土木工程毕业答辩典型问题(7)

2019-01-12 12:28

│设防烈度地震┃ 0.10 │ 475 │0.23│0.45│0.90│ │ “大震” ┃0.03~0.02│约2000│0.50│0.90│1.40│ └──────┸─────┴───┴──┴──┴──┘

③.设计近震---当建筑所在地区遭受的地震影响,来自本设防烈度区或比该地

区设防烈度大一度地区的地震时,抗震设计按近震考虑。

(或者说,某地区产生的地震烈度,与震中的烈度相同或仅低 一度时,此地区考虑近震)

主要考虑到震中离该地区近且烈度相近。

设计远震---当建筑所在地区遭受的地震影响,来自比该地区设防烈度大二

度或二度以上地区的地震时,抗震设计按远震考虑。

(或者说,某地区产生的地震烈度,与震中的烈度相差二度或

二度以上时,此地区考虑远震)

主要考虑到震中离该地区远且烈度相差大。

对7、8度区的地震影响,当震中距小于或等于50km的属于近震;震中距大 于50km的属于远震。对9、10度区,一般震中距不会太大,都属于远震。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 45.“三水准、二阶段”的抗震设计思想的内容及方法? ①.三水准要求:

第一水准:当遭受到低于本地区设防烈度的多遇地震影响,亦称“小震”影响时,要使得建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。

第二水准:当遭受到本地区设防烈度的地震影响时,建筑物可能受损坏,但应使其不需修理或经一般修理后仍可继续使用。

第三水准:当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震影响,亦称“大震”影响时,要使得建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 ②.两阶段设计法: 第一阶段设计:按多遇地震作用效应和其它荷载效应的基本组合,验算构件截面抗震承载能量及结构的弹性变形。这时体系处于弹性状态,可按弹性结构进行地震分析,以满足水准一的要求。所有结构都要进行此阶段的弹性内力分析,弹性内力分析后还要作一些增大和调整(强柱根、强剪弱弯、强柱弱梁等)。 如果第一水准的抗震计算已满足要求,并采用了相应的构造措施,则第二水准设防目标即可满足要求,不必单独作为一个阶段来进行专门计算。在设防烈度作用下,结构进入弹塑性工作阶段,应控制不宜修复的变形产生。

第二阶段设计:在罕遇地震作用下,结构进入弹塑性阶段,刚度急剧降低,塑性铰普遍出现,这时已无法准确进行内力与位移计算,只须控制其延性。验算结构薄弱层的弹塑性变形,并采取必要的构造措施,以满足水准三的设防目标。 对于大多数结构,可通过概念设计抗震构造措施来满足第三水准的设计要求;对少数有特殊要求的建筑,或结构刚度、质量明显不均匀的结构和地震时易倒塌的结构,则应进行第二阶段的抗震设计。

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 46.卓越周期是什么?考虑它有何意义?

卓越周期就是结构所在地的场地自振周期。 结构的自振周期如果与场地的卓越周期相一致,则结构的动力反映会急剧增大,甚至会产生类似于结构在动力荷载作用下的共振现象。所以结构设计中应使结构自振周期远离场地卓越周期。

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场地土松软时,β谱曲线主峰偏于较长的周期,且峰值处于偏平。此时结构物应做得刚度较大。

场地土坚硬时,β谱曲线主峰偏于较短的周期,且峰值处于立陡。此时结构物应做得刚度较小。

土壤的固有周期,通常为0.5~1秒。

《建筑抗震设计规范》给出各种场地土的特征周期(反应谱曲线下降段与上平台交接点对应的周期)Tg,如下表:

特 征 周 期 Tg (s)

┌──────┰───────────┐ │ ┃ 场 地 类 别 │ │设计远、近震┠──┬──┬──┬──┤ │ ┃ Ⅰ │ Ⅱ │ Ⅲ │ Ⅳ │ ┝━━━━━━╋━━┿━━┿━━┿━━┥ │ 近 震 ┃0.20│0.30│0.40│0.65│ │ 远 震 ┃0.25│0.40│0.55│0.85│ └──────┸──┴──┴──┴──┘ 结构的固有周期,牢靠锚固的设备约为0.05秒; 单层简单框架约为0.1秒;

大约四层以下的低层结构约为0.5秒; 10~20层的高层建筑约为1~2秒; 单支座的水箱可能有4秒。 这样,建筑与地面可能具有相同的固有周期,建筑很可能接近局部共振的状态(准共振),致使它上面的地震作用将有所增加。 因此,设计中期望能估计出建筑和场地的固有周期,比较它们是否存在准共振的可能性。如果有,则宜改变建筑的共振特性(由于场地的特性是既定的),使其自振周期越出场地卓越周期的范围,并使共振产生强迫振幅的可能性减少或消失。

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

47.用反应谱理论计算地震作用时,与哪些因素有关?结构整体刚度变化会引起地震作用产生什么变化?

作用在结构上的地震作用,是由于质量体系受到地面加速度而引起的内部惯性力。它取决于几方面的因素:受震源及其向建筑物传播情况所决定的地面运动之强度和特性;诸如振型、振动周期及阻尼特性等的建筑物的动力特性;建筑物整体的质量或构件的质量。

①.反应谱理论:根据弹性力学分析,找出单质点结构体系在地震作用下,最大的动力反应(如最大的位移、最大速度、最大加速度)与结构体系自振周期的函数关系。

以阻尼比(阻尼与临界阻尼之比C/Ccr)δ为参数,在任意给定的地震波下,作出自振周期T与最大反应的关系曲线族,即地震反应谱。取最有代表性的平均曲线作为设计的依据,称标准反应谱。

反应谱曲线影响的因素很多,主要有场地条件、震级及离震中的距离。 结构阻尼主要与结构形式、材料性能和节点刚度有关。一般结构的阻尼比在 0.01~0.1之间标准加速度反应谱取δ=0.05后,得设计反应谱(如图)。有了设计柱端的最小及最大轴向力配合成反应谱,就可求得单自由度体系质点上作用的水平地震作用的标准值。

②.结构刚度(1/δ)增大,结构自振周期(T=2π√mδ)减小、地震影响系数α增大。 结构刚度较大(Tg<T≤3.0)时,刚度越大(T↓)、土越软(Tg↑),

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则α=(Tg/T)0.9 αmax↑──┐

结构刚度较小(0≤T<0.1)时,刚度越小(T↑)、土不产生影响 ├F=αG↑。 则α=(0.45+5.5T)αmax↑───┘

48.抗震设计中,为什么承载力R要除以地震调整系数γRE?

γRE是承载力抗震调整系数。考虑到地震作用是一种短暂的偶然作用,材料性能较静荷载作用下应予以提高,调整系数必然小于1。

49.房屋抗震设防的原则是什么? 同45题

50.楼梯平台梁如何搁置在框架砌块填充墙上?

楼梯转弯平台可通过“∏”形小框架支承在下一层框架梁上。不能直接支承在砌块填充墙上;也应尽量避免设置横贯整个跨度的支承梁,支承在框架柱上,防止在楼梯间出现短柱。

51.钢筋混凝土楼梯(板式、梁式、三折梁式)构造如何?计算简图?

52.雨篷结构设计要求?

53.框架结构中,梁上的板逢(预制板接逢)处开裂如何防治? 如图:加钢筋网片。

54.对于普通钢筋混凝土框架结构,能用高强钢筋吗?

普通钢筋混凝土结构不得采用高强钢筋,一般宜用Ⅰ级或Ⅱ级钢筋。

对混凝土受弯构件和受拉构件,混凝土的抗拉强度较低,如果钢筋应力过高,将会造成构件的受拉部分产生过宽的裂缝。钢筋应力越大,裂缝宽度也越大,这可从裂缝宽度计算公式中反映出。而裂缝宽度过大,容易造成钢筋锈蚀,影响结构的耐久性。

对混凝土受压构件,混凝土均匀受压时的极限压应变约为εc=2*10-3, 此时钢筋压应力只能达到ζs=Es*εs=Es*εc=2*105*2*10-3=400N/mm2。 钢筋如果超过此应力,混凝土将被压碎而破坏。因此,对于受压构件来说,钢筋受压强度最大只能取到400N/mm2。 另外,混凝土受压构件不宜使用冷拉钢筋。因为冷拉钢筋强度的提高,是在受拉状态下得到的,此强度是不能用于构件的受压状态中的。如果要使用,钢筋的强度应仍取未冷拉前的强度值。

55.框架结构的标高如何标定?

楼层的标志标高,采用建筑标高;

楼层的结构标高,较建筑标高低一个楼面面层厚度。

相邻两跨横梁(含挑梁)的建筑高差小于1.0m时,计算中可简化为同一高度,一般以主跨为准。

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56.结构平面布置和竖向布置时,为什么要控制建筑的高宽比?

控制高宽比的目的是控制结构刚度和侧向位移。建筑物的形状、受水平力方向的宽度B和材料性质(弹性模量E)共同决定整个结果体系抵抗弯曲变形的能力。当平面形状和材料性质给定时,加大建筑物受力方向的宽度,可以提高总的抗弯能力(把材料放在远离中和轴的位置上,以提高截面惯性矩)。

附带说明,改变平面形状对提高结构抗弯能力也非常有效。如图,描述当材料性质、数量不变时,平面形状影响抗弯挠度的相对效能。

高宽比(H/B)还在抵抗倾覆方面起作用。如图,倾覆力矩(M=Vl )必须由支承体系上的竖向力偶(R~R)来抵抗,倾覆力臂l随H而变化,抗倾覆力臂随B 而变化。

如果体系合理、布置恰当,可以做到按要求把侧向位移、结构的自振周期控制在合理的范围内。

框架体系的房屋高宽比H/B限值如下表:

抗 震 设 计 非抗震设计 6、7度

8度 9度 5 5

4 2

57.如何使得初步确定的框架梁柱截面尺寸尽可能接近实际需要? 首先,各截面尺寸应根据构造要求进行初选。 初选截面尺寸后,可按下列方法进行初步验算:

①.梁截面尺寸,可按M=(0.6~0.8)M0初步验算。其中M0为简支梁的跨中最大弯矩设计值。

②.柱截面尺寸:

⑴.受轴力为主的框架柱,可按轴心受压柱验算。但考虑到弯矩的影响, 轴向力设计值乘以1.2~1.4的放大系数。

⑵.当风荷载影响较大时,由风荷载引起的弯矩,可粗略地如下计算: ΣF h 式中:ΣF---风荷载的总和。 M=* n---同一层中柱子根数。 n 2 . h---柱子高度。

然后,与1.2倍轴向力一起,按偏心受压构件验算。

梁、柱截面尺寸(特别是柱子)最终应根据房屋的侧移验算是否满足规范要求来确定。

58.框架设计遵循哪些原则? ①.框架的平面简化:

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多层框架结构是一个空间结构,为简化计算,经过下面的简化后,可化为平面框架计算。 ⑴.各榀框架只承受平面内的荷载,按平面框架分析,平面外刚度不考虑。

⑵.各榀框架通过楼板协调工作,楼板在自身平面内刚度很大, 平面外刚度不考虑,

水平荷载是按各榀空间的刚度进行分配。 ②.框架在非地震区:

⑴.横向框架承重时:按横向平面框架分析,纵向框架梁可按连续梁计算。 如纵向有较大水平荷载,纵向应按框架分析。

⑵.纵向框架承重时:按纵向平面框架分析。 横向框架梁当横向柱子很多时,可按连

续梁计算;否则横向也按框架分析。

⑶.双向框架承重时:按纵、横两个方向平面框架分析。 ③.框架在地震区:

⑴.地震区设计分两个阶段。第一阶段是多遇地震下的弹性内力分析, 所有结构都要进行此分析,弹性内力分析后,要作一些增大和调整(强柱弱梁、强剪弱弯和强柱根等设计);第二阶段是对部分结构进行罕遇地震下的弹塑性位移计算。大量分析表明,对于结构层间屈服强度系数沿楼层分布不均匀的结构,在地震作用下总是从结构的薄弱部位率先屈服,发展弹塑性变形,产生变形集中的现象。对于这些结构仅通过构件截面的抗震承载力验算,不能保证在基本烈度地震下,把结构薄弱楼层(薄弱部位)的弹塑性变形控制在允许的范围内。因此必须通过对罕遇地震作用下结构弹塑性位移反应特点和规律的分析,寻找结构的薄弱楼层(或部位),验算它们是否在容许范围内。这对改善薄弱楼层变形能力,提高结构整体抗震能力,防止结构倒塌,做到大震不倒具有重要能力。

⑵.地震作用可按两个主轴方向考虑水平地震作用并进行抗震验算。8 度和9度区的大跨度结构应考虑竖向地震作用。

⑶.考虑地震作用时要计算出各楼层(质点)的等效水平地震作用, 然后按静力进行分析。当多振型计算时,要计算出各振型的等效水平地震作用后,按静力计算相应的内力和位移,并进行振型组合。

⑷.多层框架不论是哪个方向承重,纵、横两个方向都要按框架进行分析。

⑸.规则框架结构不考虑地震的扭转效应; 不规则的框架结构要考虑水平地震作用的扭转效应,宜采用空间协同分析。

⑹.沿竖向不规则的结构,除考虑扭转效应外,还应考虑应力集中的影响。 ⑺.对于特别不规则结构,宜采用时程分析进行补充验算。

59.框架梁、柱配筋时,如何处理纵、横框架计算结果?

框架结构分别按平面框架计算,柱按双向偏压计算(特别是角柱),风荷载或地震作用只能分别作用于一个方向,不能同时两个方向都考虑。 为简化计算,一般横向、纵向分别计算。 对于梁就是分别计算的结果。

对于柱截面则是两个方向分别计算后,分别配筋,然后将结果同时布置在柱截面的两个方向上。即柱截面中横向框架方向的钢筋,按横向框架计算的结果配筋;纵向框架方向的钢筋,按纵向框架计算的结果配筋。

60.悬挑板转角处的配筋有何特点?悬挑板与雨篷板的配筋有何不同?

①.悬挑板的配筋是按单向受力配筋。而悬挑板转角处受力较复杂, 单向受力配筋对转角处的负弯矩及扭矩未予计算,它们的计算也较复杂。为简化计算,根据实践经验可在转角处配置放射状构造负筋予以处理。

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