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高层建筑结构设计课后习题解析及复习试题(含答案)

钱稼茹 赵作周 叶列平 编 / 中国建筑工业出版社

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 第三章

3.1 计算总风荷载和局部风荷载的目的是什么?二者计算有何异同?

答: (1)总风荷载是建筑物各表面承受风作用力的合力,是沿高度变化的分布荷载,计算总风荷载的目的是为了计算抗侧力结构的侧移及各构件内力。 局部风荷载是用于计算结构局部构件或围护构件与主体的连接。 (2)二者的异同:二者都用下列公式计算但计算局部风荷载的时候采用的是部风荷载体型系数。

 3.4 地震地面运动特性用哪几个特征量来描述?结构破坏与地面运动特性有什么关系?

答:(1)地震地面运动的特性可用三个量来描述:强度(由振幅值大小表示)、频谱和持续时间。 (2)结构破坏与地面运动特性有着密切的关系,主要表现在:强烈地震的加速度或速度幅值一般很大,但如果地震时间很短,对建筑物的破坏性可能不大;而有时地面运动的加速度或速度幅值并不太大,而地震波的卓越周期与结构的基本周期接近,或者振动时间很长,都可能对建筑物造成严重影响。

 3.5什么叫地震地面运动的卓越周期?卓越周期与场地有什么关系?卓越周期与场地特征周期有何关系?答:

(1)地震地面运动的卓越周期是指地震功率谱中能量占主要部分的周期。 (2)卓越周期与场地的关系:硬土的卓越周期短;软土的卓越周期长。 (3)卓越周期T与特征周期Tg间的关系应理解为: 二者都是场地固有周期 T0的不同预测值, 因预测方法不同而冠以不同的名称。

3.6地震作用与风荷载各有什么特点?

答:(1)地震作用的特点:地震时,由于地震波的作用产生地面运动,并通过房屋基础影响上部结构,使结构产生震动,这就是地震作用。地震波会使房屋产生竖向震动和水平震动,一般对房屋的破坏主要是由水平振动造成。设计中主要考虑水平地震作用,只有震中附近的高烈度区或竖向振动会产生严重后果时,才同时考虑竖向地震作用。地震地面运动是一种随机振动;强烈地震时加速度峰值或速度峰值(振幅)往往很大,但如果地震时间很短,对建筑物的影响也可能不大。而有时地面运动的加速度或速度峰值并不太大,而地震波的特征周期与结构物的基本周期接近,或者振动时间很长,都可能对建筑物造成严重影响。 (2)风荷载的特点:风的作用是不规则的,风压随着风速、风向的紊乱变化而不停的改变,风荷载是随时间而波动的动力荷载,但在房屋设计中一般把它看成静荷载。在设计抗侧力结构、围护构件及考虑人们的舒适度时都要用到风荷载。

3.7什么是小震、中震和大震?其概率含义是什么?与设防烈度是什么关系?抗震设计目标要求结构在小震、中震和大震作用下处于什么状态?怎样实现?

答:小震指该地区50年内超过概率约为63%的地震烈度,即众值烈度,又称多遇地震。

中震指该地区50年内超过概率约为10%的地震烈度,又称为基本烈度或设防烈度。

大震指该地区50年内超越概率约为2%-3%的地震烈度,又称为罕遇地震。

在小震作用下,房屋应该不需修理仍可继续使用;在中震作用下。允许结构局部进入屈服阶段,经过一般修理仍可继续使用;在大震作用下,构件可能严重屈服,结构破坏,但房屋不应倒塌、不应出现危及生命财产的严重破坏。

3.8什么是抗震设计的二阶段方法?为什么要采用二阶段设计方法?

答:第一阶段为结构设计阶段。在初步设计及技术设计时,就要按有利于抗震的做法去确定结构方案和结构布置,然后进行抗震计算及抗震构造设计。在这阶段,用相应于该地区设防烈度的小震作用计算结构的弹性位移和构件内力,并进行结构变形验算,用极限状态方法进行截面承载力验算,按延性和耗能要求进行截面配筋及构造设计,采取相应的抗震构造措施。

第二阶段为验算阶段。一些重要的或特殊的结构,经过第一阶段设计后,要求用与该地区设防烈度相应的大震作用进行弹塑性变形验算,以检验是否达到了大震不倒的目标。

3.10什么是地震系数k,动力系数β和地震影响系数α?写出βακ的表达式。β谱曲线有什么特点?

答:地震系数k即地面运动最大加速度与g的比值。动力系数β即结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的放大系数。地震影响系数α是地震系数乘以动力系数。

α=kβ

3.11什么是特征周期分组?对设计反应谱有什么影响?

答:地震影响曲线上由最大值开始下降的周期称为场地特征周期Tg,Tg愈大,曲线平台段

3.12 地震作用大小与场地有什么关系?请分析影响因素及其影响原因。如果两幢相同建筑,基本自震周期是3s,建造地点都是属于第一组,分别建在分别建在Ⅰ类场地和类场地和Ⅳ类场地,它们地震作用相差多少?如果它们建筑地点分别为第一组和第三组,都是建在Ⅳ类场地上,地震作用又相差多少?

 答: (1)对于同一个设计地震分组,场地类别越高,特征周期越大,对长周期结构越不利。这是因为不同性质的土层对地震波包含的各种频率成分的吸收和过滤效果不同,场地土愈软,软土覆盖层厚度愈大,场地类别就愈高,从而特征周期就愈大。

 

3.13 计算水平地震作用有哪些方法?适用于什么样的建筑结构?

答:计算水平地震作用方法可分为静力法、反应谱方法和时程分析法三大类。

3.14 计算水平地震作用时,重力荷载怎么计算?各可变荷载的组合值系数为多少各可变荷载的组合值系数为多少?

答:计算水平地震作用时,计算重力荷载即计算结构等效总重力荷载0.85eqEGG=,其中EG是结构总重力代表值,为各层重力荷载代表值之和。重力荷载代表值是指100%的恒荷载、50%~80%的楼面活荷载和50%的雪荷载之和

3. 15 用底部剪力法计算水平地震作用及其效应的方法和步骤如何?为什么在顶部有附加水平地震作用?

答:(1)用底部剪力法计算地震作用时,将多自由度体系等效为单自由度体系,只考虑结构基本自振周期计算总水平地震力,然后再按一定规律分配到各个楼层。 (2)在顶部附加水平地震作用的原因是为了考虑高振型对水平地震力沿高度分布的影响。


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