建筑结构抗震 第四章
建筑结构抗震设计(第三版)习题解答1-5章
第一章的习题答案1. 震级是衡量一次地震强弱程度（即所释放能量的大小）的指标。
地震烈度是衡量一次地震时某地区地面震动强弱程度的尺度。
震级大时，烈度就高；但某地区地震烈度同时还受震中距和地质条件的影响。
2. 参见教材第10面。
3. 大烈度地震是小概率事件，小烈度地震发生概率较高，可根据地震烈度的超越概率确定小、中、大烈度地震；由统计关系：小震烈度＝基本烈度－1.55度；大震烈度＝基本烈度＋1.00度。
4. 概念设计为结构抗震设计提出应注意的基本原则，具有指导性的意义；抗震计算为结构或构件达到抗震目的提供具体数据和要求；构造措施从结构的整体性、锚固连接等方面保证抗震计算结果的有效性以及弥补部分情况无法进行正确、简洁计算的缺陷。
5. 结构延性好意味可容许结构产生一定的弹塑性变形，通过结构一定程度的弹塑性变形耗散地震能量，从而减小截面尺寸，降低造价；同时可避免产生结构的倒塌。
第二章的习题答案1. 地震波中与土层固有周期相一致或相近的波传至地面时，其振幅被放大；与土层固有周期相差较大的波传至地面时，其振幅被衰减甚至完全过滤掉了。
因此土层固有周期与地震动的卓越周期相近，2. 考虑材料的动力下的承载力大于静力下的承载力；材料在地震下地基承载力的安全储备可低于一般情况下的安全储备，因此地基的抗震承载力高于静力承载力。
3. 土层的地质年代；土体中的粘粒含量；地下水位；上覆非液化土层厚度；地震的烈度和作用时间。
4. a 中软场地上的建筑物抗震性能比中硬场地上的建筑物抗震性能要差（建筑物条件均同）。
b. 粉土中粘粒含量百分率愈大,则愈容易液化. c ．液化指数越小，地震时地面喷水冒砂现象越轻微。
d ．地基的抗震承载力为承受竖向荷载的能力。
5. s m v m 5.2444208.32602.82008.51802.220=+++=因m v 小于s m 250，场地为中软场地。
6. 设计地震分组为第二组，烈度为7度，取80=N砂土的临界标贯值：[])(1.09.00w s cr d d N N -+=，其中m d w 5.1=土层厚度：第i 实测标贯点所代表的土层厚度的上界取上部非液化土层的底面或第1-i 实测标贯点所代表土层的底面；其下界取下部非液化土层的顶面或相邻实测标贯点的深度的均值。
建筑结构抗震设计第4章建筑抗震概念设计
表1 有利、一般、不利和危险地段的划分
段 一般地段 不利地段
危险地段
稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土 等
不属于有利、不利和危险的地段
软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘， 陡坡，陡坎，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩 性、状态明显不均匀的土层（含故河道、疏松的断层破 碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的 可塑黄土，地表存在结构性裂缝等 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及 发震断裂带上可能发生地表位错的部位
质量分布的不确定性；基础与上部结构的协同作用；节点的非刚性
转动；偏心、扭转及P—Δ效应；柱轴向变形。考虑或不考虑节点
非刚性转动的影响程度可达5%—10%；考虑柱轴向变形，自振周期
可能加长15%，加速度反应可能降低8%；考虑P—Δ效应可能增加位
移10%。 （3）材料的影响。混凝土的弹性模量随着时间及应变程度而改变。
在海城地震时，从位于大石桥盘龙山高差58m的两个测点 上所测得的强余震加速度峰值记录表明，位于孤突地形上 的比坡脚平地上的平均达1.84倍，这说明在孤立山顶地震波将被 放大。图1表示了这种地理位置的放大作用。
图1 不同地形的震害
天津塘沽港地区，地表下3—5m为冲填土，其下为深厚的 淤泥和淤泥质土，地下水位为－1.6m。1974年兴建的16幢 3层住宅和7幢4层住宅，均采用片筏基础。1976年唐山地 震前，累计沉降分别为200mm和300mm，地震期间沉降量突然增 大，分别增加了150mm和200mm。震后，房屋向一边倾斜，房屋 四周的外地坪地面隆起，如图2所示。
图2 房屋沉降
§4.2 把握建筑形体和结构的规则性
建筑结构的平面、立面规则与否，对建筑的抗震性能具有 重要的影响，建筑结构不规则，可能造成较大扭转，产生 严重应力集中，或形成抗震薄弱层。国内外多次震害表明，房屋形体 不规则、平面上凸出凹进、立面上高低错落，破坏程度比较严重，而 简单、对称的建筑的震害较轻。为此，《抗震规范》规定，建筑设计 应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的 影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、 侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度 宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。 建筑平、立面布置的基本原则：对称规则，质量与刚度变化均匀。
建筑结构试验第四章结构动载试验
疲劳试验
❖示例
本章小结
1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验
宝山壁画
❖ 宝山壁画是引人注目的昂贵文物。此壁画发现于阿鲁科 尔沁旗东沙布乡境内。1994年列为“全国十大考古新发 现”之一。宝山壁画中最引人注目的是《杨贵妃教鹦鹉 图》。该画高0.7米、宽2.3米，用于笔重彩绘制，最突 出的表现了 晚唐风格。唐代擅长绘贵妇仕女的大师周昉 绘制了《杨贵妃教鹦鹉图》，不仅享誉中原，而且还影 响全国各地。发现于阿旗宝山古墓里的这幅画，就是契 丹人聘请中原画家按照周氏风格绘制的， 技法深得周氏 画风的真传。在唐人真迹稀如星风的今天，能够从中完 整了解唐代人物画的杰出成就，堪称美术史研究的辛事。 这幅壁画现今保存在阿鲁科尔沁旗博物馆，历经千年， 恍如新绘，是该馆的镇馆之宝。
结构抗震试验——伪静力试验
❖常用的三种加载方法 ①控制位移加载法；常以屈服位移或最大层间位移
的某一百分比来控制加载 ②控制荷载加载法； ③控制荷载和位移混合加载法。
结构抗震试验——拟动力试验
❖拟动力试验，其实质就是按照某种确定性的地震 反应进行加载。
❖ 由于结构的恢复力模型未知，运动方程无法求解， 故采用“边试验、边求解”的方法分步得到实测 的结构恢复力模型，然后可完成整个试验加载过 程。
结构抗震试验——伪静力试验
❖结构低周反复加载试验的主要研究内容： ♦ 恢复力模型：相当于结构的物理方程 ♦ 抗震性能判定：强度、刚度、变形、延性、耗能 ♦ 破坏机制研究：为抗震设计提供方法和依据
❖伪静力试验的特点： 试验装置及加载设备简单、观测方便，但加载制 度是人为确定的，与真实情况差异较大，且不能 考虑应变速度及阻尼的影响。试验值偏低，一般 情况下低周反复加载静力试验结果偏于安全。
高层建筑结构设计-第4章-结构设计基本规定
高层建筑结构设计广西大学土木建筑工程学院贺盛第四章结构设计基本规定4.6 舒适度验算4.7 抗震设防类别4.8 抗震等级4.9 变形缝设置4.1 适用最大高度及高宽比4.2 结构布置的规则性4.3 承载力验算4.4 荷载效应组合4.5 变形验算本章重点➢掌握各类房屋的适用最大高度及高宽比➢掌握各类结构布置原则及规则性判别方法➢掌握荷载效应组合及承载力验算方法➢掌握变形验算方法➢了解舒适度验算方法➢掌握各类建筑抗震等级确定方法➢熟悉各种变形缝的类型及设置原则4.1 适用最大高度及高宽比结构设计首先需根据房屋高度、抗震设防、设防烈度等因素，确定一个与之匹配的、经济且合理的结构体系，以使结构效能得到充分发挥，材料强度得到充分利用。
《建筑结构抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高混规》）及《高层民用建筑钢结构设计规程》JGJ-2015（以下简称《高钢规》）规定了钢筋混凝土结构、钢结构及混合结构房屋建筑的最大适用高度。
将钢筋混凝土结构房屋划分为A与B级。
当房屋高度满足下表时，为A级。
当钢筋混凝土结构房屋高度不满足上表，但满足下表时，为B级。
当房屋高度不满足下表时，为超限高层建筑。
民用钢结构房屋的最大适用高度如下表所示。
表中筒体不包括钢筋混凝土筒。
混合结构房屋的最大适用高度如下表所示。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比房屋建筑适用的高跨比，是对结构刚度、整体稳定承载能力及经济合理性的宏观控制指标。
当结构设计满足承载力、稳定、抗倾覆、变形及舒适度等基本条件之后，仅从结构安全角度考虑，高宽比限值不是必须满足的。
高宽比主要影响结构设计的经济性。
钢筋混凝土结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比钢结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
混合结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.2 结构布置的规则性建筑平面可分为板式和塔式两大类。
建筑结构抗震第四章 多层混合结构房屋
施工时纵墙和横墙应咬在一起，马牙槎 四、楼梯间破坏 楼梯间顶层破坏严重 楼梯间横墙间距小承担地震力大，楼梯间处没有楼板，空 间刚度小，受力复杂。 楼梯自身破坏较少，楼梯间墙体易发生破坏。 五、楼板与屋盖的震害 预制板板缝开裂，楼板掉落（搭接在墙上的长度不够） 六、房屋附属物的破坏 女儿墙、烟囱、出屋面的屋顶间等。 七、设钢筋混凝土构造柱和圈梁的房屋 震害显著减轻，特别是抗倒塌能精品力文明档 显加大。
突出屋顶的楼、电梯间、应用构造措施加强（圈梁、构造柱）、 并设拉筋。
八、房屋的局部尺寸
见表4—10
4—3平地震作用下，验算纵墙和横墙平面内抗剪强度。
计算单元的选取
以防震缝所划分的结构单元作为计算单元
一、水平地震作用计算
1.计算简图
精品文档
二、楼层水平地震剪力
质点设在楼、屋盖标高处
i
计算高度如何选取 层高
底层高度
室外地表下0.5m
刚度较大的地下室，取顶板位置
刚度较差的地下室，取地下室室内地坪。
多层砌体房屋，由纵、横墙承受地震力，墙体的抗侧移刚度一般较
大，规范有高度限制，所以自振周期较短， ，抗T震规0范.2规5s定，多层
砖混结构房屋采用底部剪力法计算，而且取
（水平地震影响系数）1 max
仅在100 及100以上烈度区才出现大量倒塌现象，所以地震区可用。
震害现象
一、墙体破坏 横墙、山墙裂缝较多
斜裂缝： 交叉裂缝，底部较上部严重（底部剪力大）
水平裂缝 ：外纵墙窗口的上下截面处
水平裂缝
山墙顶部 也易出现水平裂缝、倒八字裂缝 墙体与屋顶连接差，平面外弯曲 二、墙角破坏 墙角部分出现V形破坏（见图4—3） 墙角处应力复杂、应力集中 精品文档 三、纵墙与横墙连接处破坏（见图4—4）
地震作用与结构抗震验算
第一节地震作用
• 2.按作用大小分 • 地震作用按其作用大小可分为:多遇地震作用、基本地震作用和预
估的罕遇地震作用。下节主要介绍多遇地震作用的计算方法。
• 四、水平地震作用与风荷载的区别
• 水平地震作用与风荷载都是以水平作用为主的形式作用在建筑物上 的，但是它们作用的表现形式和作用时间的长短是有很大区别的。因 此，在结构设计中要求结构的工作状态是不同的。
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第二节地震作用的计算
• 一、动力计算简图
• 实际结构在地震作用下颠簸摇晃的现象十分复杂。在计算地震作用 时，为了将实际问题的主要矛盾突显出来，然后运用理论公式进行计 算设计，需将复杂的建筑结构简化为动力计算简图。
• 例如:对于图4-1(a)所示的实际结构一水塔，在确定其动力计算简图 时，常常将水箱及其支架的一部分质量集中在顶部，以质点m来表示; 而支承水箱的支架则简化为无质量而有弹性的杆件，其高度等于水箱 的重心高，其动力计算简图如图4-1(b)所示。这种动力计算体系称为 单质点弹性体系。
• ３)整根桩应一次连续压到设计标高,当必须中途 停压时,桩端应停留在软弱土层中,且停压的间隔 时间不宜超过２４h;
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第一节地震作用
• 1.作用形式 • 风荷载是直接作用于建筑物表面上的压(吸)力，只和建筑物的体形、
高度、环境(地面粗糙度、地貌、周围的楼群)、受风面积大小等有关; 而地震作用都是由质量受振动而引发的惯性力，地震作用是通过场地、 地基、基础作用于结构上部的。 • 2.作用时间 • 风荷载的作用时间长，发生的机遇也多，因而要求结构在风荷载作 用下不能出现较大的变形，结构处于弹性工作状态;相反，发生地震 的机遇少，持续时间也短，但作用剧烈，故要求做到“小震不坏，中 震可修，大震不倒”。
建筑结构抗震设计4
7、扩大了隔震和消能减震房屋的适用范围； 8、新增建筑抗震性能化设计原则以及有关大 跨度屋盖建筑、地下建筑、框排架厂房、钢 支撑-混凝土框架和钢框架-钢筋混凝土核心 筒结构的抗震设计规定； 9、取消了内框架砖房的内容。
1 总则
1.0.1 抗震设防目标继续沿用89抗规提出的以结构安 全性为主的“小震不坏、中震可修、大震不倒”三 水准性能目标，增加了性能化设计目标：“使用功 能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能 化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。” 对某些有专门要求的建筑结构，在3.10节和附录M 增加关于中震、大震的定量的抗震性能化设计的目 标和设计原则。 1.0.4 抗震设防烈度是一个地区的设防依据，不能随 意提高或降低，但具体工程的设防标准可按业主要 求提高（政府投资工程除外）。
3.4.5 本条文字依据征求意见的结果有较大修 改。 • “体型复杂、平立面不规则的建筑结构，应 根据不规则程度、地基基础条件和技术经济 等因素的比较分析，确定是否设臵防震缝”。 • “当不设臵防震缝时，应采用符合实际的计 算模型，进行较精细的分析，判明其应力集 中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损 部位，采取相应的加强措施。”
3、调整了地震影响系数曲线的阻尼调整参数、钢结 构阻尼比和承载力抗震调整系数、隔震结构的水平 向减震系数的计算，并补充了大跨度屋盖建筑水平 和竖向地震作用的计算方法； 4、提高了对混凝土框架结构房屋、底部框架砌体房 屋的抗震设计要求； 5、提出了钢结构房屋抗震等级并相应调整了抗震措 施的规定； 6、改进了多层砌体房屋、混凝土抗震墙震设计的基本要求
3.1 建筑抗震设防分类和设防标准 3.1.1、3.1.2、3.1.3 按2008年局部修订修改，明确 抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3 场地和地基 3.3.1 增加“一般地段”。此外，还应注意按全文强 制的《住宅设计规范》，严禁在危险地段建造住宅， 必须严格执行，这就不仅仅是“不应”而是“严 禁”。 3.3.5 本条为新增条款，注意边坡坡角需按设防烈度 的高低修正——减去地震角，地震角一般取1.5°~ 10°，取决于地下水位以上、以下。
2013华工建筑抗震概念设计随堂练习4-7章答案
第四章建筑抗震概念设计·4.1概念设计的必要性与场地选择本次练习有6题，你已做6题，已提交6题，其中答对5题。
当前页有6题，你已做6题，已提交6题，其中答对5题。
1.选择建筑场地时，应首先知道该场地地质、地形、地貌对建筑抗震是否有利、不利和危险，下列正确叙述是（）A. 坚硬土、液化土、地震时可能发生滑坡的地段分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段；B. 坚硬土、密实均匀的中硬土、液化土分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段；C. 密实均匀的中硬土、软弱土、半填本挖地基分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段；D. 坚硬土、地震时可能发生崩塌部位、地震时可能发生地裂的部位分别是对建筑抗震有利、不利和危险的地段。
答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：A问题解析：2.划分有利、不利、危险地段所考虑的因素有：（）。
A.地质；B.地形；C.地貌；D.场地覆盖层厚度；E.建筑的重要性；F.基础的类型答题： A. B. C. D. >>（已提交）参考答案：ABC问题解析：3.以下是地震危险地段的有（）。
A．断层 B.容易发生山石崩塌的地段C．存在液化的坡地 D.地下煤矿的大面积采空区地段E．河岸答题： A. B. C. D. >>（已提交）参考答案：ABCD问题解析：4.工程抗震问题不能完全依赖于"计算设计"解决，还要依靠“概念设计”。
答题：对. 错. （已提交）参考答案：√问题解析：5.一幢建筑物不宜跨在两类不同的土层上，否则可能危及该建筑物的安全。
答题：对. 错. （已提交）参考答案：√问题解析：6.高层建筑尽量建在基岩或薄土层上，不允许地基持力层内有高压缩性土存在。
答题：对. 错. （已提交）参考答案：√第四章建筑抗震概念设计·4.2建筑的平立面布置本次练习有13题，你已做13题，已提交13题，其中答对12题。
当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对9题。
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