湘潭大学结构抗震设计原理考试2016年(共7页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上1.2什么是地震波？地震波包含了哪几种波？各种地震波各自的传播特点是什么，对地面和建筑物的影响如何 ? 答：地震引起的振动以弹性波的形式从震源向各个方向传播并释放能量（波动能），这就是地震波。它包括体波和面波。 特点：体波中，纵波周期短，振幅小，速度快，产生颠簸，可以在固体液体中传播。横波周期长，振幅大，只能在固体中传播，产生摇晃。面波振幅大，周期长，只能在地表附近传播，能量大，破坏大，产生颠簸摇晃。故面波的危害最大。1.3 什么是震级？什么是烈度、基本烈度和抗震设防烈度？三种烈度如何确定？答：震级是表征一次地震大小或强弱的等级，是地震释放能量多少的尺度。烈度：表示某

2、一地点地面震动的强烈程度或者说地震影响的强弱程度。确定方法：当设计基准期为五十年时，50年内众值烈度的超越概率为63.2%，这就是第一水准的烈度。基本烈度：在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为10%的地震烈度值。确定方法： 一般情况下，取50年内超越概率10% 的 地震烈度，为第二水准烈度。抗震设防烈度：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。确定方法：一般情况下，取50年内超越概率10% 的 地震烈度。确定方法：它所产生的烈度在50年内的超越概率为2%，作为第三水准烈度。基本烈度与众值烈度相差1.55度，基本烈度与罕遇烈度相差1度。1.4 简述众值烈度、基本烈度

3、和罕遇烈度的划分及其关系。答：当设计基准期为五十年时，50年内众值烈度的超越概率为63.2%，这就是第一水准的烈度。一般情况下，取50年内超越概率10% 的 地震烈度，为第二水准烈度。烈度在50年内的超越概率为2%，作为第三水准烈度。基本烈度与众值烈度相差1.55度，基本烈度与罕遇烈度相差1度。1.5 何谓 “抗震概念设计”？ “抗震概念设计”包括哪些方面的内容?答：定义：抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等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的过程。内容：1、选择对抗震有利的建筑场地避开不利和危险地段。2、合理进行建筑平立面布置（规则、对称、均匀）。3、选择合理结

4、构体系包括多道抗震防线、必要承载力、良好变形能力、合理刚度及承载力的分布等。4、处理好结构构件和非结构构件,保证整体性。5、合理选材，保证施工质量。6、抗震设计宜留有较多的余地。 1.6 我国规范依据建筑使用功能的重要性将建筑分为哪几类？分类的作用是什么？各类建筑的设防标准如何？答：分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。作用是为了确定其抗震设防类别和抗震设防标准。设防标准：甲类：地震作用和抗震措施均 高于本地区设防烈度。乙类：地震作用按本地区设防烈度确定，措施高一度。丙类：地震作用和抗震措施均按本地区设防烈度确定。丁类：地震作用按本地区设防烈度确定，措施降一度1.8 什么是建筑抗震三水准

5、设防目标和两阶段设计方法？答：三水准：小震不坏，中震可修，大震不倒。第一阶段以承载力验算为主，取第一水准地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应。这样既满足了第一水准下必要的承载力可靠度，又满足了第二水准损坏可修的目标。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计而通过概念设计和各种抗震措施来满足第三水准的设计要求。考虑小震作用效应验算承载力和弹性变形 第二阶段是弹塑性变形验算，对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构及特殊要求的建筑结构，除进行第一阶段设计外，还要进行罕遇地震烈度作用下结构薄弱部位的弹塑性变形验算，并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求大震作用下验算

6、结构弹塑性变2.2 什么是场地？什么是等效剪切波速？什么是场地卓越周期？怎样划分场地的类别？答：场地即指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1km2的平面面积。等效剪切波速：计算深度d0与剪切波与地表计算深度之间传播的时间的比值。场地卓越周期：是指抗震设计用的地震影响系数曲线中，反应地震震级、震中距和场地类型等因素的下降段起始点对应的周期值2.3 什么是场地土的液化？怎样判别？影响场地液化的主要因素有那些？选择抗液化措施要考虑哪些因素?答：液化即由固体转变成液体（从应力状态出发，液化的条件是土的法向有效应力为零，土不具有任何抵抗剪切的能力），是一种地

7、基失效形式。判别方式有初步判别和标准贯入试验判别，经过初步判别定为不液化或可不考虑液化影响的场地土，原则上可不进行标准贯入试验的判别。影响因素：1.土的地质年代和组成2.土层的相对密度3.土层的深度和地下水位的深度4.地震烈度和地震持续时间。考虑因素：根据规范给出的液化等级，将处理措施分为三个档次，根据液化等级和建筑抗震设防类别结合工程的具体情况综合考虑选取。同时也可考虑上部结构重力荷载对液化的影响，根据液化震陷量得估计适当调整抗液化措施。2.4 何谓建筑 “类共振现象”? 抗震设计中如何避免其发生？答：当结构的基本自振周期与场地自振周期接近或相等时结构的地震反应最大，使建筑物震害加大。避免措

8、施：在结构的抗震设计中，应使结构的自振周期避开场地的(卓越)周期，以免产生类共振现象。2.5 简述天然地基基础抗震验算的方法。怎样确定地基土的抗震承载力?天然地基土的抗震承载力为什么可以提高？答：验算方法.基础底面的平均压力和边缘最大压力应符合：地基平均压力设计值 P faE ，地基最大压力设计值 Pmax 1.2 faE 零应力区不大于底面积的15%。抗震承载力：aE=zafa，za 抗震承载力调整系数 1.0。根据岩土的性质不同， za 在1-1.5之间。fa 深度宽度修正后的地基承载力特征值。注：软弱土的抗震承载能力不予提高。 为什么可以提高：从地基变形的角度来说，有地震作用时地基上的抗

9、震承载力应比地基土的静承载力大，即一般土的动承载力都要比静承载力大。另外，考虑到地震作用的偶然性和短暂性以及工程结构的经济性，地基在地震作用下的可靠性可以比经历荷载下的适当降低，故在确定地基土的抗震承载力时，其取值应比地基土的静承载力有所提高。3.1 什么是地震反应？什么是地震作用？地震作用和一般静荷载有何不同？计算结构地震作用的方法有哪几类？抗震规范对此有何规定?答：地震反应是指地震引起的结构振动，它包括地震在结构中引起的速度、加速度、位移和内力等。地震作用： 是指地面震动在结构上产生的动态（动力）作用。不同：它不仅取决于地震烈度的大小，而且与建筑物的动力特性有密切关系，而一般的静荷载与动力

10、特性无关，可以独立确定。计算方法：拟静力方法和直接动力分析法。抗震规范采用反应谱理论来确定地震作用。3.2 什么是地震系数和地震影响系数？什么是动力系数？它们有何关系？答：地震系数k， 反映地面震动的强弱程度只与地震烈度有关。地震影响系数，=k, 它是单质点弹性体系在地震时的最大反应（ 最大绝对加速度）a与重力加速度g 的比值。动力系数表示结构地震反应的大小。是单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。关系=k3.3 什么是加速度反应谱曲线？影响aT曲线形状的因素有哪些？ 答：加速度反应谱曲线：若给定地震时地面运动的加速度记录x0（）和体系的阻尼比，则可计算出质点的最大加速度反应Sa与体系自

11、振周期的一条关系曲线，并对不同的值就可得到不同的Sa-T曲线。Sa-T曲线称为加速度反应谱。影响形状的因素是阻尼比、地面运动加速度。 3.4简述确定结构地震作用的底部剪力法和振型分解反应谱法的基本原理和步骤.底部剪力法：该法首先计算地震产生的结构底部的最大剪力，然后将该剪力分配到各质点上作为地震作用。步骤求出结构底部的地震剪力：FEK=1Geq求出结构各层的地震作用和地震剪力。振型分解反应谱法：是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。 3.5 什么是“鞭梢效

12、应”? 设计时如何考虑这种效应?答：鞭梢效应： 局部突出屋面的小建筑（楼电梯间水箱女儿墙等）由于刚度和质量的突变，高振型影响加大，动力变位比下部大得多从而震害加重的现象即所谓的“鞭梢效应”。通过适当调整结构的刚度或质量分布使突出物的频率与整体结构的频率差值增大，可以减少鞭梢效应。3.6 什么是建筑结构的重力荷载代表值？怎样确定？什么是等效总重力荷载？怎样确定？答：重力荷载代表值永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值+可变荷载（雪、灰、楼面活荷载）组合值等效总重力荷载C等效系数，单质取1.0，多质点取0.853.9 结构的自震周期和那些因素有关?近似计算自震周期的方法有哪些 ? 计算多层框架结构的

13、基本周期常采用哪种方法?答：结构的自振周期与其质量和刚度大小有关。自振周期的计算：能量法，折算质量法,顶点位移法,经验公式法，试验方法等。采用相当刚度相当质量法计算多层框架结构的基本周期。3.13 怎样进行结构截面承载力验算?怎样进行抗震变形验算?为什么要进行抗震变形验算？答：截面抗震验算采用多遇地震的作用效应和其它荷载效应组合的多系数表达式进行构件抗震承载力验算。S R /gRER 构件截面承载力设计值（抗力）gRE 承载力调整系数， 用以反映不同材料和受力状态的结构构件具有不同的可靠度指标，gRE1抗震变形验算分两个部分：一是多遇地震作用下结构的弹性变形验算。二是罕遇地震作用下结构的弹塑性

14、变形验算。目的 ：避免建筑物的非结构构件在小震下出现破坏，保证小震不坏。对于砌体结构不进行变形验算。3.14 什么是抗震承载力调整系数?为什么要引入这一系数?答：RE承载力抗震调整系数：用以反映不同材料和受力状态的结构构件具有不同的抗震可靠指标。地震作用属于偶然的短期作用，它在建筑的设计使用寿命内可能发生也可能不发生，因此，当地震发生时，结构的安全度可以低于非抗震时结构构件承载能力极限状态时的安全度。3.15 什么是楼层屈服强度系数?怎样计算？怎样判断结构薄弱层或薄弱部位? 单层厂房柱的薄弱部位在哪？ 答：楼层屈服强度系数：是指按钢筋混凝土构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕

15、遇地震作用计算的楼层弹性地震剪力的比值；对于排架柱，指按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力与按罕遇地震作用 计算的弹性地震弯矩的比值。y= VyVe抗震规范建议，对于y沿高度分布均匀的结构，薄弱层可取在底层，对于y沿高度分布不均匀的结构，薄弱层可去在y为最小的楼层和相对较小的楼层，一般不超过23处。 对于单层厂房，薄弱层可取在上柱。4.3何谓“多道防震防线”？意义何在?选择第一道防线构件原则是什么？答：所谓多道抗震防线的概念，通常指的是：整个抗震结构体系，由若干个延性较好的分体系组成, 并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余

16、度， 有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。意义： 第一道抗震防线被破坏以后，第二道乃至第三道抗震防线可以接替，抵挡后续的地震冲击，可保证建筑物最低限度的安全，防止倒塌。原则：梁首先屈服，保护结构不倒塌。4.4为什么要设防震缝？如何合理设置？答：避免因地震造成建筑物整体振动不协调而产生破坏。防震缝应根据烈度、结构材料种类、结构类型、结构 单元的高度和高差情况设置：A 留有足够的宽度, 最小缝宽应符合规定以防止房屋之间或结构单元与单元地震时相互碰撞;B 两侧上部结构完全分开.基础可不设防震缝,也可结合沉降缝要求贯通到地基。C 对于设防烈度6度

17、以上房屋，所有伸缩缝、沉降缝均应满足抗震缝要求综合考虑，三缝合一 4.6 什么是延性及延性比？为什么抗震结构要具有延性？如何改善构件的延性？答：延性的定义：进入破坏阶段以后，从屈服开始至达极限承载力或达到以后承载能力无明显降低期间，后期发生的非弹性变形的能力。为什么要具有延性：延性具备两种能力，包括承受较大非弹性变形同时强度无明显下降的能力及利用滞回特性吸收能量的能力。“无明显降低”比较认同的指标是，不低于其极限承载力的85延性是抗震性能非常重要的标志，应以设计延性结构为基本目标。提高结构延性是增加结构抗震潜力，增强结构抗倒塌能力，并使抗震设计做到经济合理的重要途径之一。 改善构件及结构延性的

18、途径 ：（1）控制构件的破坏形态弯曲破坏的延性远远大于剪切破坏的延性。 称为：“强剪弱弯”设计原则（2）控制框架结构的破坏机制梁的弯曲破坏先于柱的弯曲破坏。称为：“强柱弱梁”设计原则（3）结构构件破坏与节点破坏的关系使构件的破坏先于节点的破坏。称为：“强节点弱构件”设计原则4.2抗震结构体系在结构平面布置与竖向布置中应注意哪些问题？结构平面及竖向有哪些不规则类型？答：建筑物的平立面（图形）布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层。建筑竖向的质量、刚度的变化要均匀，防止出现竖向收进过大。平面不规则：扭转不规则，凸凹不规则，楼板局部不连续。竖向不规则：侧向刚度不规则，楼层承载力突变，竖向

19、抗侧力构件不连续。5.3 抗震设计为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比？答：高宽比越大，产生的倾覆力矩会造成基础转动还会在两侧柱墙中引起较大轴力使上部结构产生较大侧移，影响结构整体稳定。5.4 什么是抗震等级？多层及高层钢筋混凝土结构设计时为什么要划分抗震等级？是如何划分的？答：钢筋混凝土房屋的抗震等级是重要的设计参数。抗震等级是确定结构、构件抗震计算和抗震措施的标准。抗震等级的高低体现了对抗震性能要求的高低程度。抗震等级的划分体现了对不同设防类别、不同结构类型、不同烈度、同一烈度但不同高度的钢筋混凝土房屋结构延性要求的不同。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要

20、程度确定，共分四个等级，一级最高。根据高规，B级高度高层建筑的抗震等级最高为特一级。5.8 如何设计框架结构合理的破坏机制？为什么梁铰机制比柱铰机制对抗震有利？A 梁铰机制（整体屈服机制），塑性铰集中出现在梁端，除柱脚外，柱端无铰B 柱铰机制（局部屈服机制），同一楼层柱上下端形成塑性铰，该层结构变形迅速加大，成为不稳定结构而倒塌C 混合铰机制（混合机制），梁铰与柱铰破坏机制相比的优势，塑性铰出现在梁上较为有利 ：梁铰分散在各层，不至于形成倒塌机构梁铰数量多，同样延性和耗能要求下，塑性转动要求低，梁是受弯构件，容易实现大的延性和耗能能力 5.10 什么是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”原则？在截面设计

21、中如何体现？答：强柱弱梁：要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或推迟柱端形成塑性铰。强剪弱弯：对于梁、柱构件，要保证构件出现塑性铰而不过早剪坏，因此，要使构件抗剪承载力大于塑性铰抗弯承载力，实现延性的弯曲破坏。对于强柱弱梁，调整构件之间承载力相对大小，实现合理屈服机制。对于强剪弱弯，调整正、斜截面承载力大小。5.11 D值法和反弯点法有什么不同？用改进反弯点法（D值法）计算在水平地震作用下框架结构的内力的方法和步骤是什么？答：不同：当框架的高度较大、层数较多时，柱子的截面尺寸一般较大，这时梁、柱的线刚度之比往往要小于3，反弯点法不再适用，必须对反弯点法进行改进。方法：假定同

22、层各节点有转角但转角相同；假定同层各节点的侧移相同，据此对柱子刚度进行修正。步骤：、计算各层柱的侧移刚度D、计算各柱分配剪力、确定反弯点高度y 、计算柱端弯矩、计算梁端弯矩、梁端剪力、 计算柱轴力N ，N为各层柱上梁端剪力之和5.12抗震设计中，是否希望钢筋实际的屈服强度比设计强度高太多？为什么？抗震结构施工中，钢筋代换应遵循什么原则？能否随意以强度等级较高的钢筋代替原设计中的主筋？为什么？答：由于考虑强柱弱梁，不希望钢筋实际的屈服强度比设计强度高太多，怕改变框架结构的破坏形态。原则：a、用高级别钢筋等强度代换低级别钢筋时，因钢筋面积减小，工作应力提高，钢筋弹性模量Ea稍小，相应的应变增大，应

23、进行裂缝宽度验算，某些对变形限制较严格的结构，尚应进行变形验算。b、用低级别钢筋等强度代换高级别钢筋时，应考虑到钢筋面积或根数增加影响到钢筋的排列、锚固长度、根数以及因力偶臂减小而引起承载力不足问题。c、用同级别的较粗钢筋，以扩大钢筋间距，减少每米宽度内的钢筋根数，等截面代换较小直径的钢筋，如水池池壁、地下室外墙，应进行抗裂、裂缝宽度的验算。d、对有抗震要求的框架，不宜以强度等级较高的钢筋代换原设计中的钢筋。在抗震设计中，框架结构要求“强柱弱梁”，剧梁先出现塑性铰，而柱子仍处于弹性工作范围。不希望钢筋的实际屈服强度此设计强度高得太多，怕改变框架结构的破坏形态。 e、将高一级钢筋降级使用，采取等

24、截面或等根数代换6.5多层砌体结构房屋的抗震构造措施包括哪些方面？为什么要限制多层砌体房屋的高宽比和抗震墙最大间距？答：构造柱、圈梁、楼盖结构及其连接、楼梯间。限制抗震横墙的最大间距就是为了满足楼盖对传递地震作用所需的刚度要求。限制最大高宽比 主要满足稳定性要求 ，为了防止建筑物在水平地震作用下不发生整体弯曲破坏6.6抗震设计对于砌体结构的结构方案与布置有哪些主要要求？为什么要这样规定？由于底部框架-抗震墙房屋是一种“上刚下柔”的结构体系，针对这一特点，为防止底层塑性变形集中而发生严重震害，应对这类房屋的结构方案和结构布置进行严格限制，如：底部框架沿纵横两个方向均匀对称设置一定数量的抗震墙规定底部与上部砌体的刚度比限值底部框架-抗震墙的抗震墙下应设置墙下条形基础、筏形基础或桩基。6.8 楼层水平地震剪力的分配主要与哪些因素有关？横向、纵向水平地震剪力怎样分配到各片墙体？与墙体的刚度和楼盖的刚度有关。横向的地震剪力由横向墙体承担。纵向的地震剪力由纵向墙体承担。6.9 圈梁和构造柱对砌体结构的抗震作用是什么？答：构造柱的作用： 可以明显改善砌体房屋的抗震性能，构造柱和圈粱一起形成隐性框架（弱框架），大大提高房屋的整体性