大工14春《工程抗震》大作业答案.doc

大连理工大学《工程抗震》大作业

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题目一：底部剪力法。
钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示，各层高均为3m，集中于各楼层的重力荷载代表值分别为：，，，，。结构阻尼比，自振周期为，Ⅰ1类场地类别，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.30g）。按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。

解：
地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）
地震影响
烈度
6
7
8
9
多遇地震
0.04
0.08（0.12）
0.16（0.24）
0.32
罕遇地震
——
0.50（0.72）
0.90（1.20）
1.40

地震特征周期分期的特征周期值（s）
场地类别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
第一组
0.25
0.35
0.45
0.65
第二组
0.30
0.40
0.55
0.75
第三组
0.35
0.45
0.65
0.90

抗震设防烈度8度，多遇地震下，查表得：＝0.16
Ⅰ类场地，地震分组第一组，查表得＜＜
＝（）rξ＝（）0.9×0.16＝（）0.9×0.16＝0.078
=＝0.078×0.85×∑＝0.078×0.85×（++++）
＝0.0663×2680
＝177.68KN
顶部附加水平地震作用
＞1.4×0.25＝0.35s
=0.08+0.01=0.08×0.55+0.01=0.054
==0.054×177.68=9.59KN
层高均为3m，
∑=3×500＋6×550＋9×580＋12×600＋15×450＝23970
各层水平地震作用＝
＝×177.68×（1－0.054）＝10.52
＝×177.68×（1－0.054）＝23.14
＝×177.68×（1－0.054）＝36.61
＝×177.68×（1－0.054）＝50.49
＝×177.68×（1－0.054）＝47.33
各层水平地震剪力＝
＝＋9.59＝10.52＋9.59＝20.11
＝＋＋9.59＝10.52＋23.14＋9.59＝43.25
＝＋＋＋9.59＝10.52＋23.14＋36.61＋9.59＝79.86
＝＋＋＋＋9.59＝10.52＋23.14＋36.61＋50.49＋9.59＝130.35
＝＋＋＋＋＋9.59＝10.52＋23.14＋36.61＋50.49＋47.33＋9.59＝177.68

题目四：什么叫鞭端效应？设计时如何考虑这种效应？
答：1、鞭端效应又叫鞭梢效应，是指高层建筑物末端形状和刚度发生变化时，端部产生的力和变形突然增大，远远大于其按重力分配到得地震荷载，是高层建筑结构抗震设计考虑的重要方面。地震作用下突出建筑物屋面的附属小建筑物，如电梯间、女儿墙、附墙烟囱等由于重量和刚度突然变小，高振型影响较大，震害较为严重，即称为鞭端效应。只有在靠近顶端处建筑物体形发生很大变化（一般是收缩），才会像鞭子那样形成一个鞭梢，进而产生鞭梢效应
2、高层在设计立面是要求上下一致，变化不要太大。
1）、在高层框架结构中，突出物顶点位移和主体顶部位移的比值随着突出物质量的增大而减小，即鞭梢效应会随着突出物质最的增大而减弱。因此，在一定范围内，可以通过增大突出物的质量来减小鞭梢效应的影响。
2）、在高层框架结构中，突出物的k/m（突出物刚度突出物/质量）值影响着突出物鞭梢效应的强弱。当突出物的自振频率和主体频率相等增或接近时，突出物的鞭梢效应最为明显。由此，通过适当调整结构的刚度或质量分布可使突出物的频率与整体结构的频率差值增大，可减少鞭梢效应的影响。
3）、在高层框剪结构中，λ（框剪结构的刚度特征值）小于某一值时，位移比值随着λ的增大而大幅度减小，且鞭梢效应较明显；λ大于某一值时，位移比值也会随着λ的增大而减小，但趋势较为平缓，鞭梢效应的强度有所减弱；在一定范围内，可以通过调节框架和剪力墙的刚度比值来减小鞭梢效应的影响，建议将λ控制在1~4内。