三、結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)與抗震計(jì)算

　　1. 什么是結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)?(P27)

　　2. 什么是共振? P33 什么是地震作用?P27

　　3. 建筑結(jié)構(gòu)所受地震作用的大小取決于哪些主要因素?

　　答：地震作用的影響因素有外部因素和結(jié)構(gòu)內(nèi)部因素：

　　(1). 外 因：地震本身的動(dòng)力特性，包括地震引起地面的位移、速度、加速度。這些因素既跟震源(震級、震源深度)有關(guān)又和傳播途徑、場地條件有關(guān)。

　　(2). 內(nèi) 因：結(jié)構(gòu)本身的力學(xué)特性，包括結(jié)構(gòu)的自振周期和阻尼。

　　4. 什么是地震反應(yīng)譜?(P35)影響因素有哪些?什么是設(shè)計(jì)反應(yīng)譜?(P38)

　　影響地震反應(yīng)譜的因素有兩個(gè)：一是體系阻尼比;二是地震動(dòng)。阻尼比越小，體系地震加速度反應(yīng)越大，地震反應(yīng)譜值越大。

　　設(shè)計(jì)反應(yīng)譜：(定義見P38)

　　5. 單自由度體系自振周期計(jì)算公式?(P.31)

　　6.有阻尼和無阻尼單自由度體系自由振動(dòng)有何區(qū)別?什么是共振?(P33)

　　有阻尼體系自振的振幅不斷衰減。

　　7. 地震系數(shù)K?(P.38)地震影響系數(shù)α?(P.40)αmax由哪些因素確定? 答：

　　地震系數(shù)K(P38)：地震系數(shù)k是地震動(dòng)峰值加速度與重力加速度之比。地震烈度每增加一度，地震系數(shù)大致增加一倍。

　　地震影響系數(shù)α：是單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在地震時(shí)最大反應(yīng)加速度(以重力加速度g為單位)，是作用在質(zhì)點(diǎn)上的地震作用與結(jié)構(gòu)重力荷載代表值之比。αmax由設(shè)防烈度和地震的類型確定。

　　8. 什么是特征周期?與什么因素有關(guān)?P39

　　答：特征周期是對應(yīng)于反應(yīng)譜峰值區(qū)拐點(diǎn)的周期，它取決于場地類別和設(shè)計(jì)地震分組。

　　9. 什么是動(dòng)力系數(shù)β(P.38) 答：

　　動(dòng)力系數(shù)β是單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在地震作用下最大反應(yīng)加速度與地面最大加速度之比。

　　10. 什么是振型分解法?

　　以結(jié)構(gòu)的各階振型為廣義坐標(biāo)分別求出對應(yīng)的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，然后將對應(yīng)于各階振型的結(jié)構(gòu)反應(yīng)相組合，以確定結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力和變形的方法，又稱振型疊加法;

　　11. 地震作用的計(jì)算方法有哪幾類? 答：

　　(1)高層建筑結(jié)構(gòu)宜采用振型分解反應(yīng)譜法;

　　(2)對高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布較均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)可采用底部剪力法;

　　(3)7-9度地區(qū)的高層建筑，下列情況應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算：①甲類高層建筑;②規(guī)定的乙、丙類高層建筑;③豎向有較大剛度突變的高層建筑;④帶轉(zhuǎn)換層、加強(qiáng)層、錯(cuò)層、連體和多塔結(jié)構(gòu)的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu);⑤質(zhì)量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結(jié)構(gòu);

　　12.底部剪力法的適用范圍是什么?P54

　　答：底部剪力法適用于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，高度不超過四十米，并以剪切變形為主(房屋高寬比小于4時(shí))的結(jié)構(gòu)。

　　13. 底部剪力法的假定條件有那兩點(diǎn)?(P54)

　　14. 什么是重力荷載代表值? (P86)

　　計(jì)算地震作用的重力性質(zhì)的荷載，為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的永久荷載(包括自重)標(biāo)準(zhǔn)值和各種豎向可變荷載組合值之和。

　　15. 底部剪力法的的計(jì)算公式和步驟?

　　答：質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，高度不超過四十米，并以剪切變形為主(房屋高寬比小于4時(shí))的結(jié)構(gòu)。

　　(1) 結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：FEk=α1 Geq ，Geq=0.85∑(G1+G2+…..+ Gi+…+Gn)

　　上式中：α1為水平地震作用影響系數(shù); 根據(jù)設(shè)防烈度和地震類別查表;

　　Geq稱等效重力荷載：單質(zhì)點(diǎn)體系取總重力荷載代表值;對多質(zhì)點(diǎn)體系取總重力荷載代表值的0.85倍;

　　Gi各樓層(質(zhì)點(diǎn))重力荷載(重量，KN)代表值。

　　(2)質(zhì)點(diǎn) i 的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值

　　各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Fi與其HiGi成正比：

　　式中：Gi為質(zhì)點(diǎn)i的重力荷載代表值;Hi為質(zhì)點(diǎn)i的計(jì)算高度;δn為頂部附加作用系數(shù)，對多層鋼筋混凝土房屋，δn可根據(jù)特征周期和基本周期查表求得;

　　(3)結(jié)構(gòu)頂部附加地震作用

　　當(dāng)T1﹥1.4Tg時(shí)，由于高振型的影響，須在頂部增加一個(gè)附加水平地震作用ΔFn：ΔFn=δnFEK ;這時(shí)頂層質(zhì)點(diǎn)的地震作用=Fn+ΔFn

　　16.什么是等效重力荷載?(P.55)

　　答：單質(zhì)點(diǎn)時(shí)為總重力荷載代表值，多質(zhì)點(diǎn)時(shí)為總重力荷載代表值的85%。

　　17. 如何確定結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算方法?(P86)

　　(1)底部剪力法：把地震當(dāng)作等效靜立荷載，計(jì)算結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)。

　　(2)振型分解反應(yīng)譜法。利用振型分解原理和反應(yīng)譜理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)計(jì)算。

　　(3)時(shí)程分析法。分兩種，一是振型分解法，一是逐步積分法。

　　18.什么情況下要考慮頂部附加作用?如何計(jì)算?

　　答：對于自振周期比較長的多層鋼筋混凝土房、多層內(nèi)框架磚房需考慮頂部附加作用。

　　19. 結(jié)構(gòu)基本周期近似計(jì)算有那幾種方法?(P58)

　�、倌芰糠�(P58);②等效質(zhì)量法(P59);③頂點(diǎn)位移法(P62)

　　附注：能量法計(jì)算結(jié)構(gòu)基本周期：

 

　　Gi——第i層樓的重力荷載，KN

　　ui——將各質(zhì)點(diǎn)(樓層)的重力荷載是為水平力所產(chǎn)生的水平位移

　　Vi——各樓層水平力(即等于各樓層的重力荷載)，按如下計(jì)算：

　　Vn= Gn ;Vn-1=Gn+Gn-1;Vn-2= Gn+Gn-1+Gn-2;…….V1=Gn+Gn-1+Gn-2+……+G2+G1

　　， ， ， ，……

　　20. 地基與結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果使結(jié)構(gòu)的地震作用發(fā)生什么變化?

　　答：地基與結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果使結(jié)構(gòu)的地震作用減小。

　　21. 為何要考慮豎向地震作用(P.63) 答：

　　震害調(diào)查表明，在烈度較高的震中區(qū)，豎向地震對結(jié)構(gòu)的破壞也會有較大影響，一些高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑的上部在書香地震作用下，因上下振動(dòng)而出現(xiàn)受拉破壞，對于大跨度結(jié)構(gòu)，豎向地震引起的上下振動(dòng)慣性力，相當(dāng)于增加了結(jié)構(gòu)的上下荷載作用。故地震計(jì)算式應(yīng)考慮豎向地震作用。

 　　計(jì)算公式：，F(xiàn)Evk為總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值;αvmax為豎向地震影響系數(shù)最大值(αvmax=0.65αmax);Geq為等效重力荷載(取重力荷載代表值的0.75倍)

　　22. 我國規(guī)范規(guī)定那些建筑要考慮豎向地震作用? P63

　　設(shè)防烈度為8度和9度區(qū)的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)、煙煙囪及類是高聳結(jié)構(gòu)和設(shè)防烈度為9度區(qū)的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。

　　23.什么是重力荷載代表值? 計(jì)算公式中各字母代表什么含義?P6-86

　　進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算時(shí)，所考慮的重力荷載，稱為重力荷載代表值。

計(jì)算公式：GE=DK+

　　GE——重力荷載代表值; DK——結(jié)構(gòu)恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值;

　　——有關(guān)活載(可變荷載)標(biāo)準(zhǔn)值; ——有關(guān)活載組合值

　　23. 什么情況下地震將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)?(P64)

　　當(dāng)結(jié)構(gòu)平面質(zhì)量中心與剛度中心不重合時(shí)，或者質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對稱時(shí)，將導(dǎo)致水平地震下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

　　24. 多遇烈度下的抗震承載力驗(yàn)算條件?各個(gè)荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值?(P.88~91)

　　答：S=γG SGE+γE.hSEhk+γEvSEvk+ΨwγwkSwk

　　S結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計(jì)值;γG重力荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般情況取1.2，當(dāng)重力荷載效應(yīng)對構(gòu)件承載能力有利時(shí)，不應(yīng)大于1.0。γE.hγEv分別為水平豎向地震作用分項(xiàng)系數(shù)，單獨(dú)考慮均為1.3。SGE重力荷載代表值的效應(yīng)。SEhk、SEvk水平、豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)。Swk風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)。Ψw風(fēng)荷載組合系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)可不考慮，風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑采用0.2。

　　25. 多遇烈度下的變形驗(yàn)算條件?(P.89)

　　答：樓層內(nèi)最大彈性層間位移應(yīng)符合下式要求：Δue≤[θe]h Δue多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大彈性層間位移;計(jì)算時(shí)除彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形，各作用分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采用1.0;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面剛度可采用彈性剛度。[θe]彈性層間位移角限值。H計(jì)算樓層高度。

　　25. 什么是樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)和結(jié)構(gòu)薄弱層?

　　答：樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)是第i層的樓層實(shí)際受剪承載力(按實(shí)際配筋量和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算)與罕遇地震標(biāo)準(zhǔn)值作用下該層剪力的比值。

　　結(jié)構(gòu)薄弱層是指在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)首先發(fā)生屈服并產(chǎn)生較大彈塑性位移的部位。

　　26. 層間彈塑性位移驗(yàn)算條件?

　　答：層間彈塑性位移驗(yàn)算條件:Δup≤[θp]h; [θp]彈塑性層間位移角限值。H薄弱樓層高度或單層廠房商住高度。

　　27. 兩個(gè)階段的變形驗(yàn)算有什么不同?

　　答：第一階段考慮的地震烈度是多遇烈度，計(jì)算的位移是彈性位移;第二階段考慮的地震烈度是罕遇烈度，計(jì)算的位移是彈塑性位移。

　　28. 結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算內(nèi)容有哪些?(P88)

　　(1)多遇地震下結(jié)構(gòu)允許彈性變形驗(yàn)算，以防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞;

　　(2)多遇地震下強(qiáng)度驗(yàn)算，以防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞;

　　(3)罕遇地震地震下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形驗(yàn)算，以防止結(jié)構(gòu)倒塌。

　　29. 哪些情況下可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度驗(yàn)算，但應(yīng)符合有關(guān)構(gòu)造措施? P89

　　答：下列情況下，可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度驗(yàn)算：

　�、�6度時(shí)的建筑(建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑與高聳建筑結(jié)構(gòu)除外);

　�、�7度時(shí)Ⅰ、Ⅱ類場地、柱高不超過10m且兩端有山墻的單跨及多跨等高的鋼筋混凝土廠房(鋸齒形廠房除外)，或柱頂標(biāo)高不超過4.5m、兩端均有山墻的單跨及多跨等高的磚柱廠房。

　　除此之外的所有建筑都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度(或承載力)的抗震驗(yàn)算，其公式如下：