結(jié)構(gòu)工程抗震與防災(zāi)作業(yè)和答案_3356

1、結(jié)構(gòu)工程抗震與防災(zāi)第三章作業(yè)1. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單自由度體系，結(jié)構(gòu)自振周期T0.5s，質(zhì)點重量 G200kN ，位于設(shè)防烈度 8 度的 II 類場地上，該地區(qū)的設(shè)計基本地震加速度為0.3g，設(shè)計地震分組為第一組。試計算該結(jié)構(gòu)在多遇地震時的水平地震作用。2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單自由度體系，結(jié)構(gòu)自振周期T0.5s，質(zhì)點重量 G200kN ，位于設(shè)防烈度 8 度的 IV 類場地上，設(shè)計地震分組為第二組。試計算該結(jié)構(gòu)在多遇地震時的水平地震作用。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。3. 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)如圖1 所示。橫梁剛度假定為無窮大，混凝土強度等級為C25（彈性模量 Ec 2.8104 N mm2 ）。一層柱截

2、面尺寸為450mm 450mm ，二、三層柱截面尺 寸 為 400mm400mm 。 三 個 質(zhì) 點 的 集 中 質(zhì) 量 分 別 為 ： m1 m26 104 kg ，m3 5 104 kg 。試用能量法計算結(jié)構(gòu)的自振周期T1 。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。m3m3k 3m2m2k 2m1m1k 1圖1 （第 3題圖）圖 2 （第 4題圖）4. 三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)如圖2 所示。橫梁剛度假定為無窮大，位于設(shè)防烈度8 度的 II類場地上， 該地區(qū)的設(shè)計基本地震加速度為0.3g，設(shè)計地震分組為第一組。結(jié)構(gòu)各層的層間側(cè)移剛度分別為k17.5105 kN m， k29.1 105 kN m ， k38.

3、5105 kN m 。各質(zhì)1點的質(zhì)量分別為：m1m22106 kg ， m31.5 106 kg 。結(jié)構(gòu)的自振頻率分別為19.62 rad s ，226.88rads， 339.70 rads 。結(jié)構(gòu)的各階振型分別為： 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。X 110.519X 210.98X 311.47X120.84 ，X 220.306 ， X 321.78 。X 131X 231X 3311） 試用振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)構(gòu)在多遇地震時各層的層間地震剪力。2） 試用底部剪力法計算結(jié)構(gòu)在多遇地震時各層的層間地震剪力。5. 某鋼筋混凝土高層建筑共 10 層，層高均為 4m，總高 40m，質(zhì)量和側(cè)向剛度沿高度

4、分布比較均勻，屬于規(guī)則建筑。建筑位于9 度區(qū)，場地類別為II 類，設(shè)計地震分組為第二組。已知屋面、樓面恒載標準值為14850kN ，屋面、樓面活載標準值為2430kN ，結(jié)構(gòu)的基本自振周期為1.0s。試求該結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標準值以及每層的地震作用標準值。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。第三章作業(yè)還包括教材P9293，計算題： 1， 3， 4 題。第 2 題是課上的例題不用做了。2第三章習(xí)題答案1 解：已知 8 度區(qū)（ 0.3g）max0.24 ，類場地，第一組Tg0.35s， T0.5s0.35s Tg0. 050. 92,1Tg0.90.3510.240.1742max0.5TFE KG e q0.

5、 1742 0 0 3k4N. 82 解：已知 8 度區(qū)（ 0.2g）max 0.16類場地，第二組 Tg0.75s ， T 0.5s 0.75s TgFE KG e q 0. 1 62 0 0 k3 N23 解：C25 混凝土彈性模量 Ec2.8104 N / mm2柱抗側(cè)剛度的計算公式12i12EIkl 3l 2122.810414504一層單根柱抗側(cè)剛度k11224609N / mm36003122.810414004二、三層單根柱抗側(cè)剛度k2,31219946N / mm33003一層抗側(cè)剛度 K13k13 2460973827N / mm二、三層抗側(cè)剛度K 2K 3319946598

6、38 N mm結(jié)構(gòu)在重力荷載水平作用下的層間相對位移為：3X 3m3 g51040.8356gmm 0.8356 10 3 gmK 359838X 2m3m2g 5610 41.8383103gmK 21.8383gmm59838X1m3m2m1 g5661042.3027103gmK 12.3027gmm73827各層絕對位移X1X12.3027 10 3 gmX 2X1X 24.141 10 3 gmX3X23X3 4. 9 7 6 6 1 0g m基本自振周期：miXi6 2.302726 4.141 24.9766 24 102T125103226 2.30276 4.14154.97

7、6610410 30.401sg miXi4 解：振型分解反應(yīng)譜法T126 5s3， T20.2336s， T3 0.158s0.18 度區(qū)（ 0.3g）max0.24類場地，第一組Tg0.35s ， T10.35s,T20.35s,T30.35s0. 050. 9,12Tg0.912max0.3510.240.137T0.653232m a x0. 2 4mi X1i661 062 10 0.519 20.84 1.5 10 11mi X1i221060.519 2210 60.842 1.5 106121.2234mi X 2i2 0.98 2 0.306 1.512220.9822 0.

8、30621.5 120.297mi X 2imi X 3i2 1.4721.781.510.07233221.47 221.7821.512mi X 3iF111 1 X11G10.1371.2230.5192106 g1.739105 gF1211 X12G20.1371.2230.842106 g2.815 105 gF1311 X13G30.1371.2231 1.5106 g2.513 105 gF2122 X 21G10.240.2970.982 106 g1.397105 gF2222 X22G20.240.2970.3062106 g4.36104 gF22XG30.240.29

9、711.5106 g1.07 105 g2323F3133 X31G10.240.07231.472106 g5.1 104 gF3233 X32G20.240.07231.782106 g6.18 104 gF3333 X 33G30.240.0723 1 1.5106 g2.6104 g各振型層間剪力（ 104）組合剪力) (104組合剪力：5V1V112V212V31271.1 104 gNV2V122V222V32253.78104 gNV3V132V232V33227.410 4 gN底部剪力法：10.137， Geq0.8522 1.5 106 9.8 45815kNFEk1Geq

10、0.137 458156277kNT10.6531.4Tgn0.08T10.020.03224Fnn FEK0.032246277 202kNF31.51210.0322462772604kN24281.512F22810.0322462772314kN24281.512F12410.0322462771157 kN24281.512V3F3Fn2806kNV2F2F35120kNV1FEK6277kN6底部剪力法層間剪力（）5 解：Fv E Kv E KGe9 度區(qū)（ 0.4g）max0.32, vmax0.65max0.208GE1 4 8 5 0 1 0 2 4 3 0 9 0. 5 k

11、1 N5 9Ge q0. 75GE0.75 15 9 4 3 5 1k1N9 5FVEK0. 2081195762kN4 8 71 9 層，每層重力荷載代表值G1 14850 0.5 2430 16065kN10 層重力荷載代表值G10148500243014850kNGi H i1 6 0 6 5481 21 62 02 42 83 23 61 4 8 5 0kN40 m3 4 8 5 7 0 0一層 FG1H1FvEK16065 424872 458.5kNV1G1H13485700二層 FV2917kN三層 FV31375.5kN7四層 FV 41834kN五層 FV 52292.5kN

12、六層 FV 62751kN七層 FV 73209.5kN八層 FV 83668kN九層 FV 94126.5kN十層 FV104238kN第二章第五題5、解：（1）確定覆蓋層厚度因為地表下20.7m 以下的土層的530 /500 / ，故。sm sm sd0 20m（2）計算等效剪切波速，send020244.47 m / sdi2.25.88.23.8i1 si180200260420查表，se 位于 140 250m/s 之間，且 50 d03m，故屬于類場地。第三章課后題1 解：可求各層層間剛度為 :k11k1k22 20800kN / m 41600kN / mk12k21k22080

13、0kN / mk22k220800kN / m8k2mk11k122m100k21k220m2221089.11k11k221k11k22k11k22k12k21得：222m1m22m1m2m1m2158.911 12.6rad / s ，233rad / sT120.5s， T22相應(yīng)的周期分別為：0.19 s12第一振型：X12m112k1150158.9416001X11k12208000.618X 22m22k11501089.1416001第二振型：2X 21k21208001.6182 解：n由得jT1miMjiji1TMnji2jjmii111802700.6672700.334

14、1.3631802700.66722700.334221802700.6662700.6670.428180270227020.6660.6671 8 02 7 03. 0352 7 04. 01931 8 02 7 0227020. 0633. 0354. 019查表得：0.35，smax 0.16TgTg0 . 9，1m a x0. 12343 0.162 0.16T1由 Fji Gi jj ji得第一振型各質(zhì)點水平地震作用為：F1 12 7 09. 8 110. 3 3 41 4kN8. 1 6 29F1 22 7 09. 8F1 31 8 09. 81 1110. 6 6 7 2 9k

15、5N. 8 8 11 2 9 5k. N7 3 3得第二振型各質(zhì)點水平地震作用為：F2 12 7 09. 8F2 22 7 09. 82 222(0.667)1 kN20. 8 5 9(0.666)1 k2N0. 6 7 8F2 31 8 09. 82211 2 0k. 7N9 9得第三振型各質(zhì)點水平地震作用為：F3 12 7 09. 8334. 0 1 91 0k7N. 1 9 3F3 22 7 09. 8F3 31 8 09. 83 333(3. 0 3 5 )8k 0N. 9 4 911 7.k 7N8 1則由各振型水平地震作用產(chǎn)生的底部剪力為：V1 1F 1 1 F 1 2 F 173

16、 3 9. 77 6k NV2 1F 2 1F 2 2 F 213 2 0. 7 3 8k NVF3 1F3 2F4 4. 0 2 5k N3 13 3通過振型組合求結(jié)構(gòu)的最大底部剪力為：V1Vj21739.776 2120.738 244.025 2 750.856kN由各振型水平地震作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)頂點位移為:U 13F11 F12F 13F1F21F31 3k1k2k30.036mU 23F21 F22F 23F2F22F3203.012mk1k2k3U 33F31 F32F 33F3F23F33 3k1k2k30.0017 m通過振型組合求結(jié)構(gòu)的最大頂點位移U 3U 2j30.039m1

17、03解：查表得： Tg0.45s ，max 0.16Tg0 . 90 . 90.450.10531m a x0.16T10.716GE (116.62110.8559.45) 9.82811.8kN則底部剪力為：FEKGeq 10.85GE 10.852811.8 0.1053251.67kN已知：n0.0673則：Fnn FEK 0.0673 251.816.9kN又已知 H16.5m, H 2 12.5m, H 317.5mnGj H j1 1 6. 6 2 6. 5 1 1 0. 8 5 1 2. 5 5 9. 4 5 1 7. 5 kN9. 8m 3 1 2 0 3. 5j1則作用在結(jié)構(gòu)各層上的水平地震作用為：F1G1H 11nFEK55.9kNnG j H jj1F2G2H 21nFEK102.2kNnG j H jj1F3G3H 31nFEK76.7 kNnG j H jj1則各層剪力為V1FEK2 5 1. 6kN7V2F2F3nF 1 9 5. 7 7k NV3F3Fn93.57kN114 解：各樓層的重力荷載為：G6 6950kN ， G59330kN ， G49330kN ， G39330kN ， G29330kN ，G110360kN將各樓層的重力荷載當作水平力產(chǎn)生的樓層剪力為：V6G66950