力法,对结构复杂,质量与刚度分布很不均匀的厂房宜采用振型分解反应谱法。
对建立在7度Ⅰ、Ⅱ类场地,柱高<10m见两端有山垟的单跨或等高多垮可不进行抗震验算,只需符合构造要求。 一)、横向计算:
1、基本假定
a厂房按平面排架计算,但须考虑山垟对厂房空间工作,屋盖弹性变形与扭转,以及吊车桥架的影响。——通过不同调整系数对地震作用、地震内力加以调整。b厂房按平面排架进行动力、计算时,将重力荷载集中于柱顶和吊车梁高处。(如有必要时)c地震作用沿厂房高度倒三角形分布。 二)、结构计算简图及重力荷载代表值计算
1)、确定自振周期;屋盖重量占整个排架重量较大部分,故把排架各部分重量,经折算后集中于屋盖下缘处。一般不考虑吊车重量及吊车影响,计算结果偏于安全。
2)横向自振周期的修正:横向自振周期的计算是按铰接排架简图进行的,但实际上屋架与柱焊接存在某些刚按作用。纵垟对增大横向排架刚度也有一定影响,所以实际上自振周期比计算值小。
所以《规范》规定,按平面铰接排架计算横向自振周期,应加以调整。 3)确定地震作用:对于设有桥式吊车的厂房,除了把厂房质量集中于屋盖标高处外,还要考虑吊车重量对柱子的不利影响,把某跨吊车的全部重量置于该跨任一柱子的吊车梁顶面处。
FEk??1Geq Ti?GiHin?GHjj?1FEK
j 四)、排架地震作用效应计算及调整
a考虑厂房间作用及扭转影响对柱地震作用效应的调整。
厂房空间作用大小,与山垟间距,屋盖水平刚度有关。屋盖刚度越大,山垟间距越小,厂房空间作用越明显,这时传给山垟的地震作用越多,排架实际承受的地震作用比按平面排架计算小得越多。
如果厂房仅一端有山垟,或两端山垟的抗侧刚度相差很大时,厂房屋盖的整体振动很复杂。除了空间作用影响,还有较大的平面扭转效应。使得排架柱顶侧移不相同,各排架实际承受的地震作用也不同于平面排架分析的结果。
b高低跨交接处的铪柱内力的调整
当排架按第二主振型振动时,高跨横梁与低跨横梁的运动方向相反,使高低跨交接处上柱的两端之间产生了较大的相对位移。由于上柱的长度一般较短,侧移刚度较大,所以此处产生的地震内力也较大。
c吊车桥架对排架柱局部地震作用效应的修正
这是因为在单层厂房中,吊车桥是一个较大的移动质量,地震时已将引起厂房的强烈局部振动,从而使吊车所在排架的地震作用效应突出地增大。造成局部严重破坏,为防止这种震害发生,将而车桥引起的地震作用效应予以放大。 五)天窗架的横向水平地震作用标准值
突出屋面的铪天窗架主要反映在纵向地震作用下的破坏,在横向由于天窗架
的横向刚度远比厂房排架刚度大,在横向水平地震作用下,基本上是随排架平移,自身变位很小,第二振型影响很小。《规范》规定。
对突出屋面只带有斜腹杆的桁架式钢筋砼天窗架,其跨度大于9m或烈度9度时,横向地震作用按底部剪力法计算,天窗架的横向地震作用效应应乘以效应增大系数1.5,以考虑高振型的影响。 三、纵向计算;柱列法
1、适用范围:纵垟对称布置的单跨厂房 轻型屋盖、多跨等高厂房 2、柱列的柔度和刚度
柱列抗侧力构件——柱,支撑,纵垟
∴柱列柱顶标高的侧移刚度等于各抗侧力构件同一标高的侧移刚度之和:
Ki??Kc??Kb??Kw
式中:Kc、Kb、Kw——为一根法,一片支撑,一片垟体顶点的侧移刚度。 3、柱列水平地震作用标准值——底部剪力法 Fi??1?Gi
4、抗侧力构件水平地震作用计算
一根柱分配的地震作用标准值 Fc? 一片支撑分配的地震作用标准值 Fbi? 一片垟分配的地震作用标准值 Fwi?
KcFi Ki?KbFi Ki??k?KwKi?Fi
1.试述水平地震作用采用底部剪力法计算的基本假设,适用范围和计算方法(用公式)。
答:基本假定:1)位移反应亦考虑基本振型影响。2)基本振型为直线范围——对质量和刚度沿高度分布比较均匀,高度不超过40m,并且以剪切变形为主(房屋高宽比小于4)结构,可采用底部剪力法。 计算方法:1)结构底部剪力F(t)? 2)质点上水平地震作用
?i?1n?miXj(t) FEK?a1?Geg
F? iGiHi?GHjj?1n?FEK
j3)Fi计算公式的修正
△Fn=δn·FEK
?Fn?8n?FEKGiHi?Fi?n?FEK(1??n)
Gjhj?j?12.试述单层钢筋混凝土柱厂房横向地震作用计算时,考虑空间工作和扭转对排架地震作用效应进行调整的原因,方法及其适用范围。
答:原因:空间工作使排架柱地震作用↓,侧移△↓空间工作取决于屋盖水平刚度和山墙间距,当一端有山墙或两端山墙抗侧刚度相差较大则产生扭转,使某侧震害加大,侧移△加大。空间工作和扭转使各排架实际承受的地震作用不同于平面排架分析的结果。
《规范》考虑厂房空间工作和扭转影响,将按平面排架分析所得的地震弯矩和剪力乘以调整系数(高低跨交接处截面除外)
适用范围:1)烈度7,8度。 2)山墙间距L1与厂房点跨度B1 L1/B1≤8或B1>12m 3)山(横)墙厚度≥240mm,开洞所占的水平截面积<50%,并与屋盖有良好的连接。 4)柱顶高度≤15m 3.什么叫地震烈度?地震烈度有归几种?其评定的依据是什么?我国现行烈度表是属于哪一种?
答:地震烈度是用来衡量地震后果的一种度量,它表示某一地区的地面和各类建筑物遭受某一次地震影响的强弱程度。 地震烈度表有宏观烈度表和定量烈度表。
宏观烈度表是根据地震宏观现象,如人的感觉,器物的反应,地表和建筑物 的影响和破坏程度来评定。
定量烈度表是根据地面运动参数,如地面运动加速度峰值,速度峰值来定义烈度。
我国现行的烈度表是属于将宏观烈度与地面运动参数建立起联系的地震烈度表。所以既有定性的宏观标志,又有定量的物理标志,兼有宏观烈度表和定量烈
度表两者功能。
4地基抗震承载力设计值fSE如何取值?为什么说地基土的动强度高于其静强度? 答:地基抗震承载力设计值fse=ξefe ξe——地基承载力调整系数。
fe——地基静承载力(已经过宽度和深度修正)设计值。
地基动强度高于静强度,地基承载力主要根据地基土的容许变形确定。 地基变形 ——弹性变形——在短时间内完成。 —永久变形(残余变形)——在长时内完成。
地震作用下:有限次循环(低频脉冲)动力作用,加载速度快而且循环次少, 作用时间短,只有弹性变形,故变形较小,动强度高于静强度。
偶然短时作用,可靠度要求可降低,动强度承载力高于静强度承载力。 5.多层框架柱承载力抗震设计计算与非抗震设计计算有何不同?在柱设计计算中如何体现“三强三弱”的设计原则?
N答:区别:①抗震设计中限制柱压比②正载面强度按YREM·YRE·N压弯构件。
fCbh③斜截面强度按YRE·V且砼件抗剪承载力降低×0.8YRE为抗震载力调整系数 设计原则体现:
①强柱弱梁:底层柱避免过早出现铰,一、二级框架柱底M×1.5按强柱弱梁原则复核柱配筋(一)、二级,?Mc
?1?1?(?j)?Mb
c?MiMucVc??V②强剪弱弯:调整柱剪力
Hn
ηv 剪力增大系数 ③强节点弱构件:
节点区满足抗剪承载力。
6.试述各类结构房屋地震作用的计算方法(包括应考虑的荷载,计算方法及适用范围)
答:水平地震作用:1)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结构及近似于单质点体系结构,采用底部剪力法。2)除以上建筑,宜采用振型分解反应谱法。3)特别为规则的建筑,甲类建筑和高层建筑,宜采用时程分析法进行补充验算。扭转:对质量和刚度明显不均匀,为对称的结构,应考虑水平地震作用的扭转影响。
竖向地震作用:对于8度和9度时大跨度结构,长悬臂结构,烟囱和类似高耸结构,9度时的高层建筑,应考虑竖向地震作用。所有竖向反应谱法——适应于烟囱和类似高耸结构以及高层建筑。还有静力法——适用于大跨度,长悬臂结构。
7.建于抗震设防区的钢筋混凝土框架结构,在内力分析中,如何进行内力组合? 答:1)地震作用效应和其它荷载效应组合。(不考虑风与地震荷载组合,对框架也不考虑竖向地震作用)。 2)不考虑地震荷载,正常恒载,活载效应,只需按正常重力载作用下的验算。 8.什么是场地土的卓越周期?有哪几种计算方法?研究卓越周期有何工程意义? 答:土的卓越周期及其计算方法
①土的卓越周期即是土的自振周期。
4d②计算方法:利用土剪切波速Vsm和土层厚度,由谐波理论T?Vsm
利用场地常时微振,即人工振源的主要周期近似等于土的卓越周期。
意义:假如建筑物的结构固有周期与地面运动的卓越周期相近,由于共振作用而大大增强其地震反应,造成建筑物破坏加剧。通过上部结构刚度的调整,避开共振,减少建筑物的震害。
9.试述建筑抗震设防的依据及标准。
答:抗震设计规范GBJ11-89规定的抗震设防的依据,设防水准及其设计阶段。 ①设防的依据:设防烈度,即基本烈度,指一个地区今后一定时间内(100年),在一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。 ②设防水准:三水准设防目标。
水准Ⅰ 小震(低于基本烈度)时,建筑物不坏、不需修理,结构处于弹性阶段,按强度要求进行截面设计。
水准Ⅱ 中震(相当于基本烈度)时,结构能修复使用,结构部分达塑性阶段,按变形要求校核,控制结构的变形和破坏程度。 水准Ⅲ 大震(大于基本烈度),建筑物不倒塌,结构处于塑性阶段,按避免倒塌要求进行抗震设计。
③设计阶段:二阶段设计法:
第一阶段 按小震作用验算构件承载力和结构弹性变形,满足水准Ⅰ,通过概念设计和构造措施满足水准Ⅱ。
第二阶段 在大震作用下验算结构弹塑性变形,满足水准Ⅲ。 10.单层钢筋混凝土柱厂房结构布置的原则是什么?
答:1)宜采用等高厂房;贴建房屋不宜布置在厂房端部;厂房体型复杂或有贴建房屋时,宜设防震逢。2)突出屋面的天窗宜采用钢天窗架,并房单元端部第三柱间开始设置。天窗屋 盖与端壁板宜采用轻型板材。3)宜采用予应力砼屋架,厂房端部宜设屋架。4)宜采用矩形,Ⅰ字形截面柱或斜腹杆双肢柱。5)围墙宜采用轻质墙板或钢筋砼大型墙板;砌体隔墙与柱宜脱开或柔性连接,并在墙顶部设整浇钢砼压梁。
11.多层砌体结构房屋横向地震剪力根据楼盖的水平刚度,是如何分配的(写出公式)?纵向地震剪力有何不同,为什么?