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
地下结构的抗震分析
本报告做出了针对当前地下结构抗震分析的总结，对当前工程师使用的对地下结构进行地震效应的量化分析的方法进行了描述。将确定性及概率性这两种抗震风险分析进行了总结。对恰当的地基运动参数的发展变化进行了简要的叙述，包括峰值速度和加速度，目标反应谱及地基运动时间维度上的过往。一般来说，地下结构的抗震荷载设计是以周围的土地对地下结构产生的形变和拉应力为特点，或者是两者之间的相互作用进行研究的。 在拟静态分析法中，土地的形变是由于静荷载或者土壤和结构之间的相互作用力造成的，并不包含动态荷载或者地震波传播的影响；而在动态分析法中，则是通过数值分析工具，如有限元或者有限差分析法来针对土壤和结构之间的动态作用进行分析。本报告还讨论了一些特殊的设计中的问题，包括隧道的分段隧道的连结设计及隧道进口建筑与隧道的连结设计。 一、地下结构的抗震设计分析方法 1. 确定性抗震风险分析 确定性抗震风险分析包括一个特定的总结现场土地运动的抗震方案。这个方案要求假定一次特定规模的发生在特定地点的地震。Reiter 在1990年将该方法分为四步，如图1所示
图1 确定性抗震风险分析步骤流程 （1）识别并描述所有在该地点能产生显著地基运动的地震来源，包括其各自的几何特点以及地震潜力。最明显的特性描述地震区通常是断层的存在。Reiter 在1990年生成一个详尽的列表功能来表明可能在给定地区的断层。然而，断层的存在并不一定意味着该地区要去积极的应对这一个潜在的地震风险。其中的标准有相当大的分歧，尤其是在论述一个不活动的断层的标准时。基于美国核监管委员会的1978年联邦法规，规定能动断层这个词来表明一个断层在过去的活动35 000-500 000年有过运动。对于非民用基础设施，更短时间尺度将被使用。 （2）选择“源到特定地点”距离参数的每个源，通常是最短的震中震源定位距离，或距离最近的破裂部分的断层的距离。最近的破裂断层距离比震中距更有意义，特别是对大地震的地方，断层破裂扩展的距离超过了50岁公里。
抗震结构计算设计如何做到合理 摘要：本文通过1个六层钢筋混凝土框架结构的工程案例，对抗震结构设计如何分析，如何抓住结构抗震设计中概念设计、自振周期、周期比、位移比、刚度比、剪重比这6个关键点来保证结构抗震设计的合理性。 关键词：抗震结构；计算分析设计；合理 如何对计算结果进行分析判断是个非常细致、繁琐的过程，笔者根据以往的设计经验，舍弃次要的，抓住主要，即抓住能分析判断结构计算结果是否正确合理的6个关键点。笔者针对一栋多层钢筋混凝土框架结构设计全过程进行分析、调整、比较，现将其计算结果判断方法提供如下： 工程概况及基本参数，一栋六层钢筋混凝土框架结构，呈矩形平面布置；抗震设防烈度为8度，框架抗震等级为Ⅱ级，场地类别为Ⅱ类；设计地震分区为二组，设计基本地震加速值为0.2g，场地特征周期为Tg=0.40s，水平地震影响系数取Xmax=0.160s，周期折减系数Tc=0.75；柱混凝土强度采用C40，框架梁、楼板混凝土强度等级为C30，框架柱、梁受力主筋采用Ⅲ级钢，设计强度取值fy=360N/mm2。针对本工程的特点，笔者重点抓住6个关键点进行分析判断。 1 结构计算前的抗震概念设计 所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想并在这些原则和思想指导下进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。结构计算前的抗震概念设计判断，将有助于明确抗震设计思想，灵活、恰当地运用抗震设计原则，使我们不致陷于盲目的计算工作，从而做到比较合理地进行抗震设计。 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2012）第3.4.2条、3.5.2条明确规定：建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变；抗侧力构件的布置，要有合理的地震作用传递途径，结构体系应具有明确的计算简图，应避免因局部突变形成薄弱部位，产生较大的应力集中或塑性变形集中，结构在两个主轴方向动力特征接近或宜接近，这是结构计算前结构工程师应掌握的最基本的抗震概念设计。笔者认为抓住了抗震概念设计的事前判断，结构设计结果一般情况下不会失真，使计算结果能限制在合理的范围内调整。本工程抗侧力构件两主轴均由梁、柱刚节点组成，楼板为现浇并且无大洞口，竖向刚度分布较均匀，无大进大出的突变，抗侧力构件截面尺寸自下而上逐渐减小。柱断面1层650mm×650mm，2～3层550mm×550mm，4层以上500mm×500mm，框架主梁纵向400mm×600mm，横向400mm×700mm，本工程采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的多层版SATWE软件计算，软件各项技术条件符合规范及有关标准的规定，符合结构计算的基本假定。
设计计算书 一、总体设计思路 1、采用“板→梁→柱→基础”结构，传力路线简单明确。 2、保证结构各部分强度。 3、保证结构稳定性。 4、在保证强度、稳定性的前提下，调整结构，使固有频率远离共振区，从而尽量降低动力系数β。 5、尽量减轻自重。 二、基本参数 1、高度 从底座板上表面开始计算。共四层。 第一层：基础高度20mm ；净高151mm ；梁、板高度33mm 。总计204mm 。 第二层：净高101mm ；梁、板高度33mm 。总计134mm 。 第三层：净高102mm ；梁、板高度27mm 。总计129mm 。 第四层：净高101mm ；梁、板、卡槽高度47mm 。总计148mm 。 总高：615mm 。 2、面积 前三层面积相同，顶层稍有增加，均按前三层取值 楼板面积+四个柱面积： 164×164+4×（20×13）＝27936（mm 2）＝279.36（cm 2） 3、荷载 单层承受质量：M ＝279.36×10＝2793.6（g ）=2.7936（kg ） 单层重力荷载：G ＝Mg=2.7936×9.8=27.37728（N ），取G 为27N 。 结构等效总重力荷载：Geq= i G 85.0=0.85×4×27=91.8（N ） 取水平地震影响系数为1，按第一主振型近似计算（参见图2），各层水平地震作用为： 图1 模型图
F 1＝10.7N ，F 2＝18.9N ，F 3＝27N ，F 4＝35.2N 取F 1＝11N ，F 2＝19N ，F 3＝27N ，F 4＝36N 三、结构计算 1、材料的力学指标 弹性模量：8900 N/mm 2 2、振动沿短跨方向时，结构强度、稳定性计算 将结构沿对称平面分为两部分，取一侧进行计算，计算简图如图3所示。 （1）荷载 各层竖向荷载为原来一半： N ＝0.5G=0.5×27=13.5（N ） 各层水平地震作用为原来一半： P 1＝0.5F 1＝0.5×11＝5.5（N ） P 2＝0.5F 2＝0.5×19＝9.5（N ） P 3＝0.5F 3＝0.5×27＝13.5（N ） P 4＝0.5F 4＝0.5×36＝18（N ） （2）几何特性 a 、柱： 面积 A ＝6×19＝114（mm 2） 惯性矩 I ＝19×63／12＝342（mm 4） 抗弯截面模量 W ＝19×62／6＝114（mm 3） 170 130 130 130 F 4 F 3 图 2 水平地震作 图3 短跨方向计算简图 图4 柱橫截面
记号的含义 螺旋弹簧的设计时候使用的记号如下表1所示。横弹性系数G的值如表2所示。表１.计算时使用的记号及单位 记号记号的含义单位 d 材料的直径mm D1 弹簧内径mm D2 弹簧外径mm D 弹簧平均径mm Nt 总圈数— Na 有效圈数— Hs 试验载荷下的高度mm Hf 自由高度mm c=D/d 弹簧指数— G 横弹性指数N/mm2 P 弹簧所受负荷N δ弹簧的弯曲mm k 弹簧定数N/mm τ0扭转应力N/mm2 τ扭转修正应力N/mm2
记号 记号的含义单位 κ应力修正系数—表2.横弹性系数：G（N/m㎡） 材料G的值 弹簧钢钢材 高碳素钢丝 高强钢丝 油回火钢丝 7.85×104 不锈钢 SUS304 SUS316 SUS631J1 6.85×104 6.85×104 7.35×104黄铜丝 3.9×104锌白铜丝 3.9×104磷青铜丝 4.2×104铍铜丝 4.4×104 螺旋弹簧的设计用基本计算公式 螺旋弹簧的负荷和弹簧定数?弯曲的关系具有线性特征弹簧的负荷和弯曲是成比例的。 从螺旋弹簧的尺寸求弹簧的定数 压缩螺旋弹簧的素線径因扭转而产生弯曲的弹簧定数K 螺旋弹簧的扭转应力
螺旋弹簧的扭转修正应力 螺旋弹簧试验载荷下高度（端面磨削的情况下） 螺旋弹簧两端的各厚度之和 不同材质螺旋弹簧在高温时的机械特性 表3. 不同温度下弹簧的横弹性定数（N/mm2） 材質環境100℃200℃300℃400℃500℃600℃SUP10 通常76500 74300 ————SUS304 耐蚀?高温68100 66200 ————SUS316 耐蚀?高温68100 66200 ————SKD4 高温77000 74700 71600 69000 ——INCONEL X750 耐蚀?高温77700 76600 74700 72800 70900 —INCONEL 718 耐蚀?高温74700 72400 70100 67800 65900 63600 C5191 耐蚀—————— 表4. 不同温度下弹簧的容许应力（N/mm2） 材質応力位置100℃200℃300℃400℃500℃600℃SUP10 τ ０490 410 ———— SUS304 τ ０0.7a 0.5a ————
弹簧弹力计算公式详解 压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧是三种最为常见的弹簧，压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧的弹力怎么计算，东莞市大朗广原弹簧制品厂为您详解，压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧的弹力计算公式。 一、压力弹簧 ·压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷; ·弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm); ·弹簧常数公式(单位：kgf/mm)： G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ;不锈钢丝G=7300 ，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 弹簧常数计算范例: 线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=5.5圈,钢丝材质=琴钢丝 二、拉力弹簧 拉力弹簧的k值与压力弹簧的计算公式相同 ·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹
簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 ·初张力=P-(k×F1)=最大负荷-(弹簧常数×拉伸长度) 三、扭力弹簧 ·弹簧常数：以k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷(kgf/mm). ·弹簧常数公式(单位：kgf/mm): E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200 ,黄铜线E=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416
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。
浅析地下室结构设计 关键词：地下室结构设计；结构平面设计；抗震设计 论文摘要：随着高层建筑的飞速发展，其建筑设备用房、地下消防水池和汽车停车位多功能都应用在地下室，因此在高层建筑设计中，地下室结构设计难点繁多、意义重大。文章分析了地下室结构设计中的难点问题，并针对性提出了优化设计的方案。 一、地下室结构设计难点概述 地下室工程涉及的专业极为复杂，在建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言，塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题，但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏，加上地下室防水工程是一项系统性工程，涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素，因此造成了地下室结构设计难点繁多，一般来讲概括起来为：（1）结构平面设计；（2）抗震设计；（3）地下室抗浮、抗渗设计；（4）外墙结构设计。 二、建筑工程地下室结构优化设计 （一）结构平面设计 在高层建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。 （二）抗震设计 一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为：多层建筑中半地下室埋深不够，房屋层数包括半地下室层已达8层，层数和总高度超过要求，违反GB50011-2001第7.1.2条。地下室顶板为上部结构嵌固端，地下室一层抗震等级定为三级，而上部结构为二级，按 GB50011-2001第6.1.3条地下室也应为二级。 若地下室设计不当，对其整体的抗震性能会产生较大的影响。根据施工图审查要点，一般来讲，对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱应协调统一。对地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，应采取一定的措施进行处理，否则不应作为上部结构的部位。相关规范明确规定，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼，盖应采用梁板结构，地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构的部位。结构计算应向下计算至满足要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上计算，并应包括地下层。 （三）地下室抗浮、抗渗设计
结构抗震设计复习题A 一、填空题： 1．设计基本地震加速度为50年设计基准期超过概率（ ）的地震加速度设计取值。 2．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称为（ ）。 3．所谓（ ），是指根据概念设计原则，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。 4．同一结构单元不宜部分采用天然地基，部分采用（ ）。 5．当按式RE VE A f V γ/≤验算不满足要求时，可计入设置于墙段中部符合相应条件的（ ）对墙体抗震受剪承载力的提高作用。 6．抗震结构体系应具有明确的（ ）和合理的地震作用传递途径；应具备必要的（ ），良好的（ ）和消耗地震能量的能力。 7．除强度与刚度要求外，在地震区结构要有良好的（ ）的能力，即延性要求。 8．有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于（ ）时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。 二、判断题： 1．构件节点的强度应低于其连接件的强度。（ ） 2．砌体房屋可不进行天然地基及基础的抗震承载力计算。( ) 3．构造柱、芯柱应先砌墙后浇混凝土柱。（ ） 4．梁端弯矩调幅不仅要对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅，同时也应对水平荷 载作用下的弯矩进行调幅。( ) 5．强剪弱弯是指防止构件在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏。 ( ) 6．丙类建筑应按本地区设防烈度降低一度考虑采用抗震措施。( ) 7．一般房屋计算中应考虑地震扭转效应。 ( ) 8．弹塑性变形验算是为了保证结构的正常使用。( ) 9．梁的弯曲强度宜大于剪切强度。 ( )
10． 楼层屈服强度系数y ξ越大，结构的弹塑性变形要求愈严格。( ) 三、简答题 1．何为两阶段设计方法？ 2．何为柱的轴压比？为什么限制轴压比？ 3．试回答公式()max 2152.0αηηαγ?? ????--=g T T 中各符号的意义。 4．底部剪力法的适用范围有哪些？ 5．影响场地土液化的主要因素有哪些？ 6．楼层屈服强度系数沿高度分布均匀应符合什么条件？按简化方法计算结构薄 弱层（部位）弹塑性变形时，如何确定结构薄弱层（部位）的位置？ 7．对于多层砌体房屋，楼层地震剪力在墙体中如何分配？ 8．在多层砌体房屋中圈梁有何作用？ 四、计算题 1、已知两质点体系，KN G KN G 294,49021==，振型向量)467.1,1()1(=X )135.1,1()2(-=X ，s T s T 175.0,425.021==，设防烈度8度（设计基本地震加速度为0.20g ），I 类场地，设计地震分组第二组，阻尼比0.05，试用振型分解反应谱法求多遇地震作用下各层层间剪力值。（12分） 2、多层砖砌体房屋底层两个不利墙段的有关参数如下表，试验算各墙段在水平地震作用下截面抗震受剪承载力。（10分） 注：1）不考虑构造柱对受剪承载力的提高作用； 2）V n f 045.012.11σζ+= 参考答案 一、填空题 1. 10% 2. 抗震设防烈度 3. 抗震构造措施 4. 桩基 5. 构造柱 6. 计算简图 抗震承载力 变形能力 7. 抵抗塑性变形 8. 15o 二、判断题
胡克弹性定律指出，在弹性极限范围内，弹簧的弹性力f 与弹簧的长度x 成正比，即f =-kx，k 是一个物体的质量弹性系数，该系数由材料的性质决定，负号表示弹簧产生的弹性力与其延伸(或压缩)方向相反弹簧常数: 以k 表示，当弹簧被压缩时，载荷(kgf/mm)增加1mm 的距离，弹簧常数公式(单位: kgf/mm) : k = (g d4)/(8dm3 nc) g = 钢丝的刚度模量: 钢琴丝g = 8000; 不锈钢丝g = 7300; 磷青铜丝g = 4500;黄铜丝g = 3500d = 线径= 0d = 外径= id = 内径= md = 中径= do-dn = 转速总数弹簧常数的计算例子: 线径= 2.0 mm，外径= 22 mm，总匝数= 5。5圈，钢丝材料= 钢琴钢丝k = (gxd4)/(8xdm3xnc) = (8000x24)/(8x203x3.5) = 0.571 kg f/mmpull，张力弹簧的k 值与压力弹簧的k 值相同。 张力弹簧的初始张力: 初始张力等于拉开彼此接近的弹簧所需的力，并发生在弹簧轧制成型之后。在制作张力弹簧时，由于钢丝材质、线径、弹簧指数、静电现象、油脂、热处理、电镀等的不同，使得各张力弹簧的初始张力不均匀。因此，在安装各种规格的张力弹簧时，应该预张力到平行弯道之间一定距离的力称为初张力。 初始张力= p-(kxf1) = 最大载荷-(弹簧常数x 拉伸长度)扭转弹簧常数: 以k 表示，当弹簧扭转时，载荷(kgf/m)增加1个扭转角。弹簧常数(单位: kgf/mm) : k = (exd #)/(1167 xdmxpnxr) e = 钢丝的刚度模量: 钢琴线e = 21000，不锈钢线e = 19400，磷青铜线e =
《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； (25)楼层屈服强度系数； (26)重力荷载代表值：建筑抗震设计用的重力性质的荷载，为结构构件的永久荷载（包括自 重）标准值和各种竖向可变荷载组合值之和； (27)等效总重力荷载代表值：单质点时为总重力荷载代表值，多质点时为总重力荷载代表值 的85%； (28)轴压比：名义轴向应力与混凝土抗压强度之比； (29)强柱弱梁：使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求；(30)非结构部件：指在结构分析 中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧向力的部件 二、简答题 1.抗震设防的目标是什么？实现此目标的设计方法是什么？ 答：目标是对建筑结构应具有的抗震安全性能的总要求。我国《抗震规范》提出了三水准的
地下结构抗震设计的分析方法及其现状 【摘要】地下结构抗震设计不同于地表结构的抗震设计，因此，分析其设计的分析方法很有必要。本文将从以下几个方面来具体分析地下结构抗震设计的分析方法和现状。 【关键词】地下结构；抗震设计；分析方法 一、前言 随着地下建筑物的增多，地下结构抗震设计成为了重点工程之一。地下结构抗震尤其特定的原理，必须要从特定的原理出发展开设计才能够保证设计的有效性和科学性，满足抗震的需要。 二、结构和土相互作用的分析模型 在地震作用时，地铁等地下工程结构和土会出现弹塑性和非线性的特点，相互之间的接触有可能出现局部的滑移和脱离。因此，在建立结构和土相互作用结构模型时要考虑结构材料的非线性、结构和地基接触的非线性、近场地基和远场地基的非线性等因素。目前对这几种非线性的单个研究已经很成熟，但是在实际工程中如何综合利用这些非线性的研究成果来建立合理的地铁等地下工程结构的分析模型还要进一步的讨论。 地铁车站等地下结构受到场地周围地基地震反应的影响十分显著，在地震作用时，地铁周围的土特别是上层覆土的重力作用对地铁结构的影响不容忽视，因此，如何在分析模型中体现地铁地基的静力作用和地基的半无限性也是一个很重要的问题。解决这一问题主要靠合理的设定静力人工边界和动力人工边界，但是目前的边界模型一般来说不适合应用与地下结构，很有必要发展一种对静力分析及动力分析都可以适用的静力—动力人工边界，直接在边界上输入地震波，计算结构的地震反应。 三、地下结构地震动反应的特点及其基本分析方法 从以往的震害报道中可以看出,地下结构与地面结构的振动特性有很大的不同: 1、地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著,结构的动力反应一般不明显表观出自振特性的影响； 2、地下结构的存在对周围地基震动的影响一般很小(指地下结构的尺寸相对于地震波长的比例较小的情况)；
弹力计算公式压力弹簧 初拉力计算 F0=〖｛π3.14×d 3 ｝÷(8×D)〗×79mpa F0=｛3.14×(5×5×5)÷(8×33)｝×79=117 kgf 1.压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； 2.弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； 3.弹簧常数公式（单位：kgf/mm）； K=(G×d4)/(8×D3×Nc) G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300 ，60Si2MnA钢丝G=7900，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500 d=线径(钢丝直径) D=中径 N=总圈数 Nc=有效圈数 F=运动行程(550mm) 弹簧常数计算范例： 线径=5.0mm , 中径=20mm , 有效圈数=9.5圈,钢丝材质=不锈钢丝 K=(G×d4)/(8×D3×Nc)=(7900×54)/(8×203×9.5)=8.12kgf/m m×(F=100)=812 kgf 拉力弹簧
拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度） 扭力弹簧 弹簧常数：以k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷(kgf/mm) 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： K=(E×d4)/(1167×D×p×N×R) E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000，不锈钢丝E=19400 ，磷青铜线E=11200 ，黄铜线E=11200 d=线径(钢丝直径) D=中径 N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416
地下结构抗震理论的研究现状及展望 摘要：地下工程的大规模兴起和地震的频发，使得地震对地下工程影响的研究在近几十年得到了很大的发展。无论就世界范围，还是我国的具体情况，该问题的研究都具有十分重要的现实意义。地下结构的震动特性与地面结构有很大差别，地下结构受到周围岩土介质很强的约束作用，在地震作用下自震特性表现的不很明显本文简要总结地下结构抗震的研究现状，并针对现阶段的研究进展进行合理展望。 关键词：地下工程；地震；抗震 研究现状： 地下结构在城市建设、交通运输、能源开发和国防工程等方面获得广泛应用。随着工农业生产的发展和城市化程度的提高，地下结构的重要性日益明显。目前，在世界范围内地下空间开发利用的热潮方兴未艾。我国大部分地区为地震设防区，随着地下结构建设规模的扩大，地下结构的抗震安全对于人民生命财产的保障以及城市生活的正常运行有着极为重要的意义。 在地震作用下，地下结构与地面结构的振动特性有很大的不同。二者作对比如下：（1）地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著，结构的动力反应一般不明显表现出自振特性的影响。地面结构的动力反应则明显表现出自振特 性，特别是低阶模态的影响。 （2）地下结构的存在对周围地基地震动的影响一般很小（指地下结构的尺寸相对于地震波长的比例较小的情况），而地面结构的存在则对该处自由场的地震 动发生较大的扰动。 （3）地下结构的振动形态受地震波入射方向变化的影响很大。地震波的入射方向发生不大的变化，地下结构各点的变形和应力可以发生较大的变化。地面结 构的振动形态受地震波入射方向的影响相对较小。 （4）地下结构在振动中各点的相位差别十分明显。地面结构在振动中各点的相位差别不是十分明显。 （5）一般而言，地下结构在振动中的主要应变与地震加速度大小的联系不很明显，但与周围岩土介质在地震作用下的应变或变形的关系密切。对地面结构 来说，地震加速度则是影响结构动力反应大小的一个重要因素。 （6）地下结构的地震反应随埋深发生的变化不很明显。对地面结构来说，埋深是
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20204812100 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
弹簧弹力计算公式 Revised by Liu Jing on January 12, 2021
弹力计算公式 压力弹簧 初拉力计算 F0=〖｛π3.14×d3｝÷(8×D)〗×79mpa F0=｛3.14×(5×5×5)÷(8×33)｝×79=117 kgf 1.压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的 负荷； 2.弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； 3.弹簧常数公式（单位：kgf/mm）； K=(G×d4)/(8×D3×Nc) G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300 ，60Si2MnA钢丝 G=7900，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500 d=线径(钢丝直径) D=中径 N=总圈数 Nc=有效圈数 F=运动行程(550mm) 弹簧常数计算范例： 线径=5.0mm , 中径=20mm , 有效圈数=9.5圈 ,钢丝材质=不锈钢丝 K=(G×d4)/(8×D3×Nc)=(7900×54)/(8×203×9.5)=8.12kgf/mm×(F=100)=812 kgf 拉力弹簧
拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度） 扭力弹簧 弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm) 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： K=(E×d4)/(1167×D×p×N×R) E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ，不锈钢丝E=19400 ，磷青铜线 E=11200 ， 黄铜线E=11200 d=线径(钢丝直径) D=中径 N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416
弹簧弹性势能公式的六种推导方法 摘要：本文用六种不同的方法，从六种不同的角度推导出弹簧弹性势能的表达式。 关键词：弹性势能，微元，积分，振动方程 我们知道，弹簧的弹性势能的表达式为2 2 1kx E p = ，k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量。但很多教材及教辅中都是直接给出公式，少有推导过程。笔者现用如下六种方法来推导弹簧弹性势能的表达式，加深读者理解和记忆，方便学习。 下文中，为方便讨论，忽略弹簧的质量及一切摩擦，且研究的都是水平弹簧振子，但推导出的结果适用于任何情况下的弹簧。 1 微元法 弹簧的弹性势能等于自势能零点开始保守力做功的负值。外力拉弹簧时，外力的功与弹簧反抗形变而施于外界之力做的功大小相等而符号相反，因此，弹性势能等于自势能零点开始外力做功的正值[1]。 取弹簧自由端为势能零点。设弹簧在外力F 的作用下发生形变量x ，将这个形变过程等分成很多小段，如n 段，那么每一小段中可近似认为拉力是不变的。 第1小段形变量22 11111...n x k x F W n x k F n x x =?===?，拉力的功，拉力 第2小段形变量22 222222..2.n x k x F W n x k F n x x =?===?，拉力的功，拉力 第3小段形变量22 333333..3.n x k x F W n x k F n x x =?===?，拉力的功，拉力 第n 小段形变量22 ...n nx k x F W n nx k F n x x n n n n n =?===?，拉力的功，拉力 所以，拉力的总功为
()()2 1. 321.3.2..2222 2 2222222321+=++++=++++=++++=n n n kx n n kx n nx k n x k n x k n x k W W W W W n 当2 2222 12.kx n n kx W n ==∞→时，。因为弹性势能等于自势能零点开始外力做功的 正值，所以弹簧的弹性势能2 2 1kx W E P ==。 2 动能定理法 取弹簧自由端为势能零点。设F 缓慢拉弹簧使其发生形变量x 。缓慢拉动意味着每一个位置都可看作是平衡状态，动能的变化0=?k E 。弹簧的弹力kx F =，因为F 与x 是线性关系，所以弹力的平均值为kx F 2 1 = ，外力F 的平均值也为kx 2 1 ，方向与弹簧弹力方向相反。设弹簧反抗外力做功为W ，由动能定理得 2 2 1 kx x F W W x F -=-=∴=+ 因弹簧弹性势能等于自势能零点开始保守力做功的负值，所以2 2 1kx W E P =-=。 3 积分法 取弹簧自由端为势能零点。设弹簧形变一微小量dx ，弹力做功为dW 。 k x d x F d x dW -=-= 两边积分： ??-=x k x d x dW 0 221kx W -=∴ 所以弹簧的弹性势能22 1 kx W E P =-=。 4 机械能守恒法
弹簧弹力计算 压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； 弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加 1mm距离的负荷(kgf/mm)； 弹簧常数公式（劲度系数）（单位：kgf/mm）：K=(G×ｄ４)／（８×Ｄｍ３×Ｎｃ） G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300；磷青铜线G=4500 ；黄铜线G=3500 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 弹簧常数计算范例:线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=5.5圈 ,钢丝材质=琴钢丝 K=(G×ｄ４)／（８×Ｄｍ３×Ｎｃ）＝（８０００×２４）／（８×２０３×３．５）＝０．５７１ｋｇｆ／ｍｍ 拉力弹簧 拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同。 拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度） 扭力弹簧 弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷(kgf/mm). 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）: K=(Ｅ×ｄ４)／（１１６７×Ｄｍ×ｐ×Ｎ×Ｒ） E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200,黄铜线E=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416
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的一种动力作用，并且作用时间短，只能使土层产生弹性变形而来不及发生永久变形，其结果是地震作用下的地基变形要比相同静荷载下的地基变形小得多。因此，从地基变形的角度来说，地震作用下地基土的承载力要比静荷载下的静承载力大。另外这是考虑了地基土在有限次循环动力作用下强度一般较静强度提高和在地震作用下结构可靠度容许有一定程度降低这两个因素。 3、影响土层液化的主要因素是什么？