如何通过梁柱截面设计及节点抗震验算，保证框架结构房屋的强柱弱梁，强剪弱弯和节点最强？

参考答案:1、地震波：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。 分为体波（横波，纵波）和面波（瑞雷波，乐夫波） 纵波最快，横波次之，面波最慢。 2、地震动的三要素：地震动的峰值（最大振幅），频谱，持续时间 3、地震震级。是表示地震本身强度大小的一种度量，是衡量地震震源释放出来的能量多少的指标，M=logA+R(△) loge=1.5M+11.8 E表示震源释放能量。 4、地震烈度是指某一区域的地表和各类建筑物遭受到某一次地震影响的平均强弱程度，是衡量地震引起的后果的一种度量。一次地震，表示地震大小的震级只有一个。 5、基本烈度：一个地区未来50年内一般场地调节下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。是一个地区进行抗震设防的依据。多遇烈度：建筑所在地区在设计基准期内出现的频度最高的烈度，也称为常遇烈度，小震烈度。罕遇烈度，建筑所在地区在设计基准期内具有超越概率。2到3%的地震烈度，重现期为2000年。 6、建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则：注意场地选择、把握建筑体型、利用结构延性、设置多道防线，重视非结构因素。 7、建筑物平、立面布置的基本原则是:对称、规则、质量与刚度变化均匀。 8、地震动的卓越周期：在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期。 关系：若建筑物的自振周期与场地土（地震动）卓越周期相等或接近时，由于共振现象，建筑物的震害都有加重的趋势。 9、多层土的地震效应主要取决于三个基本要素：覆盖土层厚度，土层剪切波速，岩土阻抗比。 10、场地分类的指标是：根据土层剪切波速和场地覆盖层的厚度。 松软土地基的失效不能用加宽基础、加强上部结构等措施克服，而应采用地基处理措施（如置换、加密、强夯等），消除土的动力不确定性；或者采用桩基等深基础，避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响。 11、地基土液化判别过程可分为：初步判别和标准贯入试验判别两大步骤。 12、地基土液化：饱和松散的沙土或粉土，地震时容易发生液化现象，使地基承载力丧失或减弱，甚至喷水置砂，这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。 13、地基土抗震承载力一般高于地基土净承载力，其原因可以从地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形这一角度得到解释。 14、评价液化土可能造成的危害程度，通常是通过计算地基液化指数来实现的。 15、结构地震反应：由地震动引起的结构内力、变形、位移及结构运动速度与加速度等统称结构地震反应。结构地震反应是一种动力反应，其大小(或振动幅值)不仅与地面运动有关，还与结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)有关，一般需采用结构动力学方法分析才能得到。 16、齐次解：自由振动，方程特解：简谐强迫振动、冲击强迫振动、一般强迫振动。 17、地震反应谱：单自由度体系的地震最大绝对加速度反应与其自振周期T的关系定义为地震加速度反应谱，或简称为地震反应谱。 18、影响地震反应谱的因素：体系阻尼比和地震动。 19、底部剪力法的适用条件：(1)房屋结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀；(2)房屋的总高度不超过40m；(3)房屋结构在地震作用时的变形以剪切变形为主(房屋高宽比小于4时)，(4)房屋结构在地震作用时的扭转效应可忽略不计。 满足上述条件的结构，在水平地震作用下振动时，其位移反应通常以基本振型为主，且基本振型近似于直线。底部剪力法还可用于近似于单质点体系的结构。 20、结构抗震计算原则：（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全部由该方向的抗侧力构件承担。（2）有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15o时，宜分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。（3）质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响，同时应考虑双向水平地震作用的影响。（4）不同方向的抗侧力结构的共同构件（如框架结构角柱），应考虑双向水平地震作用的影响。（5）8度和9度的大跨度结构、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。。 21、多层砌体结构的抗震验算，一般包括三个基本步骤：确立计算简图；地震剪力计算；对不利墙段进行抗震验算。 22、钢筋混凝土构造柱的作用：其虽然对于提高砖墙的受剪承载力作用有限，大体提高10％-20％，但是对墙体的约束和防止墙体开裂后砖的散落能起非常显著的作用。而这种约束作用需要钢筋混凝土构造柱与各层圈梁一起形成，即通过钢筋混凝土构造柱与圈梁把墙体分片包围，能限制开裂后砌体裂缝的延伸和砌体的错位，使砖墙能维持竖向承载能力，并能继续吸收地震的能量，避免墙体倒塌。 23：钢筋混凝土圈梁的作用：钢筋混凝土圈梁是多层砖房有效的抗震措施之一，钢筋混凝土圈梁有如下功能：1) 增强房屋的整体性，由于圈梁的约束，预制板散开以及砖墙出平面倒塌的危险性大大减小了。使纵、横墙能够保持一个整体的箱形结构。充分地发挥各片砖墙在平面内的抗剪承载力。2) 作为楼(屋)盖的边缘构件，提高了楼盖的水平刚度，使局部地震作用能够分配给较多的砖墙来承担，也减轻了大房间纵、横墙平面外破坏的危险性。3) 圈梁还能限制墙体斜裂缝的开展和延伸，使砖墙裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生，斜裂缝的水平夹角减小，砖墙抗剪承载力得以充分地发挥和提高。4) 可以减轻地震时地基不均匀沉陷对房屋的影响。各层圈梁，特别是屋盖处和基础处的圈梁，能提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉降的能力。 24、结构布置不合理而产生的震害：扭转破坏，薄弱层破坏，应力集中，防震缝处碰撞。 25、框架结构的抗震计算和构造措施要划分抗震等级： 地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应具有下列特点：1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高。不同设防烈度和场地上，结构所具有的实际抗震能力会有较大的差别，结构可能进入弹塑性状态的程度也是不同的。从经济角度考虑，对不同设防烈度和场地的结构抗震要求可以有明显的差别。2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的抗震要求可以有所区别。框架结构中的框架抗震要求应高于框架—抗震墙结构中的框架框支层框架抗震要求更高。框架抗震墙结构中抗震墙抗震要求应高于抗震墙结构中的抗震墙。3、房屋越高，地震反应越大，其抗震要求应越高。 因此，综合考虑地震作用(包括区分设防烈度、场地类别)；结构类型(包括区分主、次抗侧力构件)和房屋高度等主要因素，划分抗震等级进行抗震设计，是比较经济合理的。这样，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计；同一建筑物中不同结构部分也可以采用不同抗震等级设计。 26、多高层钢结构在地震中的破坏形式有三种：1）节点连接破坏（支撑连接破坏，梁柱连接破坏）；2）构件破坏；3）结构倒塌 27、梁柱刚性连接裂缝或断裂破坏的原因有：1)焊缝缺陷；2)三轴应力影响；3)构造缺陷。 28、多高层建筑钢结构构件破坏的主要形式有：1)支撑压屈；2)梁柱局部失稳；3)柱水平裂缝或断裂破坏。 29、为防止梁端与柱的连接处发生脆性破坏，可利用“强节点弱构件”的抗震设计概念，将梁端附近截面局部削弱，如梁端狗骨式设计，具有优越的抗震性能。 一、填空题（每空1分，共15分） 1、目前，工程中求解结构地震反应的方法大致可分为三种，即：底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。 2、地震的破坏作用主要表现为三种形式；地表破坏、 建筑物 的破坏、次生灾害。 3、抗震设防的依据是 设防烈度 。在一般情况下采用基本烈度 。 4、场地条件对建筑物震害影响的主要因素是： 刚度（即坚硬或密实程度）大小和 覆盖层厚度 。 建筑物震害除与地震类型、结构类型等有关外，还与其下卧层的构成、覆盖层厚度密切相关。 5、加速度反应谱曲线，就是单质点弹性体系在一定地震作用下，最大加速度与体系 自振周期 的函数曲线。 6、建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：概念设计、抗震计算与构造措施。 概念设计 在总体上把握抗震设计的基本原则； 抗震计算 为建筑抗震设计提供定量手段； 构造措施 则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。 7、8度和9度时的 大跨度 结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构，以及9度时的 高层建筑 ，应考虑竖向地震作用。 8、多层砌体结构抗震构造措施的主要目的在于加强结构的 整体性 、保证抗震计算目的的实现，弥补抗震计算的不足。 9、结构抗震变形验算包括在多遇地震作用下和罕遇地震作用下的变形验算。 10、由地震动引起的结构内力、变形、位移及结构运动速度与加速度等统称结构地震反应。 结构地震反应是一种动力反应，其大小(或振动幅值)不仅与地面运动有关，还与 结构的动力特性(自振周期、振型和阻尼)有关，一般需采用结构动力学方法分析才能得到。 11、.抗震设计时建筑物按重要性可分为甲类建筑、乙类建筑、丙类建筑、丁类建筑等四类。 12.建筑物应按不同情况分别采用相应的地震作用计算方法： ①高度不超过40m,以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法 ； ②高度超过40m的高层建筑物一般采用振型分解反应谱法 方法；③刚度与质量分布特别不均匀的建筑物、甲类建筑物等，宜采用时程分析法进行补充计算。 13.在计算地震作用时，建筑物重力荷载代表值为结构和构配件自重（恒载）标准值和各可变荷载标准值的组合值之和。 14、抗震设防是指对建筑物进行抗震设计，包括 地震作用 计算、 抗震承载力 计算和采取抗震措施，以达到抗震的效果。 15、建筑抗震设计时，应具有多道抗震防线。 16、建筑规则结构要求的是刚度、承载力，质量分布均匀，无突变。 17、钢筋混凝土结构房屋在确定抗震等级时，除考虑地震烈度，结构类型外，还应该考虑房屋高度。 二、名词解释（每题5分，共20分） 1、什么是建筑抗震概念设计？包括哪几方面的内容？ 【答】：建筑结构的概念设计是指在进行结构抗震设计时，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策，即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。（5分） 根据概念设计原理，在进行抗震设计时，要考虑以下方面：场地条件和场地土的稳定性；建筑平、立面布置及外形尺寸；抗震结构体系的选取、抗侧力构件布置及结构质量的分布；非承重结构构件与主体结构的关系；材料与施工等。（5分） 2、抗震设防：是指对建筑进行抗震设计，包括地震作用、抗震承载力计算和采取抗震措施，以达到抗震的效果。（5分） 3、重力荷载代表值：抗震设计时，在地震作用标准值的计算中和结构构件地震作用效应的基本组合中，建筑物重力荷载的取值称为重力荷载代表值。《抗震规范》规定建筑物的重力荷载代表值应取结构和构配件自重（恒载）标准值和各可变荷载（活荷载）组合值之和。（5分） 4、振型分解法：振型分解法就是通过把体系的位移反应按振型加以分解，并利用各振型相互正交的特性，将原来耦联的微分方程组变为若干互相独立的微分方程，从而使原来多自由度体系结构的动力计算变为若干个相当于各自振周期的单自由度体系结构的问题。 5、简述《抗震规范》提出的“三水准”抗震设防目标。 答] 《抗震规范》提出的“三水准”抗震设防目标是： 第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震(简称“小震”)影响时，建筑一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。（3分） 第二水准：当遭受本地区设防烈度(基本烈度)的地震影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理或不经修理仍可继续使用。（3分） 第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的预估的罕遇地震(简称“大震”)影响时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。（3分） 一句话，就是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。（1分） 6、为简化计算，《建筑抗震设计规范》采取的“二阶段设计法”是什么？ [答] 第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它荷载效应的组合，验算结构构件的抗震承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形。以满足第一水准抗震设防目标，保证必要的强度可靠度要求；再通过采取必要的合理抗震构造措施，保证结构具有足够的变形能力。 （5分） 第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变形。并采取相应的构造措施，以满足第三水准的设防要求。（5分） 7、在进行建筑抗震设计时，对结构抗震体系的选择有何要求？ [答] 在选择建筑抗震结构体系时，应符合下列各项要求： (1)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。（2.5分） （ 2)宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。（2.5分） (3)应具备必要的强度、良好的变形能力和耗能能力。（2.5分） (4)宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。（2.5分） 8、一般结构应进行哪些抗震验算？以达到什么目的？ [答] 为满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求，我国抗震规范规定进行下列内容的抗震验算： 1） 多遇地震下结构弹性变形验算，以防止非结构构件破坏；（3分） 2） 多遇地震下强度验算，以防止结构构件破坏；（3分） 3） 罕遇地震下结构弹塑性变形验算，以防止结构倒塌。（3分） “中震可修”抗震要求，通过构造措施保证。（1分） 9、框架抗震设计为什么要尽量满足“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的原则？如何满足这些原则？ [答] 为了使框架具有足够的抗震承载力和弹塑性变形，有效抵抗地震作用，吸收和消耗地震能量，框架抗震设计应尽量满足以下原则：（2分） 1、强剪弱弯：构件的破坏以弯曲时主筋受拉屈服破坏为主，避免剪切破坏。（2分） 2、强柱弱梁：梁端先出现塑性铰，梁端的破坏先于柱端的破坏。（2分） 3、强节点弱构件：保证柱节点的抗剪承载力，使之不先于梁柱破坏。（2分） 这些原则是通过调整设计内力来满足的。（2分） 附加题：单层厂房的质量集中系数 房屋的质量一般是分布的，当采用有限自由度模型时，通常需把房屋的质量集中到楼盖或屋盖处；此时，当自由度数目较少时，特别是取单质点模型时，集中质量一般并不是简单的把质量“就近”向楼盖（屋顶）处堆成即可，若随意堆成则会引起较大的误差，将不同处的质量折算入总质量时需要乘以的系数就是该处质量的质量集中系数，集中质量一般位于屋架下弦(柱顶)处。 质量集中系数应根据一定的原则确定。例如,计算结构的动力特性时，应根据周期等效的原则，计算结构的地震作用，对于排架柱应根据柱底“弯矩相等”的原则，对于刚性剪力墙应根据墙低“剪力相等”的原则，经过换算分析后确定。[/COLOR]