抗震及设计练习题答案.docx

1、抗震及设计练习题答案1. 从结构的体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有： 框 架 结构，剪力墙 结构，框架-剪力墙结构，筒体结构，悬挂结 构和巨型框架结构。2.一般高层建筑的基本风压取50年一遇的基本风压。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，采用 100年一遇的风压值；在没有 100年一遇的风压资料时，可近视用取 50年一遇的基本风压乘以1.1 的增大系数采用。3.震级一一地震的级别，说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度指某一地区今后一定时期内， 在一般场地条件下可能遭受的最大烈度设防烈度一般按基本烈度采用， 对重

2、要建筑物， 报批后， 提高一度 采用4.建筑抗震设计规范中规定，设防烈度为 6度及6度以上的地 区，建筑物必须进行抗震设计。5详细说明三水准抗震设计目标。小震不坏： 小震作用下应维持在弹性状态， 一般不损坏或不需修理仍可 继续使用中震可修：中震作用下，局部进入塑性状态，可能有一定损坏，修复后 可继续使用大震不倒：强震作用下，不应倒塌或发生危及生命的严重破坏6.设防烈度相当于B_A 、 小震 B 、中震 C 、中震7用高层建筑结构中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法，一般计算的是这些结构在 下的内力和位移。A 小震8.在建筑结构抗震设计过程中， 根据建筑物使用功

3、能的重要性不同， 采取 不同的抗震设防标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别？ 甲：高于本地区设防烈度， 属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次 生灾害的建筑乙：按本地区设防烈度， 属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的 建筑丙：除甲乙丁外的一般建筑 丁：属抗震次要建筑，一般仍按本地区的设防烈度9.下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。 （ D）A 8 抗震设计时 B 跨度较大时C 有长悬臂构件时 D 9 抗震设计10.什么样的高层建筑结构须计算双向水平地震作用下的扭转影响？对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过 100m的高层建筑结构11.结构的自振周期越大，结构的刚度越 小，结构受到的

4、地震作用越_小_。12.高层建筑设计一般要限制结构的高宽比 （H/B）,为什么？房屋高度H是如何计算的？高层建筑设计中，除了要保证结构有足够的承载力和刚度外，还要注意限制位移的大小，一般将高层建筑结构的高宽比 H/B控制在6以下。 详细参考P26表2.2房屋高度指室外地面至主要屋面的高度， 不包括局部突出屋面部分 的高度，而房屋宽度指所考虑方向的最小投影宽度。13.高层建筑结构设计采用的三个基本假定是什么？弹性变形假定刚性楼板假定平面抗侧力假定14.进行罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算，是为了保证结构达到 J的目的。A 小震不坏 B 中震可修C 大震不倒 D 整体可修15.什么是楼层屈服强度系

5、数 y ?匕=按构构件实际配筋和材强度标准值计算的楼层受剪承载剪y 按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力16结构的薄弱层是指哪些部位？1楼层屈服强度系数沿高度分布均匀时，取底层2不均匀时，取系数最小的楼层及相对较小的楼层，一般不超过 23处17复杂高层结构是指 带加强层 结构，转换层 结构，错层 结构，连体 结 构，多塔楼结构。18抗震等级根据房屋的 设防烈度， 结构类型，房屋高度来划分。不同的抗震等级采用不同的计算和构造措施。19抗震等级分为特一级， 一 ，二 ，三 ，四共5个等级。在这5个抗震等级中， 特一级 的构造措施最严格。20多道防线的含义是什么？框-剪结构体系， 框架-筒体体

6、系、筒中筒结构体系、交叉支撑及耗能器结构中，多道防线分别是哪些？多道防线含有两个方面的意义： 一是指一个抗震结构体系， 应有若干个延性较好的分体系组成，并有延性较好的结构构件将各分体系联系起来协调工作； 二是指抗震结构体系应有最大可能数量的内部、 外部赘余 度，有意识地建立起一系列分布的屈服区， 以使结构能吸收和消耗大量 的地震能量，一旦遭受破坏也易于修复。多道抗震防线的目的是通过合理的设计， 在结构的适当部位 （或构件） 设置屈服区，在地震作用下，这些部位或构件首先屈服，形成塑性铰耗 散大量的地震能量， 从而减少主要承重构件的损坏程度， 也即利用次要 构件的耗能来保护主要承重构件。3在实际建

7、筑结构体系中， 框架剪力墙体系由延性框架和剪力墙两个 系统组成，剪力墙为第一道防线，框架为第二道防线；框架筒体体系 由延性框架和筒体组成，筒体为第一道防线，框架为第二道防线；筒中 筒体系由内实腹筒和外空腹筒组成， 内实腹筒为第一道防线， 外空腹筒 为第二道防线； 在交叉支撑及耗能器的结构中， 交叉耗能支撑和耗能阻 尼器为第一道防线，结构本身为第二道防线。21什么是延性系数？采用什么方法来保证结构的延性？ 延性是结构屈服后变形能力大小的一种性质，是结构吸收能量能力的一 种体现，所谓延性系数是结构最大变形与屈服变形的比值。允许结构在基本烈度下进入非弹性工作阶段，某些杆件屈服，形成塑性 铰，降低结构

8、刚度，加大非弹性变形，但变形在可修复范围内，在强震作 用下结构不至于倒塌。22说明结构设计中如何保证“强柱弱梁”？（ P79、31 题“下面几个概念 是否对？为什么？”）保证节点处柱端实际受弯承载力大于梁端， 采用将钢筋抗拉强度乘以超 强系数或增大柱端弯矩设计值23采用剪力增说明结构设计中如何保证“强剪弱弯”？使构件的受剪承载力大于构件弯曲破坏时实际达到的剪力，大系数24说明结构设计中如何保证“强节点弱杆件”？ 防止杆件破坏前发生节点破坏25说明结构设计中如何保证“强压弱拉”？ 所谓强压弱拉指构件破坏特征是受拉区钢筋先屈服，压区混凝土后压 坏，构件破坏前，其裂缝和挠度有一明显的发展过程，故而具

9、有良好的 延性， 属延性破坏。 这个原则就是要求构件发生类似梁的适筋破坏或柱 的大偏心受压破坏。26请解析“埋置深度”；规范对结构的基础埋置深度有什么规定？ 基础底面至设计底面的距离， 用以保证建筑物的稳定性， 一般对天然地 基，取房屋高的 1/5 ，桩基为 1/1827在结构的材料选择上， 有建议混凝土强度等级不宜过大， 为什么？这个 建议是不是不可 超越的？混凝土强度过高， 呈脆性， 构造要求是根据推荐混凝土强度范围来确定 以保证必要的延性，故过高时将不满足延性要求，可以超越，但应修改 构造。28、用分层法计算框架结构在竖向荷载下的内力时，对哪些杆件的线刚度 作了折减？哪些杆件的传递系数用

10、 1/3 ？为什么？ 在分层的时候，各个开口刚架的上下端均为固定支承，而实际上，除 底层的下端外， 其他各层柱端均有转角产生， 即上层的刚架中， 其它层 对本层刚架约束作用应介于铰支承与固定支承之间的弹性支承， 为了改 善由此所引起的误差， 在计算时做以下修正： 除底层以外其他各层柱 的线刚度均乘0.9的折减系数；除底层以外其他各层柱的弯矩传递系 数取为 1/3.29、D值法对反弯点法作了 上、下层梁刚度不等 _和_上、下层层高不等两方面的修正。30、 抗侧刚度d的定义？指无角位移的两端固定杆件单位侧移时所产生的剪力31、 用D值法或反弯点法计算框架在水平荷载作用下的内力时，请说明以 下各杆件

11、的内力计算先后顺序。1梁端弯矩M梁剪力V柱弯矩M柱剪力V柱轴力N4ffff32、框架结构在水平荷载作用下的侧移是由哪几部分组成的？由框架梁柱弯曲和剪切变形产生的水平位移如何计算？请写出计算公式。 MQ由框架梁柱弯曲和剪切变形产生的水平位移， N由框架柱轴向变形产生的水平位移33、剪跨比、轴压比、剪压比的定义各是什么？它们与框架柱破坏形态有什么样的关系？剪跨比：对于柱指框架柱端截面弯矩设计值 M和剪力与截面高度乘积M1Vlo 12 1 o之比，即 Vh Vh h，剪跨比大于2的柱，其破坏形式一般为延性 的弯曲破坏，而剪跨比小于 2的柱，一般导致脆性的剪切破坏。轴压比：指柱组合的轴压力设计值与柱的

12、全截面面积和混凝土抗压强度设N计值乘积之比，即bhfc ;轴压比是影响柱的延性重要因素之一，试验研 究表明，柱的延性随轴压比的增大急剧下降， 轴压比较高时，将导致混凝土压碎而受拉钢筋尚未屈服的小偏心受压脆性破坏。剪压比：柱内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比；柱构件截面剪压 比过大，混凝土过早地发生剪切破坏。34、如何初选框架梁的截面尺寸?梁高：hb=（丄一丄）I12 18梁宽：bb= （1 1） hb2 335、 如何初选框架柱的截面尺寸？柱截面面积一般根据轴压比限值n=亠估算，同时截面的高度、宽度fcA要满足以下要求bc 、hc（丄一丄）He15 20式中He 柱高度N 柱承受的轴力估算

13、值n 轴压比限值fc 柱混凝土轴心抗压强度36、 为什么要加强框架柱端、框架梁端部位的箍筋设置？框架柱端（梁端） 加强区范围怎么确定？非框架梁端部位的箍筋需不需加强？P72 P7437、 抗震设计时柱子全部纵向钢筋的最大配筋率为 _5%_38、 抗震设计时梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率为 _2.75%_。39、 抗震设计时，计入受压钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比值-ho一级抗震： - 0.25 。 一级、二级抗震：兰 0.35 。h 一 一 h0 为什么要控制截面的-值？h。40、 抗震设计时，梁端截面的底部和顶面纵向钢筋截面面积之比 （A /AS ）. 除按计算确定外，尚应满

14、足：一级：As/AS 王 _0.5_。 二级、三级： 人/AS _0.3_。41.判断以下说法的对错： 1）框架梁的纵向钢筋可以与箍筋，拉筋及预埋件焊接。（X）2 ）受力钢筋的连接接头宜设置在构件受力较小的部位。 （V）42，框架结构中的塑性调幅是对 _B_进行内力调整。A 竖向荷载下的 框架柱 B ，竖向荷载下的框架梁C 水平荷载下的框架柱 D ，荷载下的框架梁。43，何为控制截面？框架梁的控制截面为什么选两个支座截面和跨中截 面？柱子的控制截面在哪里？控制截面指最构件中内力最大的截面。1对于框架梁，最大正弯矩一般作用在跨中，而最大负弯矩及最大剪力作 用在支座处，所以取跨中和支座作为控制截面

15、。2对于框架柱，最大弯矩发生在柱子的上下端，故取柱子的顶面和底面作 为控制截面。确定控制截面的目的是为内力组合提供对象。 44，框架在水平荷载作用下，由梁、柱杆件弯曲和剪切变形产生的侧移曲 线称为 _B_.A,弯曲型变形曲线； B, 剪切型变形曲线；请分别画出弯曲型变形曲线、剪切型变形曲线的示意图。45.房屋建筑中对风荷载的动力效应是通过在基本风压值上乘以 _C_系数来考虑的。A.风载体形系数 B.风载高度系数 C.风振系数 D.1.146.剪力墙的厚度应满足规范规定的最小截面尺寸要求， 并应符合高规附录D 的墙体 验算要求。A. 强度 B. 稳定C.延性 D.刚度47.抗震等级三级，T形截面

16、的剪力墙，其底部加强部位的最小厚度如何取 值？160mm，见 P83,5.1.348.如何确定结构的底部加强部位？抗震设计时， 剪力墙底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起； 部分 框支剪力墙结构的剪力墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层 以上两层的高度及落地剪力墙总高度的 1/10 二者的较大值；其他结构的剪 力墙，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的 1/10 二者较大 值；当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位宜延伸 到计算嵌固端。49.剪力墙的有效翼缘宽度如何取值 ?规范对剪力墙的有效翼缘宽度取值有两条不同的规定，根据计算内容的 不同， 采用不同的翼缘宽

17、度。抗震规范第 6.2.13 条确定的是： 计算内力和 变形（即：效应S计算）时的翼缘宽度取值原则；而混凝土规范第 10.5.3条确定的是：计算承载力（即：抗力 R计算）时的翼缘宽度取值原则。两 者有明显差异50.在近似计算中 , 剪力墙的类型可分为 _整体墙 _, 小开口整体墙 , _ 联肢 剪力墙 _, 带刚域框架 . 。不同的剪力墙类型，采用不同的计算方法计算 内力和位移。51.双肢剪力墙简化中，随着a值增大，连梁的剪力将增大_,墙肢的轴力增大_,墙肢的弯矩减小_。墙肢剪力与a值有没有关系？（木有）52.掌握剪力墙的分类方法 .a 10, JA/J WE,小开口墙a 10, JA/J E

18、，壁式框架53.掌握整体墙、小开口整体墙、联肢墙（双肢） 、带刚域框架的内力和位移计算方法。P87 P96 （高层）54写出壁式框架，柱刚域的计算公式，当计算的刚域值小于等于零时如 何处理？P97 P99 （高层），当计算的刚域值小于等于零时取零。55.试从平衡的观点解释，为什么联肢剪力墙中a愈大，墙肢弯矩愈小？a增大将使轴力增大，由平衡关系有 Mp=M1+M2+N0（NO增大，Mp不变，M1M2减小56.剪力墙是根据 a 与 JAJ 值的大小分类的， 试说明 a 与 JAJ 各反映 剪力墙的什么性质？若 a 10, Ja/J 10时，且墙肢惯性矩比Ja/JWZ时，按整体小开口墙计算，Z 的取

19、值见表 5.3当a 10时，且墙肢惯性矩比Ja / J Z时，按壁式框架计算。57.什么情况下应设置剪力墙约束边缘构件？什么情况下应设置剪力墙构造边缘构件？熟悉约束边缘构件、构造边缘构件的设计方法和构造要求。P107 P108 （高层）58.一般剪力竖向和水平分布筋的最小配筋率, 一、二、三级抗震设计时为0.25%_，四级抗震设计和非抗震设计时为0.20%_。59.当剪力墙的连梁的剪压比不满足要求时，采取什么处理方法？减小连梁截面高度或设水平缝形成双连梁。 抗震设计的剪力墙中连梁弯矩可进行塑性调幅， 但在内力计算时已经 按规范要求刚度折减的连梁， 其弯矩值不宜再继续调幅或限制再调幅范围。 此时

20、应取弯矩调幅后相应的剪力设计值校核其是否满足 JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程中第 7.2.22 条的规定。当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时， 可考虑在大震作用下该连 梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙 肢应按两次计算所得的较大内力值进行配筋设计，第二次计算时位移不限 制。60.框架剪力墙结构的变形特点与框架结构、剪力墙结构有什么不同？ 框架结构变形以剪切变形为主； 剪力墙结构变形以弯曲型变形为主； 框架剪力墙结构变形在下部楼层剪力墙拉着框架按弯曲型曲线变形，上部 框架拉着剪力墙按剪切型曲线变形。61.框架剪力墙结构中剪力墙的数量是怎样确定的？要准

21、确地确定剪力墙数量是较为困难的， 下面分方案阶段、 初估尺寸阶 段及计算复核阶段三个阶段进行说明。方案阶段在此阶段，剪力墙布置主要满足以下要求：1为保证楼面刚度无限大的假定， 剪力墙间距须满足p124表6.1的要求。在实际工程中，剪力墙间距较规定最大值要小，一般情况下，以 23B及30m左右为宜。2为充分发的剪力墙结构的延性， 剪力墙应设计成高宽比大于 2的细高剪 力墙，这种剪力墙为弯曲破坏的延性剪力墙可避免脆性剪切破坏发生。当建筑要求更长的剪力墙时，为满足每个墙段高宽比大于 2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体墙，且洞口连梁宜采用弱连梁，以减少连梁对墙肢的约束作用

22、。3为使墙体配筋较充分发挥作用，控制受弯产生的裂缝宽度，墙肢的长度 不宜大于8m（2）初估尺寸阶段目剪国内工程设计中，绝大多数具有足够的剪力墙，刚度和自振周期均在合适的范围以内，总结这些设计可得到一般底层结构剪力墙截面面积 Aw和柱截面面积Ac之和与楼面面积Af之比以及剪力墙截面积 Aw与楼面 面积Af之比，这些比值宜控制在 p125表6.2范围内。p125表6.2 底层构件截面积与楼面面积之比设计条件构件截面面积（Aw+Ac）与楼面面积Af之比男力墙截面面积Aw与楼面面积Af之比7,n 类土0.030.050.020.038,m 类土0.040.060.030.04注：1、高度较大的框架一剪

23、力墙，宜取表中的上限值。 2、表中数值是纵横两方面的总量，对剪力墙而言，两个方向的剪力墙数量接近为宜。对柱截面尺寸的初估，可按第 4章框架结构设计有关章节进行。（3）计算复核阶段确定剪力墙布置及初估尺寸后，就可以复核布置及尺寸是否合理，复核从自振周期、轴压比和结构侧移三方面进行。自振周期自振周期是对结构刚度特征的综合反映，根据大量的工程统计表明，结构布置合理的框架一剪力墙的自振周期为T=（ 0.060.08）n式中n结构总层数。2轴压比抗震设计时，为保证框架柱及剪力墙的延性，必须对它们所承受的轴力作 一定限制。所谓轴压比是指轴压力设计值与柱（剪力墙）全截面面积和 混凝土轴心抗压强度设计值乘积的

24、比值。对柱而言，轴压力设计值指考 虑地震作用组合的轴压力设计值，对剪力墙而言，轴压力设计值指重力 荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值。抗震设计时，钢筋混 凝土柱轴压比不宜超过 p126表6.3的规定；对于W类场地上较高的高 层建筑，其轴压比限值应适当减小。一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢 的轴压比不宜超过p126表6.4的限值。在计算轴向压力设计值 N时，剪力墙不考虑地震作用，只考虑重力荷载分 项系数后的最大轴力设计值，也可说是计算剪力墙的名义轴压比。大量的试验研究及震害表明，截面受压区高度不仅与轴压比有关，而且与 截面形状有关，在相同的轴压力作用下，有

25、翼缘的剪力墙受压区高度较 小，延性相对要好些，但在表 6.4中并未体现，因此在设计时，对矩形 截面剪力墙墙肢（或墙段）应更严格控制其轴压比。p126表6.3 柱轴剪力墙压比限值结构类型抗震等级一二三板柱男力墙、框架男力墙0.750.850.95部分框支男力墙0.600.70p126 表 6.4轴压比限值轴压比一级（9度）一级（7、8 度）二级N/（ fcA）0.40.50.6注：N为重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值， A为剪力墙墙肢截面面积，fc为混凝土轴心抗压强度设计值。3结构侧移结构侧移大小是高层建筑结构刚度的一个反映，也是对构件截面大小，刚度大小的一个相对指标。楼层层间最大

26、位移与层高之比的限值在 3.4节中有明确规定，如计算侧移超过此规定，则须对平面布置及剪力墙数量 进行适当调整。保证剪力墙出平面的刚度和稳定性，规定了剪力墙的最小截面尺寸，见表5.5.表5.5 剪力墙截面最小厚度序抗震等级剪力墙部位最小厚度（二者取较大者）有端柱或翼墙无端柱或翼墙1、 二级底部加强部位h/16200mmh/12200mm其他部位h /20160mmh/12180mm2三、四级底部加强部位h /20160mmh/20160mm其他部位h /25160mmh/25160mm3非抗震h/25160mmh/25160mm表 5.5 内符号 h 为层高或剪力墙无支长度，无支长度是指沿剪力墙

27、长度方 向没有平面外横向支承墙的长度。剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井 的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于 160mm。原则上，根据剪力墙截面面积与楼面面积之比 Aw/Af 和剪力墙轴压比限值N/ (fcA),可得到剪力墙面积Aw,再由剪力墙的长度，可计算剪力墙的 最小厚度。大量的实际工程表明，剪力墙的最小厚度一般均能满足。62.框架剪力墙结构中总框架与总剪力墙联系的方式有几种？分别画出 它们的计算简图。框架 -剪力墙结构中框架与剪力墙结构连系的方式有铰接联系和刚接联 系两种。在铰接连接中，连杆只承受轴力，且无轴向变形；在刚性连接中，连杆除 承受轴力外，还要承受剪力。铰接联系中， 为了简化计

28、算， 进一步将切开后连杆的集中力连续化为分 布力， 切开后， 对剪力墙可以视为底部固定的静定悬臂结构。 刚性连接中， 为了简化计算，可将连杆的轴力 PFi和约束弯矩Mi沿墙高连续化成PF(x)和m(x)铰接体系计算简图：连杆连续化后分布力?（x）总剪力墙计算简图刚接体系计算简图:连杆连续化后结构受力63.框一剪结构中总框架抗推刚度 CF的定义？并写出它的表达式。CF产生单位层间变形角所需的推力， CF=hE Dj64.（判断）框一剪结构中的水平荷载是由框架、剪力墙共同承担的，所以剪力墙任何高度承受的荷载 Pn都小于外荷载P （对或错）。（V）65.在框-剪结构计算体系中，总连梁和总框架连接端处

29、理成什么节点？为什么？铰接节点，66.已知某框架一剪力墙结构的 V w, CF, 、ma“/h、Vp值，试写出 VwVF、m的计算式。67.框-剪结构中剪力墙布置应满足什么要求？框架-剪力墙结构中剪力墙布置应满足下列要求：1剪力墙宜均匀布置在建筑物的周围附近， 楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；2面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；3纵、横剪力墙宜组成L形、T形和工字形等形式；4力墙宜贯通建筑的全高， 宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上 下对齐；5楼、电梯间等竖井和平面宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置。68. 什么是刚度特征值 入？刚度特征值理想范围是多少？过大了表示什 么？入 是框架抗侧刚度与剪力墙刚度比值，刚度特征值理想范围 是1.1 2.2，过大表示结构性能以框架为主，框架承担满载69.对框-剪结构进行抗震设计时， 为什么要对各层框架总剪力进行调整？如何调整？框架一剪力墙结构中，剪力墙刚度相对较大，框架部分计算所得的剪力 一般都很小，在地震作用下，剪力墙承受了大部分的水平地震作用，某些 构件可能出现裂缝，刚度降低，框架承担的水平地震作用将有所增加