建筑结构抗震设计试题集

建筑结构抗震设计试题集内容摘要：

现。 答： （ 1）使梁端先于柱端产生塑性铰，控制构件破坏的先后顺序，形成合理的破坏机制 （ 2）防止梁、柱端先发生脆性的剪切破坏，以保证塑性铰有足够的变形能力 在截面抗震验算中，为保证强柱弱梁，《建筑抗震设计规范》规定： 对一、二、三级框架的梁柱节点处，（除框架顶层和柱轴压比小于 及框支梁与框支柱的节点外），柱端组合 的弯矩设计值应符合：  bcc MM  其中 c 为柱端弯矩增大系数，（一级为取 ,二级取 ,三级取 ） 为保证强剪弱弯，应使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值，对一、二、三级框架梁，梁端截面组合的剪力设计值调整为： Gbnrblbvb Vl MMV   对一、二、三级框架柱，柱端截面组合的剪力设计值调整为： nrclcvc H MMV  1 什么叫轴压比。 为什么要限制柱的轴压比。 答：轴压比：ccAfNn 柱组合的轴向压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之和 轴压比大小是影响柱破坏形态和变形性能的重要因素，受压构件的位移延性随轴压比增加而减小，为保证延性框架结构的实现，应限制柱的轴压比 1 为什么要限制多层砌体房屋抗震横墙间距。 答： (1)横墙间距过大，会使横墙抗震能力减弱，横墙间距应能满足抗震承载力的要求。 （ 2）横墙间距过大，会使纵墙侧向支撑减少，房屋整体性降低 （ 3）横墙间距过大，会使楼盖水平刚度不足而发生过大的平面内变形，从而不能有效地将水平地震作用均匀传递给各抗侧力构件，这将使纵墙先发生出平面的过大弯曲变形而导致破坏，即横墙间距应能保证楼盖传递水平地震作用所需的刚度要求。 1 在什么情况下结构会产生扭转振动。 如何采取措施避免或降低扭转振动。 答：体型复杂的结构，质量和刚度分布明显不均匀、不对称的结构，在地震作用下会产生扭转，主要原因是结构质量中心和刚度中心不重合 措施：建筑平面布置应简单规整 质量中心和刚度中心应尽量一致 对复杂 体型的建筑物应予以处理 1 什么是剪压比，为什么要限制剪压比。 答：剪压比是截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比。 剪压比过大 ,混凝土会过早发生斜压破坏 ,箍筋不能充分发挥作用 ,它对构件的变形能力也有显著影响，因此应限制梁端截面的剪压比。 1 什么是震级。 什么是地震烈度。 如何评定震级和烈度的大小。 答：震级是表示地震本身大小的等级，它以地震释放的能量为尺度，根据地震仪记录到的地震波来确定 地震烈度是指某地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度，它是按地震造成的后果分类的。 震级的大小一般用里氏震级表 达 地震烈度是根据地震烈度表，即地震时人的感觉、器物的反应、建筑物破坏和地表现象划分的。 1 在软弱土层、液化土层和严重不均匀土层上建桥时，可采取那些措施来增大基础强度和稳定性。 答： （ 1) 换土或采用砂桩。 （ 2） 减轻结构自重、加大基底面积、减少基底偏心。 (3) 增加基础埋置深度、穿过液化土层。 (4)采用桩基础或沉井基础。 以增大基础强度与稳定性，减小地震力，避免扭转破坏。 1 抗震设计时，为什么要对框架梁柱端进行箍筋加密。 答： 梁柱端箍筋加密：加强对混凝土的约束，提高梁柱 端塑性铰的变形能力， 提高构件的延性和抗震性能，同时避免纵筋的受压屈曲 多层砌体房屋中，为什么楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。 答： （ 1）楼梯间横墙间距较小，水平方向刚度相对较大，承担的地震作用亦较大，而楼梯间墙体的横向支承少，受到地震作用时墙体最易破坏 （ 2）房屋端部和转角处，由于刚度较大以及在地震时的扭转作用，地震反应明显增大，受力复杂，应力比较集中；另外房屋端部和转角处所受房屋的整体约束作用相对较弱，楼梯间布置于此，约束更差，抗震能力降低，墙体的破坏更为严重 2 地基抗震承载力比地基静承载力提 高的原因。 答： （ 1）建筑物静荷载在地基上所引起的压力，作用时间很长，地基土由此所产生的压缩变形将包括弹性变形和残余变形两部分，而地震持续时间很短，对于一般粘性土，建筑物因地面运动而作用于地基上的压力，只能使土层产生弹性变形，而土的弹性变形比土的残余变形小得多，所以，要使地基产生相同的压缩变形，所需的由地震作用引起的压应力将大于所需的静荷载压应力； （ 2）土的动强度和静强度有所不同 （ 3）考虑地震作用的偶然性、短时性以及工程的经济性，抗震设计安全度略有降低 2 采用底部剪力法计算房屋建筑地 震作用的适用范围。 在计算中，如何考虑长周期结构高振型的影响。 答： 剪力法的适用条件： （ 1）房屋结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀 （ 2）房屋的总高度不超过 40m （ 3）房屋结构在地震运动作用下的变形以剪切变形为主 （ 4）房屋结构在地震运动作用下的扭转效应可忽略不计 为考虑长周期高振型的影响，《建筑抗震设计规范》规定：当房屋建筑结构的基本周期 gTT  时，在顶部附加水平地震作用，取 Eknn FF  再将余下的水平地震作用 Ekn F)1(  分配给各质点： Eknnjjjiii FHGHGF )1(1  结构顶部的水平地震作用为 nF 和 nF 之和 2 钢筋混凝土框架房屋因建筑、结构布置不当产生的震害有哪些表现。 引起震害的原因是什么。 答：（ 1） 建筑平面形状复杂，由于扭转效应、应 力集中震害加重 （ 2）房屋立面凹进凸出，可导致建筑物竖向质量和刚度突变，使结构某些部位的地震反应过于剧烈，加重震害 （ 3）房屋高宽比较大，底层框架柱可能因地震倾覆力矩引起的巨大压力或拉力而发生剪压或受拉破坏 （ 4）防震缝设置不当，若防震缝宽度不够，相邻建筑物易发生碰撞而造成破坏 （ 5）结构物在平面质量与刚度分布不均匀（如抗侧力构件分布不恰当），使房屋质量中心与刚度中心不重合，引起扭转作用和局部应力集中，加重震害 （ 6）结构物沿竖向质量与刚度分布不均匀，在地震中往往会形成薄弱层，产生较大的应力集中或塑性变形， 造成破坏 2 简述确定水平地震作用的振型分解反应谱法的主要步骤 （ 1）计算多自由度结构的自振周期及相应振型； （ 2）求出对应于每一振型的最大地震作用（同一振型中各质点地震作用将同时达到最大值）； （ 3）求出每一振型相应的地震作用效应； （ 4）将这些效应进行组合，以求得结构的地震作用效应。 2 简述框架节点抗震设计的基本原则 （ 1）节点的承载力不应低于其连接构件的承载力； （ 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）梁柱纵筋在节点区内应有可 靠的锚固； （ 5）节点配筋不应使施工过分困难。 六、 计算题 某两层钢筋混凝土框架，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等kN120201  GG ，每层层高皆为 ，各层的层间刚度相同 m/kN863021  DD ；Ⅱ类场地，设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度为 ，设计分组为第二组，结构的阻尼比为 。 （ 1）求结构的自振频率和振型，并验证其主振型的正交性 （ 2）试用振型分解反应谱法计算框架的楼层地震剪 力 解 1）：（ 1）计算刚度矩阵 mkNkkk /1 7 2 6 028 6 3 02111  mkNkkk /8 6 3 022112  mkNkk /8 6 3 0222  （ 2）求自振频率 ])(4)()[(2 1 21122211212112221112221212 2,1 kkkkmmkmkmkmkmmm   ])8630(863017260[(1202004)172601208630120()172601208630120[(1202002 122    srad/  srad/  （ 3）求主振型 当 srad /  6 3 0 1 7 2 6 212112111112   k kmXX  当 srad /  212112212122   k kmXX  （ 4）验证主振型的正交性 质量矩阵的正交性 }]{[}{ 21   TT XmX 刚度矩阵的正交性 06 1 0 6 3 08 6 3 0 8 6 3 01 7 2 6 06 1 0 0 }]{[}{ 21     TT XkX 解 2）： 由表 查得：Ⅱ类场地，第二组， Tg= 由表 查得： 7 度多遇地震 max  第一自振周期gg TTTT 5s, 111   第二自振周期gg TTTT 5s, 122   （ 1）相应于第一振型自振周期 1T 的地震影响系数： m a x11  TT g 第一振型参与系数 222121111 iiiniiimm 于是： 2 0 00 0 2 3  GF  2 0  GF  第一振型的层间剪力：  FV  FFV （ 2）相应于第二振型自振周期 2T 的地震影响系数： m a x22  TT g 第二振型参与系数 )()(222122122 iiiniiimm 于是： 2 0 00 0 7 7  GF  2 0 0)6 1 (2 7 7  GF  第二振型的层间剪力：  FV  FFV （ 3）由 SRSS 法，计算各楼层地震剪力： )( 2222222  j jVV 222 2 211  j jVV 某两层钢筋混凝土框架，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等kN120201  GG ，每层层高皆为 ，框架的自振周期 T ；各层的层间刚度相同 m/kN863021  DD ；Ⅱ类场地， 7 度第二组（ ) s, m a x  gT ，结构的阻尼比为  ，试按底部剪力法计算框架的楼层地震剪力，并验算弹性层间位移是否满足要求（   450/1e ）。 解：（ 1）求结构总水平地震作用： m a x11   TT g )1 2 0 01 2 0 0(  GF  （ 2）求作用在各质点上的水平地震作用 sTsT g  1  Tn  FF  )1( nEk1111  FHGHGFnjjj )( 2 0 041 2 0 0 41 2 0 0   nnEk1222 )1( FFHGHGFnjjj  )( 81200   （ 3）求层间剪力  FFV  FV （ 4）验算层间弹性位移 0 7 6 3 0/  450/1512/14000/  （满足） 0 5 4 6 3 0/  4。