建筑结构抗震同步练习答案

《抗震结构设计》同步练习答案

第1章 结构抗震设计的基本知识

一、填空题

1. 地壳 地幔 地核 2. 构造 构造

3. 浅源 中源 深源 4． 面波 纵波 横波 5． 1 6． 5 7. 10%

8． 抗震设防烈度

9． 不坏 可修 不倒 10． 63.2% 小震 11． 四 丙

二、解释名词

1. 震中距是建筑物到震中之间的距离

2.震级表示一次地震释放能量的多少，也是表示地震强度大小的指标，目前，国际上比较通用的是里氏震级。

3.地震烈度是指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，是衡量地震引起的后果的一种度量。

4.抗震设防烈度是指按国家批准权限审定作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下可采用地震基本烈度，或与《抗震规范》设计基本地震加速度值对应的烈度值。

5.设计基本地震加速度值是50年设计基准期超越概率为10%的地震加速度的设计取值。 6．当建筑物所在地区遭受的地震影响来自设防烈度区或比该地区设防烈度大一度的地区的地震时，为设计近震。

7．当建筑物所在地区遭受的地震影响可能来自设防烈度或比该地区设防烈度大二度或二度以上地区的地震时，为设计远震。

8．罕遇地震就是大震，它所产生的烈度在50年内超越概率约为2%，这个烈度又可称为罕遇烈度，作为第三水准的烈度。

三、简答题

1. 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。

2．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. 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)。

第2章 场地、地基和基础

一、填空题 1. 不利地段

2. 长 大 长 3. 加重

4. 中硬 中软 软弱

5． 土层等效剪切波速 场地覆盖层厚度 4 6． 高 7. 4

8. 初步判别 标准贯入试验 9． 液化指数 严重

二、解释名词

1. 按我国《抗震规范》规定，覆盖层厚度是从地面至坚硬场地土顶面的距离。通常坚硬场地土是指剪切波速为 Vse>500 m /s。

2．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”。

3.标准贯入数：标准贯入试验设备由标准贯入器，触探杆和重63.5kg的穿心锤3部分组成。操作时，先用钻具钻至试验土层标高以上20m处，然后将贯入器打至标高位置，最后在锤的落距为76cm的条件下，打入土层30cm记录锤击数为N63.5。

三、简答题

1.答：基础底面的平均压力小于地基土的抗震承载力faE；基础底面边缘最大压力小于地基土的抗震承载力faE的1.2倍。

2．答：根据我国多次强地震中建筑遭受破坏的资料的分析，下列在天然地基上的各类建筑极少产生由于地基破坏而引起的结构破坏，故可不进行地基及基础的抗震承载力验算。

(1) 砌体房屋；

(2) 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房、单层空旷房屋和8层、高度25m以下的一般民用框架房屋与其基础荷载相当的多层框架厂房；其中软弱粘性土层主要是指地震烈度为7度、8度和9度时，地基土静承载力特征值分别小于80kPa，100kPa 和120kPa的土层；

(3) 可不进行上部结构抗震验算的建筑。 3.答：影响地基土液化的因素有：

1. 土层的地质年代 2. 土的组成 3. 相对密度 4. 土层的埋深 5. 地下水位

6. 地震烈度和地震持续时间 4.答：抗液化措施:

1. 全部消除地基液化沉陷：

当要求全部消除地基液化沉陷时，可采用桩基、深基础、土层加密法或挖除全部液化土层等措施。

2. 部分消除地基液化沉陷： 3. 基础和上部结构处理：

为减轻液化对基础和上部结构的影响，可综合考虑采用以下措施： (1) 选择合理的基础埋置深度，调整基础底面积以减小基础的偏心；

(2) 加强基础的整体性和刚性，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土十字(交叉)条形基础，加设基圈梁等；

(3) 减轻荷载，增加上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等；

(4) 管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。

第3章 结构地震反应分析与抗震验算

一、填空题

1. 惯性力 弹性恢复力 阻尼力 2. 固有

3. 越长 越短

4. 衰减 减少 衰减越快 6. 持续时间 频谱特性 7． 一倍

8. 最大反应加速度 地面最大加速度 9． 自振周期

10. 较长 较短

11. 场地类别 结构自振周期

12. 刚体 相等 0.45?max 13. 自由度 主振型 固有特性 14. 正交 15. 平方和开方 16. 2-3 17. 扭转 18. 65％ 19. 主轴 20. 1.3

二、解释名词

1.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。

2.结构的阻尼比是结构的阻尼系数与临界阻尼系数之比。 3.地震系数是地面运动的最大加速度与重力加速度之比。 4.根据大量的强震记录算出每一条强震记录的反应谱曲线，然后统计求出最有代表性平均曲线作为设计依据，这种曲线称为标准反应谱曲线。

5.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。

6.楼层屈服强度系数为按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标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值；对排架柱，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受弯承载力与罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩的比值。

7.重力荷载代表值：计算地震作用时，建筑物的重力荷载代表值应为结构和构件自重标准值和可变荷载组合值之和。

8．承载力抗震调整系数通常用?RE表示，它是用来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。

9.当建筑物有突出屋面的小建筑如屋顶间、女儿墙和烟囱等时，由于该部分的重量和刚度突然变小，地震反应特别强烈，称为鞭端效应.其程度取决于突出物与主体建筑物的质量比与刚度比以及场地条件等

三、简答题

1.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。 2．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?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<0.1 s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?max；

（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

3.答：在结构振动过程中的任意时刻，各质点的位移比值始终保持不变。这种振动形式通常称为主振型，简称振型。当体系按?1振动时称为第一振型或基本振型，按?2振动时称为第二振型。一般地，体系有多少个自由度就有多少个频率，相应的就有多少个主振型，它们就是体系的固有特性。只有当各质点初始位置的比值和初速度的比值与该主振型的这些比值相同时，也就是在这个初始条件下，才能出现这种振动的振动形式。

4.答：从理论上讲，多自由度体系的频率可通过解频率方程得到。但质点数多于三个时，就很难。因此在方程计算中，常采用近似法。有下列方法可以计算多自由度体系的频率： （1）能量法（瑞利 Rayleigh法）。 （2）折算质量法（等效质量法）。 （3）顶点位移法。 （4）矩阵迭代法。

5.答：底部剪力法的适用范围为：高度不超过40m，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，以及近似于单质点体系的结构，可以用底部剪力法来确定结构的地震作用。

底部剪力法的方法步骤为： (1) 确定结构的底部剪力Fek

FEk??1Geq

其中Geq?0.85?G ，而?为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数。

in1

i?1(2) 确定各质点的水平地震作用

或

6.答：(1) 先根据第三节的方法求出多自由度体系的各个自振周期和相应的振型；

(2) 再根据基本公式Fji??j?jXjiGi求出各个振型中各个质点上的水平地震作用； (3) 再求出各个振型的地震作用效应，如剪力、弯矩等； (4) 再用\平方和开方\的方法来确定总的地震作用效应,即S??Si?1n2j

一般地，频率最低的几个振型往往控制着结构的最大地震反应。因此在实际的计算中，一般采用2~3个振型即可。 7.答：《抗震规范》规定，对于烈度为8度和9度的大跨和长悬臂结构，烟囱和类似的高耸结构以及9度时的高层建筑等，应考虑竖向地震作用的影响。

8. 答：在对建筑结构进行地震反应分析时，通常假定地基是刚性的。实际上，一般地基并非刚性，故当上部结构的地震作用通过基础而反馈给地基时，地基将产生一定的局部变形，从而引起结构的移动或摆动。这种现象称为地基与结构的相互作用。地基与结构相互作用的结果，使得地基运动和结构动力特性都发生了改变，这主要表现在以下几个方面：

(1) 改变了地基运动的频谱组成，使得接近结构自振频率的分量获得加强，同时也改变了地基振动的加速度幅值，使其小于邻近自由场地的加速度幅值。

(2) 由于地基的柔性，使得结构的基本周期延长。

(3) 由于地基的柔性，有相当一部分地震能量将通过地基土的滞回作用和波的辐射作用逸散至地基，从而使结构的振动衰减。一般地，地基愈柔，结构的振动衰减则愈大。 9．答：实用中，结构的抗震计算在一般情况下可不考虑地基与结构的相互作用。但是对于建造在8度和9度、III或Ⅳ类场地上，采用箱基、刚性较好的筏基或桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑，当结构的基本周期处于特征周期的1.2~5倍范围内时，可考虑地基与结构动力相互作用的影响，对采用刚性地基假定计算的水平地震剪力按下列规定予以折减，并且其层间变形也应按折减后的楼层剪力计算。

(1) 高宽比小于3的结构，各楼层地震剪力的折减系数

(2) 高宽比大于3的结构，底部的地震剪力按上述(1)的规定折减，但顶部不折减，中间各层按线性插入值折减。

10.答：结构截面抗震承载力验算是属于第一阶段的结构抗震设计，即要按多遇地震烈度水准来计算结构的内力，其承载能力应满足下列公式的要求：

S?R/?RE式中的S是按多遇地震烈度水准计算的地震作用所产生的内力与其它内力

组合的设计值，即

式中R是结构构件的承载力设计值，?RE是承载力抗震调整系数。

11.答：结构的抗震变形验算包括在多遇地震作用下的变形验算和在罕遇地震作用下的变形验算。前者属于第一阶段的抗震设计内容，后者属于第二阶段的抗震设计内容。

结构在多遇地震作用下的变形验算应满足的条件为：?ue?[?e]h ，式中的?ue 是在多遇地震作用标准值产生的楼层最大弹性层间位移，而[?e]是弹性层间位移角限值，h为层高。

结构在罕遇地震作用下的变形验算则是对薄弱层的弹塑性位移验算，应满足的条件为：

式中的?up??p?ue ，?ue是罕遇地震作用下，按弹性分析的层间位移，?p是弹塑性位移增大系数，其值查表可得；[?p]是弹塑性层间位移角限值；h为薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。 四. 计算题

4.1如图(3-1)所示两层钢筋混凝土框架，横梁刚度相对柱很大，可不考虑其弯曲，并认为只发生水平位移。由柱横截面尺寸算得的1、2层柱的抗弯刚度分别为EI和EI/2 ，1、2层的质量分别为m1=1.5m，m2=m，试用频率方程计算该框架的自振频率和振型。

图3-1 计算简图

解：若柱的弹性模量为E，则1、2层弹性杆刚度分别为2EI和EI。 (1)计算刚度系数：

则

(2)求自振频率：

由频率方程可得

则有

解之得：(4)求主振型：

第一主振型：第二主振型：

4.2某二层钢筋混凝土框架，层高为4m，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等，且G1＝G2＝1200kN，结构第一振型的自振周期和振型向量分别为T1?1.028s，

??1??[?11?12]T?[1.01.618]T，第二振型的自振周期和振型向量分别为T2?0.393s，??2??[?21?22]T?[1.0?0.618]T。抗震设防烈度为7度（注：与该设防烈度对应的小震

水平地震影响系数最大值?max?0.08），所在场地的特征周期Tg?0.4s。 求：（1）用振型分解法计算各层间剪力； （2）用底部剪力法计算各层间剪力； 解：（1）振型分解法 第一阶振型：

?1?(0.41.028)0.9?0.08?0.033;

?1?1200?1.0?1200?1.618?0.724

1200?1.02?1200?1.6182F11?0.033?0.724?1.0?1200=28.67kN

F12?0.033?0.724?1.168?1200=46.39kN 层间剪力V11?28.67?46.39?75.06 kN

V12?46.39 kN

第二阶振型：

因为 0.10s?T2?0.393s?Tg=0.40s 故取?2??max?0.08;

?2?1200?1.0?1200?(-0.618)?0.276

1200?1.02?1200?(-0.618)2F21?0.08?0.276?1.0?1200?25.97kN

F22?0.08?0.276?(?0.618)?1200??16.05kN 层间剪力 V21??16.05?25.97?9.92 kN

V22?-16.05kN

组合：

V1?75.062?9.922?75.71kN V2?46.392?(?16.05)2?49.09 kN

（2）底部剪力法

T1=1.028s，?1?0.033

FEk?0.033?0.85?(1200?1200)=67.32kN 因为 T1?1.028s?1.4?Tg?0.56s

?n?0.08T1?0.01?0.08?1.028?0.01?0.092 ?Fn??nFEk?0.092?67.32?6.193kN

F1?G1H1?GHii?1nFEk(1??n)=i1200?4?67.32?(1?0.092)?20.37kN

1200?4+1200?81200?8?67.32?(1?0.092)?40.75kN

1200?4+1200?8F2?G2H2?GHii?1nFEk(1??n)=i层间剪力：

V2?40.75?6.193?46.94kN

V1?V2?F1?46.94?20.37?67.31kN （3）K1H1?550?75.71?41640.5 kN K2H2?550?49.09?26999.5 kN

第4章 建筑抗震概念设计

一、填空题 1. 不宜 2. 规则

3. 大 严重

4. 均匀 薄弱层 降低

5. 重合 接近

二、简答题

1.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计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。

2.答：建筑抗震危险地段是指地震时可能发生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度为8度以上的发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段。主要是指断层、陡峭的山区、存在液化或润滑夹层的陂地、地下煤矿的大面积采空区等地段。

3.答：建筑物的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层。 我国《高层规程》)，对地震区高层建筑的平面形状作了明确的规定，并指出，当平面突出部分的尺寸

,且质量和刚度在平面上的分布基本均匀对称时，可以认

为属于平面比较规则的建筑。

我国《高层规程》规定：对于有抗震设防要求的建筑物，建筑的竖向体形应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内收；当立面收进部分的尺寸比值，符合

要求的建

筑物(图4-2-6)，可以认为是竖向较规则的建筑物。

4. 答：(1) 平面形状、局部尺寸或者立面形状不符合规范的有关规定，而又未在计算和构造上采取相应措施时；

(2) 房屋长度超过规范所规定的最大间距，又无条件采取特殊措施而必须设置伸缩缝时；

(3) 地基土质不均匀，房屋各部分的预计沉降量(包括地震时的沉陷)相差过大，必须设置沉降缝时；

(4) 房屋各部分的质量或结构抗侧刚度大小悬殊时。 5.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。 6．答：按抗震性能常见结构类型排序如下： （1）钢结构；

（2）型钢混凝土结构； （3）混凝土—钢混合结构； （4）现浇钢筋混凝土结构； （5）预应力混凝土结构； （6）装配式钢筋混凝土结构； （7）配筋砌体结构； （8）砌体结构等。

第5章 多层钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计

一、填空题

1. 概念 计算

2. 建筑场地的地震烈度 结构类型 房屋高度 4 3. 扭转

4. 柱宽的1/4 5. 突变

6. 横 纵横 7. 小 增大系数3 8． D值

9． 分层 弯距二次分配

10． 0.8～0.9 平衡条件 50% 11. 竖 水平

12． 0.5 弹塑性变形 层间弹性侧移 13. 延性

二、解释名词

1. 承载力抗震调整系数通常用?RE表示，它是用来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。

2. 剪压比是截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，以 V/fcbh0表示，用以说明截面上承受名义剪应力的大小。

3.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。

4.剪跨比是判断梁、柱、墙肢等抗侧力构件抗震性能的重要指标,反映计算截面上正应力与剪应力的相对关系，某截面的广义剪跨比为该截面弯矩与剪力和截面有效高度乘积的比值，即λ=M/Vh

5.体积配箍率指箍筋体积（箍筋总长乘单肢面积）与相应的砼体积的比率。复合箍筋应扣除重叠部分的体积。

三、简答题

1.答：地震时，框架结构填充墙的破坏特点： （1）易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。

（2）端墙，窗间墙，门窗洞口边角部位破坏更加严重。 （3）烈度较高时墙体容易倒塌。

（4）由于框架变形属剪切型，上部变形大，则填充墙震害呈现“下重上轻”现象。

原因：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架之间没有拉结筋，缺乏有效拉结，因此 在往复变形时易发生剪切破坏和散落。 2.答：由于角柱地震中双向受弯、受剪，加之所受扭转剪力较大，而受到的梁的约束又较弱，因此震害常比内柱重。

3.答：限值房屋的高宽比是为了避免房屋产生弯曲破坏。

4.答：目前工程计算中，水平地震作用下的框架内力分析，手算时通常采用D值法(改进的反弯点法)，计算步骤如下：

（1）计算各层柱的侧移刚度D； （2）计算各柱所分配的地震剪力Vij; （3）框架柱柱端弯矩计算；

（4）梁端弯矩、剪力和柱轴力计算；

5．答：框架结构梁端弯距较大，配筋较多，不便施工。加之考虑到钢筋混凝土框架结构具有塑性内力重分布性质。所以规范规定竖向荷载作用下可以考虑梁端塑性变形内力重分布而对梁端负弯距进行调幅(即乘以小于1的调幅系数β)，现浇框架调幅系数β可以取0.8～0.9。装配整体式框架调幅系数β可取0.7～0.8。梁端负弯距减小后，应按平衡条件计算调幅后的跨中弯距。且调幅后的跨中弯距不应小于简支情况跨中弯距的50%。

6．答：根据震害调查及设计经验，《抗震规范》要求，设防烈度在7～9度时，对楼层屈服强度系数?y?0.5的框架结构，应进行罕遇地震作用下的薄弱层(部位)的弹塑性变形验算；一般情况下只需要进行多遇地震作用下层间弹性侧移验算。 （1）多遇地震作用下框架结构水平位移验算

当只考虑梁柱的弯曲变形时，依据D值法可按下式进行计算：

框架结构在多遇水平地震作用下的层间弹性位移应满足下式的要求：

式中h——层高；

?ue——多遇地震作用标准值产生的层间弹性位移；

[?e]——层间弹性位移角限值，取1/450；当考虑砖填充墙抗侧力作用时取1/550。

（2）罕遇地震作用下的弹塑性变形验算

对于不超过12层，且层刚度无突变的框架结构和填充墙框架结构，可采用下述的简化方法进行薄弱层弹塑性变形验算，步骤如下：

(a) 确定薄弱层位置

(b) 按下式计算层间弹塑性位移：

(c) 验算层间弹塑性位移

式中[?p]为层间弹塑性位移角限值。

7．答：框架结构抗震设计时，一般应考虑以下两种基本组合：

(1) 水平地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合

一般可考虑多遇水平地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合。内力组合设计值S可写成：

式中，SGE——重力荷载代表值效应的标准值； SEh——水平地震作用效应的标准值。 (2) 竖向荷载效应

内力组合设计值S可写成：

式中, SG——由恒载产生的内力标准值； SQ——由活载产生的内力标准值。

8.答：，《抗震规范》要求，地震区的框架结构设计应遵守以下设计原则，以求设计成延性框架。

（1）强柱弱梁原则： （2）强剪弱弯原则： （3）强节点、强锚固原则

9.答：根据震害调查，框架柱的破坏主要集中在柱端1.0～1.5倍柱截面高度范围内。与框架梁类似，在柱端加密箍筋以约束混凝土，可提高混凝土抗压强度，更主要的是提高柱的变形能力，增加延性。因此，加密柱端箍筋也是提高框架延性的一项重要措施。《

10.“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。

《抗震规范》规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15外，柱端弯距设计值应符合下式要求：

9度和一级框架结构尚应符合：

式中，值之和；

?Mc——节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向有地震作用组合的弯距设计

?M和；

b——节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向有地震作用组合的弯距设计值之

?c——强柱系数，一级为1.4，二级为1.2，三级为1.1。

11.答：“强剪弱弯”的设计原则就是要求提高构件抗震的受剪承载力，使得构件在出现延性的弯曲破坏(出现塑性铰)之前，不发生脆性的剪切破坏。

依据强剪弱弯原则，《抗震规范》规定，一、二、三级框架梁端的剪力设计值应按下式进行调整：

9度和一级框架尚应符合：

式中，?b——梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.3 、1.2 和1.1；

VGb——梁在重力荷载代表值(9度时高层建筑尚应包括竖向地震作用标准值)作用下，按简支梁计算的梁端截面剪力设计值；

lMb、Mbr——梁左右端反时针或顺时针方向组合的弯距设计值，当两端弯距均为负弯

距时，取绝对值较小一端的弯距值为零；

lr——梁左右端反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积(考虑受压钢筋)和Mbua、Mbua材料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯距设计值。

按照强剪弱弯原则《抗震规范》规定：对于抗震等级为一、二、三级的框架柱端剪力设计值，应按下式计算：

9度和一级框架尚应符合下式的要求：

式中，?vc——柱的剪力增大系数，一级为1.4，二级为1.2，三级1.1；

——柱上下端截面顺时针或逆时针方向组合的弯距设计值，应考虑强柱系数

及底层柱下端弯距放大系数的影响；

——柱上下端截面顺时针或逆时针方向根据实配钢筋面积和钢筋强度标

准值，以及轴压力等计算的偏压承载力所对应的弯距设计值。 12.答：（1）一般框架节点区的抗震受剪承载力验算 节点剪力设计值，一、二级框架按下式计算：

9度和一级框架结构，按下式计算：

式中，Hc——柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离；

?c——强节点系数，一级取1.35，二级取1.2。

抗震等级为三、四级的框架节点区剪力较小，一般不需计算，但节点箍筋仍应按构造要求设置。

(2) 节点剪压比的限制

为了防止节点区混凝土的斜压破坏，要控制剪压比不得过大。一般应满足：

对于不允许节点区开裂的重要结构，应符合：

式中，?j——正交梁的约束影响系数，楼板为现浇，四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2，且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4时，可采用1.5，其它情况均采用1.0；

——节点核心区的截面高度，可采用验算方向的柱截面高度； ——节点核心区的截面有效验算宽度。

(3) 节点区抗震受剪承载力验算

现浇框架节点区的抗震受剪承载力应符合下式要求：

9度时

式中，N——有地震作用组合的节点上柱底部的轴向压力较小设计值； Asvj——核心区验算宽度范围内同一截面验算方向各肢箍筋的总截面面积。 (4) 框架节点的构造要求

节点核芯区除应进行抗震受剪承载力验算外，其构造尚应满足最低配箍量的要求。

第6章 多层砌体结构房屋的抗震设计

一、填空题

1. 横墙 纵横墙共同 2． 层间剪切

3． 刚性 柔性 中等刚性 4． 刚性

5． 承载面积较大 竖向压应力较小 6． 弯曲 剪切

7． 砌墙 浇柱 马牙槎 2ф6 1 8． 圈梁

9． 钢筋混凝土芯柱

10． 上下搭接

二、解释名词

1. 柔性楼盖是指木制楼盖等，在其自身平面内刚度小，受横向水平地震作用时，楼盖兼有平移和自身平面内的弯曲变形。

2. 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。 3． 多层内框架砖房是指四周外墙为承重砖墙(壁柱)，内部为钢筋混凝土梁柱承重的多层混合结构房屋。根据结构布置的不同，可分为：单排柱内框架砖房和多排柱内框架砖房。 4． 底层框架砖房是指底层采用钢筋混凝土框架--抗震墙结构、上部为多层砖结构的房屋。

三、简答题

1.答：计算简图中结构底部固端标高的取法： （1）基础埋梁较浅时，取基础顶面；

（2）基础埋梁较深时，可取室外地坪下 0.5 m 处； （3）整体刚度很大地下室时，取地下室顶板顶部；

（4）整体刚度较小或半地下室时，取地下室室内地坪处。 2．答：可采用底部剪力法计算其水平地震作用，而且可取计算：

，即可按下列式

3．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。

4．答：应按下列原则确定：

(1)高宽比小于1时，可只考虑剪切变形；

(2)高宽比不大于4且不小于1时，应同时考虑弯曲变形和剪切变形； (3)高宽比大于4时，可不考虑刚度。

5．答：在房屋的适当部位设置构造柱，并与圈梁连接形成的约束墙体的封闭框，可明显增强砌体结构的变形能力；可提高砌体的抗剪强度10%—30%左右；可防止或延缓房屋在地震作用下发生突然倒塌，或起到减轻震害的作用。

圈梁加强了纵横墙体的连接，增加了墙体的稳定性；箍柱了楼(屋)盖，提高了楼(屋)盖的整体性和水平刚度，从而也加强了房屋的整体性；限制墙体斜裂缝的开展与延伸，减轻地基不均匀沉陷对房屋的影响。此外，还是减小构造柱计算长度，使其充分发挥抗震作用不可缺少的连接构件。

第7章 单层钢筋混凝土柱厂房的抗震设计

一、填空题 1． 抗震缝 2． 螺栓连接 3． 三

4． 单质点 二质点 三质点 5． 重力荷载 水平地震作用

二、简答题

1．答：(1)柱头及其屋架的联结的破坏；

(2)柱肩竖向拉裂；

(3)上柱柱身变截面处开裂或折断； (4)下柱发生震害；

(5)门形天窗架与屋架联接节点的破坏； (6)围护墙开裂外闪，局部或大面积倒塌等。

2．答：(1) 柱头，取柱顶以下500mm并不小于柱截面长边尺寸；

(2) 上柱，取阶形柱自牛腿面至吊车梁以上300mm高度范围内； (3) 牛腿或肩梁取全高；

(4) 柱间支撑与柱连接节点和柱变位受平台、嵌砌内隔墙等约束的部位，取上下各300mm。

3．答：在同一个厂房横向计算单元内，当有吊车桥架时，桥架对横向排架起撑杆作用，使结构的横向刚度增大，自振周期变短；而桥架的重量却使自振周期增长。这两者的综合影响，使有吊车桥架的单元横向自振周期等于或略小于无吊车桥架单元的自振周期。计算厂房的横向自振周期时，若考虑桥架的重量，则必须同时考虑其撑杆作用。若只计入吊车重量，会使计算周期增大而偏于不安全。因此，一般不考虑吊车桥架重量的影响。

4．答：因为横向自振周期的计算是按铰接排架简图进行的，而实际上，屋架与柱的连结因加焊而或多或少地存在某些刚接作用，厂房纵墙对增大排架横向刚度也有明显的影响，因此，实际的自振周期比计算值小，所以，《抗震规范》规定，按平面铰接排架计算的横向自振周期，应按规定加以调整。

5．答：（1）因为厂房存在着空间作用和扭转影响，因此，应对地震作用效应进行调整；

（2）为了考虑高振型的影响，也应对不等高厂房高低跨交接处柱，在支承低跨屋盖的牛腿面以上各截面的弯距和剪力，也因进行调整；

（3）对有吊车的厂房，应将吊车梁顶面标高处的上柱截面内力乘以由吊车桥架引起的地震作用效应增大系数。因为在单层厂房中，吊车桥架是一个较大的移动质量，地震时他将引起厂房的强烈局部振动，从而使吊车桥架所在排架的地震作用效应突出的增大，造成局部严重破坏，为了避免以上这种震害的发生，应将相应的地震作用效应放大。

6．答：《抗震规范》规定，对突出屋面且带有斜腹杆的桁架式钢筋混凝土天窗架，其横向水平地震作用按底部剪力法计算即可。只对跨度大于9或烈度9度时，天窗架的横向地震作用效应才乘以效应增大系数1.5，以考虑高振型的影响，其他情况下天窗架的横向水平地震作用可采用振型分解反应谱法计算。

7．答：因为在单层厂房中，吊车桥梁是一个较大的移动质量，地震时它将引起厂房的强烈局部振动，从而使吊车桥梁所在排架的地震作用效应突出地增大，造成局部严重破坏，为了避免这种震害的发生，将吊车梁顶面标高处的上柱截面内力予以放大。

8．答：修正刚度法适用于单跨或等高多跨的钢筋混凝土无檩和有檩屋盖的厂房的纵向抗震计算。

基本思路：①计算时取整个抗震缝区段为纵向计算单元。

②在确定厂房的纵向自振周期时，首先假定整个屋盖为一刚性盘体，把所有柱列的纵向刚度加在一起，按\单质点体系\计算，但屋盖实际上并非绝对刚性，这样，自振周期计算中引入了一个修正系数k,以考虑屋盖变形的影响。

③在确定地震作用在各柱列之间的分配时，只有当屋盖刚度为无限大时，才仅与柱列刚度这唯一因素成正比。而当屋盖并非绝对刚性时，地震作用的分配系数应根据柱列的实际侧移来考虑。修正刚度法仍采用按柱列刚度比例分配地震作用，但对屋盖的空间作用及纵向围护墙对柱列侧移的影响作了考虑。在具体计算中，通过系数?3来反映纵向围护墙的刚度对柱列侧移量的影响；用?4 反映纵向采用砖围护墙时，中柱列支撑的强弱对柱列侧移量的影响，边柱列可采用?4?1.0。

9．答：拟能量法适用于钢筋混凝土无檩及有檩屋盖的两跨不等高厂房的纵向地震作用效应的计算。

拟能量法以剪扭振动空间分析结果为标准，进行试算对比，找出各柱列按跨度中心划分质量的调整系数，从而得出各柱列作为分离体时的有效质量，然后按能量法分式确定整个厂房的自振周期，并按单独柱列分别计算出各柱列的水平地震作用。

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