东南大学工程结构抗震分析往年真题及答案文档格式.docx

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连梁、墙肢或子筒、外框架。

框架—核心筒结构中各构件设防要求可表述如下:

1）小震作用下,连梁、墙肢或各子筒、外框架均处于弹性状态。

2）中震作用下,连梁进入塑性,各子筒基本处于弹性状态,外框架也基本保持弹性状态。

震后修复主要集中于耗能连梁。

3）大震作用下,连梁屈服程度较大,但具有足够塑性变形能力;

各子筒部分进入塑性,但塑性发展程度不大;

外框架结构基本保持弹性,少量进入塑性状态。

2、延性含义，并分析提高钢筋混凝土构件延性主要措施（15分）

结构延性定义：

结构承载能力无明显降低前提下，结构发生非弹性变形能力。

这里“无明显降低”比较认同指标是，不低于其极限承载力85%。

提高钢筋混凝土构件延性主要措施：

控制构件破坏形态。

弯曲构件延性远远大于剪切构件延性，构件弯曲屈服直至破坏所消耗地震能量也远大于构件剪切破坏所消耗能量。

所以，进行抗震设计时，应在计算和构造方面采取措施，力争避免构件剪切破坏，争取更多构件实现弯曲破坏。

减小杆件轴压比。

试验研究结果表明，柱侧移延性比随着轴压比增大而急剧下降；

而且在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱延性比不再发挥作用。

高强混凝土应用。

高强混凝土应用可以减低柱轴压比，保证柱有良好延性，但是还应适当减低剪压比控制。

钢纤维混凝土应用。

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入少量乱向短钢纤维形成一种复合材料。

钢纤维混凝土具有较高抗拉、抗裂和抗剪强度以与良好抗冲击韧性和抗地震延性。

型钢混凝土应用。

型钢钢筋混凝土结构是把型钢置入钢筋混凝土中，使型钢、钢筋（纵筋和箍筋）、混凝土3种材料元件协同工作以抵抗各种外部作用效应一种结构。

3、试分析地震动三要素与其对结构地震反应影响（15分）

地震动三要素：

幅值，频谱，持续时间。

振幅：

地震动幅值可以是地面运动加速度，速度，或位移某种最大值或某种意义下有效值。

振幅对地震动反应谱影响是线性，即地震动振幅越大，地震反应谱值也越大，且它们呈线性比例关系。

故地震动幅值仅对地震反应谱值大小有影响。

频谱：

地震动频谱特性指地震动对具有不同自振周期结构地震反应影响特性，通常可以用反映谱，功率谱和傅里叶谱来表示。

频谱反应了地震动不同频率简谐运动构成。

由共振原理知。

地震反应谱“峰”值将分布在振动只要频率成分段上。

因此地震动频率不同，地震反应“峰”位置不同。

持续时间：

地震动持时对结构破坏程度有着较大影响。

在相同地面运动最大加速度作用下，当强震持续时间长，则该地点地震烈度高，结构物地震破坏重；

反之，当强震持续时间短，则该地点地震烈度低，结构物破坏轻。

地震动强震持时对结构反应影响主要表现在结构非线性反应阶段。

持时重要意义同时存在于非线性体系最大变形反应和能量耗散累积两种反应之中，非线性体系累积耗能比最大变形对地震动持时更为敏感。

4、试分析时程分析法中步长选择原则（10分）

时程分析法是将地面运动时间分割成许多微小时段，相隔时间步长

，然后在每个时间间隔

内把结构体系当成线性体系来计算，逐步求出体系在各个时刻反应。

时间步长选择主要根据加速度时程曲线（包括强震记录与人工地震波）周期范围以与结构自振周期范围等综合确定。

通常有两种参考建议确定时间步长选择：

时间步长一般可选取

=（1/5~1/10）

，

为加速度时程曲线主要周期（算法包括无条件稳定与条件稳定）。

其中一类场地土可取1/5，其他场地土可取1/10。

时间步长选取应满足

为有意义结构最低周期；

为地震波有意义最低周期分量；

为地震波时程数值化时间间隔。

此外，根据计算经验，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）规定地震波时间间距取为0.01s或0.02s是合适，一般结构取为0.02s就可以得到较好计算精度。

时间步长取得过大，不然大量遗失加速度时程曲线中峰值，带来较大计算误差。

5、试分析杆系结构数值分析模型中纤维模型原理基本假定与其适用对象

基本原理是:

将构件纵向分为若干段,以每一段中间某一截面变形代表该段变形,在此界面上又划分出若干混凝土纤维和钢筋纤维,纤维单元受力状态仅为一维,可依据平截面假定来设定纤维应变,截面内力由截面积分得到。

纤维模型具有以下特点:

（1）构件恢复力特性为截面上纤维本构关系积分结果,从而可以适用于任意截面特性构件,如钢筋混凝土圆柱、型钢混凝土构件、异性钢管混凝土柱等;

（2）可采用受横向约束混凝土单轴应力-应变本构系,以考虑横向约束作用对构件恢复力特性影响,如钢板或纤维布加固钢筋混凝土柱等;

（3）在截面纤维模型基本公式中,构件轴力与弯矩为同一截面上所有纤维内力积分。

因此,该模型能直接反应构件轴力与弯矩之间相互作用,从而可以很好地模拟结构弹塑性性能。

假定：

纤维模型基于平截面假设，且不考虑剪切效应或仅考虑弹性剪切效应。

适用于任意截面特性构件，如钢筋混凝土圆柱、型钢混凝土构件、钢结构、预应力混凝土结构等；

面对不断涌现新材料如高性能混凝士和回收再利用混凝土、高强钢丝、新型预应力筋等，还有不断出现复杂高层结构体系和重大工程项目等等，都可能有很好模拟结果。

基本假定：

纤维模型是指将纤维截面赋予梁柱构件（即定义构件每一截面为纤维截面）,纤维截面是将构件截面划分成很多小纤维（包括钢筋纤维和混凝土纤维）对每一根纤维只 

考虑它轴向本构关系,且各个纤维可以定义不同本构关系。

纤维模型假定构件截面在变形过程中始终保持为平面,这样只要知道构件截面弯曲应变和轴向应变就可以得 

到截面每一根纤维应变,从而可以计算得到截面刚度。

因纤维进入非线性后会产生不平衡力,因此纤维截面刚度是在构件变形过程中迭代计算得到。

适用对象：

纤维模型能很好模拟构件弯曲变形和轴向变形,但不能模拟构件剪切非线性和扭曲非线性。

适用对象包括非线性梁柱模型、两端塑性铰模型主要基于纤维模型 

。

6、试简述用于结构数值分析层模型和集中塑性铰模型优缺点

层模型优缺点：

优点：

（1）未知位移少（n层为n阶）；

（2）可发现薄弱层，用于检验罕遇地震下结构薄弱层位置以与层间变形，校核层间极限承载力，以控制薄弱楼层位移，防止倒塌。

缺点：

无法了解各杆件进入塑性阶段次序。

剪切模型是层间模型中较简单一种，是将每层各部分质量集中在一起，

假定楼板平面内刚度无限大，从而使结构自由度数量大为减少，计算时工作量也较小。

应用这种计算模型关键是弹塑性层间模型刚度确定。

显然对于弯曲成分较大高层和超高层结构，这种模型并不适合。

层间模型另外一种是弯剪模型，它提出土要是针对剪力墙结构体系而言。

用层间模型进行弹塑性反应分析，计算效率较高，但不可避免地有模型总体过于粗糙缺点。

使用范围：

由于该模型假定梁刚度为无限大，因而用它计算强柱弱梁型结构过于粗

糙，而只能适合强梁弱柱型有规律结构。

集中塑性单元模型优缺点：

对计算机存储容量要求较低，耗费机时少、数值稳定。

无法反映钢筋混凝土构件非弹性变形区域具有一定长度、而且这个塑性区长度是随加载历史变化而变化这一客观规律。

7、与前重复

8、适用范围

结构抗震是指通过增强结构本身抗震性能（强度、刚度）来抵御地震作用，即依靠结构本身和构件变形或损坏来储存、转换和消耗地震能量。

基本特点

适用范围

抗震

所有需要进行抗震设计工程结构

隔震

”隔震即隔离地震,在建筑物和构筑物基底或某个位置设置隔震装置隔离或耗散地震能量,以避免或减少地震能量向上部结构传输,减轻结构振动反应,建筑物只发生较轻微运动和变形,从而保障地震时建筑物安全。

1、医院、金融、学校、通讯、消防、电力等重要建筑；

2、放置贵重设备、仪器房屋和纪念性建筑；

3、其他工业与民用建筑；

4、城市道路、公路几铁路桥梁、地铁；

5、电器设备隔震装置；

6、石油浮放储罐和输油管线；

7、核电站；

8、震动设备隔震。

减震

消能减震技术是将结构某些构件设计成消能构件，或在结构某些部位装设消能装置。

在风或小震作用时，这些消能构件或消能装置具有足够初始刚度，处于弹性状态，结构具有足够侧向刚度以满足正常使用要求；

当出现大风或大震作用时，随着结构侧向变形增大，消能构件或消能装置率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构地震或风振能量，使主体结构避免出现明显非弹性状态，且迅速衰减结构地震或风振反应（位移、速度、加速度等），保护主体结构与构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌，达到减震抗震目。

消能减震技术主要应用于高层建筑，高耸塔架，大跨度桥梁，柔性管道、管线（生命线工程），既有建筑抗震（或抗风）性能改善等。