抗震结构设计知识点

1.1地震按其成因分为哪几种类型？按其震源的深浅又分为哪几种类型？答：构造地震、火山地震、陷落地震、爆炸地震、诱发地震。浅源地震、中源地震、深源地震。1.2什么是地震波？地震波包含了哪几种波？各种地震波各自的传播特点是什么，对地面和建筑物的影响如何?答：地震引起的振动以弹性波的形式从震源向各个方向传播并释放能量（波动能），这就是地震波。它包括体波和面波。特点：体波中，纵波周期短，振幅小，速度快，产生颠簸，可以在固体液体中传播。横波周期长，振幅大，只能在固体中传播，产生摇晃。面波振幅大，周期长，只能在地表附近传播，能量大，破坏大，产生颠簸摇晃。故面波的危害最大。1.3什么是震级？什么是烈度、基本烈度和抗震设防烈度？三种烈度如何确定？答：震级是表征一次地震大小或强弱的等级，是地震释放能量多少的尺度。烈度：表示某一地点地面震动的强烈程度或者说地震影响的强弱程度。确定方法：当设计基准期为五十年时，50年内众值烈度的超越概率为63.2%，这就是第一水准的烈度。基本烈度：在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为10%的地震烈度值。确定方法：一般情况下，取50年内超越概率10%的地震烈度，为第二水准烈度。抗震设防烈度：按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。确定方法：一般情况下，取50年内超越概率10%的地震烈度。确定方法：它所产生的烈度在50年内的超越概率为2%，作为第三水准烈度。基本烈度与众值烈度相差1.55度，基本烈度与罕遇烈度相差1度。1.4简述众值烈度、基本烈度和罕遇烈度的划分及其关系。答：当设计基准期为五十年时，50年内众值烈度的超越概率为63.2%，这就是第一水准的烈度。一般情况下，取50年内超越概率10%的地震烈度，为第二水准烈度。烈度在50年内的超越概率为2%，作为第三水准烈度。基本烈度与众值烈度相差1.55度，基本烈度与罕遇烈度相差1度。1.5何谓“抗震概念设计”？“抗震概念设计”包括哪些方面的内容?答：定义：抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部的过程。内容：1、选择对抗震有利的建筑场地避开不利和危险地段。2、合理进行建筑平立面布置（规则、对称、均匀）。3、选择合理结构体系包括多道抗震防线、必要承载力、良好变形能力、合理刚度及承载力的分布等。4、处理好结构构件和非结构构件,保证整体性。5、合理选材，保证施工质量。6、抗震设计宜留有较多的余地。1.6我国规范依据建筑使用功能的重要性将建筑分为哪几类？分类的作用是什么？各类建筑的设防标准如何？答：分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。作用是为了确定其抗震设防类别和抗震设防标准。设防标准：甲类：地震作用和抗震措施均高于本地区设防烈度。乙类：地震作用按本地区设防烈度确定，措施高一度。丙类：地震作用和抗震措施均按本地区设防烈度确定。丁类：地震作用按本地区设防烈度确定，措施降一度.7抗震设防烈度和设计基本地震加速度的关系是什么？答：抗震设防烈度6789设计基本地震加速度值0.05g0.10（0.15）g0.20（0.30）g0.40g1.8什么是建筑抗震三水准设防目标和两阶段设计方法？答：三水准：小震不坏，中震可修，大震不倒。第一阶段以承载力验算为主，取第一水准地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应。这样既满足了第一水准下必要的承载力可靠度，又满足了第二水准损坏可修的目标。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计而通过概念设计和各种抗震措施来满足第三水准的设计要求。考虑小震作用效应验算承载力和弹性变形第二阶段是弹塑性变形验算，对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构及特殊要求的建筑结构，除进行第一阶段设计外，还要进行罕遇地震烈度作用下结构薄弱部位的弹塑性变形验算，并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求大震作用下验算结构弹塑性变形1.9《规范》规定的设防烈度范围是多少？答：建筑抗震规范规定以6度作为设防起点，6~9度地区的建筑物要进行抗震设计。2.1场地土分为哪几类？它们是如何划分的？答：Vs800m/s为岩石。Vs500m/s为坚硬土或软质土岩石。250Vs≤500为中硬土150Vs≤250为中软土。Vs≤150为软弱土。划分方法有剪切波速法和近似划分法，以上的划分为剪切波速法。2.2什么是场地？什么是等效剪切波速？什么是场地卓越周期？怎样划分场地的类别？答：场地即指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1km2的平面面积。等效剪切波速：计算深度d0与剪切波与地表计算深度之间传播的时间的比值。场地卓越周期：是指抗震设计用的地震影响系数曲线中，反应地震震级、震中距和场地类型等因素的下降段起始点对应的周期值场地类别的划分：岩石的剪切波速或土的等效剪切波速(m/s)场地类别I。I1ⅡⅢⅣVs﹥8000800≥Vs﹥5000500≥Vse﹥250﹤5≥5250≥Vse﹥150＜33~50﹥50Vse≤150﹤33~50﹥50﹥802.3什么是场地土的液化？怎样判别？影响场地液化的主要因素有那些？选择抗液化措施要考虑哪些因素?答：液化即由固体转变成液体（从应力状态出发，液化的条件是土的法向有效应力为零，土不具有任何抵抗剪切的能力），是一种地基失效形式。判别方式有初步判别和标准贯入试验判别，经过初步判别定为不液化或可不考虑液化影响的场地土，原则上可不进行标准贯入试验的判别。影响因素：1.土的地质年代和组成2.土层的相对密度3.土层的深度和地下水位的深度4.地震烈度和地震持续时间。考虑因素：根据《规范》给出的液化等级，将处理措施分为三个档次，根据液化等级和建筑抗震设防类别结合工程的具体情况综合考虑选取。同时也可考虑上部结构重力荷载对液化的影响，根据液化震陷量得估计适当调整抗液化措施。2.4何谓建筑“类共振现象”?抗震设计中如何避免其发生？答：当结构的基本自振周期与场地自振周期接近或相等时结构的地震反应最大，使建筑物震害加大。避免措施：在结构的抗震设计中，应使结构的自振周期避开场地的(卓越)周期，以免产生类共振现象。2.5简述天然地基基础抗震验算的方法。怎样确定地基土的抗震承载力?天然地基土的抗震承载力为什么可以提高？答：验算方法.基础底面的平均压力和边缘最大压力应符合：地基平均压力设计值P≤faE地基最大压力设计值Pmax≤1.2faE零应力区不大于底面积的15%。抗震承载力：aE=a•faa—抗震承载力调整系数≥1.0。根据岩土的性质不同，a在1-1.5之间。fa—深度宽度修正后的地基承载力特征值。注：软弱土的抗震承载能力不予提高。为什么可以提高：从地基变形的角度来说，有地震作用时地基上的抗震承载力应比地基土的静承载力大，即一般土的动承载力都要比静承载力大。另外，考虑到地震作用的偶然性和短暂性以及工程结构的经济性，地基在地震作用下的可靠性可以比经历荷载下的适当降低，故在确定地基土的抗震承载力时，其取值应比地基土的静承载力有所提高。3.1什么是地震反应？什么是地震作用？地震作用和一般静荷载有何不同？计算结构地震作用的方法有哪几类？抗震规范对此有何规定?答：地震反应是指地震引起的结构振动，它包括地震在结构中引起的速度、加速度、位移和内力等。地震作用：是指地面震动在结构上产生的动态（动力）作用。不同：它不仅取决于地震烈度的大小，而且与建筑物的动力特性有密切关系，而一般的静荷载与动力特性无关，可以独立确定。计算方法：拟静力方法和直接动力分析法。抗震规范采用反应谱理论来确定地震作用。3.2什么是地震系数和地震影响系数？什么是动力系数？它们有何关系？答：地震系数k，反映地面震动的强弱程度只与地震烈度有关。地震影响系数，α=kβ,它是单质点弹性体系在地震时的最大反应（最大绝对加速度）Ｓa与重力加速度g的比值。动力系数β表示结构地震反应的大小。是单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。关系α=kβ3.3什么是加速度反应谱曲线？影响a－T曲线形状的因素有哪些？质点的水平地震作用与哪些因素有关？如何用反应谱法确定单质点弹性体系的水平地震作用？答：加速度反应谱曲线：若给定地震时地面运动的加速度记录ẍ0（τ）和体系的阻尼比ζ，则可计算出质点的最大加速度反应Sa与体系自振周期的一条关系曲线，并对不同的ζ值就可得到不同的Sa-T曲线。Sa-T曲线称为加速度反应谱。影响形状的因素是阻尼比ζ、地面运动加速度。后面的略。3.4简述确定结构地震作用的底部剪力法和振型分解反应谱法的基本原理和步骤.底部剪力法：该法首先计算地震产生的结构底部的最大剪力，然后将该剪力分配到各质点上作为地震作用步骤①求出结构底部的地震剪力：FEK=α1Geq②求出结构各层的地震作用和地震剪力。振型分解反应谱法：是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。3.5什么是”鞭梢效应”?设计时如何考虑这种效应?答：鞭梢效应：局部突出屋面的小建筑（楼电梯间水箱女儿墙等）由于刚度和质量的突变，高振型影响加大，动力变位比下部大得多从而震害加重的现象即所谓的“鞭梢效应”。通过适当调整结构的刚度或质量分布使突出物的频率与整体结构的频率差值增大，可以减少鞭梢效应。3.6什么是建筑结构的重力荷载代表值？怎样确定？什么是等效总重力荷载？怎样确定？答：重力荷载代表值＝永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值+可变荷载（雪、灰、楼面活荷载）组合值等效总重力荷载C等效系数，单质取1.0，多质点取0.853.7什么是描述地震动特性的特征量（三要素）？答：振幅，持续时间，频谱3.9结构的自震周期和那些因素有关?近似计算自震周期的方法有哪些?计算多层框架结构的基本周期常采用哪种方法?答：结构的自振周期与其质量和刚度大小有关。自振周期的计算：能量法，折算质量法,顶点位移法,经验公式法，试验方法等。采用相当刚度相当质量法计算多层框架结构的基本周期。3.10什么叫结构的刚心、质心?结构的扭转效应是如何产生的？答：刚心：结构的抗侧力构件恢复力合力的作用点，称为该结构的刚度中心。质心：结构的重心。当房屋的质心、刚心不重合时，即有偏心距，在水平力作用下，结构产生扭转。3.11对于仅考虑平移振动的一般结构和考虑扭转(平移扭转耦联振动)的结构，确定其地震作用效应时，应分别采用何种振型组合方法?答：平方和开方法则；完全二次方型方根法（CQC法）3.12哪些结构需要考虑竖向地震作用？答：8度、9度时的大跨度结构。长悬臂结构、烟囱和类似的高耸结构。9度时的高层建筑应考虑竖向地震作用。eqiGcG3.13怎样进行结构截面承载力验算?怎样进行抗震变形验算?为什么要进行抗震变形验算？答：截面抗震验算采用多遇地震的作用效应和其它荷载效应组合的多系数表达式进行构件抗震承载力验算。S≤R/RER——构件截面承载力设计值（抗力）RE——承载力调整系数，用以反映不同材料和受力状态的结构构件具有不同的可靠度指标，RE≤1抗震变形验算分两个部分一是多遇地震作用下结构的弹性变形验算。二是罕遇地震作用下结构的弹塑性变形验算。目的：避免建筑物的非结构构件在小震下出现破坏，保证小震不坏。对于砌体结构不进行变形验算。.14什么是抗震承载力调整系数?为什么要引入这一系数?答：γRE承载力抗震调整系数：用以反映不同材料和受力状态的结构构件具有不同的抗震可靠指标。地震作用属于偶然的短期作用，它在建筑的设计使用寿命内可能发生也可能不发生，因此，当地震发生时，结构的安全度可以低于非抗震时结构构件承载能力极限状态时的安全度。3.15什么是楼层屈服强度系数?怎样计算？怎样判断结构薄弱层或薄弱部位?单层厂房柱的薄弱部位在哪？答：楼层屈服强度系数：是指按钢筋混凝土构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用计算的楼层弹性地震剪力的比值；对于排架柱，指按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面