东南大学抗震结构设计考研复试重点.docx

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1、东南大学抗震结构设计考研复试重点 2022抗震防灾笔试题回忆 大题1：振型分解反应谱法，很简单，记得验算最小地震剪力。 大题2：底部剪力法；需要知道怎么算弯矩，算剪力时记得考虑鞭端效应。简答题：1.解释隔振和减震的原理; 2.耐火极限； 3.为什么底部框架，上部砖房的结构在汶川地震中底部破坏严重； 4.怎样形成整体破坏机制； 5.什么是动力系数，地震系数，水平地震影响系数以及他们的关系; 6.简述框架结构中延性原则 判断题：桥梁抗震是根据水平地震影响系数来计算的 同样地震烈度，远震中距破坏严重。 地震只有一个烈度，一个震级。 混凝土强度要适中。 为什么砌体结构中，横强要有最小间距？ 还考了两题

2、延性，请注意，判断题要说明理由。 第一章绪论 学习要求： 1了解地震震害 震害主要表现为地表破坏、工程结构破坏和次生灾害三种形式。 2了解地震分类 构造地震，火山地震，陷落地震，诱发地震 3理解地震波、地震震级与地震烈度的定义 a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，称为地震波，地 震波是一种弹性波。体波(纵波，横波)，面波（瑞雷波，乐浦波）， 纵波使建筑物产生上下颠簸 剪切波（横波）使建筑物产生水平方向摇晃 面波使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃 b里氏震级 1935年美国人查尔斯里克特C.F.Richter给出定义：M=lgA A标准地震仪记录的距震中100km的最大水

3、平地动位移（微米） M2，微震，无感觉，只有仪器可观测 2M5，有感地震 5M7，破坏地震 7M8，强烈地震或大地震 M8，特大地震 震级M与能量E的关系： M增大一级E增大32倍 c烈度（intensity）：表示地震所造成的某一地区的地面和地面以上建筑物破坏的程度。或者说地震时在一定点震动的强弱程度。 4深刻理解抗震设防烈度的概念 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。 具有规定性和权威性 地区最小单位为县级 依据基本烈度但不一定等于基本烈度 设防烈度为6、7、8、9度 5理解多遇地震、罕遇地震的定义 6掌握“三水准”抗震设防

4、目标，了解建筑结构抗震设计方法 小震不坏，中震可修，大震不倒 7了解抗震设计的基本要求 a选择有利场地，避免不利场地，不得危险场地修建建筑物。 b地基基础设计注意,同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同 的地基上；同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用 桩基。 c建筑平立面设计要求,力求简单规则、避免刚度突变 d结构体系要求,有明确的计算简图，受力明确、传力直接，有多道抗震防线。 e结构构件要求,有较好的延性、加强节点连接及整体性 f非结构构件要求,与主体结构要有可靠连接，避免不当设置对主体结构的不利影响。 g施工质量,施工应正确贯彻抗震设计意图，并符合质量验收标准。 h隔震和耗能减震 要

5、点、难点分析： 一、“三水准”抗震设防目标 当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。(小震不坏)。 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。(中震可修)。 当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。(大震不倒)。 二、建筑结构抗震设计方法 第一阶段： 对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。对于大多数结构一般可只进行第一阶段的设计。 第二阶段： 对一些规范规定的结构（有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显

6、薄弱层的建筑，不规则的建筑等）进行大震作用下的弹塑性变形验算。 第二章场地、地基和基础 学习要求： 1理解场地的概念：指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征。其范围相当于厂区、居民小区或自然村或不小于1.0km2的平面面积。（有利场地，一般场地，不利场地，危险场地） 2了解地震对结构的破坏作用 3了解建筑地段的划分 4熟悉场地土的类型 根据p15表2.1确定 5掌握建筑场地的类别及划分依据 建筑场地是通过总结国内外的场地划分经验以及对震害的总结，理论分析，实际勘察资料等内容。根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为5类 6了解天然地基的震害特点、天然地基与基础的抗震验算 P16p17 7理解

7、场地土的液化现象与震害，掌握液化判别与危害程度估计 场地土的液化现象：当孔隙水压力增加到剪切面上的法向压应力相等时，土体的有效应力为零，沙土颗粒会局部或全部处于悬浮状态，土体的抗剪强度等于0，这时认为场地土达到了液化状态。 场地土液化造成的震害：地面喷水冒砂，地基不均匀沉降，地裂滑坡等 场地土液化的判别：a初步判别（1地质年代为第四纪晚更新世及其以前时，冲洪积形成的密实饱和沙土或粉土，79度时判定为不液化土2粉土的粘粒含量百分率在7,8,9度时分别不小于10%，13%，16%3当上覆结构土层是非液化土层且地下水水位满足一定要求时） b标准贯入度试验判别 c液化指数与液化等级：根据p21公式2.

8、12 8熟悉可液化地基的抗震措施 当液化土层较为均匀时，可以按照p22表2.8确定； 全部消除地基液化沉陷时，可以用桩基，深基础，土层加密法，挖出全部可液化土 层； 部分消除地基液化沉陷时 9了解桩基的抗震设计 要点、难点分析 一、建筑场地类别的确定 划分依据：表层场地土地类型和场地覆盖层厚度将场地划分为、四类场地 例1：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。 解：（1）确定地面下20m 表层土的场地土类型 属于中软土 （2）确定覆盖层厚度 （3）确定建筑场地类别 属于类场地 1、全部消除地基液化沉陷； 1）采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部

9、分）应按计算确定，对碎石土、粗、中砂、坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于500mm ，对其他非岩石土尚不宜小于1.5m ； 2）采用深基础时，基础底面埋入深度以下稳定土层中的深度，不应小于0.5m ； 3）采用加密法（如振冲、振动加密、砂桩挤密、强夯等）加固时，应处理至液化深度下界，且处理后土层的标准贯入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值m ； 4）挖除全部液化土层； 5）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。 2、部分消除地基液化沉陷的措施应符合： 1）在对地基进行处理时，处理深度应使处理后的地基液化指数减小，当判别深度为1

10、5m 时，其值不宜大于4，当判别深度为20m 时，其值不宜大于5；对独立基础与条形基础，尚不应小于基础底面下液化特征深度和基础宽度的较大值。 2）采用振冲或挤密碎石桩加固后，复合地基的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界值。 3）基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时的要求相同。即采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5 t d v se /0=m/s 3577.146130/5.10170/5.92022=+= =n i si i v d d m d 630= 3、减轻液化影响的基础和上部结构处理， 可综

11、合考虑采用下列措施： 1)选择合适的基础埋置深度； 2)调整基础底面积，减小基础偏心； 3)加强基础的整体性和刚性，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土十字形基础，加设基础圈梁、基础梁系等； 4)减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等； 5)管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。 第三章 结构地震反应分析与抗震验算 学习要求： 1理解地震反应、地震作用的定义 地震作用：地震时由地面运动引起的结构惯性力，是一种间接作用。 地震反应：地震时由地面运动引起的结构振动，也即地震作用效应（位移、速度、 加速度、内力等） 2理解地震系数、地震影响

12、系数的概念 3掌握地震作用下单自由度体系的运动方程 4掌握单自由度弹性体系的水平地震作用及其反应谱 5了解标准反应谱、设计反应谱及两者的区别 6熟悉多自由度体系的计算简图、运动方程及主振型的正交性 7掌握多自由度弹性体系地震反应分析的振型分解法 8理解底部剪力法的适用范围、掌握多自由度弹性体系地震反应分析的底部剪力法 9了解竖向地震作用、结构地震反应的时程分析法 要点、难点分析： 一、地震反应、地震作用 地震反应：是指地震引起的结构振动，它包括地震在结构中引起的速度、加速度、位移和内力等。 地震作用：结构上的质量由于地震产生的加速度的存在而产生的惯性力。 二、地震系数、地震影响系数及二者关系

13、地震系数：地面运动的最大加速度与重力加速度之比。 地震影响系数：作用于单质点弹性体系上的水平地震力与结构重力之比。 学习中注意地震影响系数不等于地震系数，而等于地震系数和动力系数的乘积。 三、单自由度弹性体系的水平地震作用的计算 例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，类场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN ，框架柱线 刚度 m kN 106.2/4?=h EI i c c ,阻尼比为0.05 ，h=5m 。试求该结构多遇地震时的 水平地震作用。 解：（1）求结构体系的自振周期 kN/m 249601248021222=?=? =h

14、i K c s 336.024960/4.712/2=K m T （2）求水平地震影响系数 查表确定 查表确定 （3）计算结构水平地震作用 四、主振型的正交性 例：求图示体系的频率、振型.并验证其主振型的正交性。 已知:t m t m m kN k m kN k 50,60/103,/105214241=?=?= 解：（1）结构的频率与振型 t 4.71s /m 8.9/kN 700/2=g G m m ax 16.0max =g T 3.0=g T g g T T T 5max 2)(T T g =9.055.005.09.0=+-+=17.106.005.012=+-+= 144 .016

15、.0)336.0/3.0(9.0=?=kN 8.100700144.0=?=G F m kN k k k /1081031054442111?=?+?=+=m kN k k k /103422112?-=-=m kN k k /1034222?= 相应的周期分别为： 第一振型： 第二振型： （2）验算主振型的正交性 对于质量矩阵： 对于刚度矩阵： 五、多自由度弹性体系地震反应分析的振型分解法 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 s T 358.054 .17221 1= s T 156.032 .40222 2= =

16、488 .01 1031086.307604412112111112= ?-?-?=-=k k m X X 71.11 1031088.16256044121122121 22- =?-?-?=-=k k m X X 0171.150*.02 1 =? ?-? ?=T T X m X 0171.133381488.01042 1=? ? ?-?-? ? ?=T T X k X 050103103103601082 444 2 4=-?-?-? 0 15058.000003.024=+-8 .1625;6.3072 221=s rad s rad /32.40;/54.1721= 解：（1）求体

17、系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 查表得 第一振型： 第二振型： 第三振型： （3）计算各振型的振型参与系数 第一振型 第二振型 第三振型 ? ? ? ?=000.1667.0334.01X ? ?-=000.1666.0667.02 X ? ? ?-=000.1035.3019.43 X s 467.01=T s 208.02=T s 134.03=T 16 .0m ax =s 4.0=g T g g T T T 51max 21)( T T g =g T T 2s 1.016.0max 22=139 .0=g T T 3s 1.016.0max 23=55.005.09.

18、0+-+= 7.106.005.012+-+=3 1213111/i i i i i i x m x m 363 .11180667.0270334.027*.0270334.0270222=?+?+?+?+?=3 1223122/i i i i i i x m x m 428 .01180)666.0(270)667.0(2701180)666.0(270)667.0(270222-=?+-?+-?+-?+-?=3 1 2 331 33/i i i i i i x m x m 063.01 180)035.3(270019.42701180)035.3(270019.42702 22=?+-

19、?+?+-?+?= （4）计算各振型各楼层的水平地震作用 第一振型： 第二振型： 第三振型： （5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力） 第一振型： 第二振型： 第三振型： kN 4.1678.9270334.0363.1139.011=?=F kN 4.3348.9270667.0363.1139.012=?=F kN 2.3348.9180000.136 3.1139.013=?=F kN 9.1208.9270)667.0()428.0(16.021=?-?-?=F kN 7.1208.9270)666.0()428.0(16.022=?-?-?=F kN 8.1208.9180000.

20、1)428.0(16.023-=?-?=F kN 2.1078.9270019.4063.016.031=?=F kN 9.808.9270)035.3(063.016.032-=?-?=F kN 8.178.9180000.1063.016.033=?=F i j ji j ji G x F =kN 8362.3344.3344.16711=+=V kN 6.6682.3344.33412=+=V kN 2.33413=V kN 8.1208.1207.1209.12021=-+=V kN 1.08.1207.12022-=-=V 8 .12023-=V kN 1.448.179.802.1

21、0731=+-=V kN 1.638.179.8032-=+-=V kN 8.1733=V （6）计算地震作用效应（层间剪力） 六、底部剪力法适用范围 底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内框架和底部框架抗震砖房、单层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构等低于40m 以剪切变形为主的规则房屋。 注意：以“剪切变形”为主：是指在结构侧移曲线中，楼盖出平面转动产生的侧移所占 的比例较小。 “规则房屋”： 1.相邻层质量的变化不宜过大。 2.避免采用层高特别高或特别矮的楼层，相邻层和连续三层的刚度变化平缓。 3.出屋面小建筑的尺寸不宜过大（宽度b 大于高度h 且出屋面高度与总高度之比满足h/H

22、1/5），局部缩进的尺寸也不宜大（缩进后的宽度B1与总宽度B 之比满足 4/36/5/1B B ）； 4.楼层内抗侧力构件的布置和质量的分布要基本对称； 5.抗侧力构件在平面内呈正交（夹角大于75度）分布，以便在两个主轴方向分别进行抗震分析； 6.平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在长度方向的尺寸l 大于宽度方向的尺寸b ，且宽度b 与总宽度B 之比满足b/B1/5-1/4）； 对于不满足规则要求的建筑结构，则不宜将底部剪力法作为设计依据。否则，要采取相应的调整，使计算结果合理化。 五、多自由度弹性体系地震反应分析的底部剪力法 例：试用底部剪力法计算图示三层框架多遇地震时的层间剪力。已知结构

23、的基本周期T1=0.467s ,抗震设防烈度为8度,类场地,设计地震分组为第二组。 kN 8.8452 312212111=+=V V V V kN 6.6712322222122=+=V V V V kN 8.3352332232133=+=V V V V 解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值 （2）计算水平地震影响系数 查表得 （3）计算结构总的水平地震作用标准值 （4）顶部附加水平地震作用 （5）计算各层的水平地震作用标准值 8.9)180270270(85.085.0?+?= =n i k k eq G G kN 6.5997=16 .0m ax =s 4.0=g T s 31T T g max 21)( T T g =139 .0=eq EK G F 1=kN 7.8336.5997139.0=?=EK n n F F =?56.04.1=g T g T T 4.110 =n )1(1 n EK n k k k i i i F G H G H F -= =7.1667.8335 .108.918078.92705.38.92705 .38.92701=?+?+?=F 5.3337.8335 .108.918078.92705.38.92700 .78.92702 =?+?+?=F