工程結構抗震設計簡答題簡答題什么是地基液化現象？影響地基液化的因素？答：飽和的粉土和砂土，在地震時由于顆粒之間的孔隙水不可壓縮而無法排出，使得孔隙水壓力增大，土體顆粒的有效垂直壓應力減小，顆粒局部或全部處于懸浮狀態，土體的抗剪強度接近于零，呈現出液態化的現象。影響因素：土層的地質年代：地質年代越古老，越不易液化土的組成：級配良好的砂土不易液化粉土中粘粒含量超過一定限值時，不易液化土層的相對密度：土層的相對密度越大，越不易液化土層的埋深：埋深越大，越不易液化地下水位的深度：地下水位越深，越不易液化地震烈度和地震持續時間：烈度越高，持續時間越長，越易液化1、 如何進行抗震設計中的二階段設計？（1） 第一階段設計對絕大多數建筑結構，應滿足第一、二水準的設計要求，即按照第一水準（多遇地震）的地震參數進行地震作用計算、結構分析和構件內力計算，按規范進行截面設計，然后采取相應的構造措施，達到〃小震不壞，中震可修”的要求。（2） 第二階段設計對特別重要的建筑和地震時容易倒塌的結構，除進行第一階段設計外，還要進行薄弱層部位的彈塑性變形驗算和采取相應的構造措施，使薄弱層的水平位移不超過允許的彈塑性位移，實現第三水準的要求。簡述兩階段抗震設計方法。？第一階段是在方案布置符合抗震設計原則的前提下，按與基本烈度相對應的眾值烈度的地震動參數，用彈性反應譜求得結構在彈性狀態下的地震作用效應，然后與其他荷載效應組合，并對結構構件進行承載力驗算和變形驗算，保證第一水準下必要的承載力可靠度，滿足第二水準烈度的設防要求（損壞可修），通過概念設計和構造措施來滿足第三水準的設防要求；對于少數結構，如有特殊要求的建筑，還要進行第二階段設計，即按與基本烈度相對應的罕遇烈度的地震動參數進行結構彈塑性層間變形驗算，以保證其滿足第三水準的設防要求。1、工程結構抗震設防的三個水準是什么？如何通過兩階段設計方法來實現？3、簡述我國抗震規范的抗震設防目標以及兩階段抗震設計方法？（6分）第一水準：當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用；（1分）第二水準：當遭受相當于本地區抗震設防烈度的地震影響時，可能損壞，經一般修理或不需修理仍可繼續使用；（1分）第三水準：當遭受高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震影響時，不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞（1分）兩階段設計方法：第一階段設計：工程結構在多遇地震下的承載力和彈性變形計算。（2分）第二階段設計：工程結構（如特別重要或抗側能力較弱的結構）在罕遇地震下的彈塑性變形驗算。（1分）3、砌體結構中設置鋼筋混凝土構造柱和圈梁的作用？答：設置鋼筋混凝土構造柱的作用：加強房屋的整體性，提高砌體的受剪承載力（10%-30%），對砌體有約束作用,提高砌體的變形能力，提高房屋的抗震性能。設置圈梁的作用：增加縱橫墻體的連接，加強整個房屋的整體性；圈梁可箍住樓蓋，增強其整體剛度；減小墻體的自由長度，增強墻體的穩定性；可提高房屋的抗剪強度，約束墻體裂縫的開展；抵抗地基不均勻沉降，減小構造柱計算長度。在框架柱的抗震設計中，為什么要控制軸壓比？軸壓比是影響柱的破壞形態和變形能力的重要因素，柱的延性隨軸壓比增大會顯著降低，并可能產生脆性破壞，軸壓比增大到一定數值時，增加約束箍筋對柱變形能力影響很小，因此要控制軸壓比3、 什么是剪壓比？為什么要限制梁剪壓比？剪壓比即梁塑性鉸區截面的剪壓比對梁的延性、耗能能力及保持梁的強度、剛度有明顯的影響，當剪壓比大于0.15時，量的強度和剛度有明顯的退化現象，此時再增加箍筋，也不能發揮作用。12、什么叫軸壓比？為什么要限制柱的軸壓比？答：軸壓比：柱組合的軸向壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之和軸壓比大小是影響柱破壞形態和變形性能的重要因素，受壓構件的位移延性隨軸壓比增加而減小，為保證延性框架結構的實現，應限制柱的軸壓比。剪壓比答：剪壓比為，指構件截面上平均剪應力與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值，用以反映構件截面上承受名義剪應力的大小。限制梁柱的剪壓比，主要是為了防止梁柱混凝土過早發生斜壓破壞。7、簡述“強柱弱梁”的概念以及實現“強柱弱梁〃的主要措施5、 強柱弱梁、強剪弱彎的實質是什么？如何通過截面抗震驗算來實現？（6分）4、 什么是〃強柱弱梁”、“強剪弱彎”原則？在設計中如何體現？（7分）（1）使梁端先于柱端產生塑性鉸，控制構件破壞的先后順序，形成合理的破壞機制（2）防止梁、柱端先發生脆性的剪切破壞，以保證塑性鉸有足夠的變形能力（3分）在截面抗震驗算中，為保證強柱弱梁，《建筑抗震設計規范》規定：對一、二、三級框架的梁柱節點處，（除框架頂層和柱軸壓比小于0.15及框支梁與框支柱的節點外），柱端組合的彎矩設計值應符合:其中為柱端彎矩增大系數，（一級為取1.4,二級取1.2,三級取1.1）（2分）為保證強剪弱彎，應使構件的受剪承載力大于構件彎曲屈服時實際達到的剪力值，對一、、二三級框架梁，梁端截面組合的剪力設計值調整為：對一、、二、三級框架柱，柱端截面組合的剪力設計值調整為：（2分）結構隔震為什么能非常有效的減少結構地震反應？結構隔震通過設置隔震層，延長結構周期，增加結構阻尼，大大減少結構加速度反應，同時使結構位移集中于隔震層，上部結構相對位移很小，地震中基什么叫隔震？隔震方法主要有哪些類型？隔震，是通過某種隔震裝置將地震動與結構隔開，以達到減小結構振動的目的。隔震方法主要有基底隔震和懸掛隔震。框架一抗震墻結構的基本假定有哪些？答：基本假定：1） 樓板結構在其自身平面內的剛度為無窮大，平面外的剛度忽略不計；2） 結構的剛度中心和質量中心重合，結構不發生扭轉；3） 框架與抗震墻的剛度特征值沿結構高度方向均為常數。1地震震級和地震烈度有何區別與聯系？地震震級是表示地震大小的一種度量。地震烈度是指某一區域內的地表和各類建筑物遭受一次地震影響的平均強弱程度。一次地震，表示地震大小的等級只有一個。由于同一次地震對不同地點的影響不一樣，隨著距離震中的遠近變化，會出現多種不同的地震烈度。距離震中近，地震烈度就高，距離震中越遠，地震烈度越低。1、 什么是震級？什么是地震烈度？如何評定震級和烈度的大小？（6分）震級是表示地震本身大小的等級，它以地震釋放的能量為尺度，根據地震儀記錄到的地震波來確定（2分）地震烈度是指某地區地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強弱程度，它是按地震造成的后果分類的。（2分）震級的大小一般用里氏震級表達（1分）地震烈度是根據地震烈度表，即地震時人的感覺、器物的反應、建筑物破壞和地表現象劃分的。（1分）2、 簡述底部剪力法的適用范圍，計算中如何鞭稍效應。（6分）適用范圍：高度不超過40米，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法計算。（3分）為考慮鞭稍效應，抗震規范規定：采用底部剪力法計算時，對突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應，宜乘以增大系數3，此增大部分不應往下傳遞，但與該突出部分相連的構件應予以計入。（3分）3、 簡述現行抗震規范計算地震作用所采用的三種計算方法及其適用范圍。答：現行抗震規范計算地震作用所采用的三種計算方法為：底部剪力法，振型分解反應譜法和時程分析法。適用條件：（1） 高度不超過40米，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法計算。（2） 除上述結構以外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜法。（3） 特別不規則的建筑、甲類建筑和規范規定的高層建筑，應采用時程分析法進行補充計算。19、采用底部剪力法計算房屋建筑地震作用的適用范圍？在計算中，如何考慮長周期結構高振型的影響？答：剪力法的適用條件：（1） 房屋結構的質量和剛度沿高度分布比較均勻（2） 房屋的總高度不超過40m（3） 房屋結構在地震運動作用下的變形以剪切變形為主（4） 房屋結構在地震運動作用下的扭轉效應可忽略不計為考慮長周期高振型的影響，《建筑抗震設計規范》規定：當房屋建筑結構的基本周期時，在頂部附加水平地震作用，取再將余下的水平地震作用分配給各質點：結構頂部的水平地震作用為和之和砌體結構中各樓層的重力荷載代表值是怎么確定的？樓、屋蓋自重，活荷載組合值（活荷載的一半）及上、下各半層的墻體、構造柱質量之和。在多層砌體房屋中，橫向樓層地震剪力如何在各道墻之間分配？剛性樓蓋：按照各抗震橫墻的側移剛度比例分配給各墻體。柔性樓蓋：按各橫墻的所承擔的上部重力荷載比例給各墻體。中等剛度樓蓋：采用剛性樓蓋和柔性樓蓋分配方法的平均值計算地震剪力。為什么進行罕遇地震結構反應分析時，不考慮樓板與鋼梁的共同作用?？紤]到此時樓板和鋼梁的連接可能遭到破壞。簡述砌體填充墻對結構抗震性能的影響。答：使結構抗側移剛度增大，從而使作用于整個建筑物上的水平地震力增大改變了結構的地震剪力分布狀況，使框架所承擔的樓層地震剪力減小減小了整個結構的側移幅值：充當了第一道抗震防線的主力構件，使框架居為第二道防線2、如何確定結構的薄弱層？根據樓層屈服強度系數確定，對樓層屈服強度系數沿高度分布均勻的結構，薄弱層可取在底層，對樓層屈服強度系數沿高度分布不均勻的結構，薄弱層可取其相對較小的樓層，一般不超過2-3處。3、 影響框架梁柱延性的因素有哪些？影響框架梁延性及其耗能能力的因素很多，主要有以下幾個方面：縱筋配筋率、剪壓比、跨高比、塑性鉸區的箍筋用量。4、 砌體結構房屋的概念設計包括哪幾個方面？（1）建筑平面及結構布置（2）房屋總高和層數符合規范要求（3）高寬比符合要求（4）抗震墻間距滿足規范要求（5）砌體墻段的局部尺寸符合限值1、 “樓層屈服強度系數”的概念及作用是什么？答：樓層屈服強度系數是指按構件實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力和按罕遇地震作用計算的樓層彈性地震剪力的比值。作用：判斷結構的薄弱層位置。2、 什么是《抗震規范》“三水準”抗震設防目標？小震不壞、中震可修、大震不倒小震不壞在建筑物使用期間內可遇到的多遇地震（小震），即相當于比設防烈度低1.5度的地震作用下，建筑結構應保持彈性狀態而不損壞，按這種受力狀態進行內力計算和截面設計。中震可修即在設防烈度下，建筑結構可以出現損壞，經修理后仍可以繼續使用，并保證生命和設備的安全。大震不倒當遭遇了千年不遇的罕遇地震（大震），建筑物會嚴重損壞，但要求不倒塌，保證生命安全。所謂大震，一般指超出設計烈度1?1.5度的地震。4、多道抗震防線的概念？舉例說明？多道抗震防線：（1）一抗震結構體系，應有若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接起來協同工作。如：框架一抗震墻體系是由延性框架和抗震墻兩個系統組成；雙肢或多肢抗震墻體系由若干個單肢墻分系統組成?？拐鸾Y構體系應有最大可能數量的內部、夕卜部贅余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，以使結構能夠吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復。2、 簡述確定水平地震作用的振型分解反應譜法的主要步驟。計算多自由度結構的自振周期及相應振型；求出對應于每一振型的最大地震作用(同一振型中各質點地震作用將同時達到最大值)；求出每一振型相應的地震作用效應；將這些效應進行組合，以求得結構的地震作用效應。3、 簡述抗震設防烈度如何取值。答：一般情況下，抗震設防烈度可采用中國地震動參數區劃圖的地震基本烈度(或與本規范設計基本地震加速度值對應的烈度值)。對已編制抗震設防區劃的城市，可按批準的抗震設防烈度或設計地震動參數進行抗震設防。4、 簡述框架節點抗震設計的基本原則。節點的承載力不應低于其連接構件的承載力；多遇地震時節點應在彈性范圍內工作；罕遇地震時節點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞；梁柱縱筋在節點區內應有可靠的錨固；節點配筋不應使施工過分困難。5、 簡述鋼筋混凝土結構房屋的震害情況。答：1.共振效應引起的震害；結構布置不合理引起的震害；柱、梁和節點的震害；填充墻的震害；抗震墻的震害。什么是小震、中震和大震。答：小震指該地區50年內超越概率約為63.2%的地震烈度，即眾值烈度，又稱為多遇地震。中震指該地區50年內超越概率約為10%的地震烈，又稱為基本烈度或設防烈度。大震指該地區50年內超越概率為2%?3%左右的地震烈度，又為稱為罕遇地震。2、抗震設計中為什么要限制各類結構體系的最大高度和高寬比？答：隨著多層和高層房屋高度的增加，結構在地震作用以及其他荷載作用下產生的水平位移迅速增大，要求結構的抗側移剛度必須隨之增大。不同類型的結構體系具有不同的抗側移剛度，因此具有各自不同的合理使用高度。房屋的高寬比是對結構剛度、整體穩定、承載能力和經濟合理性的宏觀控制。震害表明，房屋高寬比大，地震作用產生的傾覆力矩會造成基礎轉動，引起上部結構產生較大側移，影響結構整體穩定。同時傾覆力矩會在混凝土框架結構兩側柱中引起較大軸力，使構件產生壓曲破壞；會在多層砌體房屋墻體的水平截面產生較大的彎曲應力，使其易出現水平裂縫，發生明顯的整體彎曲破壞。4、 什么是動力系數、地震系數和水平地震影響系數？三者之間有何關系？答：動力系數是單質點彈性體系的最大絕對加速度反應與地震地面運動最大加速度的比值地震系數是地震地面運動最大加速度與重力加速度的比值水平地震影響系數是單質點彈性體系的最大絕對加速度反應與重力加速度的比值水平地震影響系數是地震系數與動力系數的乘積5、 什么是鞭端效應，設計時如何考慮這種效應？答：地震作用下突出建筑物屋面的附屬小建筑物，由于質量和剛度的突然變小，受高振型影響較大，震害較為嚴重，這種現象稱為鞭端效應；設計時對突出屋面的小建筑物的地震作用效應乘以放大系數3,但此放大系數不往下傳。6、 框架梁抗震設計時應遵循的原則？如何在設計中實現“強剪弱彎”？答：強柱弱梁，梁端先于柱出現塑性鉸，同時塑性鉸區段有較好的延性和耗能能力強剪弱彎，梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力強節點、強錨固，妥善解決梁縱筋錨固問題為保證強剪弱彎，應使構件的受剪承載力大于構件彎曲屈服時實際達到的剪力值，對一、二、三級框架梁，梁端截面組合的剪力設計值調整為：8、簡述提高框架梁延性的主要措施？答：（1）“強剪弱彎”，使構件的受剪承載力大于構件彎曲屈服時實際達到的剪力值，以保證框架梁先發生延性的彎曲破壞，避免發生脆性的剪切破壞；（2） 梁端塑性鉸的形成及其轉動能力是保證結構延性的重要因素:一方面應限制梁端截面的縱向受拉鋼筋的最大配筋率或相對受壓區高度，另一方面應配置適當的受壓鋼筋（3） 為增加對混凝土的約束，提高梁端塑性鉸的變形能力，必須在梁端塑性鉸區范圍內設置加密封閉式箍筋，同時為防止縱筋過早壓屈，對箍筋間距也應加以限制。（4） 對梁的截面尺寸加以限制，避免脆性破壞。13、 為什么要限制多層砌體房屋抗震橫墻間距？答：（1）橫墻間距過大，會使橫墻抗震能力減弱，橫墻間距應能滿足抗震承載力的要求。（2） 橫墻間距過大，會使縱墻側向支撐減少，房屋整體性降低（3） 橫墻間距過大，會使樓蓋水平剛度不足而發生過大的平面內變形，從而不能有效地將水平地震作用均勻傳遞給各抗側力構件，這將使縱墻先發生出平面的過大彎曲變形而導致破壞，即橫墻間距應能保證樓蓋傳遞水平地震作用所需的剛度要求。14、 在什么情況下結構會產生扭轉振動？如何采取措施避免或降低扭轉振動？答：體型復雜的結構，質量和剛度分布明顯不均勻、不對稱的結構，在地震作用下會產生扭轉，主要原因是結構質量中心和剛度中心不重合措施：建筑平面布置應簡單規整質量中心和剛度中心應盡量一致對復雜體型的建筑物應予以處理15、什么是剪壓比，為什么要限制剪壓比？答：剪壓比是截面內平均剪應力與混凝土抗壓強度設計值之比。剪壓比過大，混凝土會過早發生斜壓破壞，箍筋不能充分發揮作用，它對構件的變形能力也有顯著影響，因此應限制梁端截面的剪壓比。17、 抗震設計時，為什么要對框架梁柱端進行箍筋加密？答：梁柱端箍筋加密：加強對混凝土的約束，提高梁柱端塑性鉸的變形能力，提高構件的延性和抗震性能，同時避免縱筋的受壓屈曲18、 多層砌體房屋中，為什么樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處？答：（1）樓梯間橫墻間距較小，水平方向剛度相對較大，承擔的地震作用亦較大，而樓梯間墻體的橫向支承少，受到地震作用時墻體最易破壞（2）房屋端部和轉角處，由于剛度較大以及在地震時的扭轉作用，地震反應明顯增大，受力復雜，應力比較集中；另夕卜房屋端部和轉角處所受房屋的整體約束作用相對較弱，樓梯間布置于此，約束更差，抗震能力降低，墻體的破壞更為嚴重20、鋼筋混凝土框架房屋因建筑、結構布置不當產生的震害有哪些表現？引起震害的原因是什么？答：（1）建筑平面形狀復雜，由于扭轉效應、應力集中震害加重（2） 房屋立面凹進凸出，可導致建筑物豎向質量和剛度突變，使結構某些部位的地震反應過于劇烈，加重震害（3） 房屋高寬比較大，底層框架柱可能因地震傾覆力矩引起的巨大壓力或拉力而發生剪壓或受拉破壞（4）防震縫設置不當，若防震縫寬度不夠，相鄰建筑物易發生碰撞而造成破壞（5）結構物在平面質量與剛度分布不均勻（如抗側力構件分布不恰當），使房屋質量中心與剛度中心不重合，引起扭轉作用和局部應力集中，加重震害（6）結構物沿豎向質量與剛度分布不均勻，在地震中往往會形成薄弱層，產生較大的應力集中或塑性變形，造成破壞24、 簡述確定水平地震作用的振型分解反應譜法的主要步驟（1） 計算多自由度結構的自振周期及相應振型；（2） 求出對應于每一振型的最大地震作用（同一振型中各質點地震作用將同時達到最大值）；（3） 求出每一振型相應的地震作用效應；（4） 將這些效應進行組合，以求得結構的地震作用效應。25、 簡述框架節點抗震設計的基本原則（1） 節點的承載力不應低于其連接構件的承載力；（2） 多遇地震時節點應在彈性范圍內工作；（3） 罕遇地震時節點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞；（4） 梁柱縱筋在節點區內應有可靠的錨固；（5）