多道抗震防线

多道抗震防线（1）含义：多道抗震防线指的是：①一个抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；双肢或多肢抗震墙体系由若十个单肢墙分系统组成。②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，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。（2）必要性多道抗震防线对抗震结构是必要的。如果建筑物采用的是多重抗侧力体系，第一道防线的抗侧移构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。（3）第一道防线的构件选择原则上说，应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。一般情况下，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。（4）利用赘余构件增多抗震防线当建筑物受到强烈地震动主脉冲卓越周期的作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的地震能量；另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。这种通过对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏程度，是对付高烈度地震的一种经济、有效的方法。2.2什么情况下设置防震缝,伸缩缝和沉降缝?这三种缝的特点和要求是什么?在总体布置中,为了消除结构不规则,收缩,和温度应力，不均匀沉降对结构的变形破坏有害影响,可设置变形缝，包括温度伸缩缝、沉降缝和防震缝三种,将房屋分成若干独立的部分.①伸缩缝设置部位：伸缩缝由基础以上设置.设置间距与屋顶和楼板类型有关，最大间距一般为50～75m。伸缩缝的宽度一般为20～30mm。②沉降缝设置部位：平面形状复杂的建筑物的转角处；建筑物高度或荷载差异较大处；结构类型或基础类型不同处；地基土层有不均匀沉降处；不同时间内修建的房屋各连接部位。设置要求：其宽度与地基情况及建筑高度有关，一般为20～30mm，在软弱地基上五层以上的建筑其缝宽应适当增加。沉降缝处的上部结构和基础必须完全断开。沉降缝由地基条件决定,其宽度应该符合防震缝的最小宽度的要求.③防震缝设置要求：防震缝的宽度与建筑的层数及结构类型有关.防震缝应有一定的宽度,否则在地震时相邻部分会互相碰撞而破坏.伸缩缝的间距要符合要求,宽度不小于防震缝的宽度.3.4地震地面运动特性用哪几个特征量来描述?结构破坏与地面运动特性有什么关系?用强度,频谱和持续时间三个特征量来描述,强烈地震的加速度或速度幅值一般很大,但如果地震时间很短,对建筑物的破坏可能不大;而有时地面运动的加速度或速度幅值并不太大,而地震波的卓越周期与结构物基本周期接近,或者振动时间很长,都可能对建筑物造成严重影响.因此,强度,频谱和持续时间称为地震运动三要素.地面运动的特性除了与震源所在的位置,深度,地震发生原因,传播距离等因素有关外,还与地震传播经过的区域和建筑物所在区域的场地土特性有密切关系.3.5什么叫地震地面运动的卓越周期?卓越周期与场地有什么关系?卓越周期与场地特征周期有何关系?卓越周期是指地震功率谱中能量占主要部分的周期;软土的反应谱峰值对应的周期较长,即软土的卓越周期长,且曲线的平台较硬土大,说明长周期结构在软土地基上的地震作用更大.如果距离震中近,则地面运动的频率成分中短周期成分多,场地卓越周期短,对刚性结构造成的震害大,长周期的结构反应较小;如果距离震中远,短周期震动衰减比较多,场地卓越周期比较长,则高柔的结构受地震的影响大.3.6地震作用与风荷载各有什么特点?空气流动形成的风遇到建筑物时,就在建筑物表面产生压力和吸力,这种风力作用称为风荷载.风的作用是不规则的,风压随着风速,风向的紊乱变化而不停地改变.实际上,风荷载是岁时间而波动的动力荷载,但设计时把它当作静荷载.在设计抗侧力结构,维护结构及考虑人们的舒适度时都要用到风荷载.地震波传播产生地面运动,通过基础影响上部结构,上部结构产生的振动称为结构的地震反应,包括加速度,速度和位移反应.其特性可用强度,频谱和持续时间三个特征量来描述.3.9设计反应谱是通过什么样的结构模型得到的?阻尼比对反应谱有什么影响?钢筋混凝土结构及钢结构的阻尼比分别是多少?4.4延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性?延性是指构件和结构屈服后,具有承载能力不降低或基本不降低,具有足够塑性变形能力的一种性能,一般用延性比表示延性,即塑性变形能力的大小.延性比是指极限变形与屈服变形的比值.当设计成延性结构时,由于塑性变形可以耗散地震能量,结构变形虽然会加大,但结构承受的地震作用不会很快上升,内力也不会再加大,因此具有延性的结构可降低对结构的承载力要求,也可以说,延性结构是用它的变形能力抵抗罕遇地震作用;反之,如果结构的延性不好,则必须有足够大的承载力抵抗地震.后者会多用材料,对于地震发生概率极少的抗震结构,延性结构是一种经济的设计对策.4.10为什么钢筋混凝土框架梁的弯距能做塑性调幅?如何进行调幅?调幅与组合的先后次序怎样安排?在竖向荷载作用下,框架梁会有塑性内力重分布,主要是降低支座负弯距,以减小支座处的配筋,跨中则应相应增大弯距.混凝土高规对调幅系数做了规定,并规定竖向荷载作用下的弯距先调幅,再与其他荷载效应进行组合.为了使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架,应采用以下的抗震概念设计:1强柱弱梁2强剪弱弯3强核芯区,强锚固4局部加强5限制柱轴压比,加强柱箍筋对混凝土的约束.为了实现延性剪力墙,剪力墙的抗震设计应符合下述原则:1强墙弱梁2强剪弱弯3限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件4加强重点部位5连梁特殊措施1.8简述抗震设防三水准两阶段设计的基本内容.设防目标如下:(1)当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用;(2)当遭受本地区抗震设防烈度的地震影响时,建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍能继续使用；(3)当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时,建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏,可以用三个地震烈度水准来考虑,即多遇烈度,基本烈度,罕遇烈度.在遭遇多遇烈度时,基本处于弹性阶段，一般不会损坏；在罕遇地震作用下，建筑物将产生严重破坏，但不至于倒塌.即小震不坏，中震可修，大震不倒第一阶段设计:在方案布置符合抗震原则的前提下,按与基本烈度相对应的众值烈度的地震参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与其他荷载效应按一定的组合系数进行组合，对结构构件截面进行承载力验算,对较高的建筑物还要进行变形验算,以控制侧向变形不要过大.这样即可以满足前两个水准要求,对于少部分结构,除进行第一阶段设计外,还要进行第二阶段设计:即在罕遇地震烈度作用下,验算薄弱层的弹塑性层间变形,并采取相应的构造措施，以满足第三水准大震不倒的要求.1.9何为基于性能的抗震设计?按现行的以保障生命安全为基本目标的抗震设计规范所设计和建造的建筑物，在地震中虽然可以避免倒塌，但其破坏却造成了严重的直接和间接经济损失，甚至影响到社会和经济的可持续发展。为了强化结构抗震的安全目标和提高结构抗震的功能要求，提出了基于性能的抗震设计思想和方法.有以下特点:1)从着眼于单体抗震设防转向同时考虑单体工程和所相关系统的抗震，2)将抗震设计以保障人民的生命安全为基本目标转变为在不同风险水平的地震作用下满足不同的性能目标，即将统一的设防标准改变为满足不同性能要求的更合理的设防目标和标准;3设计人员客人根据业主的要求，通过费用-效益的工程决策分析确定最优的设防标准和设计方案,以满足各种不同要求.2.5何谓结构的延性?试说明提高结构延性的基本原则.延性是指构件和结构屈服后,具有承载能力不降低或基本不降低,具有足够塑性变形能力的一种性能,一般用延性比表示延性,即塑性变形能力的大小.结构延性有四层含义:总体延性,结构楼层延性,构件延性,杆件延性.原则:1在结构的竖向,应重点提高楼房中可能出现塑性变形集中的相对柔性楼层的构件延性.2在平面上,应着重提高房屋周边转角处,平面突变处以及复杂平面各翼相接处的构件延性3对于具有多道抗震防线的抗侧力体系，应着重提高第一道防线中构件的延性4在同一构件中，应着重提高关键杆件的延性,5在同一杆件中，重点提高延性的部分应是预期该构件地震时首先屈服的部位，如梁的两端,柱上下端,抗震墙肢的根部等.2.6试分析对比杆件弯曲耗能,剪切耗能和轴变耗能的优劣.1)弯曲耗能优于剪切:耗能剪切斜裂缝随着持续地震动而加长加宽，震后基本不闭和;弯曲横向裂缝震后基本闭和2)弯曲耗能优于轴变耗能:轴力杆件受拉屈服伸长后，再受压不能恢复原长度,而是发生侧向屈曲,其吸收的地震能量十分有限。用弯曲杆件的变形来替代轴力杆件的变形，将取得良好的抗震效果.3.4试述场地土的液化现象及其判别方法.处于地下水位以下的饱和沙土和粉土在地震作用时容易发生液化现象.砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实,当土颗粒处于饱和状态时,这种趋于密实的作用时孔隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内,这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散,使原先由土颗粒通过其接触点传递的压力减小;当有效压力完全消失时,则砂土和粉土处于悬浮状态之中,场地土达到液化现象.2判别方法:1初步判别(地质年代,土层厚度,地下水位深度,粉土的黏粒含量)2标准贯入试验判别4.3何谓求水平地震作用效应的平方和开方法(SRSS)法,写出其表达式,说明其基本假定和适用范围.4.4底部剪力法的适用范围如何?写出考虑顶部附加地震作用时各质点的水平地震作用表达式.当建筑物为高度不超过40米,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,结构唯一反应往往以第一振型为主,而且第一振型接近于直线4.5写出振型关于质量矩阵,刚度矩阵和阻尼矩阵正交性的表达式.框架节点的设计准则是:1节点的承载力不低于其连接件的承载力;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节点配筋不应使施工过分困难.二者是通过刚性楼盖使钢混框架和抗震墙变形共同工作的。共同作用时，二者变形必须协调一致，在下部楼层，抗震墙位移较小，它使得框架必须按弯曲型曲线变形，使之趋于减少变形，抗震墙协调框架工作，外荷载在结构中引起的总剪力将大部分由抗震墙承受，在上部楼层，抗震墙外倾，而框架内收，协调变形的结果是框架协助抗震墙工作，顶部较小的总剪力主要由框架承担，而抗震墙仅承受来自框架的负剪力。上述共同工作结果对框架受力十分有利，其受力比较均匀。故其总的位移为弯剪型卓越周期地震发生时，由震源发出的地震波传至地表岩土体，迫使其振动，由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，使地震记录图上的这种波记录得多而好。这种周期即为该岩土体的特征周期，也叫做卓越周期。由多层土组成的厚度很大的沉积层，当深部传来的剪切波通过它向地面传播时就会发生多次反射，由于波的叠加而增强，使长周期的波尤为卓越。卓越周期的实质是波的共振，即当地震波的振动周期与地表岩土体的自振周期相同时，由于共振作用而使地表振动加强。巨厚冲积层上低加速度的远震，可以使自振周期较长的高层建筑物遭受破坏的主要原因就是共振。2.几种周期及相关概念自振周期T：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间，是结构本身的动力特性，与结构的高度H、宽度B有关。基本周期T1:是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间。基本振型：单质点体系在谐波的作用下的振型称为基本振型：任一地震波都可以分解为若干谐波的叠加，多质点体系按振型分解法计算地震作用时，可以简化为具有基本振型的等效单质点体系进行分析。而对建筑结构而言，有时又称为主振型，一般是指每个主轴方向以平动为主的第一振型。高阶振型：相对于低阶振