抗震简答题(含答案).doc

1、从地震时地面建筑物的破坏现象来看：震级较大、震中距较远的地震对长周期的结构的破坏，比同样地震烈度而震级较小、震中距较近的地震造成的破坏要重。试解释该现象的原因。
解答：地震波在由震源向外扩散传播时短周期分量衰减快而长周期分量衰减慢，历次地震表明，大震级、远震中距地震记录的长周期分量明显比小震级、近震中距地震记录的大，因而对周期较长的高层建筑的影响较大，其震害也较重。
此外，长周期地震波在软土地基中放大较多，与周期较长的柔性结构产生共振现象。

2、简述框架抗震设计时，有哪些改善框架柱延性的措施？
解答：（1）强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；
（2）在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力；
（3）控制柱的轴压比不要太大
（4）加强约束，配置必要的约束箍筋。

3、什么是动力系数、地震系数和水平地震影响系数？三者之间有何关系？
解答：动力系数为单自由度弹性体系的最大加速度反应与地面运动最大加速度的比值，它是无量纲的，主要反应结构的动力效应；
地震系数是地面运动最大加速度与重力加速度的比值，它反应该地区基本烈度的大小。基本烈度愈高，K值愈大，而与结构性能无关；
水平地震影响系数是单自由度弹性体系的最大绝对加速度与重力加速度的比值；
水平地震影响系数等于动力系数与地震系数的乘积。

4、以框架柱和抗震墙为例，简述采取哪些措施来保证结构形成理想的总体屈服机制？
解答：对于框架结构，理想的屈服机制是让框架梁首先进入屈服，形成梁铰机制，以吸收和耗散地震能量，防止塑性铰在柱子首先出现（底层柱除根部外），形成耗能性能差的柱铰机制。为此，应合理选择构件尺寸和配筋，体现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”的设计原则，要控制柱子的轴压比和剪压比，加强对混凝土的约束，提高构件，特别是预期首先屈服部位的变形能力，以增加结构延性。
为使抗震墙具有良好的抗震性能，设计中应遵守以下原则：在发生弯曲破坏之前，不允许发生斜拉、斜压或剪压等剪切破坏形式和其他脆性破坏形式，采用合理的构造措施。

5、试述基础隔震和消能减震的基本原理？
解答：
基础隔震：将整个建筑物或其局部楼层坐落在隔震层上，通过隔震层的变形来吸收地震能量，控制上部结构地震作用效应和隔震部位的变形，从而减小结构的地震响应，提高建筑结构的抗震可靠性；
消能减震：在房屋结构中设置消能装置，通过其局部变形提供附加阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，达到预期设防要求。

6、什么是建筑结构构件的耐火极限？确定结构构件耐火极限时应考虑哪些因素？
解答：建筑结构构件的耐火极限是指构件受标准升温火灾条件下，从受到火的作用起，到失去稳定性或完整性或绝热性为止，抵抗火作用所持续的时间，一般以小时计；
确定结构构件的耐火极限时，应考虑下列因素：
（1） 建筑的耐火等级
（2） 构件的重要性
（3） 构件在建筑中的部位

9、工程结构抗震设防的额“三水准两阶段”
抗震设防的三个水准：（1）当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损伤或不需要修理仍可继续使用；（2）当遭受相当于本地区抗震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）当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
两阶段设计方法：
第一阶段设计：验算工程结构在多遇地震影响下的承载力和弹性变形，并通过合理的抗震构造措施来实现三水准的抗震设防目标；
第二阶段设计方法：验算结构在罕遇地震影响下的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标。

10、抗震设计中为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比？
答：随着多层和高层房屋高度的增加，结构在地震作用以及其他荷载作用下产生的水平位移迅速增大，要求结构的抗侧移刚度必须随之增大。不同类型的结构体系具有不同的抗侧移刚度，因此具有各自不同的合理使用高度。
房屋的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。
震害表明，房屋高宽比大，地震作用产生的倾覆力矩会造成基础转动，引起上部结构产生较大侧移，影响结构整体稳定。同时倾覆力矩会在混凝土框架结构两侧柱中引起较大周丽，是构件产生压曲破坏；会在多层砌体房屋墙体的水平截面产生较大的弯曲应力，使其易出现水平裂缝，发生明显的整体弯曲破坏。

11、什么是鞭端效应，设计时如何考虑这种效应？
答：地震作用下突出建筑物屋面的附属小建筑物，由于质量和刚度的突然变小，受高振型影响较大，震害较为严重，这种现象称为鞭端效应。
设计时对突出屋面的小建筑物的地震作用效应乘以放大系数3，但此放大系数不往下传。

12、简述提高框架梁延性的主要措施
答：（1）“强剪弱弯”，使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值，以保证框架梁先发生延性的弯曲破坏，避免发生脆性的剪切破坏；
（2）梁端塑性铰的形成及转动能力是保证延性的重要因素：一方面应限制梁端截面的纵向受拉钢筋的最大配筋率或相对受压区高度，另一方面应配置适当的受压钢筋
（3）为增加对混凝土的约束，提高梁端塑性铰的变形能力，必须在梁端塑性铰区范围内设置加密封闭式箍筋，同时为防止纵筋过早压屈，对箍筋间距也应加以限制。
（4）对梁的截面尺寸加以限制，避免脆性破坏。

13、砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱和圈梁的作用
答：设置钢筋混凝土构造柱的作用：显著提高墙体的变形能力，限制墙体裂缝的开展和延伸，从而提高墙体抗剪承载力（10%-30%）同时保证竖向承载力不致下降过快；与圈梁一起形成弱框架，提高整体性，可以使结构在大震下的抗倒塌性增加。
设置圈梁的作用：增加纵横墙体的连接，加强整个房屋的整体性；圈梁可箍住楼盖，增强其整体刚度；减小墙体的自由长度，增加墙体的稳定性；可提高房屋的抗剪强度，约束墙体裂缝的开展；抵抗地基不均匀沉降引起的上部结构破坏，减小构造柱计算长度。

14、为什么要限制多层砌体房屋的抗震横墙间距？
（1）横墙间距过大，会使横墙抗震能力减弱，横墙间距应能满足抗震承载力的要求
（2）横墙间距过大，会使纵墙侧向支撑减少，房屋整体性降低
（3）横墙间距过大，会使楼盖水平刚度不足而发生过大的平面内变形，从而不能有效地将水平地震作用均匀传递给各抗侧力构件，这将使纵墙先发生出平面的过大弯曲破坏，即横墙间距应能保证楼盖传递水平地震作用所需的刚度要求。

15、在软弱土层、液化土层和严重不均匀土层上建桥时，可采取哪些措施来增大基础强度和稳定性。
答：（1）换土或采用砂桩。（2）减轻结构自重、加大基底面积、减小基底偏心。
（3）增加基础埋置身度、穿过液化土层（4）采用桩基础或沉井基础以增大基础强度与稳定性，减小地震力，避免扭转破坏。

16、地基抗震承载力比地基静承载力提高的原因
答：（1）建筑物静荷载在地基上所引起的压力，作用时间很长，地基土由此所产生的压缩变形将包括弹性变形和残余变形两部分，而地震持续时间很短，对于一般黏性土，建筑物因地面运动而作用于地基上的压力，只能使土层产生弹性变形，而土的弹性变形比土的残余变形小得多，所以，要使地基产生相同的压缩变形，所需的由地震作用引起的压应力将大于所需的静荷载压应力；
（2）土的动强度和静强度有所不同
（3）考虑地震作用的偶然性、短时性以及工程的经济型，抗震设计安全度略有降低。

构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。
残余应力是当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力。
凡是没有外部作用，物体内部保持自相平衡的应力，称为物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。
残余应力是一种固有应力。
钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度.

17、简述框架节点抗震设计的基本原则
（1） 节点的承载力不应低于其连接构件的承载力
（2） 多遇地震时节点应在弹性范围内工作
（3） 罕遇地震时节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递
（4） 梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固
（5） 节点配筋不应使施工过分困难

18、简述确定水平地震作用的阵型分解反应谱法的主要步骤
（1）计算多自由度结构的自振周期及相应振型
（2）求出对应于每一振型的最大地震作用（同一振型中各质点地震作用将同时达到最大值）
（3）求出每一振型相应的地震作用效应
（4）将这些效应进行组合，以求得结构的地震作用效应

19、按简化方法验算框架结构在罕遇地震作用下，层间弹塑性位移的一般步骤：
（1） 按梁、柱实际配筋计算各构件极限抗弯承载力，并确定楼层屈服承载力Vyi.
（2） 按罕遇地震作用下的地震影响系数最大值αmax，确定α1，计算楼层的弹性地震剪力和弹性层间位移
（3） 计算楼层屈服强度系数，并找出薄弱层
（4） 计算薄弱层的层间弹塑性位移
（5） 验算层间位移角，要求满足式：

20、计算层间位移的一般步骤：
（1）计算梁柱线刚度
（2）计算柱侧移刚度 及
（3）确定结构的基本自振周期Ti
（4）查表由设计反应谱特征周期Tg，确定α1
（5）计算结构底部剪力FEK。
（6）计算楼层剪力Vi
（7）求层间弹性位移
（8）验算是否满足式：P106

21、试分析地震动的三大特性及其规律
（1）地震动幅值特性。 地震动幅值的大小受震级、震源机制、传播途径、震中距、局部场地条件等因素的影响。一般说来，在近场内，基岩上的加速度峰值大于软弱土层上的加速度峰值，而在远场则相反。
（2）地震动频谱特性。 所谓地震动频谱特性是指地震动对具有不同自振周期的结构的反应特性，通常可以用反应谱、功率谱和傅里叶谱来表示。 震级、震中距和场地条件对地震动的频谱特性有重要影响，震级越大、震中距越远，地震动记录的长周期分量就越显著。硬土且地层薄的地基上的地震动记录包含丰富的高额成分，而软土且地层厚的地基上的地震动记录卓越周期偏向长周期。另外，震源机制也对地震动的频谱特性有重要影响。
（3）地震动持时特性。地震动持时对结构的破坏程度有较大的影响。实际上，地震动强震持时对地震反应的影响主要表现在非线性反应阶段。持时的重要意义同时存在于非线性体系的最大反应和能量耗散积累两种反应之中。

22、试说明地震烈度、地震基本烈度和抗震设防烈度的区别与联系。
答：地震烈度表示地震时一定地点地面震动强弱程度的尺度。
地震基本烈度是指未来50年内一般场地条件下可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。
抗震设防烈度是按国家规定的权限作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。

23、何为反应谱？反应谱理论的基本假定有哪些？
答：所谓反应谱就是单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个最大反应量与体系自振周期T的关系曲线。
地震是随机的，即使在同一地点、相同的地震烈度，前后两次地震记录到的地面运动加速度时程曲线也可能有很大差别。根据同一类场地上所得到的强震时地面运动加速度记录分别计算出它的反应谱曲线，然后将这些曲线进行统计分析，求出其中最具有代表性的平均反应谱曲线作为设计依据，通常称这样的曲线为抗震设计反应谱。
反应谱理论的基本假定：
（1）结构物的地震反应是线弹性的，以采用叠加原理来进行振型分解与组合
（2）现有反应谱是在结构的所有支承处的地震动完全相同、基础与土壤无相互作用的假定下求得的，因而也只适用于这一条件。
（3）结构的最不利地震反应为其最大的地震反应，因而与其他动力反应参数，如达到最大值附近的次数或概率无关。
（4）采用标准设计反应谱或给予设计地震动小区划基础上的设计反应谱
（5）地震动过程是平稳随机过程。

24、何为求水平地震作用的平方和开方（SRSS）法，写出其表达式，说明其基本假定和适用范围。
答：《抗震规范》根据概率论理论，给出了多质点弹性体系地震作用效应的平方和开方法。该方法是基于假定输入地震为平稳随机过程，各振型反应之间相互独立而推导得来的，主要用于平面振动的多质点弹性体系。
水平地震作用效应：

式中 --水平地震作用标准值的效应
Sj---j振型水平地震作用标准值的效应
m------计算时应考虑的振型数。

25、用D值法计算框架内力的步骤：
（1）计算各层柱的侧移刚度D;
（2）计算各柱所分配的剪力Vij；
（3）确定反弯点高度y
（4）计算柱端弯矩Mc;
（5）计算梁端弯矩Mb;
（6）计算梁端剪力Vb;
（7）计算柱轴力N。

26、什么是场地土的液化？影响液化的因素有哪些？液化对建筑物的危害？
答：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土在地震时有变密的趋势，使孔隙水压力急剧上升，造成土颗粒局部或全部处于悬浮状态，形成了犹如“液体”的现象，即称为场地土达到液化状态。
影响因素：土层的地质年代和组成；土层的相对密度；土层的埋深和地下水位的深度；地震烈度和地震持续时间。
危害：地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁、板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；室内地坪上鼓，开裂，设备基础上浮或下沉。

27、什么是地基与结构的相互作用
答：在对建筑物进行地震反应分析时，通常假定地基时刚性的。实际上，一般地基并非刚醒，故当上部结构的地震作用通过基础反馈给地基时，地基将产生一定的局部变形，从而引起结构的移动或摇摆。这种现象称为地基与结构的相互作用。

28、哪些建筑可不进行地基及基础的抗震承载力计算？
答：可不进行地基及基础的抗震承载力验算的有：（1）砌体房屋（2）地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房，单层空旷房屋和8层、高度25米以下的一般民用框架房屋与其基础荷载相当的多层框架厂房，其中软弱粘性土层主要指7度、8度、9度时，地基土静承载力特征值分别小于80KPa，100KPa，120KPa的土层（3）可不进行上部结构抗震验算的建筑。

29、何谓时程分析法，在什么时候须用时程分析法进行补充验算？
答：所谓时程分析法，亦称直接动力法，又称为动态分析法，是根据选定的地震波和结构恢复力特性曲线，采用逐步积分的方法对动力方程进行直接积分，从而求得结构在地震过程中每一瞬时的位移、速度和加速度反应，一边观察结构在强震作用下从弹性到非弹性阶段的内力变化以及构件开裂、损坏直到结构倒塌的破坏全过程。
对特不规则的建筑，甲类建筑和超过一定高度范围的高层建筑应采用时程分析法进行多遇地震作用下的补充验算。

30、什么是楼层屈服强度系数？怎样判别结构薄弱层位置？
答：楼层屈服强度系数是按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，它反映了结构中楼层的承载力与该楼层所受弹性地震剪力的关系。
薄弱层位置的确定：楼层屈服承载力系数沿高度分布均匀的结构可取底层为薄弱层；楼层屈服承载力系数沿高度分布不均匀的结构，可取该系数最小的楼层和相对较小的楼层为薄弱楼层，一般不超过2-3处；单层厂房，可取上柱。

31、何为“概念设计”？“概念设计”与计算设计有什么不同？
答：“概念设计”是立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，是构造良好结构性能的决定性因素。
“概念设计”强调在工程设计一开始，就应把握好能量的输入，房屋体形，刚度分布，构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，就有可能使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。而计算设计是对地震作用效应进行定量计算。

32、建筑场地选择的原则是什么？
答：建筑场地选择的原则：选择场地时，应该进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有力的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段；当不能避开时应采取相应的抗震措施；任何情况下均不得再抗震危险地段上，建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

33、单从抗震角度考虑，作为一种好的结构形式，应具备哪些性能？
答：从抗震角度来考虑，作为一种好的结构形式，应具备下列性能：（1）延性系数高（2）强度/重力比值大（3）匀质性好（4）正交各向同性（5）构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能发挥材料的全部强度。

34、什么是多道抗震防线？如何进行第一道抗震防线的构件选择？
答：多道抗震防线指的是：（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调工作；（2）抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识的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。
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。

35、简述框架柱、梁、节点抗震设计的原则
答：柱的设计原则：强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰，在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱子有足够的抗剪强度；控制柱的轴压比不要太大；加强约束，配置必要的约束箍筋。
梁的设计原则：梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力；梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力；妥善地解决梁筋锚固问题；
节点的设计原则：节点的承载力不应低于其连接构件的承载力；多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；节点配筋不应使施工过分困难。

36、加密柱端箍筋的作用；
答：（1）承担柱子剪力；（2）约束混凝土，提高混凝土的抗压强度及变形能力；（3）为纵向钢筋提供侧向支撑，防止纵筋压屈。

37、结构抗震计算的一般内容
答：结构抗震计算的一般内容包括：（1）结构动力特性分析，主要是结构自振周期的确定；（2）结构地震反应计算，包括多遇烈度下的地震作用与结构侧移；（3）结构内力分析；（4）结构抗震设计。

38、在砌体结构的计算简图中如何确定结构底部固定端标高？
答：对于多层砌体房屋结构，当基础埋置较浅时，取为基础顶面；当基础埋置较深时，可取为室外地坪下0.5m处；当设有整体刚度很大的全地下室时，则取为地下室顶板顶部；当地下室整体刚度较小或为半地下室时，则应取为地下室室内地评处。

39、试说明单层厂房纵向计算的修正刚度法和拟能量法的基本原理及其应用范围；
答：修正刚度法采用按柱列刚度比例分配地震作用，但对屋盖的空间作用及纵向围护墙对柱列侧移的影响作了考虑。此法适用于柱顶标高不大于15m平均跨度不大于30m单跨或多跨等高钢筋混凝土无檩和有檩屋盖的厂房，取整个抗震缝区段为纵向计算单元。拟能量法以剪扭振动空间分析结果为标准，进行试算对比，找出各柱列按跨度中心划分质量的调整系数，从而得出各柱列作为分离体时的有效质量，然后按能量法公式确定整个厂房的自振周期，并按单独柱列分别计算出各柱列的水平地震作用，此法一般适用于两跨不等高厂房的纵向地震作用效应计算。

40、桥梁破坏
桥梁上部结构由于受到墩台、支座等的隔离作用，在地震中直接受惯性力作用而破坏的实例较少。由于下部结构破坏而导致上部结构破坏，则是桥跨结构破坏的主要形式，其常见形式有以下几种：
（1）墩台位移使梁体由于预留搁置长度偏少或支座处抗剪承载力不足，使得桥跨的纵向位移超出制作长度而引起落梁破坏，这是最为常见的桥梁震害之一。
（2）桥墩部位两跨梁端相互撞击的破坏，特别是用活动支座隔开的相邻桥跨结构的运动可能是异相的，这就增加撞击破坏的机会。
（3）由于地基失效引起的上部结构破坏。
（4）墩柱失效引起的落梁破坏。
下部结构的破坏：
桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力作用所致。高柔的桥墩多为弯曲型破坏，粗矮的桥墩多为剪切性破坏，长细比介于两者之间的则呈现弯剪型破坏。
此外，配筋设计不当还会引起盖梁和桥墩节点部位的破坏。