中南大学结构抗震

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1、结构抗震设计原理课后作业学院土木工程学院班级姓名学号第一章1. 震级和烈度有什么区别和联系？ 震级反映地震本身的大小，只跟地震释放能量的多少有关，而烈 度则表示地面受到的影响和破坏的程度。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 （如岩石的性质、岩层的构造等）等多种因素有关。3.怎样理解小震、中震与大震？ 从概率意义上说，小震就是发生机会较多的地震，它在 50 年内 的超越概率为 63.2%。全国地震区划图规定的各地的基本烈度， 可取为中震对应的烈度，它在 50 年内的超越概率一般为 10%。 大震是罕遇的地震，它对应的地震烈度在 50 年内超越概率为 2

2、% 左右。第二章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？ 在岩层中传播的地震波，具有多种频率成分，其中振幅频谱中幅 值最大的频率分量所对应的周期叫地震动的卓越周期。在地震波 通过覆盖土层传向地表的过程中，与土层固有周期相一致的一些 频率波群将被放大，而另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤 掉。这样，地表地震动的卓越周期在很大程度上取决于场地的固 有周期。第三章1、结构抗震计算有几种方法？各种方法在什么情况下采用？ 方程的齐次解（自由震动）、方程的特解 1（简谐强迫震动）、方 程的特接 2（冲击强迫震动）、方程的特接 3（一般强迫震动）2、什么是地震反应谱?什么是设计反应谱？他们

3、有何关系？ 答：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 反应与其自振周期 T 的关系定义为地震反应谱。这是由于地震反应谱处受阻尼影响大外还受到震动的频率，周 期的影响，不同的地震动记录，地震反应谱也不同。地震反应谱 在做结构抗震设计时直接应用有一定困难。故需要专门研究可供 结构抗震设计用的反应谱，称为设计反应谱。23：（课本p92,二,2）有一钢筋混凝土三层框架（如图所示），位于II类场地，设计基本加速度为0.2g,设计地震组別为第一组，已知结构各阶周期和振型为（a）周期:T1=O. 467s, T2=0. 208s, T3=0. 134s;（b）振型：Zl=0. 334, 0.

4、667, 1.000： Z2=-0. 667, -0. 666, 1. 000T,Z3=4.019, 3.035,1.000试用振型分解反应谱法求多遇地震下框架底层地震剪力和框架顶点位移。解：由270 x 0.334 + 270 x 0.667 +180 x 1Y 二二 1.36351 270 x 0.3342 + 270 x 0.6672 +180_ 270 x (0.667) + 270 x (-0.666) +180 _ 0 42857 2 270 x 0.6672 + 270 x 0.6662 +180.270 x 4.019 + 270 x (-3.035) +180 x 1 八7

5、二二 0.06343270 x 4.0192 + 270 x 3.0352 +180 x 1查表得：T = 0.35g取 a二 0.16maxTa = ()0.9 a= 0.09831 T max1a = a二 0.162 maxa = a二 0.163 max第一振型：F 二 270 x 9.8 x 0.0983 x 1.3635 x 0.334 二 118.461KN11F = 270 x 9.8 x 0.0983 x 1.3635 x 0.667 = 236.568KN12F = 180 x 9.8 x 0.0983 x 1.3635 x 1 = 236.433KN13第二振型：F =

6、270 x 9.8 x 0.16 x (-0.667) x (-0.4285) = 121.00KN 21F = 270 x 9.8 x 0.16 x (-0.4285) x (-0.666) = 120.819KN22F = 180 x 9.8 x 0.16 x (-0.4285) x 1 = -120.940KN23 第三振型：F = 270 x 9.8 x 0.16 x 0.0634 x 4.019 = 107.874KN31F = 270 x 9.8 x 0.16 x 0.0634 x (-3.035) = -81.463KN32F = 180 x 9.8 x 0.16 x 0.063

7、4 x 1 = 26.84133剪力：V=F+ F+ F=591.462KN11111213V=F+ F+ F=120.879KN21212223V=F+ F+ F=53.252KN31313233通过振型组合求结构最大底部剪力：V = - V2 = 606.032KN若只取前两阶反应进行组合：V = 603.688KN1由各振型水平地震作用产生的结构顶点位移：F + F + F F + F F “ cU13U23U33= -441213 + 1213 + 13 =-28.966mmk k k1 2 3F + F + F F + F F c”c = 12223 + 2223 + 23 = 11

8、.848mmk k k123F + F + F F + F F=i3233 +a33 + 33 = 2.676mmk k k 12最大顶点位移：U = jU2 = 31.410mm3* J；若取前两阶反应进行组合：U = 31.295mm3第四章1.试判断下述论断的正误（1）多层砌体房屋横墙越少，破坏越重；（2）构造柱只有和圈梁连成一个整体后才能发挥作用；（3）砌体结构中抗震墙刚度越大，分配地震剪力越多；（4）砌体结构中抗震墙刚度越大，分配地震剪力越多； 解（1）错误（2）正确（3）正确（4）错误52. 五层底层框架砖房，底层平面布置如图 4-16 。框架柱截面尺寸为400mm X 400mm

9、,底层砖抗震墙厚为240mm，混凝土抗震墙为200mm。混凝土强度等级为C25，砖强度等级为MU10 , 砂浆强度等级为 M7.5 ，二层以上的横墙初与一层处抗震墙对齐 外，还在首层设有纵向抗震墙的开间两侧设有抗震横墙。结构总 的重力荷载为 28422 KN ，底层层高 4.8m ，二层及以上均为 2.8m 。试计算底层横向设计地震剪力及框架柱所承受的剪力。 解（1）计算二层与底层的侧移刚度比 底层框架柱单元的侧移刚度（近似按两端完全嵌固计算）_ 12EI _ 12 x 2.8 x 107 x 0.44 c _ H3 _4.83 x 12_ 6481.48(KN /m)单片砖抗震墙的侧移刚度（

10、不考虑带洞墙体）：轴线上:Kwm,1GA _ 0.4 x 1600 x 1.69 x 103 x (0.24 x 4.8)1.2 x 4.8_ 216320(KN /m)混凝土抗震横墙：Kwm,2GA _ 0.4 x 2.8 x 107 x (0.2 x 4.8)1.2 x 4.8_1866666.667(KN /m)故底层横向侧移刚度为K _ 48 x K + 4 x (K+ K ) _ 8.64 x 106(KN / m)1cwm,1wm, 2二层横向侧移刚度计算：轴线上:Kwm,1GA _ 0.4 x 1600 x 1.69 x 103 x (0.24 x 4.8)1.2 x 2.8_3

11、70834(KN /m)混凝土抗震横墙：_ GA _ 0.4 x 2.8 x 107 x (0.2 x 4.8)阻2i H1.2 x 2.8_3.2x106(KN /m)故二层横向侧移刚度为K = 4 x K + 8 x K = 2.708 x 107( KN / m)2wm,1wm, 2KY =2 = 3.132K1g = pY =1.77 L5取 g = 1.5(2)求横向设计地震剪力G =28422 KNV =、Z G = 1.5 x 0.08 x 0.85 x 28442 = 2899( KN)1max eq(3)计算框架柱所承担的地震剪力V= cwmc= 9.5(KN)6481.48

12、 x 28990.2 x 8.332 x 106 + 6481.48 x 48第五章 多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计1：为什么要限制框架柱的轴压比？ 限制框架柱的轴压比主要为了保证框架结构的延性要求。抗震设 计时，除了预计不可能进入屈服的柱外，通常希望柱子处于大偏 心受压的弯曲破坏状态。由于柱轴压比直接影响柱的截面设计，7 根据不同情况进行适当调整，同时控制轴压比最大值。在框架 - 抗震墙、板柱-抗震墙及筒体结构中，框架属于第二道防线，其 中框架的柱与框架结构的柱相比，所承受的地震作用也相对较 低，为此可以适当增大轴压比限值。利用箍筋对柱加强约束可以 提高柱的混凝土抗压强度，从而降低轴压比要

13、求。2： 抗震设计为什么都要尽量满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、 “强节点弱构造”的原则？如何满足这些原则？ 框架的杆件主要靠混凝土受压，钢筋受拉平衡外力，但混凝土和 钢筋的力学性能相差很大，混凝土从受压到压碎，变形量很小， 属脆性破坏；钢筋受拉从屈服到拉断，变形过程很长，延性良好 强柱弱梁：使梁端的塑性铰先出、多出，尽量减少或推迟柱端塑 性铰的出现。柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是 局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全-可能会整体倒塌， 后果严重。调整思路：对同一节点，使其在地震作用组合下，柱端的弯 矩设计值大于梁端的弯矩设计值。强剪弱弯： “弯曲破坏”是延性破坏，是有预兆的-

14、如开裂或下 挠等，而“剪切破坏”是一种脆性的破坏，没有预兆的，瞬时发 生，没有防范，所以我们要避免发生剪切破坏该原则的目的是防 止梁、柱子在弯曲屈服之前出现剪切破坏。调整思路：对同一杆件，使其在地震作用组合下，剪力设计 值大于按设计弯矩或者世纪抗弯承载力及梁上荷载反映胡来的 剪力。强节点弱构造：构件的破坏先于节点。增大节点核心区的组合剪 力设计值进行计算。设计师应按按国家规范和强制性标准，按要求箍筋加密 ,按要求 满足搭接长度,锚固长度,保证混凝土强度等等.3： 分析框架-抗震墙结构时，用到了哪些假定？1 不考虑结构的扭转。2 楼板在自身平面内刚度无限大，各抗侧力单元在水平方向无相 对变形。3 对抗震墙，只考虑弯曲变形而不考虑剪切变形；对于框架，只 考虑整体剪切变形而不考虑整天去变形。4 结构的刚度和质量沿高度分布比较均匀。 95 各量沿房屋高度为连续变化。第六章 多高层建筑钢结构抗震设计1：为什么进行罕遇地震反应分析时不考虑楼板与钢梁的共同作 用？ 罕遇地震时结构基本是靠塑性变形来抵抗，那时楼板可能已经开 裂，刚度衰弱很多，如果考虑楼板与钢梁的共同作用，会造成钢 梁的设计储备不够，影响结构安全。2：进行钢框架地震反应分