北航土木防震结构课程小测验答案2014课件

1、 复习课复习课考试日期：考试日期：12月月27号号 16:00-18:00 F102结构抗震设计小测验结构抗震设计小测验(1)1. 地震按其成因分为地震按其成因分为 和天然地震。和天然地震。 天然地震又可分为天然地震又可分为 和和 。引起。引起 的的 根本原因是板壳构造运动。根本原因是板壳构造运动。 2.地震动的三要素是地震动的峰值、地震动的三要素是地震动的峰值、 和和 。3.地震震级差一倍，振幅就相差地震震级差一倍，振幅就相差 倍，能量相差约倍，能量相差约 倍。倍。4.一次地震，表示地震大小的震级有一次地震，表示地震大小的震级有 个，地震烈度有个，地震烈度有 个。个。 5.小震的超越概率为小

2、震的超越概率为 ；中震的超越概率为；中震的超越概率为 ；大震的超越概；大震的超越概率为率为 。诱发地震诱发地震构造地震构造地震火山地震火山地震构造地震构造地震频谱频谱 和和 持续时间持续时间1030一一多多63.2%10%2%-3%6.我国位于世界两大地震构造系我国位于世界两大地震构造系 和和 的交汇区域的交汇区域.7.我国建筑抗震设计的基本准则：我国建筑抗震设计的基本准则： 、 、 。 8.建筑物平、立面布置的基本原则：建筑物平、立面布置的基本原则： 。 9.平面不规则类型包括：平面不规则类型包括： 、 、 。10.竖向不规则类型包括：竖向不规则类型包括： 、 、 。大陆地震构造系大陆地震构

3、造系环太平洋地震构造系环太平洋地震构造系小震不坏、小震不坏、 中震可修、中震可修、 大震不倒大震不倒 对称对称、规则规则、质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀扭转不规则扭转不规则 、 凹凸不规则凹凸不规则 、楼板局部不连续楼板局部不连续侧向刚度不规则侧向刚度不规则、 竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续 、 楼层承载力突变楼层承载力突变结构抗震设计小测验结构抗震设计小测验(2)1. 从破坏性质和工程对策角度出发，地震对结构的破坏作用可从破坏性质和工程对策角度出发，地震对结构的破坏作用可分为以下两种类型：分为以下两种类型： 、 。2. 一般用一般用 来反映场地土的软硬。来反映场地土的软硬。3

4、地下基岩或剪切波速大于地下基岩或剪切波速大于 的坚硬土层至地表面的距离，的坚硬土层至地表面的距离，称为称为“覆盖层厚度覆盖层厚度”。 4. 多层土的地震效应主要取决于三个基本因素：多层土的地震效应主要取决于三个基本因素： 、 和和 。5. 液化的判别的两大步骤：液化的判别的两大步骤： 和和 。6. 抗液化措施是对液化地基的综合处理，总要求是：抗液化措施是对液化地基的综合处理，总要求是： 。场地的震动作用、场地的震动作用、 场地场地 地基的破坏作用地基的破坏作用 剪切波速剪切波速 500m/s覆盖土层厚度、覆盖土层厚度、 土层剪切波速土层剪切波速 和和 岩土阻抗比岩土阻抗比 初步判别初步判别 和

5、和 标准贯入试验判别标准贯入试验判别 使处理后土层的标准贯人锤击数实测值大于相应的临界值使处理后土层的标准贯人锤击数实测值大于相应的临界值nisiioseVddV1)/(/7.7.已知某建筑场地的钻孔土层已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。场地的类别。层底深度层底深度(m)土层厚度土层厚度(m)土的名称土的名称剪切波速剪切波速m/s9.59.5砂砂17037.828.3淤泥质粘土淤泥质粘土13043.65.8砂砂24060.116.5淤泥质粘土淤泥质粘土200632.9细砂细砂31069.56.5砾混粗砂砾混粗砂520解：解：(1)确定覆盖层

6、厚度确定覆盖层厚度(2)确定等效剪切波速确定等效剪切波速(3)确定建筑场地类别确定建筑场地类别属于属于类场地类场地md63m/s3577.146130/5 .10170/5 . 92010nisiivdd 1580 315 350 0 500sev250500sev140250sevsev140m5m5m35080m3等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场 地地 类类 型型结构抗震设计小测验结构抗震设计小测验(3、4)三层剪切型结构如图所示。三层剪切型结构如图所示。已知已知1T0.433s2T0.202s3T0.136s 1648. 0301. 01 1601. 0676. 02 157. 2

7、47. 23结构处于结构处于8 8度区，度区，I I类场地第一组，结构阻尼比为类场地第一组，结构阻尼比为0.050.05。试分别采用。试分别采用振型分解反应谱法振型分解反应谱法和和底部剪力法底部剪力法，求结构在多遇地震下的，求结构在多遇地震下的最大底部剪力最大底部剪力和和最大顶点位移最大顶点位移。 1.振型分解反应谱法振型分解反应谱法计算步骤计算步骤: :2.计算各振型的地震影响系数：计算各振型的地震影响系数：3.计算各振型的振型参与系数：计算各振型的振型参与系数：4.计算各振型各楼层的水平地震作用：计算各振型各楼层的水平地震作用：1.求体系的自振周期和振型：求体系的自振周期和振型：5.计算各

8、振型的地震作用效应：计算各振型的地震作用效应：6.计算地震作用效应：计算地震作用效应： , 1jjTj.n.njj1 .njj1 jijjijiGF2jSS 1.jSjn121jinijiijniimm解：解：查查 特征周期值表特征周期值表 、水平地震影响系数最大值表、水平地震影响系数最大值表 得：得： s25. 0gT16. 0max1.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震 9 8 7 6地震影响地震影响烈度烈度地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）地震特征周期分组的

9、特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（s）0.90 0.65 0.450.35第三组第三组0.75 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别s25.0gT图 地震影响系数谱曲线 9 . 055 . 005. 09 . 0s433. 0T1s202. 0T2s136. 0T30976.016.0433.025.09 .0max9 .011TTg16. 0max216. 0max3121jinijiijniimm421. 1301. 02648. 05 . 11301. 02648. 05 . 11221510. 0)676.

10、0(2)601. 0(5 . 11)676. 0(2)601. 0(5 . 11222090. 047. 22)57. 2(5 . 1147. 22)57. 2(5 . 11223计算各振型的振型参与系数：计算各振型的振型参与系数： 1648. 0301. 01 1601. 0676. 02 157. 247. 23得第一振型各质点（或各楼面）水平地震作用为得第一振型各质点（或各楼面）水平地震作用为kN818. 0301. 0421. 10976. 08 . 9211FkN321. 1648. 0421. 10976. 08 . 95 . 112FkN359. 11421. 10976. 08

11、 . 90 . 113FjijjijiGF由由第二振型各质点水平地震作用为第二振型各质点水平地震作用为kN081. 1)676. 0()510. 0(16. 08 . 9221FkN721. 0)601. 0()510. 0(16. 08 . 95 . 122FkN800. 01)510. 0(16. 08 . 90 . 123F第三振型各质点水平地震作用为第三振型各质点水平地震作用为kN697. 047. 209. 016. 08 . 9231FkN529. 0)57. 2(09. 016. 08 . 95 . 132FkN141. 0109. 016. 08 . 90 . 133Fm1m2

12、m311F12F13F1振型地震作用标准值2振型3振型21F22F23F31F32F33F则由各振型水平地震作用产生的底部剪力为则由各振型水平地震作用产生的底部剪力为kN498. 3FFFV13121111kN002. 1FFFV23222121kN309. 0FFFV33323131通过振型组合求结构的最大底部剪力为通过振型组合求结构的最大底部剪力为222211VV3.4981.0020.309j3.652kN若仅取前两阶振型反应进行组若仅取前两阶振型反应进行组合合kN639. 3002. 1498. 3V221m1m2m311F12F13F1振型地震作用标准值2振型3振型21F22F23F

13、31F32F33F2221123222222222112131122232132333VFFF jjjFFFFFFFFF由各振型水平地震作用产生的结构顶点位移为由各振型水平地震作用产生的结构顶点位移VVUkkkm10442. 66001.3591200359. 1321. 11800498. 3323212223123VVVUkkkm10799. 06000.800-1200)800. 0(721. 01800081. 1331323333123VVVUkkkm10083. 06000.1411200141. 0)529. 0(1800309. 03通过振型组合求结构

14、的最大顶点位移通过振型组合求结构的最大顶点位移mm492. 6083. 0)799. 0(442. 610UU2223233j若仅取前两阶振型反应进行组合若仅取前两阶振型反应进行组合mm491. 6)799. 0(442. 610U22332.底部剪力法计算体系最大地震反应底部剪力法计算体系最大地震反应计算步骤计算步骤: :2.计算体系的等效重力荷载：计算体系的等效重力荷载：3.计算第一振型的计算第一振型的水平地震影响系数：水平地震影响系数：4.计算结构总的水平地震作用标准值计算结构总的水平地震作用标准值：1.求体系的基本周期和第一阶振型：求体系的基本周期和第一阶振型：5.计算计算顶部附加水平

15、地震作用顶部附加水平地震作用：6.计算各层的水平地震作用标准值计算各层的水平地震作用标准值： 11, T1 njjEeqGGG1cceqEKGF1EKnnFFEKnnjjjiiiHGHGF)1 (F17.计算各层的层间剪力：计算各层的层间剪力：nikkiFV解：求得解：求得 0976. 01则结构的底部剪力为则结构的底部剪力为3EK111F0.85eqiiGG0.85 (1.0 1.52.0) 9.8 0.09763.659kN已知已知 s25. 0gTs35. 04 . 1s433. 01gTT需考虑结构顶部附加集中作用需考虑结构顶部附加集中作用 查查 顶部附加地震作用系数表顶部附加地震作用

16、系数表 得得 105. 007. 0433. 008. 007. 008. 01TnkN384. 0659. 3105. 0FEKnnF则则gTT4 . 11gTT4 . 11)(sTg35. 055. 035. 055. 007. 008. 01T01. 008. 01T02. 008. 01T000顶部附加地震作用系数则作用在结构各楼层上的水平地震作用为则作用在结构各楼层上的水平地震作用为EKnnjjjHGHGF)1 (F1111kN897. 0659. 3)105. 01 (7 .3578 . 952kN211. 1659. 3)105. 01 (7 .3578 . 995 . 1F2k

17、N166. 1659. 3)105. 01 (7 .3578 . 9130 . 1F3由此得结构的顶点位移为由此得结构的顶点位移为3332321EK3FFFFFFUkkknnm10917. 66000.3841.1661200384. 0166. 1211. 11800659. 331123V =F +F +F =0.897+1.211+1.166=3.274KN结构抗震设计小测验结构抗震设计小测验(5)1. 结构布置不合理而产生的震害主要有结构布置不合理而产生的震害主要有 、 、 和和 。 2. 多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：多层和高层钢筋混凝土结构体系包括： 、 、 、筒体结构和框架、

18、筒体结构和框架-筒体结构等。筒体结构等。3.多高层钢筋混凝土结构在平面上布置应多高层钢筋混凝土结构在平面上布置应 、在竖向、在竖向布置应布置应 。4.反弯点法和反弯点法和D值法计算框架内力的区别：值法计算框架内力的区别： 。5.抗震墙结构可按开洞情况、整体系数和惯矩比分为以下四类：抗震墙结构可按开洞情况、整体系数和惯矩比分为以下四类： 整体墙整体墙 、 整体小开口墙整体小开口墙 、 联肢墙联肢墙 和和 壁式框架壁式框架 。 6.框架的变形属于变框架的变形属于变 剪切剪切 形；抗震墙变形属于形；抗震墙变形属于 弯曲弯曲 形；框架抗震墙变形形；框架抗震墙变形属于属于 弯剪弯剪 形。形。扭转破坏、扭

19、转破坏、 薄弱层破坏、薄弱层破坏、 应力集中应力集中 和和 防震缝处碰撞。防震缝处碰撞。框架结构、框架结构、 抗震墙结构抗震墙结构框架框架-抗震墙结构抗震墙结构简单、对称和规则简单、对称和规则 尽可能均匀而少变化，使结构的刚度沿竖向均匀。尽可能均匀而少变化，使结构的刚度沿竖向均匀。 D值法在反弯点法的基础上对柱的抗侧刚度和反弯点高度进行修正值法在反弯点法的基础上对柱的抗侧刚度和反弯点高度进行修正7框架抗震墙结构的内力计算可分为铰接体系和刚接体系，在铰接体系框架抗震墙结构的内力计算可分为铰接体系和刚接体系，在铰接体系中，连梁对抗震墙有中，连梁对抗震墙有 剪力剪力 作用，在刚接体系中，连梁对抗震墙

20、有作用，在刚接体系中，连梁对抗震墙有 剪力和弯矩剪力和弯矩 作用。作用。8.8.用反弯点法计算图示框架内力，图中括号内数字为梁柱的相对线刚度。用反弯点法计算图示框架内力，图中括号内数字为梁柱的相对线刚度。18KN15KN(12)(3)(4)(16)(14)(16)(3)(4)(4)(6)5m6m18KN15KNV21V22V23V11V12V13abcdefghi解：解：(1).柱的剪力柱的剪力KN182V 1jkjkjmjkkiVVi21212323214185.14KN464kkiVVVi222223216187.72KN464kkiVVi底层层间剪力：底层层间剪力：KN3315181V1

21、1111313113339.90KN343kkiVVVi1212131133313.2KN343kkiVVi18KN15KNV21V22V23V11V12V13abcdefghi(2).柱端弯矩柱端弯矩MKN85.1252114. 521221hVMMMMfiifgddgMKN3 .1952172. 721222hVMMheehMKN8 .1963190. 931111hVMMfcdaMKN6 .3963290. 932111hVMMcfadMKN4 .266312 .1331112hVMebMKN8 .526322 .1332112hVMbe18KN15KN(12)(3)(4)(16)(14

22、)(16)(3)(4)(4)(6)5m6mabcdefghi(3).梁端弯矩梁端弯矩MKN85.12gdghMMMKN85.12ifihMMMKN27. 8161212hehgMMMKN03.11161216hehiMMMKN65.32dadgdeMMMMKN33.21)(161414ebehedMMMMKN37.24)(161416ebehefMMMMKN65.32fifcfeMMM18KN15KN(12)(3)(4)(16)(14)(16)(3)(4)(4)(6)5m6mabcdefghi(4).绘制弯矩图绘制弯矩图19.836.632.6521.3312.8512.8512.858.27

23、12.8512.8511.0312.8519.836.619.319.326.452.824.3732.651. 对于多层砌体结构房屋，应优先采用对于多层砌体结构房屋，应优先采用 横墙横墙 承重的结构布置方案，其承重的结构布置方案，其次考虑采用次考虑采用纵、横墙纵、横墙共同承重的结构布置方案，避免采用共同承重的结构布置方案，避免采用 纵墙纵墙承重方案。承重方案。2. 对多层砌体结构的抗震计算，一般只要求进行对多层砌体结构的抗震计算，一般只要求进行水平水平地震作用条件下的地震作用条件下的计算，一般采用计算，一般采用底部剪力底部剪力法进行计算。法进行计算。3. 简述砌体结构房屋横向地震剪力在各横墙上是如何分配的以及纵向地简述砌体结构房屋横向地震剪力在各横墙上是如何分配的以及纵向地震剪