建筑结构抗震_随堂作业

建筑结构抗震随堂作业
一. 解释名词
1. 震级
震级是衡量一次地震强弱程度（即所释放能量的大小）的指标。

地震烈度是衡量一次地震时某地区地面震动强弱程度的尺度。

震级大时，烈度就高；但某地区地震烈度同时还受震中距和地质条件的影响。

2. 地震烈度
地震烈度是指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。

3. 抗震设防烈度
抗震设防烈度：是一个地区作为建筑物抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的文件（图件）执行；一般情况下，采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度。

多遇地震：指发生机会较多的地震，众值烈度时的地震，当设计基准期为50年时，则50年内众值烈度的超越概率为63.2%，基本烈度与众值烈度相差约为1.55度。

4. 罕遇地震
罕遇地震指发生机会较少的地震，罕遇地震烈度时的地震，50年内的超越概率为2%，基本烈度与罕遇烈度相差约为1度。

5. 液化
地震时，饱和砂土和粉土的颗粒在强烈震动下发生相对位移，颗粒结构有压密趋势，如其本身渗透系数较小，短时间内孔隙水来不及排泄而受到挤压，孔隙水压力将急剧增加，使原先的土颗粒通过其接触点传递的压力(亦称有效压力)减少。

当有效压力完全消失时，则砂土和粉土处于悬浮状态。

此时，土体的抗剪强度等于零，形成有如液体的现象，即称为“液化”。

6. 自振周期
无阻尼单自由度体系自由振动方程为周期函数，每隔一个 T时间，振动质点回到原点，T为自振周期。

7. 底部剪力法
对于高度不超过 40 m，以剪切变性为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可先计算出作用于结构的总水平地震作用，即作用于结构底部的剪力，然后将此总水平地震作用按一定的规律再分配给各个质点，该方法称为底部剪力法。

8. 轴压比
轴压比是指柱组合的轴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比值。

9. 刚性楼盖
刚性楼盖是指抗震横墙间距符合规定的现浇及装配整体式钢筋混凝土楼盖。

10. 延性
延性，物理术语，是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。

举例来说，金、铜、铝等皆属于有较高延性的材料。

二、简答题
1.我国抗震设防目标中对三个地震烈度水准提出哪些具体设防要求？
答：建筑抗震设防的三个水准如下：第一水准，当遭受多遇的，低于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。

第二水准，当遭受本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能有一定损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。

第三水准，当遭受高于本地区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的严重破坏。

为达到上述三点抗震设防目标，可用三个地震烈度水准来考虑，即多遇烈度(小震)、基本烈度和罕遇烈度(大震)。

遵照现行规范设计的建筑，在遭遇到多遇烈度(即小震)时，建筑物基本处于弹性阶段，一般不会损坏；在基本烈度的地震作用下，建筑物将进入弹塑性状态，但不至于发生严重破坏；在遭遇罕遇烈度(即大震)作用时，建筑物将产生严重破坏，但不至于倒塌。

2．什么是二阶段设计方法？
答：第一阶段设计是要做到“小震不坏”，即多遇地震的水平地震作用标准值，用线弹性理论的方法求出结构构件地震作用效应，再和其他荷载效应组合，计算出结构内力组合设计值进行验算，以达到“小震不坏”的要求。

第二阶段设计是要做到“大震不倒”，即按与基本烈度相对应的罕遇烈度(相当于大震)验算结构的弹塑性层间变形是否满足规范要求(不发生倒塌)，如果有变形过大的薄弱层(或部位)，则应修改设计或采取相应的构造措施。

3. 哪些建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算？为什么？
答：规范规定，对各类建筑地震作用的计算，应按下列要求考虑：甲类建筑，按专门研究的地震动参数考虑；其它各类建筑按本地区的设防烈度考虑，但设防烈度为6度时，除规范有具体规定外，可不进行地震作用的计算。

对各类建筑的抗震措施应按下列要求考虑：甲类建筑应采取特殊的抗震措施；乙类建筑可按本地区的设防烈度提高一度考虑；丙类建筑按本地区设防烈度考虑；丁类建筑可按本地区的设防烈度降低一度考虑(设防烈度为6度时不降低)。

4.在采用底部剪力法计算地震作用时为什么要计算顶部附加地震作用？
答：通过大量的计算分析，发现当结构层数较多时，用公式计算得到的作用在结构上质点的水平地震作用往往小于振型分解反应谱法的计算结果，特别是基本周期较长的多、高层建筑相差较大，因为高振型对结构反应的影响在结构上部。

震害经验表明：某些基本周期较长的建筑物上部震害较为严重。

《抗震规范》规定：对结构的基本自振周期大于 1.4Tg 的建筑，取顶部附加水平地震作用ΔFn 作为集中的水平力加在结构的顶部来加以修正。

5.什么是设计反应谱？设计反应谱有哪些特点？受哪些因素影响？
答：《抗震规范》采用（Sa/g）与体系自振周期T之间的关系作为设计用反应谱，并将（Sa/g）用α表示，称为地震影响系数。

特点：反应谱曲线由四部分组成：（1）在T<0.1s范围内，曲线为一线性上升段；（2）在0.1s≤T≤Tg范围内，曲线为一水平线，即取的最大值；（3）在Tg<T≤5Tg范围内，曲线为下降段，衰减指数取0.9；（4）在5Tg<T≤6.0s范围内，曲线采用直线下降段，下降段斜率调整系数为0.02，阻尼调整系数为1.0。

影响因素：阻尼比、设防烈度、场地类别、特征周期分区和结构自振周期。

6. 什么是地基与结构的相互作用？地基与上部结构是如何相互作用影响的？
答：地震时土体与上部结构是相互作用的。

地震时，结构受到地基传来的地震婆影响产生地震作用，在进行结构地震反应分析时，一般都假定地基是刚性的，实际上地基并非为刚性，故当上部的地震作用通过基础反馈给地基时，地基将产生局部变形，从而引起结构的移动和摆动，这种现象称为地基与结构的相互作用。

地震是横纵波同时出现，所以地基与结构同时存在着剪力和轴力两种荷载，基础的强度可以保证整个建筑在地震中的安全性。

7.什么是“概念设计”？为什么要进行概念设计？
答：概念设计”的涵义：由于地震的随机性，工程抗震不能完全依赖于“计算设计”，而立足于工程抗震基本理论及长期工程经验总结的工程抗震基本概念，这往往是构造良好结构性能的决定性因素，即所谓的“概念设计”。

“概念设计”的意义：概念设计强调在工程设一开始就应把握好能量输入、房屋体形、结构体系、刚度分布、构件特性等几个方面，从根本上消除建筑薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，这样就可使设计出的房屋具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

8.按《抗震规范》结构体系应符合什么要求？
答：结构体系应符合下列各项要求：（1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

（3）应具备必要的抗震载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

（4）对能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

9.什么是“强柱弱梁”的设计原则？在抗震设计中如何保证这一原则实施？
答：强柱弱梁”的设计原则是要求控制梁、柱的受弯承载力和采取必要的措施，使得结构在遭遇强烈地震进入非弹性阶段工作时，塑性铰应首先在梁中出现，尽可能避免或减少在危害更大的柱中出现。

(1) 梁端形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力；(2) 梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力； (3) 妥善地解决梁筋锚固问题。

柱截面尺寸应符合下列要求：(1) 柱截面的宽度和高度均不宜小于300mm； (2) 柱净高与截面高度(圆柱直径)之比宜大于4。

多层钢筋混凝土框架柱的截面尺寸通常采用400mm×400mm、450mm×450mm和500mm×500mm等。

框架节点是梁柱交叉的公共部分，节点的失效意味着与之相连的梁、柱同时失效。

此外，框架结构最佳的抗震机制是梁铰侧移机构。

但梁端塑性铰形成的基本前提是保证梁纵筋在节点区有可靠的锚固。

因此，依据强节点、强锚固设计原则，框架节点设计应符合下列要求：(1) 节点的承载力不应该低于所连接梁、柱的承载力； (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) 梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固； (5) 节点配筋不应使施工过分困难。

10. 多层砌体房屋的楼层水平地震剪力应按什么原则分配？
答：应按以下原则分配：(1)现浇和装配整体式钢筋混凝土楼(屋)盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件的等效刚度比例分配；(2)木楼(屋)盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配；(3)普通预制板的装配式钢筋混凝土楼(屋)盖的建筑，
可取上述两种分配结果的平均值；(4)考虑空间作用、楼盖变形和扭转的影响时，可按各有关规定对上述分配结果作适当调整。