1、建筑结构抗震 平时作业答题一. 解释名词1. 震级答：震级是衡量地震释放能量大小的尺度。2. 地震烈度答：地震烈度是指地震对地表和工程结构影响的强度程度，是衡量地震引起后果的一种尺度。3. 抗震设防烈度答：抗震设防烈度是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。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%3%的地震强度，抗震规范取为第三水准烈度，当基本烈度 6 度时为 7 度强，7 度时为 8 度强，8 度时为9 度弱，9 度时为 9 度强。5. 液化答：在地下水位以下的松散的饱和砂土或饱和粉土受到地震作用时，土颗粒间有压密的趋势，因此表现为
2、土中孔隙水压力增高以及孔隙水向外运动，引起地面出现喷水冒砂现象，或因更多水分来不及排出，致使土颗粒处于悬浮状态，形成有如“液体”一样的现象，称为液化。6. 自振周期答：从物体的振动规律可知，在结构的刚度与自振周期之前，存在着一种固定的关系，即结构的刚度愈大，其自振周期愈短；反知，结构的刚度愈小，其自振周期愈长。因此，工程上习惯于用结构的自振周期来反映刚度对地震作用的影响。于是，在计算结构地震作用的公式中，将出现反映结构刚度影响的物理量结构的自振周期 T17. 底部剪力法答：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
3、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. 轴压比答：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. 刚性楼盖答：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. 延性答：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
4、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？答：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
5、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？答：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
6、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
7、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 80kPa，100kPa 和120kPa 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？答：顶部附加地震作用是针对建筑顶部有局部构筑物而采取的计算处理方法.(比如水
8、箱,楼梯间),构筑物不能形成一个结构层但有明显质量与高度,在地震时要产生地震效应，所以在结构分析中采用附加地震作用来做整体结构计算。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？设计反应谱特点有：1.阻尼比对反应谱影响很大。2.对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。3.对于速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期增大，随后趋于常数。4.对于位移反应谱，幅值随周期增大。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？答: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
9、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
10、“概念设计”？ 为什么要进行概念设计？答：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
11、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？答：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。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？答：“强柱弱梁” 的设计原则是要
12、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。
13、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过分困难。10. 多层砌体房屋的楼层水平地震剪力应按什么原则分配？答：应按以下原则分配：(1)现浇和装配整体式钢筋混凝土楼( 屋)盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件的等效刚度比例分配；(2)木楼(屋) 盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配；(3)普通预制板的装配式钢筋混凝土楼( 屋)盖的建筑，可取上述两种分配结果的平均值；(4)考虑空间作用、楼盖变形和扭转的影响时，可按各有关规定对上述分配结果作适当调整。
