《建筑结构抗震设计》建工三版课后思考题和习题解答

4
是确定地震烈度的一个定量指标。 β (T ) —动力系数。
α(T ) = kβ (T )
α为地震影响系数，是多次地震作用下不同周期 T，相同阻尼比ζ的理
想简化的单质点体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
2
⎤ ⎥ ⎦
×
10
4
=
0
( ) ( ) 即： 5ω 2 2 − 6.24 5ω 2 + 4.3264 = 0
( ) ω12 = 31.2 − 31.22 − 4 × 25 × 4.3264 50 = 0.1589 ω1 = 0.39861 s
( ) ω
2 2
=
31.2 +
31.22 − 4 × 25 × 4.3264
180 200 260 420
因 vm 小于 250 m s ，场地为中软场地。
N =8
6 设计地震分组为第二组，烈度为 7 度，取 0
砂土的临界标贯值： N cr = N 0 [0.9 + 0.1(d s − d w )]，其中 d w = 1.5m
土层厚度：第 i 实测标贯点所代表的土层厚度的上界取上部非液化土层的底面或第 i −1
50 = 1.0891
ω2 = 1.04361 s
x21 x11
=
m1ω12 − k11 k12
=
(5 × 0.1589 − 4.16)×104
− 2.08 ×104
1.618 =
1
x22
=
m1ω
2 2
− k11
=
(5 ×1.0891 − 4.16)×104
=
− 0.618
x12
k12
− 2.08 ×104
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。
二：计算题 一、 计算题
1．解： k11 = k1 + k2 = 20800 × 2 = 41600 kN m
k12 = k21 = −k2 = −20800 = −20800 kN m
k22 = k2 = 20800 kN m
⎡4.16 − 5ω 2
所以频率方程为： ⎢ ⎣
− 2.08
− 2.08 2.08 − 5ω
大，因而可将底层当做结构薄弱层。②对于ζ y 沿高度分布不均匀的框架结构，取该系数最
5
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ζ y 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。
实测标贯点所代表土层的底面；其下界取下部非液化土层的顶面或相邻实测标贯点的深度的 均值。
测 点
测点深 度 （m）
土层厚 度 （m）
标准贯入度
实 测值
临 界值
0
－
未
不
1.0
测
计算
1
1
2.0
5
7.6
.5
3
1 .0
2
3.0
7
8.4
.5
未
不
－
2.0
测
液化
1
7.1
3
7.0
11
.5
3
0
1 .4
7.1
4
8.0
14
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
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
《建筑结构抗震设计》建工三版课后思考题和习题解答 第 1 章 绪论
1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域 的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深 度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级， 但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 规范将建筑物按其用途分为四类： 甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当 地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设 防目标。2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗 震设防烈度为 9 度时应按比 9 度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有 关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。3 ）特殊设防类，应按高于本地 区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为 9 度时应按比 9 度更高 的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度 的要求确定其地震作用。4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗 震措施，但抗震设防烈度为 6 度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定 其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50 年年限，被超越概率为 63.2%； 中震，10%； 大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震 设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体 性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：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吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少
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 + ψ i Lki 。
5、什么是地震系数和地震影响系数？它们有什么关系?
F = mg
̇ẋg max g
Sa (T ) ̇ẋg max
= Gkβ (T )
……（3-41）
其中 k = ̇ẋg max —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， g
1
“坏而不倒”。 延性越好,抗震越好.在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构 与构件的延性，提高抗震性能。
第 2 章 场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系？
；由于地震动的周期成分很多，而仅与场地固有周期 T 接近的
周期成分被较大的放大，因此场地固有周期 T 也将是地面运动的主要周期，称之为地震动的 卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上 的一种动力作用，并且作用时间短，只能使土层产生弹性变形而来不及发生永久变形，其结 果是地震作用下的地基变形要比相同静荷载下的地基变形小得多。因此，从地基变形的角度 来说，地震作用下地基土的承载力要比静荷载下的静承载力大。另外这是考虑了地基土在有 限次循环动力作用下强度一般较静强度提高和在地震作用下结构可靠度容许有一定程度降 低这两个因素。 3、影响土层液化的主要因素是什么？ ⑴土的类型、级配和密实程度 ⑵土的初始应力状态（地震作用时，土中孔隙水压力等于固结水压力是产生土体液化的必要 条件） ⑶震动的特性（地震的强度和持续时间） 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。
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。