华南理工大学网络教育建筑结构抗震-随堂作业主观题.doc

建筑结构抗震 随堂作业一. 解释名词1. 震级震级是衡量一次地震所释放能量的大小的尺度。震级的表示方法有很多，目前国际上常用的是里氏震级。震级表示一次地震释放能量的多少，也是表示地震强度大小的指标，一次地震只有一个震级。2. 地震烈度地震烈度是指地震对地表和工程结构影响的强弱程度，是衡量地震引起后果的一种尺度。一般地说，震中区地震影响最大，震中烈度最高；距震中越远，地震影响越小，烈度越低；反之，距震中越近，烈度就越高。此外，地震烈度还与地震震级、震源深度、地震波传递介质、表土性质、建筑物动力特性、施工质量等诸多因素有关。3. 抗震设防烈度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。一般情况下，取50年内超越概率为10%的地震烈度。抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图的地震基本烈度。4. 罕遇地震罕遇地震是指发生机会较少的地震，罕遇地震烈度时的地震，50年内的超越概率为2%3%，重现期约16002400年。基本烈度与罕遇烈度相差约为1度。5. 液化地震时，饱和砂土和粉土的颗粒在强烈震动下发生相对位移，颗粒结构有压密趋势，如其本身渗透系数较小，短时间内孔隙水来不及排泄而受到挤压，孔隙水压力将急剧增加，使原先的土颗粒通过其接触点传递的压力减少。当有效压力完全消失时，则砂土和粉土处于悬浮状态。此时，土体的抗剪强度等于零，形成有如液体的现象，称为“液化”。6. 自振周期无阻尼单自由度体系自由振动曲线方程是一个周期函数，每隔一个T时间，质点就又回到了原来的运动状态。这样，时间间隔T就称为体系的自振周期，而把自振周期T的倒数，即单位时间内质点振动的次数f称为体系的频率。7. 底部剪力法对高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，根据地震反应谱理论，以工程结构底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作用相等，来确定结构总地震作用的方法，可先计算出作用于结构的总水平地震作用，即作用于结构底部的总剪力，然后将此总水平地震作用按一定的规律再分配给各个质点，这种方法称为底部剪力法。8. 轴压比轴压比指柱（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。它反映了柱（墙）的受压情况。9. 刚性楼盖刚性楼盖，实为刚性楼板，是一个假定的结构概念。 其含义是假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。10. 延性 延性，物理术语，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。2什么是二阶段设计方法？答：为实现建筑物在使用期间，对不同频度和强度的地震，应具有不同的抵抗能力的要求，抗震规范提出了二阶段设计方法以实现上述3个烈度水准的抗震设防要求。1. 第一阶段设计第一阶段设计是在方案布置符合抗震设计原则的前提下，按与基本烈度相对应的众值烈度(相当于小震)的地震动参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与其它荷载效应按一定的组合系数进行组合，并对结构构件截面进行承载力验算，对于较高的建筑物还要进行变形验算，以控制其侧向变形不要过大。这样，既满足第一水准下必要的承载力可靠度，又可满足第二水准的设防要求(损坏可修)，然后再通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求。对于大多数结构，一般可只进行第一阶段的设计，但对于少部分结构，如有特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构，除了应进行第一阶段的设计外，还要进行第二阶段的设计。2. 第二阶段的设计按与基本烈度相对应的罕遇烈度(相当于大震)验算结构的弹塑性层间变形是否满足规范要求(不发生倒塌)，如果有变形过大的薄弱层(或部位)，则应修改设计或采取相应的构造措施，以使其能够满足第三水准的设防要求(大震不倒)。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？答：可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的建筑：(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分别小于80kPa，100kPa 和120kPa的土层；(3) 可不进行上部结构抗震验算的建筑。原因：根据我国多次强地震中建筑遭受破坏的资料的分析，以上在天然地基上的各类建筑极少产生由于地基破坏而引起的结构破坏，故可不进行地基及基础的抗震承载力验算。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：当时，由于高振型的影响，并通过对大量结构地震反应直接动力分析的结果表明，若按式(3.5.12)计算，则结构顶部的地震剪力偏小，故需进行调整。调整的方法是将结构总地震作用的一部分作为集中力作用结构顶部，再将余下的部分按倒三角形分配给各质点。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？答：为了便于计算，抗震规范采用与体系自振周期T之间的关系作为设计用反应谱，并将用表示，称为地震影响系数。特点：反应谱曲线由四部分组成：1、在 范围内，曲线为一线性上升段；2、在范围内，曲线为一水平线，即取的最大值；3、在范围内，曲线采用式(3.2.13)所示的下降段，衰减指数取0.9；4、在范围内，曲线采用式(3.2.14)所示的直线下降段，下降段斜率调整系数为0.02，阻尼调整系数为1.0。但应注意，当时，就会超出设计反应谱的适用范围，此时所采用的地震影响系数需做专门研究。影响因素：地震烈度、场地类别、结构阻尼比、结构自振周期、场地特征周期等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。实际上，一般地基并非刚性，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。这种现象称为地基与结构的相互作用。基与结构相互作用使得地基运动和结构动力特性都发生了改变，其互相影响如下：(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“概念设计”？ 为什么要进行概念设计？答：概念设计：在工程设计一开始，就应把握好能量输入、房屋体形、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，再辅以必要的计算和构造措施，就有可能使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度，这即是概念设计。概念设计的必要性：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。8.按抗震规范结构体系应符合什么要求？答：抗震规范关于抗震结构体系，有下列各项要求：(1) 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；(2) 宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力；(3) 应具备必要的强度，良好的变形和耗能能力；(4) 宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部消弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。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：强柱弱梁原则：要求控制梁、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。保证其手段：人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。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。梁截面尺寸应符合下列要求：(1) 梁的截面宽度不宜小于200mm，且不宜小于柱宽的12；(2) 梁截面的高宽比不宜大于4；(3) 梁净跨与截面高度之比不宜小于4。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：各道抗震横墙所分担的地震剪力的大小，或者说，将横向楼层地震剪力分配给各道抗震横墙上的地震剪力的大小，不仅取决于各道抗震横墙的层间抗侧力刚度，而且视楼(屋)盖的水平刚度而定。具体分配原则：(1)刚性楼(屋)盖（抗震横墙间距符合规定的现浇及装配整体式钢筋混凝土楼(屋)盖。当受横向水平地震作用时，可视为绝对刚性的连续梁，而抗震横墙为弹性支座），其楼层水平地震剪力可按各道抗震横墙的横截面面积比例进行分配。(2)柔性楼(屋)盖（