哪些？影响因素：结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别简述框架柱、梁、节点的抗震设计原则及主要构造措施。框架柱、梁、节点的抗震设计原则：（1）强柱弱梁：要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁中出现，尽量减免或减少在柱中出现。因为塑性铰在柱中出现，很容易形成几何可变体系而倒塌。（2）强剪弱弯：对于梁、柱构件而言，要保证构件出现塑性铰，而不过早地发生剪切破坏，这就要求构件的抗剪承载力大于塑性铰的抗弯承载力，为此，要提高构件的抗剪强度，形成“强剪弱弯”。（3）强节点、强锚固：为了保证延性结构的要求，在梁的塑性铰充分发挥作用前，框架节点、钢筋的锚固不应过早地破坏。19多层砌体房屋横向楼层地震剪力分配中，如何考虑墙体的剪切刚度和弯曲刚度？实验和理论分析表明，当墙体的高宽比h/b4时，剪切变形影响很小，可忽略不计，只需计算弯曲变形。但由于h/b4的墙体的侧移刚度比h/