工程结构抗震原理复习题讲课教案

工程结构抗震原理复
习题
1.试述建筑抗震设防标准。

标准设防类：应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用和抗震措施，达到在遭遇高于当地抗震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安全的严重破坏的抗震设防目标。

重点设防类：应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

应高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施应符合有关规定。

特殊设防类：应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。

应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。

适度设防类：一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。

抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。

抗震设防烈度为6度时，除抗震规范2010有具体规定外，对乙、丙、丁类的建筑可不进行地震作用计算。

2.试述建筑抗震三水准设计准则。

1）刚度设计准则：建筑在其使用期间，对遭遇频率较高、强度较低的地震即多遇地震时，建筑不损坏，不需要修理，结构应处于弹性状态。

可以假定结构服从线性弹性理论，用弹性反应谱进行地震作用计算，按承载力要求进行截面设计，并控制结构的弹性变形符合规范要求
2）强度设计准则：建筑结构在基本烈度地震作用下，允许结构达到或超过屈服极限，结构产生弹塑性变形，依靠结构的塑性耗能能力，使结构得以保持稳定保存下来，经过修
复还可以使用。

此时结构抗震设计应按变形要求进行。

允许非结构构件受到破坏，但必须保证主要结构不受明显损坏，以避免进行困难、昂贵的修复工作。

要求结构具有足够的强度 3）延性设计准则：要求结构能经受较大的非弹性变形。

在预先估计到的罕见地震作用下，结构进入弹塑性大变形状态，部分产生破坏，但应防止结构倒塌，避免危及生命安全。

这一阶段应考虑防倒塌的设计。

3.试述建筑抗震二阶段设计。

二阶段抗震设计是对三水准抗震设计思路的具体实施。

通过二阶段中第一阶段对构件截面承载力验算和第二阶段对弹塑性变形验算，实现抗震规范2010基本的抗震设防目标。

第一阶段设计：应满足第一、二水准的抗震要求。

为此，应按多遇地震第一水准的地震动参数计算地震作用，进行结构分析和地震内力计算，考虑各种分项系数和内力调整系数。

根据荷载组合值系数进行荷载与地震作用产生内力的组合，进行截面配筋计算和结构弹性位移控制。

并相应采取构造措施保证结构的延性，使之具有与第二水准相应的变形能力。

这一阶段设计对所有抗震设计的建筑结构都必须进行。

第二阶段设计：对地震时抗震能力较低、容易倒塌的建筑结构以及抗震要求较高的建筑结构，要进行易损部位的弹塑性变形验算，并采取措施提高薄弱层的承载力或增加变形能力，使薄弱层的塑性水平变位不超过允许的变位。

4.试述不规则定义。

不规则：指的是超过表3.4.3-1和表3.4.3-2中一项及以上的不规则指标；
5.对于不规则和特别不规则结构，试述进行地震作用计算和内力调整的要求及对薄弱部
位应采取有效的抗震构造措施。

1 平面不规则而竖向规则的建筑，应采用空间结构计算模型，并应符合下列要求：
1) 扭转不规则时，应计入扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5 倍，当最大层间位移远小于规范限值时，可适当放宽；
2) 凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响；
3) 平面不对称且凹凸不规则或局部不连续，可根据实际情况分块计算扭转位移比，对扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数。

2 平面规则而竖向不规则的建筑，应采用空间结构计算模型，刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数，其薄弱层应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求：
1) 竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等，乘以1.25～2.0的增大系数；
2) 侧向刚度不规则时，相邻层的侧向刚度比应依据其结构类型符合本规范相关章节的规定；
3) 楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。

3平面不规则且竖向不规则的建筑，应根据不规则类型的数量和程度，有针对性地采取不低于本条1、2款要求的各项抗震措施。

特别不规则的建筑，应经专门研
究，采取更有效的加强措施或对薄弱部位采用相应的抗震性能化设计方法。

6.试述我国抗震规范(GB50011-2010)判断特别不规则建筑的参考界限。

1 扭转偏大:裙房以上有较多楼层考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.4
2 抗扭刚度弱:扭转周期比大于0.9, 混合结构扭转周期比大于0.85
3 层刚度偏小:本层侧向刚度小于相邻上层的50%
4 高位转换:框支墙体的转换构件位置：7度超过5层，8度超过3层
5 厚板转换:7～9度设防的厚板转换结构
6 塔楼偏置:单塔或多塔合质心与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长20%
7 复杂连接:各部分层数、刚度、布置不同的错层或连体两端塔楼显著不规则的结构
8 多重复杂:同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔类型中的2种以上
7.试推导水平地震作用基本计算公式，并解释所有变量的物理意义。

8.试述振型分解反应谱法计算结构地震作用（不进行扭转耦联计算的建筑结构，计算其
地震作用和作用效应的规定；建筑结构的扭转耦联地震效应应符合的要求）。

9.试述楼层屈服强度系数定义、分布及薄弱层判断；哪些情况应该进行弹塑性分析？并
给出结构弹塑性简化分析方法。

10.试述建筑抗震性能化设计：(1) 抗震性能化设计(确定地震动水准、选择结构性能目
标、选择结构性能设计指标)应符合的要求；(2) 抗震性能化设计计算应符合的要求；
(3) 实现不同抗震性能要求的构件承载力验算规定(设计值复核、标准值复核、极限值
复核)；(4) 对竖向构件弹塑性变形验算的具体要求。

1）
1.1 地震动水准通常可取抗震规范89-2001-2010规定的多遇地震（小震）、设防地震（中震）和罕遇地震（大震）三个水准(三个层次)。

1.2 在必要时还需要考虑近场效应的影响。

抗震规范2010规定，对处于发震断裂两侧
10Km以内的结构，地震动参数应计入近场影响，5Km以内宜乘以增大系数1.5，5Km 以外宜乘以不小于1.25的增大系数。

1.3对设计使用年限超过50年的结构，其地震作用需作适当调整，取值需经专门研究提出并报规定的权限部门批准后采用。

1.4结构性能目标是指：对应于不同地震动水准的预期损坏状况或使用功能，应不低于抗震规范2010规定的基本设防目标。

1.5设计应选定分别提高结构或其关键部位的抗震承载力、变形能力或同时提高抗震承载力和变形能力的具体指标，尚应计及不同水准地震作用取值的不确定性而留有余地。

设计宜确定在不同地震水准下结构不同部位的水平和竖向构件承载力的要求(含不发生脆性剪切破坏、形成塑性铰、达到屈服值或保持弹性等)；宜选择在不同地震动水准下结构不同部位的预期弹性或弹塑性变形状态，以及相应的构件延性构造的高、中或低要求。

当构件的承载力明显提高时，相应的延性构造可适当降低。

（2）
2.1 分析模型应正确、合理地反映地震作用的传递途径和楼盖在不同地震动水准下是否整体或分块处于弹性工作状态。

2.2 弹性分析可采用线性方法，弹塑性分析可根据性能目标所预期的结构弹塑性状况，分别采用增加阻尼的等效线性化方法以及静力或动力非线性分析方法。

2.3结构非线性分析模型相对于弹性分析模型可有所简化，但二者在多遇地震下的线性分析结果应基本一致；应计入重力二阶效应、合理确定弹塑性参数，应依据构件的实际截面、配筋等计算承载力，可通过与理想弹性假定计算结果的对比分析，着重发现构件可能破坏的部位及其弹塑性变形程度。

3）
11.抗震性能化设计时，计算分析主要为结构的弹塑性分析。

为了判断弹塑性计算结果的
可靠程度，可从哪几个方面借助于理想弹性假定的计算结果来进行工程上的综合分析和判断？
12.建筑抗震性能化设计：建筑地震破坏等级划分（表1）；预期性能目标描述（表
2）；承载力参考指标（表3）；延性系数指标（表4）。

13.计算题。