河北大学工程结构抗震设计理论测试样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
一、 简答题)
1、 .什么是反应谱, 抗震设计反应谱曲线是如何确定的?

地震反应谱是指单自由度体系最大地震反应与体系自振周期T之间的关系曲线, 根据地震反应内容的不同, 可分为位移反应谱、 速度反应谱及加速度反应谱。
为满足一般建筑的抗震设计要求, 应根据大量强震记录计算出每条记录的反应谱曲线, 并按形状因素进行分类, 然后经过统计分析, 求出最有代表性的平均曲线, 成为标准反应谱曲线, 以此作为设计反应谱曲线。

2、 什么是框架柱的轴压比和剪跨比? 在框架柱抗震设计中为何要控制柱子的轴压比及剪跨比?

轴压比是指柱地震作用组合的轴压力设计值与柱多得全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比, n=N/f A。
间跨比是指 =a/h 其中a为集中荷载作用点至梁端的距离。( 91)
轴压比是影响柱破坏形态和变形特征的重要因素, 轴压比越大, 则柱的延性越差, 当n较小时, 柱为大偏心受压构件, 呈 延性破坏; 当n较大时, 柱为小偏心受压构件, 呈脆性破坏。因此为保证地震 时柱的延性, 抗震设计规范要求轴压比不宜超过限制规定且轴压比限制应适当减小。
框架梁、 柱最小截面尺寸的限制可有间跨比限制来实现。因为间跨比过大, 构建混凝土就会较早地发生脆性破坏。应尽量避免出现短柱, 同时截面尺寸也不宜过小。

3、 哪些结构需要考虑竖向地震作用? 怎样确定结构的竖向地震作用?

《建筑抗震设计规范》规定: 设防烈度为8度和9度区的大跨度结构、 长悬臂结构, 以及设防烈度为9度区的高层建筑, 除计算水平地震作用之外, 还应计算竖向地震作用。
可采用类似于水平地震作用的底部剪力法, 计算高层建筑及高耸结构的竖向地震作用。即首先确定结构底部总竖向地震作用, 然后计算作用在结构各质点上的竖向地震作用。
对于平板型网架、 大跨度屋盖、 长悬臂结构等大跨度机构的各主要构件, 可认为竖向地震作用的分布与重力荷载的分布相同。

4、 为什么要对场地土进行类别划分, 如何划分?

场地土是指场地范围内的地基土。研究表明场地土质坚硬程度不同对场地地震动的大小有明显的影响。因此, 《建筑抗震设计规范》根据场地土层剪切波速大小及范围奖场地土划分为5类型。

5、 试述刚性楼盖、 柔性楼盖和中等刚度楼盖砌体结构的层剪力分配方法。( 128-129)
刚性楼盖: 假定其自身水平平面内的刚度为无限大, 只发生刚体平移 , 并把楼盖在其平面内看做刚性连续梁, 而抗震横墙视为该梁的弹性支座。此时各横墙分担的水平地震剪力与其康侧翼刚度成正比。
柔性楼盖: 在横向水平地震剪力作用下楼盖在其平面内不但有平移, 而且有弯曲变形, 课将其视为水平支撑在各抗震横墙上的多跨简支梁。各抗震横墙上承担的水平地震作用为该墙体的从属面积范围内的重力荷载代表值产生的水平地震作用, 因而各横墙上承担的水平地震剪力可按该从属面积上的重力荷载代表值的比例分配。
中等刚性楼盖: 可近似按上述两种楼盖的分配方法的平均值进行横向水平地震剪力的分配。
6、 试述抗震设计目标, 并说明大、 中、 小震如何划分?
在一定经济条件下, 最大限度减轻建筑物的地震破坏, 保障人民生命财产的安全。”小震不坏, 中震可修、 大震不倒”。
当设计基准期为50年时, 概率密度曲线的峰值烈度对应的超过概率为63.2％, 将这一峰值烈度定义为小震烈度。当超越概率为10％时所对应的地震烈度, 称为中震烈度, 当超越概率为2％-3％时所对应的地震烈度, 称为大震烈度。
7、 延性框架设计中为何要求”强剪弱弯”? 框架梁设计中如何保证”强剪弱弯”?

8、 什么是场地土的卓越周期? 卓越周期对建筑物抗震有什么影响?
场地土的卓越周期是场地的重要地震动参数之一, 它的长短随场地土类型、 地质构造、 震级、 震源深度、 震中距大小等因素而变化。
震害表明, 当建筑物的自振周期与场地卓越周期相等或相近时, 建筑物与场地发生共振, 则建筑物的震害往往趋于严重。

9、 试述建筑抗震设计目标及计算方法。
在一定经济条件下, 最大限度减轻建筑物的地震破坏, 保障人民生命财产的安全。”小震不坏, 中震可修、 大震不倒”。
具体经过”三水准”的抗震设防要求和”两阶段”的抗震设计方法实现。

10、 框架结构地震作用下, 哪些构件抗力计算方法与静力作用抗力计算方法不同? 为什么不同? 承载力抗震调整系数γＲＥ的意义如何?

承载力抗震调整系数γＲＥ : 在进行结构抗震设计时, 对结构构件承载力除以调整系数γＲＥ, 使承载力提高, 主要意义如下
（1） 动力荷载下材料强度比静力荷载下高
（2） 地震作用是偶然作用, 结构抗震可靠度要求可比承受其它荷载作用下的可靠度要低些。
11、 延性框架设计中为何要保证”强柱弱梁”? 框架柱设计中如何保证”强柱弱梁”?
( 88) 两种破坏形式:
弱柱型
弱梁型

为了使塑性铰首先在梁中出现, 同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。
1. 梁、 柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度( 强剪弱弯)
2.梁、 柱截面的剪压比不宜过大
3. 梁、 柱的剪跨比要有所限制
4、 柱的轴压比不宜过大
5、 纵向钢筋的配筋率应该合适
6、 梁、 柱纵向钢筋的接头与锚固应符合规范规定。
7、 箍筋在一定范围内应加密

12、 试述砌体结构中构造柱和圈梁的作用。
构造柱的作用: 能够部分提高墙体的抗剪强度, 打打增强房屋的变形能力。墙体开裂后, 构造柱与圈梁形成约束系能够优先地限制墙体散落, 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, 增强房屋的康倒塌能力。
设置钢筋混凝土的构造柱及圈梁后, 不但能够提高墙体的抗剪能力, 还能够明显提高结构的极限变形能力。
圈梁主要作用是提高房屋空间刚度、 增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、 抗拉强度,其实圈梁就像水桶外边的抱箍。 非抗震设防区, 圈梁的主要作用是加强砌体结构房屋的整体刚度, 防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋的不得影响。 在地震区, 圈梁的主要作用有: 增强纵、 横墙的连结, 提高房屋整体性; 作为楼盖的边缘构件, 提高楼盖的水平刚度; 减小墙的自由长度, 提高墙体的稳定性; 限制墙体斜裂缝的开展和延伸, 提高墙体的抗剪强度; 减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。 同时, 圈梁的受力比较复杂, 故对一般圈梁均应按构造要求来进行处理。
13、 地震作用计算方法有哪些? 各适用于什么情况?
由于地震作用的复杂性和地震作用发生的强度的不确定性, 以及结构和体形的差异等, 地震作用的计算方法是不同的。可分为简化方法和较复杂的精确方法;
1） 底部剪力法 2) 振型分解反应谱法3) 时程分析法 4) 静力弹塑性方法
1） 不超过40m的规则结构: 底部剪力法
2） 一般的规则结构: 两个主轴的振型分解反应谱法
3） 质量和刚度分布明显不对称结构: 考虑扭转或 双向地震作用的振型分解反应谱法
4） 8、 9度时的大跨、 长悬臂结构和9度的高层建筑: 考虑竖向地震作用
5） 特别不规则、 甲类和超过规定范围的高层建筑: 一维或二维时程分析法的补充计算
15、 框架结构抗震设计中为何要控制钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比及钢筋实测屈服强度与标准值之比?

16、 何谓”鞭端效应”? 在底部剪力法中如何来反映其影响?
由于突出屋面部分的质量、 刚度与下层想比突然变小, 而突出屋面部分的振幅几句增大, 往往使结构附属结构破坏较为严重, 成为鞭端效应
当采用底部剪力法对具有突出屋面的屋顶尖、 女儿墙等多层结构进行抗震计算时, 应进行修正( 49)
17《建筑抗震设计规范》根据建筑使用功能的重要性, 将建筑抗震设防类别分为哪四类?
建筑根据其使用功能的重要性划分为甲类、 乙类、 丙类及丁类4个抗震设防分类。

18、 阶段设计法的具体内容是什么?
第一阶段: 对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算; 在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。
第二阶段: 对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。

19、 何谓”建筑抗震概念设计”?
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总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计。
基本内容有三部分:
1.建筑设计应重视建筑结构的规则性;
2.合理的建筑结构体系选择;
3.抗侧力结构和构件的延性设计。

20、 中国《抗震规范》规定, 在什么情况下, 应考虑竖向地震作用?
《建筑抗震设计规范》规定: 设防烈度为8度和9度区的大跨度结构、 长悬臂结构, 以及设防烈度为9度区的高层建筑, 除计算水平地震作用之外, 还应计算竖向地震作用。

21、 关于梁柱塑性铰设计, 应遵循那些原则?

22 ”三水准”设计原则是什么原则?
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的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。

23、 在强烈地震作用下, 各类建筑物发生严重破坏, 按其破坏形态及直接原因可分为哪几类?
( 1) 结构承载能力不足或变形过大而造成的破坏
( 2) 、 结构丧失整体性而引起的破坏
( 3) 、 地基失效引起的破坏
( 4) 、 梁式桥的结构破坏。

24、 何谓加速度反应谱?
25、 地震环境是指什么?

26、 何谓结构薄弱层?
所谓的薄弱层, 是指在强烈地地震作用下, 结构首先发生屈服并产生较大弹塑性变形的部位。
位置在下列情况确定:
1) 楼层屈服强度系数沿房屋高度分布均匀的结构, 可取底层;
2) 楼层屈服强度系数沿房屋高度分布不均匀的结构, 可取该系数最小的楼层( 部位) 和相对较小的楼层, 一般不超过2-3处;
3) 单层厂房, 可取上层;

三、 填空
1、 软弱粘性土层是指7、 8、 和9度时, 地基承载力特征值分别小于、 80 、 100 和 120 Kpa的土层。
2、 验算天然地基在地震作用下的竖向承载力时, 按地震作用效应 标准组合 。

3、 对于多层, 由于它的侧移容易计算, 故一般采用、 计算基本周期; 而对于高层钢筋混凝土框架、 框架-抗震墙结构, 可采用、 计算结构基本周期。
4、 场地在遭受到相同裂度的远震比近震 难 液化。
5、 裂度愈高的地区, 地面运动就1、 越剧烈 , 显然土层就 越易 液化。
6、 地面加速度越大, 地震的影响1、 , 即地震烈度2、
7、 、 在进行多层框架的内力分析时, 采用在水平荷载下的 反弯点法或D值法 以及在竖向荷载下的 弯矩二次分配法和分层法 。
8、 《抗震规范》根据1、 建筑抗震重要性类别 、 2、 地震作用 、 3、 结构类型 和 4、 房屋高度 将框架结构和框架- 抗震墙结构划分不同的抗震等级。
9、 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框架、 框架-抗震墙结构的水平地震作用标准值, 可按底部剪力法计算。
10、 对现浇钢筋混凝土框架, 梁端弯矩的调幅系数可取 0.8~0.9 。
11、 砂土和粉土的 黏粒含量百分率 是影响土层液化的一个重要因素。
12、 建筑场地类别根据土层等效 剪切波速 和场地、 覆盖层厚度 分为4类 。
13、 抗震墙墙板厚度不应小于、 160mm , 且不小于层高的、 200mm , 底部加强部分的墙厚不应小于层高的 1/16 , 且不小于 200mm 。
14、 场地条件对建筑震害的影响主要因素是 场地土的刚性 、 场地覆盖层厚度 。
15、 底层框架-抗震房屋的纵横两个方向, 第二层与底层侧向刚度的比值, 抗震6、 7 度时不应、 大于2.5 , 8度时不应大于 2.0 , 且均不应小于3、 1.0 。
16、 装配式钢筋混凝土框架梁端弯矩调幅系数可取 0.7~0.8 。
17、 在进行框架结构抗震设计时除了保证框架梁、 柱具有足够的、 延性 和 曲阜玩具 外还必须保证框架节点的、 强度和延性 。
18、 、 底部两层框架-抗震房屋的纵横两个方向, 底层与底部第二层测向刚度应接近, 第三层与底部第二层测向刚度的比值, 6、 7度时不应大于、 , 8度时不应大于、 , 且均不应小于、 。
19、 单层厂房横向计算的基本假定中, 地震作用沿厂房高度按 分布。
四、 解释概念
震级: 反映一次地震本身大小的等级, 用M表示

式中A表示标准地震仪距震中100km纪录的最大水平地动位移, 单位为微米。

基本裂度: 一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用Ib表示。

地震烈度: 一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度, 简称为烈度。用I表示。
设防烈度: 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设防烈度, 用Id表示。)
五、 计算: 已作习题类型, 平时测验题型

5、 单层钢筋混凝土框架计算简图如( 图a) 所示, 集中于屋盖处的重力荷载代表值G=1500kN( 图b) , 梁的抗弯刚度EI=∞, 柱的截面尺寸b×h=400mm×400mm,采用C20的混凝土, 结构的阻尼比=0.05。Ⅱ类场地, 设防裂度为7度, 设计基本地震加速度为0.10g,建筑所在地区的设计地震分为组第二组, 试确定在多遇地震作用下框架的水平地震作用标准值, 并绘出地震内力图。计算参数: C20的混凝土弹性模量。

1、 某三层钢筋混凝土框架结构( 丙类建筑) , 阻尼比ζ＝0.05。楼层重力荷载为G3＝5000  kＮ( 第三层) , G2＝7500  kＮ( 第二层) ,G1＝8000kＮ( 第一层) 。结构平面图、 剖面图见下图(图中括号内为杆件相对线刚度值), 结构基本自振周期T１＝0.38ｓ。该建筑物位于Ⅰ类场地土上, 设防烈度为8度( 0.2ｇ) , 设计分类为第一组。
( 一) 、 试用底部剪力法计算多遇地震下各层水平地震作用标准值( δn=0) 。
( 二) 、 用反弯点法求解水平地震作用下DB梁B端弯矩(假定底层反弯点在2／3柱高处; 其它层反弯点在柱中)。
( 三) 、 在水平地震作用基本组合时, DB梁B端弯矩MB＝－300 kＮ•ｍ, BE梁B端弯矩MB＝100 kＮ•ｍ。试按”强柱弱梁”原则确定AB柱B端弯矩( 二级框架) 。
( 四) 、 在地震作用基本组合下, AB柱轴向压力N＝1800 kＮ, 柱子截面尺寸ｂ×ｈ＝400×400ｍｍ, 混凝土采用C30, fc＝14.3Ｎ／ｍｍ２, 试计算此柱的轴压比是否满足要求。

第二题图( 括号内为构件相对线刚度)
2、 三层钢筋混凝土框架结构( 丙类建筑) , 阻尼比ζ＝0.05。楼层重力荷载为G3＝6500  kＮ( 第三层) , G2＝7500  kＮ( 第二层) ,G1＝8000 kＮ( 第一层) 。结构平面图、 剖面图见下图(图中括号内为杆件相对线刚度值), 结构基本自振周期T１＝0.42ｓ。该建筑物位于Ⅱ类场地土上, 设防烈度为7度( 0.15ｇ) , 设计分类为第一组。
( 一) 、 试用底部剪力法计算多遇地震下各层水平地震作用标准值( δn=0) 。
( 二) 、 用反弯点法求解水平地震作用下DB梁B端弯矩(假定底层反弯点在2／3柱高处; 其它层反弯点在柱中)。
( 三) 、 在水平地震作用基本组合时, DB梁D端弯矩MD＝－280 kＮ•ｍ, DB梁B端弯矩MB＝100 kＮ•ｍ, 竖向荷载代表值q=60 kＮ／m, 梁的净跨ln=6.0m, 试按”强剪弱弯”原则确定DB梁D端剪力。( 三级框架) 。
( 四) 、 在地震作用基本组合下, AB柱轴向压力N＝2100 kＮ, 柱子截面尺寸ｂ×ｈ＝450×450ｍｍ, 混凝土采用C30, fc＝14.3Ｎ／ｍｍ２, 试计算此柱的轴压比是否满足要求。

　　　　　　　　　　平面图

计算简图( 括号内为构件相对线刚度)

3、 已知框架梁考虑地震作用的两端弯矩设计值 ( 单位) , 梁上线荷载设计值, 实际配筋如下图。抗震等级一级, 梁截面尺寸350mm×750mm, 混凝土强度等级C30, 纵向钢筋HRB335, 箍筋HPB235, 试进行梁的斜截面抗震设计。

1、

4、 某框架柱截面尺寸b×h=400mm400mm,每侧配置HRB335钢筋220, 混凝土强度等级C20.。上、 下端考虑地震作用组合经调整后的弯矩设计值分别为, ; 竖向荷载引起的轴向力标准值, 柱净高.。试求抗震等级分别为一级、 二级时, 节点上柱端截面、 下柱端截面的剪力设计值。,