建筑结构抗震设计课后答案6到8章.docx

建筑结构抗震设计建工三版课后思考题和习题解答8、框架节点核心区应满足哪些抗震设计要求？1)梁板对节点区的约束作用2)轴压力对节点区混凝土抗剪强度和节点延性的影响3)剪压比和配箍率对节点区混凝土抗剪强度的影响4)梁纵筋滑移对结构延性的影响5）节点剪力设计值6）节点受剪承载力的设计要求9、确定抗震墙等效刚度的原则是什么？其中考虑了哪些因素？对高层建筑中的剪力墙等构件，通常用位移的大小来间接反映结构刚度的大小。在相同的水平荷载作用下，位移小的结构刚度大；反之位移大的结构刚度小。如果剪力墙在某一水平荷载作用下的顶点位移为u，而某一竖向悬臂受弯构件在相同的水平荷载作用下也有相同的水平位移u，则可以认为剪力墙与竖向悬臂受弯构件具有相同的刚度，故可采用竖向悬臂受弯构件的刚度作为剪力墙的等效刚度，它综合反映了剪力墙弯曲变形、剪切变形和轴向变形等的影响。10、分析框架-抗震墙结构时，用到了哪些假定？用微分方程法进行近似计算(手算)时的基本假定：(a)不考虑结构的扭转。(b)楼板在自身平面内的刚度为无限大，各抗侧力单元在水平方向无相对变形。(c)对抗震墙，只考虑弯曲变形而不计剪切变形;对框架，只考虑整体剪切变形而不计整体弯曲变形(即不计杆件的轴向变形)。(d)结构的刚度和质量沿高度的分布比较均匀。(e)各量沿房屋高度为连续变化。第6章钢结构抗震1.多高层钢结构梁柱刚性连接断裂破坏的主要原因是什么？焊缝缺陷三轴应力影响构造缺陷焊缝金属冲击韧性低2.钢框架柱发生水平断裂破坏的可能原因是什么？竖向地震使柱中出现动拉力，由于应变速率高，使材料变脆；加上焊缝和截面弯矩与剪力的不利影响，造成柱水平断裂。3.为什么楼板与钢梁一般应采用栓钉或其他元件连接？进行多高层钢结构多遇地震作用下的反应分析时，可考虑现浇混凝土楼板与钢梁的共同作用。此时楼板可作为梁翼缘的一部来计算梁的弹性截面特性。故在设计中应保证楼板与钢梁间有可靠的连接措施。4.为什么进行罕遇地震结构反应分析时，不考虑楼板与钢梁的共同作用？进行多高层钢结构罕遇地震反应分析时，考虑到此时楼板与梁的连接可能遭到破坏，则不应考虑楼板与梁的共同工作。5.进行钢框架地震反应分析与进行钢筋混凝土框架地震反应分析相比有何特殊因素要考虑？相邻楼层质量比、刚度比；承载力；考虑柱的轴向变形；钢框架的长细比和宽厚比。6.在同样的设防烈度条件下，为什么多高层建筑钢结构的地震作用大于多高层建筑钢筋混凝土结构？延性好？立面收进尺寸的比例；任意楼层抗侧力构件的总的受剪高层钢结构的位移影响；计入梁柱节点域剪切变形；7.对于框架支撑结构体系，为什么要求框架任一楼层所承担的地震剪力不得小于一定的数值？钢支撑或混凝土心筒部分的刚度大，可能承担整体结构绝大部分地震作用力。但其延性较差，为发挥钢框架部分延性好的作用，承担起第二道结构抗震防线的责任，要求钢框架的抗震承载力不能太小，故要求框架任一楼层所承担的地震剪力不得小于一定的数值。8.抗震设计时，支撑斜杆的承载力为什么折减？考虑支撑在地震反复轴力作用下的特征，即：支撑在反复轴力作用下，屈曲荷载逐渐下降，下降的幅度与支撑长细比有关，支撑长细比有关越大下降幅度越大。故折减之，用受循环荷载时的强度降低系数折减。9.防止框架梁柱连接脆性破坏可采取什么措施？严格控制焊接工艺操作，减少焊接缺陷;焊缝冲击韧性不能过低。适当加大梁腹板下部的割槽口，提高焊缝质量;补充腹板与抗剪连接板之间的焊缝;采用梁端加盖板和加腋，或梁柱采用全焊方式来加强连接的强度;利用节点域的塑性变形能力，为此节点域可设计成先于梁端屈服。可利用“强节点弱杆件”的抗震设计概念，将梁端附近截面局部削弱，如梁端狗骨式设。10.中心支撑钢框架抗震设计应注意哪些问题?计算地震作用下人行支撑和V型斜杆的内力时地震作用的标准值乘以1.5；支撑杆件长细比宽厚比；宜采用双轴对称截面8度以上抗震结构可采用带有消能装置的中心支撑体系。11.偏心支撑钢框架抗震设计应注意哪些问题?偏心支撑框架的抗震设计应保证罕遇地震下结构屈服发生消能梁段上；消能梁段腹板不得加焊贴板提高其承载力，不得在腹板上开洞；为保证塑性变形过程中消能梁段的腹板不发生局部屈曲，按规定在梁腹板两侧设置加劲肋；内力调整；5层以上结构采用偏心支撑框架时，顶层可不设偏心梁段。第7章单厂抗震1单层厂房主要有哪些地震破坏现象？（请简略答）主要是围护结构的破坏。型天窗是厂房抗震的薄弱部位，震害主要表现为支撑杆件失稳弯曲，支撑与天窗立柱连接节点被拉脱，天窗立柱根部开裂或折断等。屋面板错动滑落，甚至引起屋架的失稳倒塌。厂房受纵向水平地震作用时的破坏程度重于受横向地震作用时的破坏程度。主要的破坏形式有：(1)天窗两侧竖向支撑斜杆拉断，节点破坏(2)屋面板与屋架的连接焊缝剪断，屋面板从屋架上滑脱坠地。屋架的震害主要是端头混凝土酥裂掉角、支撑大型屋面板的支墩折断、端节间上弦剪断等。（3）屋面的破坏或屋盖的倒塌。柱根处也会发生沿厂房纵向的水平断裂。(4)纵向围护砖墙出现斜裂缝。柱的局部震害则较常见：主要有：（1）上柱柱身变截面处酥裂或折断。（2）柱顶与屋面梁的连接处由于受力复杂易发生剪裂、压酥、拉裂或锚筋拔出、钢筋弯折等震害。（3）由于高振型的影响，高低跨两个屋盖产生相反方向的运动，使中柱柱肩产生竖向拉裂。（4）下柱下部出现横向裂缝或折断，后者会造成倒塌等严重后果。（5）柱间支撑产生压屈。2单层厂房质量集中的原则是什么？房屋的质量一般是分布的。当采用有限自由度模型时，通常需把房屋的质量集中到楼盖或屋盖处；集中质量一般位于屋架下弦（柱顶）处。计算结构的动力特性时，应根据“周期等效”的原则；计算结构的地震作用时，对于排架柱应根据柱底“弯矩相等”的原则，对于刚性剪力墙应根据墙底“剪力相等”的原则，经过换算分析后确定。3“无吊车单层厂房有多少不同的屋盖标高，就有多少个集中质量”,这种说法对吗？不对。等高排架可简化为单自由度体系。不等高排架，可按不同高度处屋盖的数量和屋盖之间的连接方式，简化成多自由度体系。例如，当屋盖位于两个不同高度处时，可简化为二自由度体系。图7-10示出了在三个高度处有屋盖时的计算简图。应注意的是，在图7-10中，当H1H2时，仍为三质点体系。4在什么情况下考虑吊车桥架的质量？为什么？吊车桥架对排架的自振周期影响很小。因此，在计算自振周期时可不考虑其对质点质量的贡献。这样做一般是偏于安全的。这是因为吊车桥架是局部质量，此局部质量不能有效地对整体结构的动力特性产生可观的影响；确定厂房的地震作用时，对设有桥式吊车的厂房，除将厂房重力荷载按前述弯矩等效原则集中于屋盖标高处外，还应考虑吊车桥架的重力荷载。因为桥架是个较大的动质量，地震时会引起厂房的强烈的局部震动。5什么情况下可不进行厂房横向和纵向的截面抗震验算？按规范规定采取构造措施的单层砖柱厂房，当符合下列条件时，可不进行横向或纵向截面抗震验算：（1）7度I、II类场地，柱顶标高不超过4.5m，且结构单元两端均有山墙的单跨及等高多跨砖柱厂房，可不进行横向和纵向抗震验算。（2）7度I、II类场地，柱顶标高不超过6.6m，两侧设有厚度不小于240mm且开洞截面面积不超过50%的外纵墙、结构单元两端均有山墙的单跨厂房，可不进行纵向抗震验算。6单层厂房横向抗震计算一般采用什么计算模型？厂房的横向抗震计算应考虑屋盖平面内的变形，按图7-7所示的多质点空间结构模型计算。按平面排架计算时，应把计算结果乘以调整系数，以考虑空间工作和扭转的影响。7单层厂房横向抗震计算应考虑哪些因素进行内力调整？按平面排架计算厂房的横向地震作用时，排架的基本自振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用；考虑空间工作和扭转影响的内力调整；高低跨交接处上柱地震作用效应的调整；吊车桥架引起的地震作用效应增大系数。8单层厂房纵向抗震计算有哪些方法？试简述各种方法的步骤与要点。空间分析法：适用于任何类型的厂房。要点：屋盖模型化为有限刚度的水平剪切梁，各质量均堆聚成质点，堆聚的程度视结构的复杂程度以及需要计算的内容而定。一般需用计算机进行数值计算。同一柱列的柱顶纵向水平位移相同，且仅关心纵向水平位移时，则可对每一纵向柱列只取一个自由度，把厂房连续分布的质量分别按周期等效原则（计算自振周期时）和内力等效原则（计算地震作用时）集中至各柱列柱顶处，并考虑柱、柱间支撑、纵墙等抗侧力构件的纵向刚度和屋盖的弹性变形，形成“并联多质点体系”的简化的空间结构计算模型。步骤：柱列的侧移刚度和屋盖的剪切刚度；结构的自振周期和振型；各阶振型的质点水平地震作用；各阶振型的质点侧移；柱列脱离体上各阶振型的柱顶地震力；各柱列柱顶处的水平地震力。修正刚度法：此法是把厂房纵向视为一个单自由度体系，求出总地震作用后，再按各柱列的修正刚度，把总地震作用分配到各柱列。此法适用于单跨或等高多跨钢筋混凝土无檩和有檩屋盖厂房。厂房纵向的基本自振周期；柱列地震作用的计算；构件地震作用的计算柱列法：对纵墙对称布置的单跨厂房和采用轻型屋盖的多跨厂房，可用柱列法计算。此法以跨度中线划界，取各柱列独立进行分析，使计算得到简化。拟能量法：此法适用于不等高的钢筋混凝土弹性屋盖厂房。基本自振周期的计算柱列地震作用。9柱列法的适用条件是什么？当砖柱厂房为纵墙对称布置的单跨厂房或具有轻型屋盖的多跨厂房时，各柱列或具有相同的位移，或相互间联系较弱。这时，可把厂房沿每跨的纵向中线切开，对每个柱列分别进行抗震分析，这种分析方法就称为柱列法。10.柱列的刚度如何计算？其中用到哪些假定？柱的纵向侧移刚度，柱间纵墙的纵向侧移刚度与柱间支撑的侧移刚度求和。假定：各杆相交处均为铰接；略去截面应力较小的竖杆和水平杆的变形，只考虑钢斜杆的轴向变形。11.简述厂房柱间支撑的抗震设置要求。厂房柱间支撑的构造，应符合下列要求：（1）柱间支撑应采用型钢，支撑形式宜采用交叉式，其斜杆与水平面的交角不宜大于55。（2）支撑杆件的长细比，不宜超过表7-18的规定。（3）下柱支撑的下节点位置和构造措施，应保证将地震作用直接传给基础（图721）；当6度和7度不能直接传给基础时，应考虑支撑对柱和基础的不利影响；（4）交叉支撑在交叉点应设置节点板，其厚度不应小于10mm，斜杆与交叉节点板应焊接，与端节点板宜焊接。12.为什么要控制柱间支撑交叉斜杆的最大长细比？在同一高度的两根交叉斜杆一根受拉，另一根受压；受压斜杆与受拉斜杆的应力比值因斜杆的长细比不同而不同。当斜杆的长细比200时，压杆将较早地受压失稳而退出工作，故限之。13.屋架（屋面梁）与柱顶的连接有哪些形式？各有何特点？屋架（屋面梁）与柱顶的连接有焊接、螺栓连接和钢板铰连接三种形式。焊接连接的构造接近刚性，变形能力差。故8度时宜采用螺栓，9度时宜采用钢板铰，亦可采用螺栓；屋架（屋面梁）端部支承垫板的厚度不宜小于16mm。14.墙与柱如何连接？其中考虑了哪些因素？单层钢筋混凝土柱厂房的砌体隔墙和围护墙应符合下列要求：（1）内嵌式砌体隔墙与柱宜脱开或柔性连接，并应采取措施使墙体稳定，隔墙顶部应设现浇钢筋混凝土压顶梁。（2）厂房的砌体围护墙宜采用外贴式并与柱（包括抗风柱）可靠拉结，一般墙体应沿墙高每隔500mm与柱内伸出的26水平钢筋拉结（3）砌体围护墙在下列部位应设置现浇钢筋混凝土圈梁。第8章隔震、减震、结构控制1试从结构抗震思想的演变探讨结构抗震的发展方向。刚性结构体系柔性结构体系 延性结构（通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形消耗地震能量，使结构物至少保证“坏而不倒”，这就是对“延性结构体系”的基本要求。）以隔震、减震、制振技术为特色的结构控制设计理论与实践，便是这种努力的结果。2为什么硬土地基采用隔震措施较软土地基效果好？3阻尼耗能在结构减震中的应用范围有哪些？阻尼器通常安装在支撑处、框架与剪力墙的连接处、梁柱连接处、以及上部结构与基础连接处等有相对变形或相对位移的地方。有代表性的阻尼器主要有两类，一类是与速度相关的粘弹型阻尼器；另一类是以摩擦或金属屈服为特征的位移相关型阻尼器。4TMD会增大主体结构的地震反应吗？5主动控制有哪些缺点？怎样克服这些缺点？利用外部能源，在结构受地震激励而运动的过程中，实时地施加控制力、改变结构动力特性，以减小结构地震反应。对结构实施主动控制，相当于改变了结构动力特性，增大了结构刚度与阻尼、减小了地震作用，从而达到减震目的。主动拉索控制系统的优点在于：（1）施加控制力所需能量相对较小；（2）拉索本身是结构的构件，因而不必对结构进行较大的改动。