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关于结构抗震设计的若干概念说明

关于结构抗震设计的若干概念说明
关于结构抗震设计的若干概念说明

关于结构抗震设计的若干概念说明

上海爱建建筑设计院有限公司蒋浩良

一、重要概念:

1、抗震设计:

抗震设计主要包括:概念设计、抗震计算(包括荷载计算、地震作用计算、抗力计算等)、抗震措施(包括抗震构造措施)。

2、抗震计算与上机计算:

①地震作用计算是结构抗震设计的重要内容,是进行构件截面设计的重要依据。

抗震计算区别抗震验算(包括多遇地震作用下的截面抗震验算、变形验算)。

②上机计算:除了“地震作用计算和抗力计算”外,计算程序还要根据规范要求进行地震效应放大和配

筋调整等内容。

3、抗震措施与抗震构造措施:

抗震措施:除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。

抗震构造措施:一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。抗震构造措施用来确保结构的整体性、加强局部薄弱环节并保证抗震计算结果的有效性。

砌体结构:抗震措施依据房屋高度、结构形式、抗震设防标准等确定。

其他结构形式:抗震措施依据结构形式、抗震设防烈度等确定。

二、抗震设防标准的调整:

《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)第3.0.3条——调整地震作用计算所用设防标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.3.2条、3.3.3条。——调整抗震构造措施所用设防标准

结论:1)由上表可见,影响房屋抗震设防标准的主要因素有:本地区的抗震设防烈度、设计地震动参数

(基本地震加速度)、建筑场地类别和建筑抗震设防类别。

2)上表调整后的设防标准主要用于确定结构的抗震等级。

三、结构抗震分析内容:

1、小震弹性:采用两个不同力学模型,并对其计算结果进行分析比较。《抗规》3.6.6条

计算内容:指标计算(刚性楼板假定)、配筋计算(弹性楼板假定,考虑双向地震或偶然偏心)。

弹性时程分析法(多遇地震下)——《抗规》5.1.2条-3,与振型反应谱法计算结果进行比较

2、中震不屈服:(中震计算包括中震弹性和中震不屈服两部分设计)

①保证基底不出现拉应力,复核底部加强部位配筋并验算结构的抗倾覆。同时运用该计算结果对小震时

底部加强部位的配筋进行复核,取两者计算的较大值进行实际配筋。

3、大震不倒:

弹塑性时程分析法(罕遇地震下结构的变形)。《抗规》5.1.2条-4,5.5.2条-2。

静力弹塑性分析方法——PKPM_PushOver

动力弹塑性分析方法(弹塑性时程分析法)——PKPM-Sausage,EPDA等。

四、构造要求

1.楼板连接薄弱处除了采用SLABCAD(单独计算)、PMSAP(与整体一起计算)复杂楼板有限元分析外,

还应采取相应的构造措施(楼板加厚,双面双向配筋加强),内凹过深处可适当增加楼板宽度或梁。2.地下室作为嵌固端,其上一层当为框架——抗震墙结构时,弹性层间位移角限值控制在1/2000。

上海《抗震设计规程》表5.5.1条。

3.结构存在设备层,造成上下侧向刚度不连续,对刚度小的楼层地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数。

上海《抗震设计规程》3.4.4条-2。

《高规》3.5.8条,乘以1.25的增大系数。

基于结构性能的抗震设计与抗震评估方法综述

第37卷 第1期2005年3月西安建筑科技大学学报(自然科学版) J1Xi’an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition) Vol.37 No.1 Mar.2005 基于结构性能的抗震设计与抗震评估方法综述 邢 燕,牛荻涛 (西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055) 摘 要:基于性能的结构设计是21世纪抗震设计的发展趋势,而新建结构的抗震设计与在役结构的抗震评估及加固设计则是减轻地震灾害的二个重要方面.对基于性能的结构设计方法进行了评述,并对性能设计理论在结构抗震性能评估与加固设计中的应用状况进行了分析,进一步指出建立在役结构抗震性能评估及加固理论与方法需研究解决的问题. 关键词:结构性能;抗震设计;抗震评估;在役结构 中图分类号:TU311.3 文献标识码:A 文章编号:100627930(2005)0120024205 Ξ Summarization of performance-based seismic design and evaluation method XING Yan,NIU Di2tao (School of Civil Eng.,Xi’an Univ.of Arch.&Tech.,Xi’an710055,China) Abstract:Performance2based design is the development current of seismic design of the21th century.Two important aspects of alleviating earthquake disaster are seismic design of new structures and seismic evaluation as well as the retrofit design of existing structures.The methods of performance2based design are reviewed in this paper.The actuality and existent problems are analyzed and that performance2based design is applied to seismic evaluation and retrofit design. Key words:performance;seismic design;seismic evaluation;existing structure 1989年美国加洲Lorma Prieta地震(Ms7.1)和1994年美国Northridge地震(Ms6.7),伤亡数百人,而造成的经济损失高达150~200亿美元;1995年日本阪神大地震(Ms7.1)[1],死亡5500多人,造成的经济损失高达1000亿美元,震后的恢复重建工作花费两年多时间,耗资近1000亿美元.2000年我国台湾发生的7.6级地震,死亡2103人,房屋倒塌上万,对经济影响也十分巨大.上述震害说明,随着经济的发展和人口密度的增加,人们逐渐认识到过去的仅以保证人的生命安全为目标的设计理论,在抗震设计理念、适应社会需求等方面都存在一定的不足.按规范设计的建筑物可以避免倒塌而不危及人的生命,但一次地震,甚至一次中等大小的地震所造成的损失,就大大超过了社会和业主所能接受的程度.因此,现代及未来的建筑不仅要防止倒塌,还要考虑控制经济损失,保证结构使用功能的延续等问题. 近年来国际上提出了基于结构性能的抗震设计理论(Performance2based seismic design,简称PBSD),其基本思想是以结构抗震性能分析为基础,针对每一种设防水准(如50a超越概率为6312%, Ξ收稿日期:2003207208 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50078044) 作者简介:邢 燕(19792),女,山西长治人,硕士研究生,主要从事服役结构的抗震性能评估和加固研究.

建筑结构抗震设计课后习题答案

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

浅谈抗震概念设计的重要性

浅谈抗震概念设计的重要性 摘要本文结合规范浅谈在抗震设计中概念设计的必要性、依据和来源、特点、应用 关键词总体地震效应薄弱层抗震设计概念设计 一、概述 目前,建筑抗震理论远未达到十分科学严密,单靠理论计算很难使建筑物具有良好的抗震能力,而着眼于建筑总体抗震能力的“概念设计”则愈来愈受到工程界的普遍重视,它在我国的抗震设计规范也开始有所体现。下面我就概念设计几点进行探讨。 二、抗震设计不确定因素 1. 地震发生的时间、地点和强度是不确定的,而且在某一次实际发生的地震中,方圆几千米区域内的地震加速度变化很大,表现出很强的离散型和不确定性。但实际设计时,往往是某一行政区域内所采用的地震作用参数确定的,例如,北京市为8度(0.2g,第一组,对于Ⅱ类场地设计特征周期为0.35s)设防区,上海为7度(0.1g,第一组,对于二类场地土为0.35s)设防区等,设计所采用的理论化结果和实际可能发生的地震作用之间不可能一致。就现阶段而言,结构抗震设计实际上只是一种校核或验算,即对给定结构的尺寸,给定预测的地震作用,验算结构是否满足强度和变形要求。即使考虑了结构构造措施的作用,也是在假定的地震作用条件下考虑的。由于地震的发生是未知的,一旦实际发生的地震大于预先假定的地震作用,结构就难以达到预先设计的安全性。 2. 结构理论本身也存在着许多不确定性,例如:结构构件材料性能、截面几何参数和计算模式的精度的不确定性导致结构构件抗力的不确定性,在结构整体分析中采用简化计算分析模型所引起的误差导致的不确定性,以及场地土类型的不确定性等。这些不确定性反映在工程设计方面,主要表现在以下几方面(1)结构分析的影响;(2)材料的影响;(3)阻尼系数的变化。(4)基础差异沉降的影响(5)地基承载力的影响(6)持续荷载的影响。 由此可见,由于地震作用的不确定性和复杂性,以及结构计算模型的基本假定与实际受力情况的不一致性,仅靠计算分析得出的数据进行的抗震设计即计算设计(或称为数值计算)所设计出的结构必然缺乏对不同地震作用的适应性,很难有效的控制结构的抗震性能。总结历次大地震灾害的经验教训,人们发现,在抗震设计时不能完全依赖计算,概念设计比计算设计更为重要,《建筑抗震设计规范》(GBJ 11-08)的条文说明中明确提出“结构抗震性能的决定因素是良好的概念设计”. 三、概念设计的定义及原则

基于结构性能抗震设计理论综述

基于结构性能的抗震设计理论综述摘要:基于结构功能的设计理论是90年代国际上提出的新概念,是抗震设计理念上的一次变革。本文首先阐述了基于结构性能的设计理论产生的背景、研究内容、设计流程;然后重点介绍了目前已被世界地震工程界广泛应用的基于位移的设计方法;最后就其研究和应用前景进行了展望。 关键词:结构性能抗震设计位移位移延性系数能力需求曲线 discuss on aseismatic design based on structural performance abstract: aseismatic design based on structural performance was put forward firstly in 90’s of last century. it was a reform of design ideas . this paper introduced the background、content and process of the design theory. the method of design based on displacement which has been applied widely was emphasized. at the end of this paper, the development of the design was analysed. keywords: structural performance, aseismatic design, displacement, modulus of displacement ductibility, curve of capability demand. 前言: 传统的抗震设计方法是以保证人的生命安全为原则的设计方

建筑结构抗震设计要点

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

建筑结构抗震设计复习资料完美篇

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《建筑结构抗震设计》总复习 (武汉理工配套) 考试的具体题型和形式可能会有变化,但知识点应该均在以下内容中。复习不要死记硬背,而应侧重理解。 第一章: 绪论 1.什么是地震动和近场地震动?P3 由地震波传播所引发的地面振动,叫地震动。其中,在震中区附近的地震动称为近场地震动。 2.什么是地震动的三要素?P3 地震动的峰值(振幅)、频谱和持续时间称作地震动的三要素。 3.地震按其成因分为哪几类?其中影响最大的是那一类?答: 地震按其成因可分为构造地震、火山地震、陷落地震和诱发地震等几类,其中影响最大的是构造地震。4.什么是构造地震、震源、震中、震中距、震源深度?P1 答: 由于地壳构造运动使深部岩石的应变超过容许值,岩层发生断裂、错动而引起的地面震动,这种地震称为构造地震,一般简称地震。地壳深处发生岩层断裂、错动的地方称为震源。震源至地面的距离称为震源深度。一般震源深度小于60km的地震称为浅源地震;60~300km的称为中源地震;大于300km的称为深源地震;我国绝大部分发生的地震属于浅源地震,一般深度为5~40km。震源正上方的地面称为震中,震中邻近地区称为震中区,地面上某点至震中的距离称为震中距。 5. 地震波分哪几类?各引起地面什么方向的振动?P1-3 答: 地震波按其在地壳传播的位置不同可分为体波和面波。在地球内部传播的波称为体波,体波又分为纵波(P 波)和横波(S波)。纵波引起地面垂直方向的震动,横波引起地面水平方向震动。在地球表面传播的波称为面波。地震曲线图中,纵波首先到达,横波次之,面波最后到达。分析纵波和横波到达的时间差,可以确定震源的深度。 6. 什么是震级和地震烈度?几级以上是破坏性地震?我国地震烈度表分多少度?P4答: 震级:指一次地震释放能量大小的等级,是地震本身大小的尺度。(1)m=2~4的地震为有感地震。(2)m>5的地震,对建筑物有不同程度的破坏。(3)m>7的地震,称为强烈地震或大地震。 地震烈度:是指某一区域内的地表和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。 M(地震震级)大于5的地震,对建筑物就要引起不同程度的破坏,统称为破坏性地震。我国地震烈度表分为十二度,用罗马数字表示。 7. 什么是基本烈度和设防烈度?什么是设计基本地震加速度?P5答: 基本烈度是指一个地区在一定时期(我国取50年)内在一般场地条件下按一定概率(我国取10%)可能遭遇到的最大地震烈度。它是一个地区抗震设防依据的地震烈度。 抗震设防烈度是指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。 设计基本地震加速度指50年设计基准期内超越概率为10%的地震加速度的取值:7度--0.10g(0.15g);8度--0.20g(0.30g);9度--0.40g 8. 不同震中距的地震对建筑物的影响有什么不同?设计规范如何考虑这种影响? 答:宏观地震烈度相同的两个地区,由于它们与震中的距离远近不同,则震害程度明显不同。处于大震级,远震中距下的高柔结构,其震害远大于同样烈度的中小震级、近震中距的建筑物,且反映谱特性不同。 ?为了区别同样烈度下不同震级和震中距的地震对建筑物的破坏作用,89《规范》将地震影响分为近震和远震两种情况。01《规范》进一步引入了设计基本地震加速度和设计地震分组。 9.抗震设防的目标(基本准则)是什么?P8 答:抗震设防的目标(基本准则)是小震不坏、中震能修、大震不倒。 10.“三个水准”的抗震设防要求具体内容是什么?P9答:

抗震设计方法概述

本学期的“工程结构抗震分析”课程首先介绍了地震与地震震害以及结构抗震分析的必要性和其方法的发展过程,然后简单回顾了一下结构动力学基础,接下来认识了地震波与强震地面运动的特性,以及地震作用下结构的动力方程,最后重点讲述了几种抗震设计分析方法——反应谱分析法,时程分析法(弹性和弹塑性),和静力弹塑性分析法。通过一个学期的学习,本人对强震地面运动特征和抗震设计原理和方法有了一定的了解和把握。 在进行建筑、桥梁以及其它结构物的抗震设计时,一般都要遵循以下五个步骤:抗震设防标准选定、抗震概念设计、地震反应分析、抗震性能验算以及抗震构造设计,其流程如图1 所示。 本文将着眼于图1流程中的第3个步骤, 从我国现行规范中的3种最常用的结构响应分 析方法出发,简单介绍一下其各自的基本概念 和适应范围(具体原理和计算过程在此不再详 述,读者可另查阅相关课本和规范),以及现有 抗震设计规范中存在的问题,以便初学者对结 构抗震设计分析方法有个初步的认识,也作为 本人对本课程的学习总结。 一.3种最常用的结构响应分析方法 1.底部剪力法 定义:根据地震反应谱理论,以工程结构 底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作 用相等来确定结构总地震作用的一种计算方 法。 底部剪力法适用于基本振型主导的规则和 高宽比很小的结构,此时结构的高阶振型对于 结构剪力的影响有限,而对于倾覆弯矩则几乎 没有什么影响,因此采用简化的方式也可满足 工程设计精度的要求。 高规规定:高度不超过40m、以剪切变形 为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层 建筑结构,可采用底部剪力法。 底部剪力法尚有一个重要的意义就是我们可以用它的理念,简化的估算建筑结构的地震响应,从而至少在静力的概念上把握结构的抗震能力,它还是很有用的。 2.振型分解反应谱法 定义:振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理,求解各阶振型对应的等效地震作用,然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合,从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用:不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 反应谱的振型分解组合法常用的有两种:SRSS和CQC。虽然说反应谱法是将并非同一时刻发生的地震峰值响应做组合,仅作为一个随机振动理论意义上的精确,但是从实际上它对于结构峰值响应的捕捉效果还是很不错的。一般而言,对于那些对结构反应起重要作用的振型所对应频率稀疏的结构,并且地震此时长,阻尼不太小(工程上一般都可以满足)时,SRSS是精确的,频率稀疏表面上的反应就是结构的振型周期拉的比较开;而对于那些结构

建筑结构抗震课程大纲

《建筑结构抗震》课程大纲课程代码CV405 课程名称中文名:建筑结构抗震 英文名:Seismic Design of Buildings 课程类别专业课修读类别专业必修 学分 2 学时32 开课学期第6学期 开课单位船舶海洋与建筑工程学院土木工程系 适用专业土木工程专业 先修课程结构力学、钢筋混凝土结构、土力学与基础工程、砌体结构 教材及主要参考书1.郭继武, 建筑抗震设计, 中国建筑工业出版社,2011, 9787112050239. 2.(新西兰) T. 鲍雷, (美) M. J. N. 普里斯特利著, 钢筋混凝土和砌 体结构的抗震设计, 中国建筑工业出版社, 2011, ISBN: 9787112125005. 3.建筑结构抗震设计理论与实例, 同济大学出版社, 2011, ISBN: 7560824447. 4.Anil K. Chopra. 结构动力学理论及其在地震工程中的应用,第三 版,2009,ISBN:9787302202189 一课程简介 《建筑结构抗震》是土木工程专业本科生的专业核心课程,是一门理论与实践并重,涉及到地震概念、场地影响、结构动力分析以及各类建筑抗震设计多学科交叉的重要专业课程。 通过本课程的学习,使学生了解建筑抗震设计的发展历史以及在工程设计中的重要地位。能够掌握建筑抗震设计的基本原则、计算方法和设计要求,并具有把这些知识应用到一般工程抗震设计中的能力,为成为一名卓越结构工程师打下坚实的基础。 二本课程所支撑的毕业要求 本课程支撑的毕业要求及比重如下: 序号毕业要求指标点毕业要求指标点具体内容支撑比重 1 毕业要求2. 2 基于所学的工程科学的基本原理和方 法,并结合文献查阅,能够针对复杂 土木工程问题进行分析和建模,并获 得有效结论,且能试图改进。 55% 2 毕业要求3.1 具有完成土木工程结构构件、节点和 单体的设计能力。 45%

建筑抗震设计原理题库答案

一、判断(共计22.5分,每题2.5分) 1、横波只能在固态物质中传播. A. 正确 B. 错误 2、建筑场地类别主要是根据场地土的等效剪切波速和覆盖厚度来确定的 A. 正确 B. 错误 3、防震缝两侧结构类型不同时,宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽 A. 正确 B. 错误 4、对多层砌体房屋,楼层的纵向地震剪力皆可按各纵墙抗侧移刚度大小的比例 A. 正确 B. 错误 5、振型分解反应谱法只能适用于弹性体系 A.正确 B. 错误 6、地震作用下,绝对刚性结构的绝对加速度反应应趋于零 A. 正确 B.错误 7、多层砌体房屋应优先采用纵墙承重体系。 A. 正确 B. 错误 8、质量、刚度明显不对称、不均匀结构,应考虑水平地震作用的扭转影响。 A. 正确 B. 错误

9、在截面抗震验算时,其采用的承载力调整系数一般均小于1 A. 正确 B. 错误 二、单选(共计77.5分,每题2.5分) 10、框架—抗震墙结构布臵中,关于抗震墙的布臵,下列哪种做法是错误的:() A. 抗震墙在结构平面的布臵应对称均匀 B. 抗震墙应沿结构的纵横向设臵 C. 抗震墙宜于中线重合 D 抗震墙宜布臵在两端的外墙 11、考虑内力塑性重分布,可对框架结构的梁端负弯矩进行调幅() A.梁端塑性调幅应对水平地震作用产生的负弯矩进行 B.端塑性调幅应对竖向荷载作用产生的负弯矩进行 C. 梁端塑性调幅应对内力组合后的负弯矩进行 D.梁端塑性调幅应只对竖向恒荷载作用产生的负弯矩进行 12、大量震害表明,多层房屋顶部突出屋面的电梯间、水箱等,它们的震害比下面主体结构严重。在地震工程中,把这种效应称为()。 A. 扭转效应 B.鞭端效应 C. 共振 D.主体结构破坏 13、在《建筑抗震设计规范》中,设计反应谱的具体表达是地震影响系数α曲线,其中当结构自振周期在0.1s~Tg之间时,反应谱曲线为() A. 水平直线 B. 斜直线 C. 抛物线 D. 指数曲线

浅谈建筑结构抗震概念设计

浅谈建筑结构抗震概念设计 发表时间:2015-12-17T16:01:14.980Z 来源:《基层建设》2015年16期供稿作者:袁芬 [导读] 浙江省天正设计工程有限公司浙江杭州根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。 袁芬 浙江省天正设计工程有限公司浙江杭州 310012 摘要:建筑工程的质量,直接影响到人们的生命和财产安全。在工程建设中,抗震设计是影响整个工程质量不可缺少的要素之一,因此,必须完善好建筑抗震结构设计的工作。本文主要论述抗震概念设计基本内容,提出建筑抗震结构设计的策略,以供参考。关键词:建筑;抗震;概念设计;策略 1 抗震概念设计基本内容 1.1什么是抗震概念设计: 根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。就是把地震及其影响的不确定性和规律性结合起来,设计时应着眼于结构的总体反应,依据结构破坏机制和破坏过程,灵活运用抗震设计准侧,从一开始就全面合理地把握好结构设计的本质问题(如把握好总体布置、结构体系、承载能力与刚度分布、结构延性等),顾及关键部位的细节,力求消除结构中的薄弱环节,从根本上保证结构的抗震性能。 1.2抗震概念设计的目标 实际地震的不可预知性,可供分析的地震资料的有限性,目前地震计算手段 的局限性,故重视建筑抗震概念设计,从某种意义上来说,也是对地震理论不完善所采取的弥补措施。抗震概念设计目标:“小震不坏,中震(设防烈度地震)可修,大震不倒”;以及为实现这一目标所采取的“两阶段设计步骤”,即:承载力验算和弹塑性变形验算。 2 建筑抗震结构设计的策略 2.1 采用合理的结构体系 2.1.1 影响结构体系的因素很多,如抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等,还应考虑技术、经济和使用条件等。目前我国比较常用的结构形式有:砖混结构、钢筋混凝土结构、钢- 混凝土组合结构(混合结构)、钢结构。砖混结构以砖墙作为抗侧力构件,在地震力作用下,易发生剪切破坏。混凝土结构包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。在地震力作用下,不同结构形式,不同抗侧力构件,发生不同破坏(剪切变形,弯曲变形)。 2.1.2 结构抗震设计的关键是解决承载力、刚度和延性问题: 1)对于非抗震结构,足够的材料强度和刚度是结构设计需要考虑的问题,而对于抗震结构除了要承担常规荷载外还要承担地震动作用,其材料强度和刚度不是越大越好(如抗弯强度过高不利于抗剪,刚度过大也会加大结构的地震作用),而需要控制在合理的范围内。2)结构体系由各类构件相互连接组成,抗震结构构件应具有必要承载力、合理的刚度、良好的延性、可靠的连接,使相互之间合理均衡。 3)结构构件应具有良好的延性(即变形能力和耗能能力),延性可以增加结构的抗震潜力,增强结构的抗倒塌能力。结构抗震设计的本质就是对结构承载力、刚度和延性的合理把握问题。 2.2 选择合理的平面和立面布置 2.2.1 建筑布置对结构的规则性影响重大,抗震性能良好的建筑,需要建筑师与结构工程师的互相配合。不应采用严重不规则的设计方案,避免采用特别不规则的方案。 2.2.2 建筑形体及其构件布置应避免形成平面和竖向的不规则。平面不规则主要关注的是结构的扭转和水平传力途径的有效性问题,体现在扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续;竖向不规则主要关注薄弱层问题及竖向传力途径的有效性问题,体现在侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变。 2.3 选择合理的结构计算方法进行结构分析 2.3.1 结构分析是结构设计的前提,是结构设计的重要依据性工作,采用合理的计算模型,合理的计算假定,合理选用计算程序,必要时的多模型多程序比较分析等对结构设计关系重大。 2.3.2 目前的地震作用计算方法主要有: 1)高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法;对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。 2)高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构,可采用底部剪力法。3)时程分析法作为振型分解反应谱法的补充计算方法。根据结构的规则性,依据相关规范的规定,在多遇地震下进行弹性时程分析,在罕遇地震下进行弹塑性时程分析。 2.3.3 结构抗震设计应根据不同要求,对同一结构布置采取不用的计算假定。比如对结构进行不规则判别,选用在规定的水平力作用下,考虑偶然偏心等。比如配筋设计计算,根据工程具体情况,采用刚性楼板假定、分块刚性楼板假定、弹性楼板假定及零刚度楼板假定,考虑双向地震,框架柱配筋按单向偏心计算或按双向偏心计算等。 2.4 抗震措施及抗震构造措施 2.4.1 抗震措施要求做到“四强、四弱”。 1)强柱弱梁:目的是框架在地震情况下产生梁铰机制,即要求柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全,可能会整体倒塌,后果严重。 2)强剪弱弯:弯曲破坏是延性破坏,是有预兆的——如开裂或下挠等,而剪切破坏是一种脆性破坏,没有预兆,瞬时发生,没有防范,要避免。 3)强节点弱构件:因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效,故要求节点的承载力应高于连接构件。

结构抗震设计(试题及答案)

44、场地 参考答案: 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,居民小区和自然村或不小于1.0 km2的平面面 45、反应谱 参考答案: 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的关系曲线 46、地震波 参考答案: -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,这就是地震波,地震波是一种弹性波 47、强柱弱梁 参考答案: 结构设计时希望梁先于柱发生破坏,塑性铰先发生在梁端,而不是在柱端。 48、动力自由度 参考答案: 简单的说就是自由度。是用了确定一个体系在振动过程中全部质量的位置所需独立几何参数的数目。 49、二阶效应 参考答案: 相对钢筋混凝土结构房屋,钢结构房屋较揉,容易产生较大的侧向变形。在这种情况下,重力荷载与侧向位也即所谓的二阶效应。 50、场地土的液化 参考答案: 饱和的粉土或砂土,在地震时由于颗粒之间的孔隙水不可压缩而无法排出,使得孔隙水压力增大,土体颗粒的部或全部处于悬浮状态,土体的抗剪强度接近于零,呈现出液态化的现象。 51、基本烈度 参考答案: 50年期限内,一般场地条件下,可能遭受超越概率10%的烈度值 52、等效剪切波速 参考答案: 若计算深度范围内有多层土层,则根据计算深度范围内各土层剪切波速加权平均得到的土层剪切波速即为等效剪 53、重力荷载代表值 参考答案: 结构抗震设计时的基本代表值,是结构自重(永久荷载)和有关可变荷载的组合值之和。

54、什么是楼层屈服强度系数?怎样判别结构薄弱层位置? 参考答案: 什么是楼层屈服强度系数?怎样判别结构薄弱层位置? 答:楼层屈服承载力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相对关系。5分 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, 55、什么是鞭端效应,设计时如何考虑这种效应? 参考答案: 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,震为鞭端效应;(5分)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 56、简述框架节点抗震设计的基本原则。 参考答案: 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、梁柱纵筋在节点区内应有可靠的锚固; 5、节点配筋不应使施工过分困难。 57、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? 参考答案: 动力系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与地震地面运动最大加速度的比值; 地震系数是地震地面运动最大加速度与重力加速度的比值; 水平地震影响系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与重力加速度的比值; 水平地震影响系数是地震系数与动力系数的乘积 58、简述两阶段三水准抗震设计方法 参考答案:

建筑结构抗震设计方法

谈建筑结构抗震设计方法 摘要:地震具有突发性,且可预见性低,因此应以贯彻预防为主要方针,而其最根本的就是要搞好抗震设防和提高现代高层建筑抗震能力。本文从多个角度的建筑抗震设计方法,建筑抗震概念设计两方面进行概述。 地震是自然灾害在我国比较常见的之一,它的特点是突发性强,破坏性和可预见性低,所以为了增强建筑结构的抗震性能,一定要科学合理的抗震设计,有效提高现代建筑的抗震性能,以预防为主,从根本上有效保证建筑物的抗震性能,如何尽量减少地震所造成的破坏和损失。 一、建筑抗震概念设计 地震是一种难以把握的随机振动,其自身的复杂性和不确定性对于准确预测房屋遭遇的参数和特性无非是现代建筑科技的挑战。抗震在结构分析方面仍存在许多不确定性因素,例如未充分考虑非弹性性质,空间结构作用和阻尼变化,材料实效等诸多因素,因此抗震设计不能完全依赖计算得到的结果。长期抗震经验总结的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理论应是抗震问题的基本立足点,同时也是良好结构性能的决定因素。 1 建筑场地的选择 地震中经常出现的“轻灾区有重灾,重灾区有轻灾的现象,就是由于地震对房屋的破坏不只是在结构上还有对房屋周围场地条件的破坏。例如地基土的不均匀沉陷滑坡,粉土沙土液化,地表的错动

与地裂。抗震设防区的建筑工程场地选择应遵循以下几点原则:(1)密实均匀的中硬场地土和开阔平坦的坚硬场地土是建筑抗震有利地段的最好选择。 (2)避开对建筑抗震的不利地段,例如突出的山嘴、高耸孤立的山丘、河岸和边坡边缘、采矿区、软弱场地土、非岩质陡坡、在平面分布上岩性状态成因明显不均匀的场地土。 二、建筑结构抗震设计的主要方法 建筑结构的抗震设计所采用的方法是多样的,在抗震设计过程中不但要设计出完美的方案,还应该做好建筑物的补救措施。因此,通常建筑师在抗震设计过程中需要进行综合分析,合理的对结构的布置与材料使用进行探讨,这将直接影响到建筑结构抗震能力的效果。所以,在设计过程中要合情合理,不偷工减料,这样才能够最大程度的减轻地震带来的破坏。 1、建筑抗震结构体系的选择 建筑的抗震结构体系是建筑结构设计需要重点考虑的内容,建筑结构方案的选择是否合理对整个建筑的安全性与经济性起着至关重要的作用。具体来看,应该从以下几个方面进行设计: (1)建筑结构体系应该尽量避免由于部分结构或作建筑构件破坏而造成整个结构失去抗震能力,甚至失去其自身的承载能力。抗震结构设计的一个基本原则就是要求结构具有足够的赘余度以及内力的重分配能力,即使由于地震而使得建筑结构的部分构件丧失,其他的构件依然可以承担其建筑载荷的能力,保证整个结构的稳定性;

浅谈日本建筑抗震技术

浅谈日本建筑抗震技术 摘要:日本每年发生有感地震约1000多次,其中6级以上的地震每年至少发生1次。频繁的地震灾害使日本的抗震技术快速发展、完善,并形成了比较完整的技术体系。本文将介绍日本建筑抗震技术体系的各个方面,希望能为同样是地震重灾国的我国,提供借鉴,引起更多研究者的思考。 关键词:耐震,减振,免震,强震观测,振动台 0引言 据我国国家地震台网测定,北京时间2011年1月3日4时20分,在智利中部发生7.1级地震。这是距离我们最近的一次大地震。地震一直是伴随着人类文明发展的重大自然灾害之一。日本是世界公认的地震重灾国,每年发生有感地震约1000多次,全球10%的地震均发生在日本及其周边地区。其中6级以上的地震每年至少发生1次。[1]如图1、2所示。然而,频繁的地震灾害,却使日本的抗震技术快速发展、完善,并形成了比较完整的技术体系。自1998年至2007年,日本共发生震级为6.0以上的地震199次,约占全球同等规模地震总数961的20.7%左右,但由其导致的灾害死亡人数仅占世界的9%(中国却占约30%)。由此可见,日本抗震技术体系的先进与完善。 图1 全球地震分布图2 日本周边发生过的地震 1.日本的地理概况 日本位于亚欧大陆东端,陆地面积377880平方公里。由于日本列岛正好位于亚欧板块与太平洋板块交界处,按照地质板块学说,太平洋板块比较薄,密度比较大,而位置相对低一些。当太平洋板块向西呈水平移动时,它就会俯冲到相邻的亚欧板块之下。于是,当亚欧板块与太平洋板块发生碰撞、挤压时,两大板块交界处的岩层便出现变形、断裂等运动,从而产生火山爆发、地震等。 2.日本建筑抗震发展历史 由于日本地震多发,很早日本就对建筑的抗震性能进行研究。早在一百多年前,1891年浓尾大地震砖结构建筑被毁严重时,就开始探讨采取什么措施,来抵御地震破坏。 20世纪初,日本学者大森房吉提出近似分析地震动影响的静力计算法。日本从美国引进钢结构和钢筋混凝土结构技术后,不久,日本的钢结构建筑创始人、东京大学教授佐野利器于1914年发表了《家屋抗震结构论》。首先提出了“抗震结构”的概念,并创造性提出了用“静态”的水平力,代替“动态”的地震力的“度震法”,来进行建筑结构的抗震计算,为现代结构抗震的计算奠定了基础。

关于结构抗震设计的若干概念说明

关于结构抗震设计的若干概念说明 上海爱建建筑设计院有限公司蒋浩良 一、重要概念: 1、抗震设计: 抗震设计主要包括:概念设计、抗震计算(包括荷载计算、地震作用计算、抗力计算等)、抗震措施(包括抗震构造措施)。 2、抗震计算与上机计算: ①地震作用计算是结构抗震设计的重要内容,是进行构件截面设计的重要依据。 抗震计算区别抗震验算(包括多遇地震作用下的截面抗震验算、变形验算)。 ②上机计算:除了“地震作用计算和抗力计算”外,计算程序还要根据规范要求进行地震效应放大和配 筋调整等内容。 3、抗震措施与抗震构造措施: 抗震措施:除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。 抗震构造措施:一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。抗震构造措施用来确保结构的整体性、加强局部薄弱环节并保证抗震计算结果的有效性。 砌体结构:抗震措施依据房屋高度、结构形式、抗震设防标准等确定。 其他结构形式:抗震措施依据结构形式、抗震设防烈度等确定。 二、抗震设防标准的调整: 《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)第3.0.3条——调整地震作用计算所用设防标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.3.2条、3.3.3条。——调整抗震构造措施所用设防标准 结论:1)由上表可见,影响房屋抗震设防标准的主要因素有:本地区的抗震设防烈度、设计地震动参数

(基本地震加速度)、建筑场地类别和建筑抗震设防类别。 2)上表调整后的设防标准主要用于确定结构的抗震等级。 三、结构抗震分析内容: 1、小震弹性:采用两个不同力学模型,并对其计算结果进行分析比较。《抗规》3.6.6条 计算内容:指标计算(刚性楼板假定)、配筋计算(弹性楼板假定,考虑双向地震或偶然偏心)。 弹性时程分析法(多遇地震下)——《抗规》5.1.2条-3,与振型反应谱法计算结果进行比较 2、中震不屈服:(中震计算包括中震弹性和中震不屈服两部分设计) ①保证基底不出现拉应力,复核底部加强部位配筋并验算结构的抗倾覆。同时运用该计算结果对小震时 底部加强部位的配筋进行复核,取两者计算的较大值进行实际配筋。 3、大震不倒: 弹塑性时程分析法(罕遇地震下结构的变形)。《抗规》5.1.2条-4,5.5.2条-2。 静力弹塑性分析方法——PKPM_PushOver 动力弹塑性分析方法(弹塑性时程分析法)——PKPM-Sausage,EPDA等。 四、构造要求 1.楼板连接薄弱处除了采用SLABCAD(单独计算)、PMSAP(与整体一起计算)复杂楼板有限元分析外, 还应采取相应的构造措施(楼板加厚,双面双向配筋加强),内凹过深处可适当增加楼板宽度或梁。2.地下室作为嵌固端,其上一层当为框架——抗震墙结构时,弹性层间位移角限值控制在1/2000。 上海《抗震设计规程》表5.5.1条。 3.结构存在设备层,造成上下侧向刚度不连续,对刚度小的楼层地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数。 上海《抗震设计规程》3.4.4条-2。 《高规》3.5.8条,乘以1.25的增大系数。

抗震设计方法综述

抗震设计方法综述 作者:佚名文章来源:不详 抗震设计方法一:基于承载力设计方法 基于承载力设计方法又可分为静力法和反应谱法。静力法产生于二十世纪初期,是最早 的结构抗震设计方法。上世纪初前后日本浓尾、美国旧金山和意大利Messina的几次大地震 中,人们注意到地震产生的水平惯性力对结构的破坏作用,提出把地震作用看成作用在建筑 物上的一个总水平力,该水平力取为建筑物总重量乘以一个地震系数。意大利都灵大学应用 力学教授M.Panetti建议,1层建筑物取设计地震水平力为上部重量的1/10,2层和3层取 上部重量的1/12。这是最早的将水平地震力定量化的建筑抗震设计方法。日本关东大地震后, 1924年日本都市建筑规范"首次增设的抗震设计规定,取地震系数为0.1。1927年美国UBC 规范第一版也采用静力法,地震系数也是取0.1。用现在的结构抗震知识来考察,静力法没 有考虑结构的动力效应,即认为结构在地震作用下,随地基作整体水平刚体移动,其运动加 速度等于地面运动加速度,由此产生的水平惯性力,即建筑物重量与地震系数的乘积,并沿 建筑高度均匀分布。考虑到不同地区地震强度的差别,设计中取用的地面运动加速度按不同 地震烈度分区给出。根据结构动力学的观点,地震作用下结构的动力效应,即结构上质点的 地震反应加速度不同于地面运动加速度,而是与结构自振周期和阻尼比有关。采用动力学的 方法可以求得不同周期单自由度弹性体系质点的加速度反应。以地震加速度反应为竖坐标, 以体系的自振周期为横坐标,所得到的关系曲线称为地震加速度反应谱,以此来计算地震作 用引起的结构上的水平惯性力更为合理,这即是反应谱法。对于多自由度体系,可以采用振 型分解组合方法来确定地震作用。反应谱法的发展与地震地面运动的记录直接相关。1923年, 美国研制出第一台强震地震地面运动记录仪,并在随后的几十年间成功地记录到许多强震记 录,其中包括1940年的El Centro和1952年的Taft等多条著名的强震地面运动记录。1943 年M.A.Biot发表了以实际地震纪录求得的加速度反应谱。二十世纪50到70年代,以美国的 G. W. Housner、N. M. Newmark和R. W. Clough为代表的一批学者在此基础上又进行了大 量的研究工作。对结构动力学和地震工程学的发展作出了重要贡献,奠定了现代反应谱抗震 设计理论的基础。然而,静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式来反映地震作用,并 按弹性方法来计算结构地震作用效应。当遭遇超过设计烈度的地震作用,结构进入弹塑性状 态,这种方法显然无法应用。同时,在由静力法向反应谱法过渡的过程中,人们发现短周期 结构加速度谱值比静力法中的地震系数大1倍以上。这使得地震工程师无法解释以前按静力 法设计的建筑物如何能够经受得住强烈地震作用。 抗震设计方法二:基于承载力和构造保证延性设计方法 为解决由静力法向反应谱法的过渡问题,以美国UBC规范为代表,通过地震力降低系数 R将反应谱法得到的加速度反应值am降低到与静力法水平地震相当的设计地震加速度ad, ad=am/R地震力降低系数R对延性较差的结构取值较小,对延性较好的结构取值较高。尽管 最初利用地震力降低系数R将加速度反应降下来只是经验性的,但人们已经意识到应根据结 构的延性性质不同来取不同的地震力降低系数。这是考虑结构延性对结构抗震能力贡献的最 早形式。然而对延性重要性的认识却经历了一个长期的过程。在确定和研究地震力降低系数 R的过程中,G. W. Housner和N. M. Newmark分别从两个角度提出了各自的看法。G. W. Housner认为考虑地震力降低系数R的原因有:每一次地震中可能包括若干次大小不等的较 大反应,较小的反应可能出现多次,而较大的地震反应可能只出现一次。此外,某些地震峰 值反应的时间可能很短,震害表明这种脉冲式地震作用带来的震害相对较小。基于这一观点, 形成了现在考虑地震重现期的抗震设防目标。随着研究的深入,N. M. Newmark认识到结构

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