《结构抗震设计原理》思考题
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？ 按成因：构造地震；火山地震；陷落地震；诱发地震。 按震源深浅：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 ?
地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这就是地震波。 体波（纵波、横波）和面波（洛夫波、瑞雷波） 纵波 ：P波，为压缩波 ，速度快，产生颠簸。 横波 ：S波，为剪切波，速度稍慢，产生摇晃。 洛夫波（类似于蛇行，左右运动） 瑞雷波（上下、前后运动，最慢）
纵波使建筑物产生上下颠簸，剪切波使建筑物产生水平方向摇晃，而面波则使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃，一般是在剪切波和面波都达到时振动最为激烈。
1.3 什么是地震震级？什么是地震烈度、基本烈度和抗震设防烈度？上述三种烈度之间有何区别？ 简述众值烈度、基本烈度和罕遇烈度的划分及其关系。 地震震级：震级是表示一次地震本身强弱程度和大小的尺度。
地震烈度：地震烈度是指地震时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。
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。 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。 众值烈度：出现频率最多的低于基本烈度的称为多遇烈度。
罕遇烈度：很少出现的高于基本烈度的大的地震烈度称为罕遇烈度。
经研究其分布函数可用极值III型表示。
? — 上限值， ?=12 Im — 众值烈度 K — 形状参数 基本烈度：超越概率为10% 多遇烈度（众值烈度）：超越概率63.2%比基本烈度小1.55度。 罕遇烈度：超越概率为2~3%，比基本烈度 高1度左右。
1.4 何谓 “抗震概念设计”？“抗震概念设计”包括哪些方面的内容?
抗震概念设计：为了保证结构具有足够的抗震可靠性，在进行结构的抗震设计时，必须综合考虑多种因素的影响，着重从建筑物的总体积上进行抗震设计，这就是结构的概念设计。
主要内容：工程结构场地的选择，建筑结构平立面的设计，结构的选型和结构布置，设置多道抗震防线的和确保结构的整体性等。
1.5 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？
甲：特别重要的建筑，需国家批准。
乙：重要建筑，重点抗震城市的生命线工程。 丙：一般性建筑。 丁：次要建筑。
甲类：地震作用计算以及抗震构造措施均应高于本地区的设防烈度。 乙类：按设防烈度考虑地震作用计算，构造措施按高一度处理。 丙类：按设防烈度考虑地震作用计算和构造处理。
丁类：按设防烈度考虑地震作用计算，可适当降低构造措施要求。（6度时不降低）
1.6 抗震设防烈度和设计基本地震加速度的关系是什么？ 前者是后者基本地震加速度设计取值。
1.7 什么是建筑抗震三水准设防目标和两阶段设计方法？ 设防的一般目标：
（1）当遭遇多遇的、低于设防烈度的地震时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可使用；
（2）当遭遇设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用； （3）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。
第一阶段，通过对多遇地震弹性地震作用下的结构截面强度验算，保证小震不坏和中震可修。
第二阶段，通过对罕遇地震烈度作用下结构薄弱部位的弹塑性变形验算，并采取相应的构造措施保证大震不倒。
1. 8《抗震规范》规定的抗震设防烈度范围是多少？ 6度，7度，8度，9度
6度一般只需按构造考虑。10度区上的建筑抗震设计应做专门考虑。
2.1 场地土分为哪几类？它们是如何划分的？
根据场地土的坚硬程度划分为四类（v等效剪切波d土层厚度，t波过土层时间） ?do/t;vse
n t??(di/vsi) i?1Vs ? 500 m/s 坚硬场地土 250 ? Vs ≤500 中硬场地土 140 ? Vs ≤250 中软场地土 Vs≤140 软弱场地土
2.2 什么是场地？什么是等效剪切波速？怎样划分建筑场地的类别？
场地：场地是指工程群体所在地，一般大体相当于一个厂区，居民点或自然村的范围。 等效剪切波：土层计算深度与剪切波在地表与计算深度之间传播的时间的比值。 根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为4类。
2.3 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？
砂土颗粒局部或全部将处于悬浮状态，土体的抗剪强度等于零，形成犹如“液体”的现象，即称为场地土达到液化状态。 主要因素：（1）土层的地质年代和组成；（2）土层的相对密度；（3）土层的埋深和地下水位的深度；（4）地震烈度和地震持续时间。
判别：通过初步判别和标准贯入试验判别两步进行。P21
2.4 何谓建筑 “类共振现象”? 抗震设计中如何避免其发生？
类共振现象是指当结构的自振周期与场地的周期接近或相等时，结构的地震反应放大使破坏更大的现象。
设计时应尽量使结构的自振周期远离场地的卓越周期。
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? P18
3.1 什么是地震作用？地震作用和一般静荷载有何不同？计算地震作用的方法有哪几类？各自的适用范围如何?用底部剪力法计算的结构，其振动特点如何？
地震作用：是指地面震动在结构上产生动力荷载，俗称为地震荷载。注意：是间接作用。 地震作用与一般静荷载不同，它不仅取决于地震烈度大小和震中距远近的情况，而且与建筑结构的动力特性(如结构自振周期、阻尼等)有密切关系。而一般静荷载与结构的动力特性无关，可以独立地确定。因此，确定地震作用比一般静荷载复杂得多。
3.2 什么是地震系数和动力系数？什么是地震影响系数？它们有何关系？ 地震系数：表示地面运动的最大加速度与重力加速度之比。 动力系数：单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。 地震影响系数：相对于重力加速度的单质点绝对最大加速度。 α=kβ
3.3 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？如何用设计反应谱确定水平地震作用影响系数？ 加速度反应谱：质点最大加速度反应与体系自振周期的关系曲线。
3.5 什么是结构的地震反应？什么是“鞭梢效应”? 设计时如何考虑这种效应?
结构的地震反应：地震作用下，结构的位移，速度加速度、内力及变形。结构的地震反应与下列因素有关：1、结构的阻尼 2、结构的抗震等级3、地震的震级。
“鞭梢效应”：指当建筑物受地震作用时，它顶部的小突出部分由于质量和刚度比较小，在每一个来回的转折瞬间，形成较大的速度，产生较大的位移,就和鞭子的尖一样，这种现象称为鞭梢效应。
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的差值增大，可减少鞭梢效应的影响。
3.6什么是建筑结构的重力荷载代表值？什么是等效总重力荷载？怎样确定？
重力荷载代表值 = 结构自重标准值 + ?Ei 可变荷载标准值
等效总重力荷载 Geq?cGi
C等效系数，单质取1.0，多质点取0.85
3.7结构的自振周期和那些因素有关?近似计算自振周期的方法有哪些? 计算多层框架结构的基本周期常采用哪两种近似方法? 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。 相当刚度相当质量法。
3.8 什么叫结构的刚心、质心? 结构的扭转效应是如何产生的？
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。
3.9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? 平方和开方法则；完全二次方型方根法（CQC法）
3.10 哪些结构需要考虑竖向地震作用？怎样进行结构截面承载力验算?怎样进行结构的抗震变形验算?为什么要进行抗震变形验算？
抗震规范规定：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。 P74
3.11 何谓抗震承载力调整系数?为什么要引入该系数? 框架梁柱的?E为多少？
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。
3.12 什么是结构的薄弱层？什么是楼层屈服强度系数?怎样确定结构薄弱层或薄弱部位? 单层厂房柱的薄弱部位在哪？
结构的薄弱层：塑性变形集中的楼层为结构的薄弱层或薄弱部位。
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受弯承载力与按罕遇地震作用计算的弹性地震弯矩的比值。
《抗震规范》建议，对于ξy沿高度分布均匀的结构，薄弱层可取在底层，对于ξy沿高度分布不均匀的结构，薄弱层可去在ξy为最小的楼层和相对较小的楼层，一般不超过2~3处；对于单层厂房，薄弱层可取在上柱。
?4.1建筑平立面布置基本原则是什么？防震缝有何作用？如何合理设置防震？ 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。
合理地设置防震缝，可以将体型复杂的建筑划分“规则”的建筑物，从而可降低抗震设计的难度以及提高抗震设计的可靠度。 P86
4.2何谓“多道防震防线”？为什么多道抗震防线对抗震结构是必要的?选择第一道防线构件的原则是什么？
多道防震防线：1一个抗震结构体系，应由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-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干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，有意思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。 P89
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。
4.3何谓延性及延性比？为什么抗震结构要设计成延性结构?如何改善构件延性？什么是抗震等级？如何确定钢筋混凝土结构构件的抗震等级？
延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且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。
构件延性比：对于钢筋混凝土构件，当受拉钢筋屈服后，进入塑性状态，构件刚度降低，随着变形迅速增加，构件承载力略有增大，当承载力开始降低，就达到极限状态。延性比是极限变形与屈服变形的比值。
结构延性比：对于一个钢筋混凝土结构，当某个杆件出现塑性铰时，结构开始出现塑性变形，但结构刚度只略有降低;当塑性铰达到一定数量以后，结构也会出现“屈服现象”即结构进入塑性变形迅速增大而承载力略微增大的阶段，是“屈服”后的联塑性阶段。结构的延性比通常是指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。
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. 改善构件延性的途径：（1）控制构件的破坏形态；（2）减小杆件轴压比；（3）高强混凝土的应用；（4）钢纤维混凝土的应用;(5)型钢混凝土的应用。 抗震等级：（结构构件抗震设防的标准）抗震等级是设计部门依据国家有关规定，按“建筑物重要性分类与设防标准”，根据烈度、结构类型和房屋高度等，而采用不同抗震等级进行的具体设计。
钢筋混凝土结构构件的抗震设计，应根据结构类型、房屋高度、设防烈度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造要求。
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