建筑结构抗震设计课后习题答案

⑷先期振动历史或者土层地质年代；土的颗粒组成及密实程度；埋置深度、地下水；地震烈度和持续时间第3章结构地震反应分析与抗震计算

1.结构抗震设计计算有几种方法？各种方法在什么情况下采用？底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法、静力弹塑性法⑴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结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法⑵除⑴外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法⑶特别不规则的建筑、甲类建筑和表3—10所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值

2.什么是地震作用？什么是地震反应？地震作用结构所受最大的地震惯性力；地震反应由地震动引起的结构内力、变形、位移及结构运动速度与加速度等统称为结构地震反应是地震动通过结构惯性引起的

3.什么是地震反应谱？什么是设计反应谱？它们有何关系？地震反应谱为便于求地震作用，将单自由度体系的地震最大绝对加速度、速度和位移与其自振周期T的关系定义为地震反应谱设计反应谱地震反应谱是根据已发生的地震地面运动记录计算得到的，而工程结构抗震设计需考虑的是将来发生的地震对结构造成的影响工程结构抗震设计不能采用某一确定地震记录的反应谱，考虑到地震的随机性、复杂性，确定一条供设计之用的反应谱，称之为设计反应谱设计抗震反应谱和实际地震反应谱是不同的，实际地震反应谱能够具体反映1次地震动过程的频谱特性，而抗震设计反应谱是从工程设计的角度，在总体上把握具有某一类特征的地震动特性地震反应谱为设计反应谱提供设计依据

4.计算地震作用时结构的质量或重力荷载应怎样取？质量连续化描述（分布质量）、集中化描述（集中质量）；进行结构抗震设计时，所考虑的重力荷载，称为重力荷载代表值结构的重力荷载分恒载（自重）和活载（可变荷载）两种活载的变异性较大，我国荷载规范规定的活载标准值是按50年最大活载的平均值加

0.5〜

1.5倍的均方差确定的，地震发生时，活载不一定达到标准值的水平，一般小于标准值，因此计算重力荷载代表值时可对活载折减抗震规范规定GE=Dk+1do

5.什么是地震系数和地震影响系数？它们有什么关系？F=mg演max S〃（T）=Gk/36……（3-41）g%6max其中一地震系数，通过地震系数可将地震动振幅对地震反应谱的影响分离出来，是确定地震烈度的一个定量指标一动力系数为地震影响系数，是多次地震作用下不同周期相同阻尼比的理想简化的单质点体Q T,C系的结构加速度反应与重力加速度之比

6.为什么软场地的＞硬场地的？为什么远震〉近震？场地特征周期是根据覆盖层厚度d和土层等效剪切波速Vs按公式T=4d/Vs计算的周期，而软场地的Vs小于硬场地的Vs,远震的Vs小于近震Vs,故之

7、一般结构应进行哪些抗震验算？以达到什么目的？为满足“小震不坏中震可修大震不倒”的抗震要求，规范规定进行下列内容的抗震验算

①多遇地震下结构允许弹性变形验算，以防止非结构构件（隔墙、幕墙、建筑装饰等）破坏

②多遇地震下强度验算，以防止结构构件破坏

③罕遇地震下结构的弹塑性变形验算，以防止结构倒塌“中震可修”抗震要求，通过构造措施加以保证

8、结构弹塑性地震位移反应一般应采用什么方法计算？什么结构可采用简化方法计算？逐步积分法其简化方法适用于不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架结构和填充墙钢筋混凝土框架结构、不超过20层且层刚度无突变的钢框架结构及单层钢筋混凝土柱厂房

9、什么是楼层屈服强度系数？怎样计算？楼层屈服强度系数€y为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层i抗剪承载力和按罕遇地震作用下楼层i弹性地震剪力的比值gy计算

10、怎样判断结构薄弱层和部位？对于沿高度分布不均匀的框架结构，在地震作用下一般发生塑性变形集中现象，即塑性变形集中发生在某一或某几个楼层（图3-36）,发生的部位为最小或相对较小的楼层，称之为结构薄弱层原因是，较小的楼层在地震作用下会率先屈服，这些楼层屈后将引起卸载作用，限制地震作用进一步增加，从而保护其他楼层不屈服判别

①对于沿高度分布均匀的框架结构，分析表明，此时一般结构底层的层间变形最大，因而可将底层当做结构薄弱层

②对于沿高度分布不均匀的框架结构，取该系数最小的楼层

③对于单层钢筋混凝土柱厂房，薄弱层一般出现在上柱多层框架结构楼层屈服强度系数沿高度分布均匀与否，可通过参数a判别

11.哪些结构需要考虑竖向地震作用？设防烈度为8度和9度区的大跨度屋盖结构，长悬臂结构，烟囱及类似高耸结构和设防烈度为9度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用

12.为什么抗震设计截面承载力可以提高？地震作用时间很短，快速加载时，材料强度会有所提高进行结构抗震设计时，对结构构件承载力加以调整（提高），主要考虑下列因素⑴动力荷载下材料强度比静力荷载下高；⑵地震是偶然作用，结构的抗震可靠度要求可比承受其他荷载的可靠度要求低

13.进行时程分析时，怎样选用地震波？P86最好选用本地历史上的强震记录，如果没有这样的记录，也可选用震中距和场地条件相近的其他地区的强震记录，或选用主要周期接近的场地卓越周期或其反应谱接近当地设计反应谱的人工地震波第4章多层砌体结构抗震

1.怎样理解多层砖房震害的一般规律？.

1.刚性楼盖房屋，上层破坏轻、下层破坏重；柔性楼盖房屋，上层破坏重、下层破坏轻；.

2.横墙承重房屋的震害轻于纵墙承重房屋；.

3.坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基和非均匀地基上的震害；.

4.预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重；.

5.外廊式房屋往往地震破坏较重；・

6.房屋两端、转角、楼梯间、附属结构震害较重

2.怎样考虑多层砌体结构抗震的垂直地震作用？一般来说，垂直地震作用对多层砌体结构所造成的破坏比例相对较小P98/

3.在多层砌体中设置圈梁的作用是什么？

①加强纵横墙的连接，加强整个房屋的整体性；

②圈梁可箍住楼盖，增强其整体刚度；

③减小墙体的自由长度，增强墙体的稳定性；

④可提高房屋的抗剪强度，约束墙体裂缝的开展；

⑤抵抗地基不均匀沉降，减小构造柱计算长度

4.怎样理解底部框架房屋底部框架设计原则？因底部刚度小，上部刚度大，竖向刚度急剧变化，抗震性能较差为了防止底部因变形集中而发生严重的震害，在抗震设计中必须在结构底部加设抗震墙，不得采用纯框架布置采用两道防线的思想进行设计，即在结构弹性阶段，不考虑框架柱的抗剪贡献，而由抗震墙承担全部纵横向的地震剪力在结构进入弹塑性阶段后，考虑到抗震墙的损伤，由抗震墙和框架柱共同承担地震剪力第5章钢混结构抗震

1.什么是刚度中心？什么是质量中心？应如何处理好二者的关系？刚心就是指结构抗侧力构件的中心，也就是各构件的刚度乘以距离除以总的刚度；质心就是指结构各构件质量的中心；质心和刚心离的越近越好，最好是重合，否则会产生比较大的扭转反应因为地震引起的惯性力作用在楼层平面的质量中心，而楼层平面的抗力则作用在其刚度中心，二者的作用线不重合时就会产生扭矩，其值等于二者作用线之间的距离乘以楼层惯性力的值

2、总水平地震作用在结构中如何分配？其中用到哪些假定？根据各柱或各根抗侧力平面结构的抗侧刚度进行地震作用引起的层剪力的分配假定地震沿结构平面的两个主轴方向作用于结构；假定楼层屋盖在其平面内的刚度为无穷大

3.多高层钢筋混凝土结构抗震等级划分的依据是什么？有何意义？根据烈度、结构类型和房屋高度将抗震等级划分为四级，一级最高划分的目的是控制钢筋混凝土的等级及用量，造成不必要的浪费和不足

4.为什么要限制框架柱的轴压比？当n较小时，为大偏心受压构件，呈延性破坏；当n较大时，为小偏心受压构件，受压边碎先达到极限压应变，呈脆性破坏并且当轴压比较大时，箍筋对延性的影响变小，为保证地震时柱的延性，故限之

5、抗震设计为什么要满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱杆件”的原则？如何满足这些原则？P

1336.框架结构在什么部位应加密箍筋？有何作用？在梁中有集中荷载的地方，在梁的两端，柱的上下端均需要加密箍筋梁端箍筋加密保证梁端塑性校区的抗剪强度；约束混凝土以提高梁端塑性校区的变形能力柱端箍筋加密增加柱端截面的抗剪强度；约束混凝土以提高抗剪强度及变形能力；为纵向钢筋提供侧向支撑，防止纵筋压曲

7、对水平地震作用的弯矩可以调幅吗？为什么？不应进行调幅，地震作用引起的内力均不应进行调幅因为调幅后会减小节点和构件的抗剪承载力，不安全

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？⑴焊缝缺陷⑵三轴应力影响⑶构造缺陷⑷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；立面收进尺寸的比例；任意楼层抗侧力构件的总的受剪承载力；考虑柱的轴向变形；计入梁柱节点域剪切变形；高层钢结构的位移影响；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？

7.对于框架一支撑结构体系，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？

①严格控制焊接工艺操作，减少焊接缺陷；

②焊缝冲击韧性不能过低

③适当加大梁腹板下部的割槽口，提高焊缝质量;

④补充腹板与抗剪连接板之间的焊缝;

⑤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；

⑥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

⑦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

1.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

2.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

3.单层厂房质量集中的原则是什么？

4.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

5.“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？

6.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7T0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7T0中，当H1=H2时，仍为三质点体系

7.在什么情况下考虑吊车桥架的质量？为什么？

8.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；

9.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

10.什么情况下可不进行厂房横向和纵向的截面抗震验算？

11.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、n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、H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

12.单层厂房横向抗震计算一般采用什么计算模型？

13.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楝和有楝屋盖厂房

①厂房纵向的基本自振周期；

①柱列地震作用的计算；

③构件地震作用的计算

14.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

15.拟能量法此法适用于不等高的钢筋混凝土弹性屋盖厂房

①基本自振周期的计算

②柱列地震作用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校接;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°o

（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7-21）；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、螺栓连接和钢板较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度时宜采用钢板较，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500mni与柱内伸出的2（6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

2.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？

4.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TMD会增大主体结构的地震反应吗？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。