抗震设计复习资料

第一水准：在遭受低于本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需要修理仍可继续使用；

第二水准：在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物（包括结构和非结构构件）可能有一定损坏，但不致危及人民生命和生产设备的安全，经一般修理或不需要修理仍可继续使用；

第三水准：在遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

第一阶段设计：主要按照第一水准多遇地震烈度对应的地震作用效应和其他荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构弹性变形。保证第一水准作用下的小震不坏的要求。第二阶段设计：按第三水准罕遇地震烈度影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏

2、什么是地基液化现象？影响地基液化的因素？

饱和砂土或粉土的颗粒在强烈地震下土的颗粒结构趋于密实，土本身的渗透系数较小，孔隙水在短时间内排泄不走而受到挤压，孔隙水压力急剧上升。当孔隙水压力增加到与剪切面上的法向压应力接近或相等时，砂土或粉土受到的有效压应力下降乃至完全消失，土体颗粒局部或全部处于悬浮状态，土体丧失抗剪强度，形成犹如液体的现象。

影响因素： 土层的地质年代，土的组成，土层的相对密度，土层的埋深,地下水位的深度， 地震烈度和地震持续时间

3、时程分析法的概念？如何应用时程分析法对抗震能力进行评估？

概念：在地震发生时，作用在结构质点上的作用力有惯性力，阻尼力和恢复力，三者在震动中达到平衡，用动力平衡方程表示。将方程在整个震动过程中积分以便获得任意时刻结构地震反应的方法就是时程分析法。

评估: 将时程分析结果与位移角限值相比较，满足规范要求者为合格，否则，查找原因，修改结构设计参数，重新计算，直到满意要求为止。在进行分析比较时，还要注意合适由时程分析得到的楼层层间剪力是否符合要求，不符合者应先对地震作用效应进行调整。有些国家的设计标准还规定了构件或节点的延性系数允许值，这些参数均可与时程分析结果比较，对判断结构的抗震性能有重要作用。

4.底部剪力法的适用范围是什么？底部剪力法的的计算公式和步骤？

答：底部剪力法适用于质量和刚度沿高度分布比较均匀，高度不超过四十米，并以剪切变形为主（房屋高宽比小于4时）的结构。

计算公式和步骤： 

（1）    结构总水平地震作用标准值：FEk＝α1 Geq ，Geq=0.85∑（G1+G2+…..+ Gi+…+Gn）

上式中：α1为水平地震作用影响系数； 根据设防烈度和地震类别查表；

Geq称等效重力荷载：单质点体系取总重力荷载代表值；对多质点体系取总重力荷载代表值的0.85倍；Gi各楼层（质点）重力荷载（重量，KN）代表值。

（2）质点 i 的水平地震作用标准值

各质点的水平地震作用标准值Fi与其HiGi成正比： 

式中：Gi为质点i的重力荷载代表值；Hi为质点i的计算高度；δn为顶部附加作用系数，对多层钢筋混凝土房屋，δn可根据特征周期和基本周期查表求得；

（3）结构顶部附加地震作用

当T1﹥1.4Tg时，由于高振型的影响，须在结构顶部增加一个附加水平地震作用ΔFn：ΔFn=δnFEK ；这时顶层质点的地震作用＝Fn＋ΔFn

5.什么是等效重力荷载？ 什么是重力荷载代表值？ 

答：等效重力荷载：单质点时为总重力荷载代表值，多质点时为总重力荷载代表值的85%。

重力荷载代表值：计算地震作用的重力性质的荷载，为结构构件的永久荷载（包括自重）标准值和各种竖向可变荷载组合值之和。

6.强柱弱梁、强剪弱弯原则？在设计中如何体现？

强柱弱梁原则：是指当框架铸锻的抗弯承载力大于框架梁端的抗弯承载力时，地震时各层框架梁端会先屈服，梁端塑性铰的转动耗散大量地震能量，而各层柱在较长时间里基本处于弹性状态，最后才在底层柱根部出现塑性铰形成整体的机动体系。在设计时，应使框架柱端的抗弯承载力大于框架梁端的抗弯承载力。

强剪弱弯原则：配筋适中的弯曲破坏属于延性破坏，剪切破坏属于脆性破坏，在构件设计时应加强构件的抗剪能力，特别是可能出现塑性铰的部位要使其抗剪承载力大于抗弯承载力，即强剪弱弯。防止地震时构件在受弯屈服前发生剪切破坏。在设计时，使框架梁和柱的抗剪承载力大于抗弯承载力

7、框架结构抗震设计的内容与方法步骤？

1）进行地震作用的计算和弹性变形验算2）多遇地震下框架内力计算的D值法3）竖向荷载框架内力计算及调幅法4）内力组合及调整公式5）进行梁柱截面和节点核心区抗震验算6）罕遇地震下的薄弱层验算方法

7.1 框架结构抗震设计的基本原则是？

地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、强锚固等设计原则

7.2 框架梁设计的基本要求？

1）梁端形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力 2）梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力 3）应可靠解决梁筋锚固问题

7.3 框架柱的设计原则？

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，配制必要的约束箍筋

8、结构抗震验算的一般原则，计算方法，计算内容，验算内容？

一般原则：1）一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。2）有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。 3）质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响，其他情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。4）8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。

计算方法：1）高度小于40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布均匀的结构，以及近似于单质点的结构，可采用底部剪力法。2）其他建筑，宜采用振型分解反应谱法。3）特别不规则的建筑，甲类建筑及特高层建筑采用时程分析法作为补充验算

计算内容：1）结构动力特性分析，主要是结构自震周期的确定。2）结构地震反应计算，包括多遇烈度下的地震反应与结构侧移计算 3）结构内力分析 4）截面抗震设计  

验算内容：采用二阶段设计法：1.多遇地震作用下结构弹性变形验算，除砌体结构、厂房外的框架结构、填充墙框架结构、框架-剪力墙结构等需验算允许弹性变形。2.多遇地震作用下结构强度验算， 除规范规定可不进行结构强度验算的情况外所有结构都要进行结构构件承载力的抗震验算。3.罕遇地震下结构弹塑性变形验算，对规范规定的需要验算罕遇地震下结构弹塑性变形的结构按下式验算薄弱楼层的弹塑性层间位移

8.1结构薄弱层位置的确定？

1）ξy沿高度分布不均匀的框架结构 2）在地震作用下一般发生塑性变形集中现象 3）塑性变形集中发生在某一或某几个楼层 4）发生塑性变形集中的部位即为薄弱层

9、什么是反应谱？如何应用反应谱确定单质点弹性体系的水平地震作用？

反应谱是指单自由度体系最大地震反应与体系自振周期的关系曲线，根据反应量的不同分为位移、速度、加速度反应谱，反应谱有两个含义：代表了最大地震反应，以及随周期的变化。采用加速度反应谱计算结构的地震作用。步骤：根据计算简图确定结构的重力荷载代表值G和自振周期T ②根据结构所在地区的设防烈度、场地条件和设计地震分组，查表确定反应谱的最大地震影响系数和特征周期 ③根据结构的自振周期按照地震影响系数曲线确定地震影响系数 ④有F=αG可以计算出地震作用F值

10. 我国规范规定那些建筑要考虑竖向地震作用？ P63

设防烈度为8度和9度区的大跨度屋盖结构、长悬臂结构、烟烟囱及类是高耸结构和设防烈度为9度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用。

11、单层厂房抗震设计？

1）计算模型及其基本假定2）结构自振周期的计算3）横向平面排架地震作用计算方法及考虑空间作用、扭转及吊车桥架影响对计算结果的调整  4）纵向地震作用计算：简化的空间分析方法、修正刚度法、柱列法

12、单层厂房截面抗震验算要点？

1）横向抗震验算，需要考虑排架柱和柱牛腿的抗震验算及突出屋面天窗架的抗震计算

2）纵向抗震验算,排架柱、抗风柱和柱间支撑的抗震验算及突出屋面天窗架的纵向抗震计算  3）屋架上弦抗扭问题

13、钢结构抗震设计的一般规定及其抗震性能？

规定：1）钢结构房屋结构类型的选择及抗震等级划分 2）结构平、立面布置以及防震缝的设置  3）支撑、加强层的设置要求  4）楼盖的选择  5）地下室的设置

抗震性能：1)钢框架结构构造简单，传力明确，侧移刚度沿高分布均匀，结构整体侧向变形为剪切型或弯剪型，抗侧移能力主要取决于框架梁、柱的抗弯能力  2）钢框架-支撑体系可以分为中心支撑类型和偏心支撑类型 3）钢框架-抗震墙板结构，使用带竖缝剪力墙板或带水平缝剪力墙版、内藏支撑混凝土墙板、钢抗震墙板等，提供需要的侧向刚度。

14、对多层砌体结构的抗震计算？

地震作用包括水平作用，竖向作用和扭转作用。一般只考虑进行水平地震验算，而且只需要验算不利的墙段。基本步骤包括1）确立计算简图 2）分配地震剪力 3）对不利墙段进行抗震验算。

1、地震系数k：是地面运动加速度最大绝对值与重力加速度比值

2、动力系数ß：是单自由度弹性体系在地震作用下加速度反应最大绝对值与地面加速度最大绝对值之比，即质点最大加速度比地面最大加速度放大的倍数

3、地震影响系数：单质点弹性体系在地震时以重力加速度为单位的质点最大加速度反应。等于地震系数与动力系数的乘积

4、鞭端效应：由于顶层质量和刚度比下部小许多而使顶部振幅急剧加大的现象

1、在建筑抗震设计中，是如何实现“三水准”“两阶段”设防要求的？

第一水准：在遭受低于本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需要修理仍可继续使用；

第二水准：在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物（包括结构和非结构构件）可能有一定损坏，但不致危及人民生命和生产设备的安全，经一般修理或不需要修理仍可继续使用；

第三水准：在遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

第一阶段设计：主要按照第一水准多遇地震烈度对应的地震作用效应和其他荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构弹性变形。保证第一水准作用下的小震不坏的要求。第二阶段设计：按第三水准罕遇地震烈度影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏

2、什么是地基液化现象？影响地基液化的因素？

饱和砂土或粉土的颗粒在强烈地震下土的颗粒结构趋于密实，土本身的渗透系数较小，孔隙水在短时间内排泄不走而受到挤压，孔隙水压力急剧上升。当孔隙水压力增加到与剪切面上的法向压应力接近或相等时，砂土或粉土受到的有效压应力下降乃至完全消失，土体颗粒局部或全部处于悬浮状态，土体丧失抗剪强度，形成犹如液体的现象。

影响因素： 土层的地质年代，土的组成，土层的相对密度，土层的埋深,地下水位的深度， 地震烈度和地震持续时间

3、时程分析法的概念？如何应用时程分析法对抗震能力进行评估？

概念：在地震发生时，作用在结构质点上的作用力有惯性力，阻尼力和恢复力，三者在震动中达到平衡，用动力平衡方程表示。将方程在整个震动过程中积分以便获得任意时刻结构地震反应的方法就是时程分析法。

评估: 将时程分析结果与位移角限值相比较，满足规范要求者为合格，否则，查找原因，修改结构设计参数，重新计算，直到满意要求为止。在进行分析比较时，还要注意合适由时程分析得到的楼层层间剪力是否符合要求，不符合者应先对地震作用效应进行调整。有些国家的设计标准还规定了构件或节点的延性系数允许值，这些参数均可与时程分析结果比较，对判断结构的抗震性能有重要作用。

4.底部剪力法的适用范围是什么？底部剪力法的的计算公式和步骤？

答：底部剪力法适用于质量和刚度沿高度分布比较均匀，高度不超过四十米，并以剪切变形为主（房屋高宽比小于4时）的结构。

计算公式和步骤： 

（1）    结构总水平地震作用标准值：FEk＝α1 Geq ，Geq=0.85∑（G1+G2+…..+ Gi+…+Gn）

上式中：α1为水平地震作用影响系数； 根据设防烈度和地震类别查表；

Geq称等效重力荷载：单质点体系取总重力荷载代表值；对多质点体系取总重力荷载代表值的0.85倍；Gi各楼层（质点）重力荷载（重量，KN）代表值。

（2）质点 i 的水平地震作用标准值

各质点的水平地震作用标准值Fi与其HiGi成正比： 

式中：Gi为质点i的重力荷载代表值；Hi为质点i的计算高度；δn为顶部附加作用系数，对多层钢筋混凝土房屋，δn可根据特征周期和基本周期查表求得；

（3）结构顶部附加地震作用

当T1﹥1.4Tg时，由于高振型的影响，须在结构顶部增加一个附加水平地震作用ΔFn：ΔFn=δnFEK ；这时顶层质点的地震作用＝Fn＋ΔFn

5.什么是等效重力荷载？ 什么是重力荷载代表值？ 

答：等效重力荷载：单质点时为总重力荷载代表值，多质点时为总重力荷载代表值的85%。

重力荷载代表值：计算地震作用的重力性质的荷载，为结构构件的永久荷载（包括自重）标准值和各种竖向可变荷载组合值之和。

6.强柱弱梁、强剪弱弯原则？在设计中如何体现？

强柱弱梁原则：是指当框架铸锻的抗弯承载力大于框架梁端的抗弯承载力时，地震时各层框架梁端会先屈服，梁端塑性铰的转动耗散大量地震能量，而各层柱在较长时间里基本处于弹性状态，最后才在底层柱根部出现塑性铰形成整体的机动体系。在设计时，应使框架柱端的抗弯承载力大于框架梁端的抗弯承载力。

强剪弱弯原则：配筋适中的弯曲破坏属于延性破坏，剪切破坏属于脆性破坏，在构件设计时应加强构件的抗剪能力，特别是可能出现塑性铰的部位要使其抗剪承载力大于抗弯承载力，即强剪弱弯。防止地震时构件在受弯屈服前发生剪切破坏。在设计时，使框架梁和柱的抗剪承载力大于抗弯承载力

7、框架结构抗震设计的内容与方法步骤？

1）进行地震作用的计算和弹性变形验算2）多遇地震下框架内力计算的D值法  3）竖向荷载框架内力计算及调幅法 4）内力组合及调整公式  5）进行梁柱截面和节点核心区抗震验算 6）罕遇地震下的薄弱层验算方法

7.1 框架结构抗震设计的基本原则是？

地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、强锚固等设计原则

7.2 框架梁设计的基本要求？

1）梁端形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力 2）梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力 3）应可靠解决梁筋锚固问题

7.3 框架柱的设计原则？

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，配制必要的约束箍筋

8、结构抗震验算的一般原则，计算方法，计算内容，验算内容？

一般原则：1）一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。2）有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。 3）质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响，其他情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。4）8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。

计算方法：1）高度小于40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布均匀的结构，以及近似于单质点的结构，可采用底部剪力法。2）其他建筑，宜采用振型分解反应谱法。3）特别不规则的建筑，甲类建筑及特高层建筑采用时程分析法作为补充验算

计算内容：1）结构动力特性分析，主要是结构自震周期的确定。2）结构地震反应计算，包括多遇烈度下的地震反应与结构侧移计算 3）结构内力分析 4）截面抗震设计  

验算内容：采用二阶段设计法：1.多遇地震作用下结构弹性变形验算，除砌体结构、厂房外的框架结构、填充墙框架结构、框架-剪力墙结构等需验算允许弹性变形。2.多遇地震作用下结构强度验算， 除规范规定可不进行结构强度验算的情况外所有结构都要进行结构构件承载力的抗震验算。3.罕遇地震下结构弹塑性变形验算，对规范规定的需要验算罕遇地震下结构弹塑性变形的结构按下式验算薄弱楼层的弹塑性层间位移

8.1结构薄弱层位置的确定？

1）ξy沿高度分布不均匀的框架结构 2）在地震作用下一般发生塑性变形集中现象 3）塑性变形集中发生在某一或某几个楼层 4）发生塑性变形集中的部位即为薄弱层

9、什么是反应谱？如何应用反应谱确定单质点弹性体系的水平地震作用？

反应谱是指单自由度体系最大地震反应与体系自振周期的关系曲线，根据反应量的不同分为位移、速度、加速度反应谱，反应谱有两个含义：代表了最大地震反应，以及随周期的变化。采用加速度反应谱计算结构的地震作用。步骤：根据计算简图确定结构的重力荷载代表值G和自振周期T ②根据结构所在地区的设防烈度、场地条件和设计地震分组，查表确定反应谱的最大地震影响系数和特征周期 ③根据结构的自振周期按照地震影响系数曲线确定地震影响系数 ④有F=αG可以计算出地震作用F值

10. 我国规范规定那些建筑要考虑竖向地震作用？ P63

设防烈度为8度和9度区的大跨度屋盖结构、长悬臂结构、烟烟囱及类是高耸结构和设防烈度为9度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用。

11、单层厂房抗震设计？

1）计算模型及其基本假定  2）结构自振周期的计算  3）横向平面排架地震作用计算方法及考虑空间作用、扭转及吊车桥架影响对计算结果的调整  4）纵向地震作用计算：简化的空间分析方法、修正刚度法、柱列法

12、单层厂房截面抗震验算要点？

1）横向抗震验算，需要考虑排架柱和柱牛腿的抗震验算及突出屋面天窗架的抗震计算

2）纵向抗震验算,排架柱、抗风柱和柱间支撑的抗震验算及突出屋面天窗架的纵向抗震计算  3）屋架上弦抗扭问题

13、钢结构抗震设计的一般规定及其抗震性能？

规定：1）钢结构房屋结构类型的选择及抗震等级划分 2）结构平、立面布置以及防震缝的设置  3）支撑、加强层的设置要求  4）楼盖的选择  5）地下室的设置

抗震性能：1)钢框架结构构造简单，传力明确，侧移刚度沿高分布均匀，结构整体侧向变形为剪切型或弯剪型，抗侧移能力主要取决于框架梁、柱的抗弯能力  2）钢框架-支撑体系可以分为中心支撑类型和偏心支撑类型 3）钢框架-抗震墙板结构，使用带竖缝剪力墙板或带水平缝剪力墙版、内藏支撑混凝土墙板、钢抗震墙板等，提供需要的侧向刚度。

14、对多层砌体结构的抗震计算？

地震作用包括水平作用，竖向作用和扭转作用。一般只考虑进行水平地震验算，而且只需要验算不利的墙段。基本步骤包括1）确立计算简图 2）分配地震剪力 3）对不利墙段进行抗震验算。

1、地震系数k：是地面运动加速度最大绝对值与重力加速度比值

2、动力系数ß：是单自由度弹性体系在地震作用下加速度反应最大绝对值与地面加速度最大绝对值之比，即质点最大加速度比地面最大加速度放大的倍数

3、地震影响系数：单质点弹性体系在地震时以重力加速度为单位的质点最大加速度反应。等于地震系数与动力系数的乘积

4、鞭端效应：由于顶层质量和刚度比下部小许多而使顶部振幅急剧加大的现象