五、多高层钢筋混凝土结构抗震设计
1. 多高层钢筋混凝土结构布置不合理会产生那些震害?(P118~119)
①扭转破坏:刚度中心与质量中心有较大的偏心距时;
②薄弱层破坏:结构刚度沿高度方向突然变化且较大时,破坏集中在薄弱层。底层薄弱的房屋易在地震中倒塌;
③应力集中处破坏:结构竖向布置发生很大的突变时,突变处由于应力集中而破坏;
④防震缝处的碰撞破坏:防震缝宽度不够时。
2. 框架结构的震害有哪些破坏形式?(P121~122)
(1)整体破坏形式:①按破坏性质分延性破坏和脆性破坏;
②按破坏机制分梁铰机制(强柱弱梁型)和柱铰机制(强梁弱柱型)
(2)局部破坏形式:7各方面(P121~122)
3. 什么是梁铰机制(强柱弱梁)、柱铰机制(强梁弱柱)?(P121)
梁铰机制:塑性铰出现在梁端(强柱弱梁);柱铰机制:塑性铰出现在柱端(强梁弱柱)。
4. 框架柱的破坏一般发生在什么部位?(P121)
一般发生在柱的上、下端,并以上端破坏更常见。表现为混凝土压碎,纵筋受压屈曲。
5. 抗震墙结构的震害有哪些类型?(P122)
抗震墙结构的抗震性能较好,一般震害较轻。主要类型有:
①墙的底部破坏,混凝土压碎剥落;②墙体发生剪切破坏;③抗震墙墙肢间的连梁剪切破坏。
6. 框架结构、抗震墙结构、框架-抗震墙结构有何特点?(P123)
框架结构 :重量轻可减小地震作用、结构延性好抗震性能较好、房屋内部空间大、布置灵活。但侧向刚度较小,地震时水平变形较大。
抗震墙结构:侧向刚度大,强度高,空间整体性能好。但自重大,地震作用大,空间布置不灵活。
框架-剪力墙:发挥了框架结构和剪力墙结构的优点,克服了两者的缺点。
7.水平地震力通过什么结构分配和传递的?楼盖形式的选择顺序是?(P124)
水平地震力是通过楼盖平面进行分配和传递的,故楼盖在其平面内刚度应足够大(常假定无限大)。
楼盖形式的选择顺序是:①优先选用现浇楼盖;②其次是装配式整体楼盖;③最后才是装配式楼盖。
8.地震引起的惯性力和楼层平面的抗力各作用在什么位置?(P125)
地震引起的惯性力作用在楼层平面的质量中心;楼层平面的抗力作用在其刚度中心,如两者不重合就会产生扭转。
9.结构的平面和竖向布置原则是什么?(P124~127)
平面布置:应简单、对称和规则,不宜采用角部重叠或细腰形平面图形。在框架结构和剪力墙结构中,框架和剪力墙应双向设置,柱中心线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4 。
竖向布置:结构沿竖向应尽可能均匀,少变化,使结构的刚度沿竖向均匀,及时要变化,也要均匀变化,避免突变,避免梁柱偏心距过大和形成短柱(柱净高与截面高度之比小于4)
10. 混凝土结构的抗震等级由什么因素确定?(P.109)
答:混凝土结构的抗震等级由结构类型、设防烈度、房屋高度三因素决定。
11. 框架结构的水平地震作用计算?(P.129-P133)
答: FEk=α1 Geq ; ; ΔFn=δnFEK12. 初步计算或层数较少时框架结构水平地震作用内力近似计算方法有?(P130)
(1)反弯点法(P130):
其假定有两点:①梁的线刚度无穷大;②底层柱的反弯点在距基础2/3处。即同一层柱两端的相对水平位移相同;除底层外,各层柱的反弯点位于柱高的中点。
(2)D 值 法(P131):在反弯点法基础上对柱的抗侧刚度和反弯点高度进行修正后的计算方法。
13. 框架的层间剪力如何分配到各个柱子?
答:同一层内各柱子的剪力按抗侧移刚度的比例分配:
14. 框架结构内力组合的两种基本形式?为什么?
答:对于一般结构,当考虑地震作用时,应按下式进行内力组合和验算构件承载力:S=1.2CGGE+1.3CEhEhk≤R/γRE; 考虑到可变荷载组合值系数一般为0.5~0.8。
按无地震作用时,在正常重力荷载下内力进行承载力验算为:S=(1.2CGGE+1.3CEhEhk)γRE≤R
15. 框架结构的抗震设计原则?设计时如何体现?
答:抗震框架结构抗震设计应符合强柱弱梁、强剪弱弯、强结点弱构件、强锚固等原则.
强柱弱梁:调整放大柱端弯矩设计值;控制梁端受拉钢筋的配筋率或相对受压区高度;
强剪弱弯:调整放大梁端、柱端的剪力设计值,并加密箍筋;
强节点强锚固:节点配置足够数量的箍筋;加大受力钢筋的锚固长度并在节点区域合理锚固;
16. 为增强梁、柱的延性,应考虑哪些要求?什么是柱子的轴压比?
答:为了增强延性应采取下列措施:(1)适当提高混凝土强度等级;(2)梁端保证一定数量的受压钢筋;(3)限制梁端受拉钢筋的数量;(4)梁端、柱端箍筋加密;(5)减小柱子轴压比;
柱子轴压比=N/fcA
17. 地震荷载作用下混凝土和钢筋的粘结强度有什么变化?应采取什么措施?
答:在反复荷载作用下,粘结强度会减弱,引起锚固破坏;应把受拉钢筋的锚固长度la加大,用laE表示
18. 框架结点构造图
19. 剪力墙的钢筋有哪几种?各起什么作用?竖向受力筋应设在哪里?
答:剪力墙的钢筋有竖向受力钢筋、竖向分布钢筋及水平分布钢筋、箍筋和拉筋。
竖向受力钢筋的作用是抵抗剪力墙截面的M和N(偏心受压或偏心受拉)竖向受力钢筋设在端柱内;水平分布筋的作用是抵抗剪力墙截面的剪力;竖向分布筋部分参与受拉;箍筋的作用使端柱内的受力钢筋形成骨架;拉筋用来拉结双排分布筋。
20. 剪力墙墙肢的上下左右各应设置什么?
答:剪力墙的梁端应设端柱或暗柱;框剪结构的剪力墙还应在楼面高度处设梁或暗梁;
21. 大偏心受压的剪力墙墙肢作承载力计算时假定什么范围内的竖向分布钢筋达到屈服强度?
答:假定离受压区边缘1.5x以外受拉区的分布筋参加工作。
22.框架结构梁柱节点承载力和延性受哪些因素影响?(P139)
(1)梁板对节点处的约束影响:(2)轴压力对节点抗剪强度和延性的影响,轴压比大于0.6~0.8时节点混凝土抗剪强度随轴压力增加而减小;轴压力的存在会降低节点延性;(3)剪压比和配筋率对节点抗剪强度有影响;(4)纵筋滑移对延性的影响。