第15卷 第5期 建筑科学 BUILDING SC IENCE1999年建筑抗震设计中地震作用取值
———主要国家抗震规范比较
王亚勇＊
(中国建筑科学研究院工程抗震研究所 北京100013)
郭子雄 吕西林
(华侨大学) (同济大学)
摘 要 对中国、日本、美国、欧洲、新西兰等国建筑抗震设计规范中的地震作用取值进行对比。
地震作用取值不但与各国的地震背景、区划方法、衰减规律等技术问题有关,还与设防水准、设防目标有关,而后者更大程度上取决于经济和行政的决策。比较是在相同超越概率(重现期)的基础上,将地震作用取值归结到基底剪力的计算,比较弹性和弹塑性基底剪力的大小,不涉及荷载组合、材料强度取值等。
综合比较的结果表明,日本规范的地震作用取值最大,其他国家取值较小并较接近,但在不同周期段仍存在差别。一般说来,中国规范的取值比美国规范的取值要低10%～20%。
关键词 抗震设计规范 弹性和弹塑性反应谱 地震作用 基底剪力
1 前 言
地震作用的取值是抗震设计的基础,各国的抗震设计规范中关于地震作用的描述一般均采用设计反应谱的形式,但座标参数的表达和取值不同,它的确定与抗震设防水准(Earthquake design levels)、设防目标( Seismic desig n objectives)有关。而建筑结构地震效应的计算和最终的构件截面设计,除了与地震作用的取值有关之外,还与地震区划、荷载组合、材料强度取值、抗力的计算等有关。各国的抗震设计规范依据本国的主流建筑结构类型、技术发展水平和经济实力,同时沿袭传统习惯来制订相应的条文。因此,简单地从某一点出发来进行对比,并且下结论说地震力孰高孰低、谁安全谁不安全,是不合适的。
本文旨在综合比较中、美、日、新西兰、欧洲抗震设计规范关于抗震设防标准、抗震设防目标、抗震设计方法及地震作用取值的大小,为当前我国工程界正展开的关于建筑结构设计可靠度的讨论提供一份背景材
＊ 《建筑抗震设计规范》管理组
王亚勇,中国建筑科学研究院研究员料,以资参考。为了能把主要问题说清楚,本文在相同超越概率(重现期)的基础上,将地震作用取值归结到基底剪力的计算,比较其大小,不涉及荷载组合、材料强度取值等。
2 抗震设防水准
在中、美、日、新和欧洲抗震规范中,只有中国和日本的抗震规范明确规定不同的抗震设防水准,中国规范GBJ11-89规定三水准(多遇地震、基本烈度设防地震、罕遇地震),而日本的建筑标准法规BS L规定了两个水准,即第1水准(Service lev el)的中等强度地震和第2水准(Ultimate level)的强烈地震。日本第1水准的地震重现期为475年,相当于中国的基本设防烈度(中震);第2水准的地震重现期为2500年,相当或高于中国的罕遇地震(大震)。中、日两国规范均按地震危险(烈度)分区,分别给出烈度或区域系数值。美国UBC94、新西兰NZS4203、欧洲Eurocodes8均采用单一的设防水准(475年重现期),按地震分区分别给出区域系数、基本地震系数或有效峰值加速度值。
表1给出中、美两国现行规范采用的烈度与地震分区所对应的设计基本加速度(重现期均为475年,
DOI:10.13614/https://www.doczj.com/doc/5a4232382.html, ki.11-1962/tu.1999.05.013
即50年超越概率为10%的加速度值)。
表1 中国地震烈度分区与美国地震分区
峰值加速度对比
中国烈度6789美国UBC分区12
a
2b34 PGA或EPA0.050.0750.100.150.200.300.40
中国分区＊12a2b3a3b4
EPA＊0.050.100.150.200.300.40＊正在编制的中国地震动参数区划图及有效峰值加速度(g) 3 抗震设防目标
中国《建筑抗震设计规范》GBJ11-89所规定的三水准下的设防目标是众所周知的“小震不坏、中震可修、大震不倒”。日本的BSL则规定第1水准中等强度地震作用下,要求结构几乎不遭受破坏(非结构允许有适度破坏,但破坏不致危及生命安全);第2水准强烈地震作用下,结构不倒塌或产生导致人员伤亡的破坏。美国、新西兰和欧洲的规范一般地规定了限制破坏和不倒塌的要求,但没有明确与设防水准挂钩。1996年美国联邦紧急事务管理署的建议书FEMA273,274提出了基于性能的抗震设计思想,建议在四个设防水准下(重现期分别为43年、72年、475年和970年)重要性等级不同的建筑结构设防目标:功能完好、轻微破坏、生命安全和严重破坏。在抗震设计规范中,关于地震作用的取值是与设防标准和设防目标密切相关的,即使设防标准所取的超越概率(或重现期)相同,由于各国地震背景和设防目标的不同,其地震作用的取值也会有较大差别。
4 抗震设计方法
在抗震设计中,中国规范GBJ11-89采用的是基于概率理论的极限状态设计法;日本的BSL对第1设防水准的设计地震作用下的抗震验算,采用容许应力法,对第2设防水准的设计地震作用,则采用非线性反应谱对楼层极限抗剪承载力进行验算。中国的GBJ11 -89对小震作用(重现期50年)和日本的BSL对第1水准(重现期475年)地震作用下的抗震设计均采用弹性设计反应谱,显然日本的设防水准要高于中国。对于罕遇地震(重现期2000年)下的抗震设计,中国G BJ11-89要求对少数结构进行弹塑性变形验算,而美国UBC、日本BSL、新西兰N ZS和欧洲Eurocodes8规范均采用非线性设计反应谱进行计算,考虑结构的弹塑性变形能力对弹性反应谱进行折减。
5 设计地震作用取值的比较
如前所述,在各国规范中地震作用一般均以设计反应谱形式表示,但纵座标采用的参数不同。为了便于比较,把反应谱的纵座标均转换为基底剪力系数C s,采用等效基底剪力代表地震作用取值,即:
V=C s W(1)式中,W为结构总重力荷载。
以下设定某一条件为例,按各国规范规定计算弹性基底剪力和弹塑性基底剪力,然后加以比较。为了使比较具有代表性,选用中等类型的建筑场地(中国GBJ11-89的Ⅱ类场地,T g=0.3s;美国UBC94的S2场地;日本BSL的中等类型场地,T g=0.6s;新西兰N ZS的刚性及中等类型场地,T g=0.45s;欧洲Eurocodes8的B类场地,T g=0.6s)。地震分区中,中国选用9度区,对应的有效峰值加速度为0.4g(为了参照也给出7、8度的计算结果)。除中国外,其它国家的地震系数分别为:日本1.0、0.9、0.8、0.7;新西兰0.15、0.125、0.10;美国0.4、0.3、0.2、0.1;欧洲0.1、0.2、0.3、0.4。均选用最高地震危险区A,取系数的上限值。结构类型设为钢筋混凝土框架结构,周期T1=0.8s(约8层)。值得指出的是,我国的9度区范围很小,仅占全国地震区面积的3.48%,日、美两国的A区占有较大的国土面积,在比较时应考虑这个因素。
为了使比较更加合理,必须考虑不同规范在抗震验算方法上的差异。首先对罕遇地震下的弹性反应谱进行比较,其次采用对应于屈服基底剪力的弹塑性设计反应谱,将各国的规范反应谱都转换到此基础上进行比较。日本规范BS L第2水准的验算中,计算楼层屈服承载力时考虑内力重分布、实际配筋量和材料强度,采用结构特征系数进行折减,其对应的设计基底剪力可以认为是屈服基底剪力;新西兰规范的能力设计方法以及欧洲规范在抗力的计算中均考虑了实配及钢筋超强,采用性能系数进行折减,因而其对应的设计基底剪力也可以视为屈服基底剪力;美国规范U BC94采用以不同结构系数R W折减后的设计基底剪力进行结构受力分析及构件截面设计;中国规范采用的是对基本烈度(中震)通过结构系数R W=2.8折减后的小震下的地震剪力,没有考虑实配及超强的影响。因此
用中、美两国规范进行比较时还必须乘上一个调整系数K,以便把设计基底剪力调整为屈服基底剪力。美国规范中,钢筋混凝土结构的调整系数为1.4;对于中国规范,如果考虑实配系数为1.1和超强系数为1.1,则该调整系数K=1.1×1.1=1.21。
5.1 中国规范GBJ11-89
(1)罕遇地震下的弹性设计基底剪力
V e=αh(T)G eq=C se(T)W
=0.85αh(T)W(2)式中,αh(T)为罕遇地震作用影响系数,最大值分别为7度取0.50,8度取0.90,9度取1.40;对应的C se max 分别为0.425,0.765,1.190;G eq为等效总重力荷载; W为结构总重力荷载。
(2)屈服基底剪力
V u=C su(T)W=[1.21×0.85×α1(T)]W =1.03α1(T)W(3)式中,α1(T)为小震作用地震影响系数,由不同地震烈度所对应的最大地震影响系数(7度0.08,8度0.16, 9度0.32)及所选场地的反应谱形状方程决定。对于本例,不论是钢筋混凝土结构或砌体结构,其C su max分别为7度0.082,8度0.164,9度0.328。
对于周期T1=0.8s的钢筋混凝土结构,不同烈度下的屈服基底剪力分别为:
7度 V u=0.082(T g/T1)0.9W
=0.082(0.3/0.8)0.9W=0.034W(4) 8度 V u=0.164(0.3/0.8)0.9W
=0.068W(5) 9度 V u=0.328(0.3/0.8)0.9W
=0.136W(6) 5.2 日本规范BS L
(1)第2水准下的弹性设计基底剪力
V e=C se(T)W=ZC0R t(T)W
=1.0×1.0R t(T)W
=1.0R t(T)W(7)式中,Z为地震危险区域系数(0.7～1.0),取1.0;C0为标准剪力系数,取1.0;反应谱特征系数R t(T)由以下形状方程确定:
T T g≤T<2T g: R t(T)=1.0-0.2(T/T g-1)2 T≥2T g: R t(T)=1.6T g/T(8)则C se max=1.0×1.0=1.0。 (2)屈服基底剪力 V u=C su(T)W =[D s F es C se(T)]W (9) 式中,D s为考虑结构延性对地震弹性反应谱进行折减 的结构特征系数,对于具有良好延性的钢筋混凝土结 构,0.3≤D s≤0.4;对于延性较差的砌体结构,取D s= 0.55。F es为结构布置系数,F es=F e F s,其中F e为考 虑平面上的刚度偏心影响系数,取值范围为1.0～1.5; F s为考虑竖向刚度分布不规则的影响系数,其取值范 围也是1.0～1.5。为了便于比较,都按规则情况考虑, 则F es=1。 由式(9)得钢筋混凝土延性框架结构的屈服基底剪力为: V u=0.3R t(T)W(10)则C su max=0.3×1.0=0.30。对于砌体结构,C se max= 0.55×1.0=0.55。 对于T1=0.8s的钢筋混凝土框架结构,屈服基底剪力为: V u=0.3R t(T)W =0.3×[1.0-0.2(0.8/0.6-1)2]W =0.293W(11) 5.3 美国规范U BC94 (1)弹性设计基底剪力 V e=C se(T)W=Z IC(T)W(12)式中,Z为地震分区系数,由表1给出,取0.4;I为建 筑重要性系数,取1.0;C(T)为与场地特征和结构基 本周期有关的修正系数,按以下公式计算: C(T)=1.25S/T2/3≤2.75(13)则最大弹性基底剪力系数 C se max=0.4×1.0×2.75=1.10 (2)屈服基底剪力 V u=C su(T)W=1.4C se(T)W/R w =0.117C se(T)W(14)式中,R W为结构体系系数,其值与结构体系的延性有 关。对于延性钢筋混凝土框架结构R W=12,砌体结 构R W=4;S为场地系数,对于S2类场地,S=1.2。 则对于钢筋混凝土框架结构C s u max=1.4×1.10÷12 =0.128,砌体结构C su max=1.4×1.10÷4=0.384。 对于T1=0.8s的钢筋混凝土框架结构,可求得C(0.8)=1.74。 则V u=0.117C se(T)W =0.117×0.4×1×1.74W =0.081W(15) 5.4 欧洲规范Euroco des8 (1)弹性设计基底剪力 V e=C se(T)W =C se max(T g/T)k W(16)式中,C se(T)为弹性反应谱,C se max=αSηβ0。其中,S 为场地参数,对B类场地,取1.0;α为地震系数,取0.4;η为阻尼修正系数,当阻尼比为5%时,取1.0;β0为放大系数,取2.5。则反应谱最大值为 C se max=αSηβ0 =0.40×1.0×1.0×2.5=1.0(17)对于周期为0.8s的钢筋混凝土框架结构 V e=C se max[T g/T]kl W =1.0×(0.6/0.8)1.0W=0.75W(18) (2)屈服基底剪力 V u=C su(T)W(19)其中,C su(T)为弹塑性设计反应谱,通过性能系数q 和反应谱形状系数K1、K2对弹性反应谱作适当调整后得到。对于两个主要周期区段,定义如下: T B≤T≤T g:C su(T)=C su max=αSβ0/q =C se max/q(20) T g≤T≤T D:C su(T)=α·S·β0/q[T g/T]2/3 ≥[0.20]α(21)式中,对于约束砌体结构,q=2.0;对于中等延性等级钢筋混凝土框架结构,性能系数 q=q0k D k R k w≥1.5(22)式中,q0为性能系数基本值,对于钢筋混凝土框架和连肢剪力墙结构q0=5.0;k D为反映延性等级的系数,对高、中、低三种延性等级,分别取1.0,0.75,0.50;k R 为规则性系数,取1.0或0.8;k w为结构破坏模式系数,对于框架结构,取1.0。 对于中等延性的规则钢筋混凝土框架结构,可求得q=5.0×0.75×1.0=3.75,则C s u max=1.0/3.75=0.267;对于砌体结构,q=2.0,C su max=1.0/2.0=0.500。 对于T1=0.8s的钢筋混凝土框架结构,由式(21)、(22)得 V u=C su(T)W=0.267×[0.6/0.8]2/3W =0.221W(23) 5.5 新西兰规范N ZS (1)弹性设计基底剪力 V e=C se(T)W=S e MRC(T)W(24)式中,S e为结构类型系数,对于刚性或中等场地上的钢筋混凝土框架结构,如果要求其处于弹性反应阶段,取5.0,如果想利用最大耗能能力,取0.8;M 为材料系数,对于延性混凝土,取0.8,对于砌体,取1.0;R为结构重要性系数,对一般用途的结构,取1.0;C为基本地震系数,对于A区,取0.15。则设计弹性基底剪力为 V e=C(T)×5×0.8×W=4C(T)W(25)最大基底剪力系数C se max=4.0×0.15=0.60。 (2)屈服基底剪力 V u=C s u(T)W=S u MRC(T)W(26) 对于同样结构,如果想利用其最大耗能能力,取S u=0.8,其它参数同式(24),则其屈服基底剪力为 V u=0.8×0.8×1.0C(T)W =0.64C(T)W(27) 对应的屈服基底剪力系数C su max=0.64×0.15= 0.096。对于砌体结构,取S u=3.0,则C su max=3.0× 1.0×1.0×0.15=0.450;对于T=0.8s的钢筋混凝土框架结构,根据NZS给出的反应谱曲线,地震系数C (0.8)=0.115,则其屈服基底剪力为 V u=0.64×0.115W=0.074W(28) 为了便于比较,把前面分析所得的中等场地上延性框架结构的弹性设计反应谱及弹塑性设计反应谱分别绘于图1和图2 。 图1 罕遇地震弹性设计反应谱比较 图2 弹塑性设计反应谱比较 (下转第55页) 8 ANS I A58.1—1982,M inimum Des ign Loads for Buildings and Others S tructures,American National Standards Institute,New York,NY,1982. 9 Chen W F,LRFD Steel Design Us ing Advanced Analys is, C R C Press Inc,New Jork,1997 10 宋富国,建筑工程常用国际规范标准,石家庄:河北科技出版社,1992 11 国家标准.建筑抗震设计规范(GBJ11-89),北京:中国建筑工业出版社,1989 12 AISC(1994),Loads and Resistance Factor Design S pecification,American Institute of Steel Construction, Chicago,1994 13 欧进萍、段宇博,高层建筑结构的抗震可靠度分析与优化设计,地震工程与工程振动,Vol.15,No.1,1995 14 欧进萍、吴波,结构概率累积损伤的理论与应用,结构工程科学青年专家论文集,国家自然科学基金委员会, 哈尔滨.1992. 15 S undararajan.C.Probabilistic S tructural M echanics handbook—Theory and Industrial Applications.New Jork:Chapman&Hall,1995 The Influence Factors and Comparing Study on Building Structural Design Reliability Ou Jinping Hou Gangling (Harbin University of Architecture and Civ il Engineering Harbin150008) Abstract In this paper,the base of structural design reliability has been stated in general and its influence factors have been analyzed.Based on the two facets—the target reliability of the co mponents and the level of variable actio ns,the difference of the reliability level between U.S.A and Chinese Code has been compared preliminarily.T he view point that the optio n way to compare and adjust our country structural desig n reliability is considering the level of influence factors of reliability has been pointed.. Keywords building structures; design reliability; influence facto rs (上接第39页) 将以上设计反应谱中的几个关键系数列于表2 (表中C su max栏内括号里的数字为砌体结构的值)。 表2 五国规范设计反应谱的比较 (中等场地上的延性框架结构) 国别C se max C su max C s e max C s u m a x C su (T=0.8s) 日本BS L1.000.300(0.550)3.330.293美国UBC1.100.128(0.384)8.590.081欧洲Eurocodes1.000.267(0.500)3.750.221新西兰NZS0.600.096(0.450)6.250.074 中7度区Ⅱ类0.4250.090(0.090)4.720.034 8度区Ⅱ类0.7650.180(0.180)4.250.068 国 9度区Ⅱ类1.1900.360(0.360)3.300.136 6 结 论 (1)抗震设计规范中关于地震作用的取值与各国的建筑抗震设防水准、抗震设防目标及结构设计可靠度水平有关,从而不仅与各国的技术发展水平有关,还与各国的经济实力和行政决策紧密相关。 (2)中国的地震危险背景和地震区划所采取的技术路线与欧美、新西兰及日本等国有类似之处,也有很大差别,决定了各国的设防水准的差异。即使是在相同的超越概率(或重现期)下相比,也应充分考虑这一差异。 (3)中国规范的抗震设计反应谱曲线的平台宽度比其它国家的都小,大于T g以后的反应谱值下降速度较快,相应的地震作用取值也较小。 (4)总起来看,在弹性反应谱的中、长周期段,美国、日本和欧洲规范的取值要高于中国,新西兰规范接近中国规范;在周期0.5s处,中国规范比美国UBC和欧洲规范小20%左右,在周期1.0s处,小50%左右,周期大于2.0秒以后,中、美两国规范比较接近,欧洲规范取值较小;在周期0.5～2.0s范围内,日本规范BSL的取值要高于中国规范一倍左右;在周期小于T g 的短周期段,中国规范的取值最高。可见,对周期较短的刚性砌体结构,中国的地震作用取值相对要高一些(10%～20%左右);对中、长周期的钢筋混凝土和钢结构,中国的地震作用取值要低。 (5)从弹性反应谱与弹塑性反应谱之比(C se max/ C su max)看,美国规范的比值最大,表明按美国规范设计的钢筋混凝土框架结构具备较高的延性;新西兰规范的比值也较大,但仅对延性框架而言;中国、日本、欧洲规范的比值较接近,说明对罕遇地震下的弹性地震作用的折减适中。 武汉理工大学《建筑结构抗震设计》复试 第1章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 规范将建筑物按其用途分为四类： 甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，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。 2 ）重点设防类，应按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。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 ）特殊设防类，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。同时，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。 4 ）适度设防类，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。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%； 中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、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。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少“坏而不倒”。延性越好,抗震越好.在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性，提高抗震性能。 第2章场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系？ 由于地震动的周期成分很多，而仅与场地固有周期T接近的周期成分被较大的放大，因此场地固有周期T也将是地面运动的主要周期，称之为地震动的卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）学习体会 2010抗震规范已经到货，抽空学习了一下，与去年注册工程师继续教育课时学的送审稿略有改动，以下简要记述认为对自己设计工作影响较多的修改，钢结构、砌体结构等本人接触不多的内容就不赘述了。一、第3章新增3.10节建筑抗震性能化设计的内容，3.10.3明确给出了中震（即设防烈度）计算的αmax值（送审稿是放在表5.1.4-1处的， 正式版本不知为何又改到了这里）： 6度——0.12；7度（0.10g）——0.23；7度（0.15g）——0.34；8度（0.20g）——0.45；8度（0.30g）——0.68。对于平时设计来说，主要用于超限审查做的中震不屈服或中震弹性设计，一般的结构计算也没必 要做。 二、4.1.6条，将场地类别中的I类细化为I0和I1两个亚类。修订原因是考虑到剪切波速为500-800m/s的场地还不是很坚硬，将此种场地定为I1类，硬质岩石场地定为I0类。相应地，表5.1.4-2提供了这两种场地类别的特征周期值，其中I1类的特征周期值与2001规范中I类场地的 周期值相同。 三、5.1.4条： 1. 增加了6度罕遇地震的αmax值。 2. 计算罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。01规范只是在计算8度、9度的罕遇地震才有此要求，现要求扩大至各种地震烈度。此条对超限审查的罕遇地震弹塑性分析等有影响。 四、5.1.6条，修改了地震影响系数曲线。曲线的表达式表面上没有变化，但其中曲线下降段的衰减指数γ、直线下降段的下降斜率调整系数η1及阻尼调整系数η2的公式均有变化。 五、5.2.5条，增加了6度地震计算的结构任一楼层的水平地震剪力要求， 01规范只对7-9度有要求。 六、6.1.1条，现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度有所调整。 1. 注4明确表中的框架结构不包括异形柱框架结构，异形柱结构的适用 高度应以异形柱规范为准。 2. 8度地震的适用高度分为0.2g和0.3g两种要求。 3. 框架结构适用高度有所降低。 4. 板柱-剪力墙结构的适用高度增大较多。 七、6.1.2条抗震等级，增加了24m作为抗震等级划分的高度分界。但编委们对条文细节的把握上依然令人失望，如抗震墙结构，H≤24m为四级抗震，H为25-80m为三级抗震，那24.5m应该按几级抗震，这不是又要让俺们和审查的老爷们扯皮吗？搞笑的是框架结构的划分——H≤24m为三级抗震，H为＞24m为三级抗震就没有问题，难道结构抗震等级的划分还是一个委员确定一类结构？这种低级错误在02版高规也是俯拾即是，比如长厚比为5-8为短肢剪力墙，≥8以上为一般剪力墙，小于3为柱，长厚比为3-4之间的就不知为何物了。或许大师、专家们编制规范和我们做设计一样，也是加班加点熬出来的吧，写到后面都快睡着了，有点 错误也就不足为奇矣。 八、6.1.3条第3款修改：地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层 《建筑结构抗震设计》期末考试复习题 一、名词解释 (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； (2) 地震震级：表示地震本身大小的尺度，是按一次地震本身强弱程度而定的等级； (3)地震烈度：表示地震时一定地点地面振动强弱程度的尺度； (4)震中：震源在地表的投影； (5)震中距：地面某处至震中的水平距离； (6)震源：发生地震的地方； (7)震源深度：震源至地面的垂直距离； (8)极震区：震中附近的地面振动最剧烈，也是破坏最严重的地区； (9)等震线：地面上破坏程度相同或相近的点连成的曲线； (10)建筑场地：建造建筑物的地方，大体相当于一个厂区、居民小区或自然村；(11)沙土液化：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，使孔隙水的压力急剧上升，造成土颗粒局部或全部将处于悬浮状态，形成了犹如“液化”的现象，即称为场地土达到液化状态； (12)结构的地震反应：地震引起的结构运动； (13)结构的地震作用效应：由地震动引起的结构瞬时内力、应力应变、位移变形及运动加速度、速度等； (14)地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度的比值； (15)动力系数：单质点体系最大绝对加速度与地面运动最大加速度的比值； (16)地震影响系数：地震系数与动力系数的乘积； (17)振型分解法：以结构的各阶振型为广义坐标分别求出对应的结构地震反应，然后将对应于各阶振型的结构反应相组合，以确定结构地震内力和变形的方法，又称振型叠加法； (18)基本烈度：在设计基准期（我国取50年）内在一般场地条件下，可能遭遇超越概率（10％）的地震烈度。 (19)设防烈度：按国家规定权限批准的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。(20)罕遇烈度：50年期限内相应的超越概率2％~3％，即大震烈度的地震。 (21)设防烈度 (22)多道抗震防线：一个抗震结构体系，有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同作用； (24)鞭梢效应； 上海市工程建设规《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系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应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 3.9.4 在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满足最小配筋率要求。 建筑结构抗震设计的要点分析 提要：本文主要针对建筑结构抗震设计的要点展开了分析，对建筑混凝土框架结构抗震薄弱的部位作了详细的概述，并给出了一系列提高混凝土框架结构抗震性能的措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。 近年来，随着我国地震灾害的频繁发生，建筑抗震设计成为了我国建筑结构设计一个新的重要发展方向。但是由于实际操作经验缺乏经验，建筑抗震设计存在着一定的薄弱环节，是需要相关的工作人员给予足够的重视，并采取有效措施提高建筑抗震的性能，以减轻地震灾害对建筑的破坏。 1 混凝土框架结构抗震薄弱部位 1.1 从震害中找出结构薄弱部位 某次地震中，多层混凝土框架教学楼的倒塌，使我们对混凝土框架结构的抗震性能有了进一步的认识。根据地震现场的调查，混凝土框架结构的震害大致如下：6、7度区，底层柱上下端出现斜裂缝，并且柱头比柱脚更厉害。8、9度区，底层柱上下端保护层混凝土脱落，箍筋拉脱，柱心混凝土被压碎，纵筋压成灯笼状。二层柱端及底层梁端也出现不同程度的开裂。在地震中倒塌的框架结构，估计也是底层柱上下端先出现斜裂缝，最后被折断的，只不过整个过程时间很短。不难判断：框架结构薄弱层在底层，底层柱是薄弱构件，底层柱的上下端是最薄弱的部位。震害同时表明：在底层柱中存在某些比较薄弱的柱，地震作用下，这些柱的柱端首先出现斜裂缝，最先形成塑 性铰，使整个结构内力重新分布，导致底层柱逐根被击破，引起连续倒塌。 1.2 从结构分析中确定结构薄弱部位 混凝土框架结构抗震有其特性，与带有剪力墙的其他混凝土结构相比，框架结构侧向刚度小，变形能力强。对抗震有利的是吸收地震总能量少，不利的是抗侧力能力差。框架唯一的竖向构件——柱的侧向刚度比剪力墙的墙肢小得多，比梁板组成的楼层平面刚度也小很多。地震通过地层土晃动框架楼房，刚度大而且质量集中的各楼层就会前后左右来回移动，产生楼层水平地震剪力，这些力由梁传给柱。结构的整体变形主要是各楼层按一定的振型和周期往复侧移。柱本身刚度较小，其竖向变形被动地随各楼层。梁属于楼层的一部分，变形较小。框架的水平地震力和侧移变形主要来自梁板，而抗侧力和侧移主要靠柱。在结构分析中，若忽视板对梁刚度的影响是不现实的，尤其是一起现浇的梁板。相对于梁来说，柱是薄弱构件。因此，“强柱弱梁”便成为框架结构抗震设计的基本原则之一。 框架结构底层柱托起整栋楼房，除了承受整栋楼全部垂直力外，还要承受地震产生的水平力。结构分析显示：底层任何一根柱的轴力、剪力及弯矩都比上层柱大，底层柱比上层柱更容易被破坏。底层柱上下端弯矩最大，成为整个框架结构内力最大的部位，也就是最薄弱的部位。不难理解：为什么地震时，首先出现裂缝的总是底层柱上下端。各楼层抗剪承载力分析结果表明，底层抗剪承载力最小，验证了底层是抗震薄弱层。底层柱既是框架结构抗震的“中流砥柱”，又是薄弱 上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系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应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于 M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 抗震结构设计复习题 一、填空题 1.构造地震为由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂错动而引起的地震。P1 2.建筑的场地类别可依据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为4类。P17 3.《抗震规范》将50年内超越概率为10％的烈度值称为基本地震烈度，超越概率为63.2％的烈度值称为多遇地震烈度。P12 4.丙类建筑房屋应根据抗震设防烈度，结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。 5.柱的轴压比n 定义为n=N/f c A,即柱组合后的轴压力设计值与柱的全截面 面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比。 6.震源在地表的投影位置称为震中，震源到地面的垂直距离称为震源深度。 7.地震动的三大要素，分别为最大加速度、频谱特征和强震持时。 8.某二层钢筋混凝土框架结构，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等G 1=G 2=1200KN ，第一振型Φ12/Φ11=1.618/1,第二振型Φ22/Φ21=-0.618/1，则第一 振型的振型参与系数γj =0.724。P50式（3.87）[由于G 1=G 2,可知m 1=m 2，那么WO γj =X 11+X 12 X 112+ X 122=1+1.618 1+1.618=0.724] 9.多层砌体房屋楼层地震剪力在同一层各墙体间的分配主要取决于楼盖的水平刚度（楼盖类型）和各墙体的侧移刚度及负荷面积。 10.建筑平面形状复杂将加重建筑物震害的原因为扭转效应、应力集中。 11.在多层砌体房屋计算简图中，当基础埋置较深且无地下室时，结构底层层高一般取至室外地面以下500mm 处。 12.某一场地土的覆盖层厚度为80米，场地土的等效剪切波速为200m/s ，则该场地的场地土类别为Ⅲ类场地。 13.动力平衡方程与静力平衡方程的主要区别是，动力平衡方程多惯性力和阻尼力。 14.位于9度地震区的高层建筑的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合为wk w w Evk Ev Ehk Eh GE G S S S S S γ?γγγ+++=。P75 15.楼层屈服强度系数为)(/)()(i V i V i e y y =ξ 指按钢筋混凝土构件实际配筋和材料强度标准值计算的第i 层受剪承载力和按罕遇地震作用下计算的第i 层的弹性地震剪力的比值。P77 16.某一高层建筑总高为50米，丙类建筑，设防烈度为8度，结构类型为框架-抗震墙结构，则其框架的抗震等级为二级，抗震墙的抗震等级为一级。（查表）P103 17.限制构件的剪压比，实质是防止构件混凝土产生脆性的斜压破坏。P117 P121 18.某地区的抗震设防烈度为8度，则其多遇地震烈度约为6.45度，罕遇地震烈度约为9度。 19.框架结构的侧移曲线为剪切型。 第五节 多自由度体系的水平地震作用 一、振型分解反应谱法 多质点弹性体系地震反应同单质点弹性体系一样，可以通过运动方程的建立和求解来实现。 假定建筑结构是线弹性的多自由度体系，利用振型分解和振型正交性原理，将求解n 个多自由度弹性体系的地震反应分析分解成n 个独立等效的单自由度体系的最大地震反应，分别利用标准反应谱，求得结构j 振型下，质点i 的F ，再按一般力学方法，求j 振型水平地震作用产生的作用效应（弯矩、剪力、轴力和变形），最后，按一定法则将各振型的作用效应进行组合，（但应注意，这种振型间作用效应的组合，并非简单的求代数和。）便可确定多自由度体系在水平地震作用下产生的作用效应。由于各个振型在总的地震效应中的贡献总是以自振周期最长的基本振型（第一振型）为最大，高振型的贡献随振型阶数增高而迅速减小。实际上，即使体系的自由度再多，也只计算对结构反应起控制作用的前k 个振型就够了，一般需考虑的振型个数k=2—3，即取前2—3个振型的地震作用效应进行组合，就可以得到精度很高的近似值，从而大胆减少计算工作量。 1、振型的最大地震作用 第j 振型I 质点最大地震作用 i ji j j ji G X F γα= 式中： j α —— 相应于第j 振型自振周期T 的地震影响系数 j γ —— j 振型的振型参与系数 ∑∑===n i ji i n i ji i j X m X m 121γ ji X —— j 振型i 质点的水平相对位移——振型位移 i G —— 集中于i 质点的重力荷载代表值 上述方法繁琐，工作量大，计算不方便，因此工程中为了简化计算，在满足一定条件下，可采用近似的计算法，即底部剪力法。 2、振型组合 （1）SRSS （平方和开方法） ∑=2 j S S （2）CQC （完整二次项组合法） 二、底部剪力法 1、 适用条件： （1） 高度不超过40m ； （2） 以剪切变形为主（房屋高宽比小于4） （3） 质量和刚度沿高度分布比较均匀 （4） 近似于单质点体系 《建筑抗震设计规范》（gb50011-2001）问答 3．新规范中为何无烟囱、水塔等构筑物及钢筋混凝土异型柱结构的抗震设计内容？嵌固条件较好一般指下面两种情况：60．对医院、教学楼等横墙较少的多层砌体范围可否按7.3.14条的规定采取加强措施并满足抗震承载力要求，其高度和层数仍按表7.1.2的规定采用？ 3．新规范中为何无烟囱、水塔等构筑物及钢筋混凝土异型柱结构的抗震设计内容？ 嵌固条件较好一般指下面两种情况： 60．对医院、教学楼等横墙较少的多层砌体范围可否按7.3.14条的规定采取加强措施并满足抗震承载力要求，其高度和层数仍按表7.1.2的规定采用？ 9．住宅工程中顶层为坡屋顶，屋顶是否需设水平楼板？顶层为坡屋顶时层高有无限制？总高度应如何计算？ 《建筑抗震设计规范》（gb50011－2001）第7章的适用范围是烧结普通粘土砖、烧结多孔粘土砖、混凝土小型空心砌块等及材料性能满足要求的烧结砖和蒸压砖砌体承重的多层房屋，以及底层或底部二层框架－抗震墙和多层的多排柱内框架砖砌体房屋。多层砌体房屋中采用砌体墙和现浇钢筋混凝土墙混合承重的结构类型，在建筑方案和结构布置上超出了抗震规范第7章的适用范围，不符合国家标准的规定，属于超规范、规程设计。 1)山墙和钢筋混凝土排架柱结构材料不同，不仅侧移刚度不同，而且承载力也不同，在地震作用下，山墙和钢筋混凝土排架柱的受力和位移不协调不利抗震，可导致结构破坏，这种震害不少。 32．若多层砌体房屋的层数低于规范表7.3.1中砖房构造柱设置要求的最低层数，其构造柱应如何设置？ 在砖房总高度、总层数已达限值的情况下，若在其上再加一层轻钢结构房屋，因抗震规范中无此种结构形式的有关要求，两种结构的阻尼比不同，上下部分刚度存在突变，属于超规范、超规程设计，设计时应按国务院《建筑工程勘察设计管理条例》第29条的要求执行，即需由省级以上有关部门组织的建设工程技术专家委员会进行审定。 29．钢筋混凝土柱厂房为什么不采用山墙（砌体隔墙）承重？ 24．新规范中第7.1.8条1款要求底部框架-抗震墙房屋结构布置中，上部砌体抗震墙与底部框架梁或抗震墙对齐或基本对齐，在定量上如何把握？ 30．规范规定多层砌体房屋的总高度指室外地面到主要屋面板顶或檐口的高 土木与水利学院期末试卷(A) 考试科目：工程结构抗震设计20～20学年第一学期 题号一二三四五六合计题分20 20 48 12 100 得分 阅卷人 一、填空题：（20分，每空1分） 1．一般来说，某地点的地震烈度随震中距的增大而减小。 2．《建筑抗震设计规范》规定，根据建筑使用功能的重要性及设计工作寿命期的不同分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。3．《建筑抗震设计规范》规定，建筑场地类别根据等效剪切波速和场地覆盖土层厚度双指标划分为4类。 4．震害调查表明，凡建筑物的自振周期与场地土的卓越周期接近时，会导致建筑物发生类似共振的现象，震害有加重的趋势。 5．为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和沙土液化的判别可分为两步进行，即初判法和标准贯入试验法判别。 6．地震系数k表示地面运动的最大加速度与重力加速度之比；动力系数 是单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。 7．《建筑抗震设计规范》根据房屋的设防烈度、结构类型和房屋高 度，分别采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算、构造措施要求。8．为了保证结构具有较大延性，我国规范通过采用强柱弱梁、强剪弱弯和强节点、强锚固的原则进行设计计算。 二、单项选择题：（20分，每题2分） 1．地震烈度主要根据下列哪些指标来评定（ C ）。 A．地震震源释放出的能量的大小 B．地震时地面运动速度和加速度的大小 C．地震时大多数房屋的震害程度、人的感觉以及其他现象 D．地震时震级大小、震源深度、震中距、该地区的土质条件和地形地貌 2．某一场地土的覆盖层厚度为80米，场地土的等效剪切波速为200m/s,则该场地的场地类别为（ C ）。 A．Ⅰ类 B．Ⅱ类 C．Ⅲ类 D．Ⅳ类3．描述地震动特性的要素有三个,下列哪项不属于地震动三要素（ D ）。 A.加速度峰值 B.地震动所包含的主要周期 C.地震持续时间 D. 地震烈度 4．关于地基土的液化，下列哪句话是错误的（ A ）。 A．饱和的砂土比饱和的粉土更不容易液化 B．土中粘粒含量越高，抗液化能力越强 C．土的相对密度越大，越不容易液化， D．地下水位越低，越不容易液化 5.根据《规范》规定，下列哪些建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算（ D ）。 A.砌体房屋 建筑结构抗震设计试卷（B） 一、判断题（每题2分，共20分） 1.震级是反映某一地区的地面和各类建筑物遭到一次地震影响的强弱程度。（） 2.众值烈度比基本烈度小1.55度，罕遇烈度比基本烈度大1.55度。( ) 3.软弱地基对上部结构的影响有增长周期，改变振型和增大阻尼等作用。（） 4.当结构的自振周期与场地的特征周期相同或接近时，结构的地震反应最大。（） 5.在抗震设计中，对烈度为8度和9度的大跨、长悬臂结构，才考虑竖向地震作用。（） 6.地震烈度是表示地震本身大小的尺度。（） 7.地震动的三大要素是最大振幅、频谱和持续时间。（） 8.液化地基根据液化指标划分为三个等级。（） 9.任何结构都要进行两个阶段的抗震设计。（） 10.多层砌体结构房屋在横向水平地震作用下，各道墙的地震剪力的分配，不仅与屋盖刚度有关而且与墙体侧移刚度有关。（） 二、填空题（每空1分，共20分） 1.地震灾害主要表现在、和三个方面。 2.底部剪力法适用于高度不超过，以变形为主，和沿高度分布均匀的结构。 3.地震作用是振动过程中作用在结构上的。 4.求结构基本周期的近似方法有、和。 5.地震影响系数与和有关。 6.框架按破坏机制可分为和。 7.建筑场地的类别是根据和划分为四类。 8.抗震设防标准是依据，一般情况下采用。 9.地震作用的大小不仅与地震烈度的大小有关，而且与建筑物的有关。 三、问答题（每题8分，共40分） 1.“抗震规范”中，“三水准、两阶段的设计方法”是什么？ 2.多层砌体房屋在抗震设计中，结构的选型与布置宜遵守哪些原则？ 3.圈梁、构造柱在砌体结构抗震中的作用是什么？ 4.在框架结构抗震构造措施中，对梁端、柱端为什么要加密箍筋？ 5.什么是隔震？其方法主要有哪些？什么是减震？其方法主要有哪些？ 四、计算题（20分） 某二层钢筋混凝土框架（如下图），集中于楼盖（屋盖）处的重力荷载代表值为：，梁的刚度无限大。其中频率为：，。 第一振型为，第二振型为，已知，场地的特征周期 ，振型参与系数，求： （1）用振型分解反应谱法计算剪力； （2）用底部剪力法计算底层剪力； （3）比较两种方法的计算结果。 工程建设国家标准《建筑抗震设计规范》局部修订条文 前言 汶川地震表明，严格按照现行规范进行设计、施工和使用的建筑，在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下，没有出现倒塌破坏，有效地保护了人民的生命安全。说明我国在1976年唐山地震后，建设部做出房屋从6度开始抗震设防和按高于设防烈度一度的“大震”不倒塌的设防目标进行抗震设计的决策，是正确的。 根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求，依据地震局修编的灾区地震动参数的第1号修改单，相应变更了灾区的设防烈度，并拟增加部分条文的修订，合计改动28~29条，其内容统计如下： 1. 灾区设防烈度变更，涉及四川、陕西、甘肃，共3条。 2. 材料性能按产品标准修改，2条，其中有强制性条文1条。 3. 强制性条文15条。原有条文的文字调整6条，主要涉及设防分类和建筑方案设计；删去关于隔震、减震适用范围限制的规定1条；新增涉及结构构件基本要求、预制装配式楼盖、山区场地、非结构构件、楼梯间、专门的施工要求8条。 4. 其他修改8~9条，涉及坡地、单跨框架、土木石民居构造措施，以及楼梯参与整体计算等。 本报批稿中，下划线为修改的内容，黑体字为强制性条文。 3.1.1所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223确定其抗震设防类别。 3.1.2 （删除） 3.1.3各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，均应符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的要求。 [修订说明] 划分不同的抗震设防类别并采取不同的设计要求，是在现有技术和经济条件下减轻地震灾害的重要对策之一。 本规范2001年版3.1.1的内容已经由分类标准GB50223予以规定，本次修订可直接引用，不再重复规定。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 [修订说明] 本次修订，对在危险地段建造房屋建筑的要求，作了局部的调整。 3.3.5山区建筑场地和地基基础设计应符合下列要求： 1山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求，因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程；边坡应避免深挖高填，坡高大且稳定性差的边坡应采用后仰放坡或分阶放坡。 2建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离，其值应根据抗震设防烈度的高低确定，并采取措施避免地震时地基基础破坏。 [修订说明]： 本条是新增的，针对山区房屋选址和地基基础设计，提出明确的抗震要求。 3.4.1建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不规则的建筑方案应按规定采 第一章的习题答案 1.震级是衡量一次地震强弱程度（即所释放能量的大小）的指标。地震烈 度是衡量一次地震时某地区地面震动强弱程度的尺度。震级大时，烈度就高；但某地区地震烈度同时还受震中距和地质条件的影响。 2.参见教材第10面。 3.大烈度地震是小概率事件，小烈度地震发生概率较高，可根据地震烈度 的超越概率确定小、中、大烈度地震；由统计关系：小震烈度＝基本烈度－1.55度；大震烈度＝基本烈度＋1.00度。 4.概念设计为结构抗震设计提出应注意的基本原则，具有指导性的意义； 抗震计算为结构或构件达到抗震目的提供具体数据和要求；构造措施从结构的整体性、锚固连接等方面保证抗震计算结果的有效性以及弥补部分情况无法进行正确、简洁计算的缺陷。 5.结构延性好意味可容许结构产生一定的弹塑性变形，通过结构一定程度 的弹塑性变形耗散地震能量，从而减小截面尺寸，降低造价；同时可避免产生结构的倒塌。 第二章的习题答案 1.地震波中与土层固有周期相一致或相近的波传至地面时，其振幅被放 大；与土层固有周期相差较大的波传至地面时，其振幅被衰减甚至完全过滤掉了。因此土层固有周期与地震动的卓越周期相近， 2.考虑材料的动力下的承载力大于静力下的承载力；材料在地震下地基承 载力的安全储备可低于一般情况下的安全储备，因此地基的抗震承载力高于静力承载力。 3.土层的地质年代；土体中的粘粒含量；地下水位；上覆非液化土层厚度； 地震的烈度和作用时间。 4.a 中软场地上的建筑物抗震性能比中硬场地上的建筑物抗震性能要差 （建筑物条件均同）。 b. 粉土中粘粒含量百分率愈大,则愈容易液化. c．液化指数越小，地震时地面喷水冒砂现象越轻微。 d．地基的抗震承载力为承受竖向荷载的能力。 建筑抗震设计规范局部修订 前言 汶川地震表明，严格按照现行规范进行设计、施工和使用的建筑，在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下，没有出现倒塌破坏，有效地保护了人民的生命安全。说明我国在1976年唐山地震后，建设部做出房屋从6度开始抗震设防和按高于设防烈度一度的“大震”不倒塌的设防目标进行抗震设计的决策，是正确的。 根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求，依据地震局修编的灾区地震动参数的第1号修改单，相应变更了灾区的设防烈度，并拟增加部分条文的修订，合计改动28~29条，其内容统计如下： 1. 灾区设防烈度变更，涉及四川、陕西、甘肃，共3条。 2. 材料性能按产品标准修改，2条，其中有强制性条文1条。 3. 强制性条文15条。原有条文的文字调整6条，主要涉及设防分类和建筑方案设计；删去关于隔震、减震适用范围限制的规定1条；新增涉及结构构件基本要求、预制装配式楼盖、山区场地、非结构构件、楼梯间、专门的施工要求8条。 4. 其他修改8~9条，涉及坡地、单跨框架、土木石民居构造措施，以及楼梯参与整体计算等。 本报批稿中，下划线为修改的内容，黑体字为强制性条文。 3.1.1所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223确定其抗震设防类别。 3.1.2 （删除） 3.1.3各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，均应符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的要求。 [修订说明] 划分不同的抗震设防类别并采取不同的设计要求，是在现有技术和经济条件下减轻地震灾害的重要对策之一。 本规范2001年版3.1.1条~3.1.3条的内容已经由分类标准GB50223予以规定，本次修订可直接引用，不再重复规定。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 [修订说明] 本次修订，对在危险地段建造房屋建筑的要求，作了局部的调整。 3.3.5山区建筑场地和地基基础设计应符合下列要求： 1山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求，因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程；边坡应避免深挖高填，坡高大且稳定性差的边坡应采用后仰放坡或分阶放坡。 2建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离，其值应根据抗震设防烈度 〈〈高层建筑混凝土结构技术规程》 5. 6荷载效应和地震作用组合的效应 5. 6荷载效应和地震作用组合的效应 5.6.1 持久设计状况和短暂设计状况下，当荷载与荷载效应按线形关系考虑时，荷载基本组合的效应设计值应按下式确定： S =Y G&k +Y L Q Y Q&k w Y w S wk ( 5.6.1 ) 式中：S――荷载组合的效应设计值；Y G永久荷载分项系数；Y Q――楼面活荷载分项系数； Y w――风荷载的分项系数；Y L――考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50年时取1.0，设计使 用年限为100年时取1.1 ；S3k 永久荷载效应标准值；S Qk 楼面活荷载效应标准值； S-――风荷载效应标准值；》Q、》w――分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0 ;当可变荷载效应起控制作用时应分别取 1.0和0.6或0.7和1.0。 注：对书库、档案室、储藏室、通风机房和电梯机房，本条楼面活荷载组合值系数取0.7的场合应取为0.9。 5.6.2 持久设计状况和短暂设计状况下，荷载基本组合的分项系数应按下列规定采用： 1永久荷载的分项系数Y G当其效应对结构承载力不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取 1.2，对由永久荷载控 制的组合应取1.35 ;当其效应对结构有利时，应取 1.0 ； 2楼面活荷载的分项系数Y Q：—般情况下应取1.4 ； 3风荷载的分项系数Y w应取1.4。 2位移计算时，本规程公式(5.6.1 )中个分项系数均应取1.0。 5.6.3 地震设计状况下，当作用与作用效应按线形关系考虑时，荷载和短暂作用基本组合的的效应设计值应按下式确定： S d S=Y °&E + Y Eh Shk + Y Ev Svk +书w Y Sk (5.6.3 ) 式中：S――荷载和地震作用组合的效应设计值；S GE――重力荷载代表值的效应； S Ehk――水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； S Evk ――竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； Y G――重力荷载分项系数；Y w――风荷载分项系数；Y Eh――水平地震作用分项系数；Y E ------------- 竖向地震作用分项系数； 屮w――风荷载组合值系数，应取0.2。 5.6.4 地震设计状况下，荷载和地震作用基本组合的分项系数应按表 5.6.4 采用。当重力荷载效应对结构的承载力有利时， 表5.6.4 中Y G不应大于1.0。 2 "―"表示组合中不考虑该项荷载或作用效应。 5.6.5 非抗震设计时，应按本规程第5.6.1 条的规定进行荷载组合的效应计算。抗震设计时，应同时按本规程第 5.6.1条 和5.6.3 条的规定进行荷载和地震作用的效应计算；按本规程第 5.6.3 条计算的组合内力设计值，尚应按本规程的有关规定 进行调整。 一：1、天然地震主要有（构造地震）与（火山地震）。 2、地震波传播速度以（纵波）最快，（横波）次之，（面波）最慢。 3、地震动的三要素：（峰值）；（频谱）；（持时）。 4、多层土的地震效应主要取决于三个基本因素：（覆盖土层厚度）（剪切波速）（阻尼比）。 5、结构的三个动力特性是：（自振周期）（振型）（岩土阻抗比）。 6、地震动的特性的三要素：（振幅）（频率）（持时）。 7、框架按破坏机制可分为：（梁铰机制）（柱铰机制）。 8、柱轴压比的定义公式为：（n=N/(f c A c)）。 二、1、非结构构件的存在，不会影响主体结构的动力特性。（×） 2、场地类比是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度综合确定。（√） 3、一般工程结构均为欠阻尼状态。（√） 4、地震动振幅越大，地震反应谱值越大。（√） 5、当结构周期较长时，结构的高阶振型地震作用影响不能忽略。（√） 6、多遇地震下的强度验算，以防止结构倒塌。（×） 7、砌体房屋震害，刚性屋盖是上层破坏轻，下层破坏重。（√） 8、柱的轴力越大，柱的延性越差。（√） 9、抗震墙的约束边缘构件包括暗柱、端柱和暗梁。（×） 10、排架结构按底部剪力法计算，单质点体系取全部重力荷载代表值。（√） 三1、影响土层液化的主要因素是什么？ 答案：影响土层液化的主要因素有：地质年代，土层中土的粘性颗粒含量，上方覆盖的非液化土层的厚度，地下水位深度，土的密实度，地震震级和烈度。土层液化的三要素是：粉砂土，饱和水，振动强度。因此，土层中粘粒度愈细、愈深，地下水位愈高，地震烈度愈高，土层越容易液化。 2、什么是地震反应谱？什么是设计反应谱？它们有何关系？ 答案：单自由度弹性体系的地震最大加速度反应与其自振周期的关系曲线叫地震（加速度）反应谱，以S a（T）表示。设计反应谱：考虑了不同结构阻尼、各类场地等因素对地震反应谱的影响，而专门研究可供结构抗震设计的反应谱，常以a（T），两者的关系为a（T）= S a（T）/g 3、什么是时程分析？时程分析怎么选用地震波？ 答案：选用地震加速度记录曲线，直接输入到设计的结构，然后对结构的运动平衡方程进行数值积分，求得结构在整个时程范围内的地震反应。应选择与计算结构场地相一致、地震烈度相一致的地震动记录或人工波，至少2条实际强震记录和一条人工模拟的加速度时程曲线。 4、在多层砌体结构中设置圈梁的作用是什么？ 答案：设置圈梁作用：加强纵横墙的连接，增加楼盖的整体性，增加墙体的稳定性，与构造柱一起有效约束墙体裂缝的开展，提高墙体的抗震能力，有效抵抗由于地震或其他原因所引起的地基均匀沉降对房屋的破坏作用。 5、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？ 答案：“强柱弱梁”可有效的防止柱铰破坏机制的出现，保证结构在强震作用下不会整体倒塌；“强剪弱弯”可有效防止脆性破坏的发生，使结构具有良好的耗能能力；“强节点弱构件”，节点是梁与柱构成整体结构的基础，在任何情况下都应使节点的刚度和强度大于构件的刚度和强度。 四、已知框架如图所示，抗震设防烈度为8度，Ⅰ类场地条件，地震分组为第一组m1=60t，m2=50t，T1=0.358s，T2=0.156s，振型为：X11=0.448，X12=1.000，X21=1.710，X22=-1.000,试用振型分解反应谱法和底部剪力法分别计算结构在多遇地震作用下的层间剪力，并作误差对比。（0.16，0.25s，不考虑鞭梢效应） 答案：1、已知：框架如图所示，抗震设防烈度为8度，Ⅰ类场地条件，地震分组为第一组，m1=60t，m2=50t，T1=0.358s，T2=0.156s，振型为：X11=0.448，X12=1.000；X21=1.710，X22=-1.000， 试用振型分解反应谱法和底部剪力法分别计算结构在多遇地震作用下的层间剪力，并作误差对比。 α0.16，=g T0.25s，不考虑鞭梢效应） （= max 答案：1、振型分解反应谱法: 1）计算振型参与系数 河南工程学院 2017年秋《建筑结构抗震》期末试题 批次专业：2016年春季-建筑工程技术(高起专)课程：建筑结构抗震 设计(高起专)总时长：180分钟 1. ( 单选题 ) 下列哪种不属于地震波的传播方式（）(本题 2.5分) A、P波 B、S波 C、L波 D、M波 学生答案： 标准答案：D 解析： 得分：0 2. ( 单选题 ) 罕遇烈度50年的超越概率为(本题2.5分) A、2-3％ B、20％ C、10％ D、5％ 学生答案： 标准答案：A 解析： 得分：0 3. ( 单选题 ) 震级相差一级，能量就要相差（）倍之多(本题2.5分) A、 2 B、10 C、32 D、100 学生答案： 标准答案：C 解析： 得分：0 4. ( 单选题 ) 下面哪个不属于影响土的液化的因素？（）(本题2.5分) A、土中黏粒含量 B、上覆非液化土层厚度和地下水位深度 C、土的密实程度 D、地震烈度和震级 学生答案： 标准答案：D 解析： 得分：0 5. ( 单选题 ) 抗震设计原则不包括:（）(本题2.5分) A、小震不坏 B、中震可修 C、大震不倒 D、强震不倒 学生答案： 标准答案：D 解析： 得分：0 6. ( 单选题 ) 框架结构中布置填充墙后，结构的基本自振周期将(本题2.5分) A、增大 B、减小 C、不变 D、说不清 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 7. ( 单选题 ) 钢筋混凝土房屋的抗震等级应根据那些因素查表确定（）(本题2.5分) A、抗震设防烈度、结构类型和房屋层数 B、抗震设防烈度、结构类型和房屋高度 C、抗震设防烈度、场地类型和房屋层数 D、抗震设防烈度、场地类型和房屋高度 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 8. ( 单选题 ) 下列哪项不属于地震动的三要素(本题2.5分) A、震幅 B、震级 C、频谱 D、持时 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 9. ( 单选题 ) 体波可以在地球内部和外部传播。（）(本题2.5分) A、 B、 学生答案： 标准答案：B 解析： 得分：0 10. ( 单选题 ) 钢筋混凝土构造柱可以先浇柱，后砌墙。（）(本题2.5分)建筑结构抗震设计课后习题答案
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