【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 面粗糙度的？《荷載規(guī)范》將地面粗糙度分為A、B、C、D四類，分類情況及相應(yīng)的地面粗糙度指數(shù)和梯度風(fēng)高度HT如下：A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)，取=，HTA=300m；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)，取=，HTB=HT0=350m；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)，取=，HTC=400m；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)，取=，HT0=450m。. 試述風(fēng)壓高度變化系數(shù)的導(dǎo)出方法？根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果分析，大氣邊界層內(nèi)平均風(fēng)速沿高度變化的規(guī)律可用指數(shù)函數(shù)來描述，即： 1 （1）式中 ——任一高度z處平均風(fēng)速； ——標(biāo)準(zhǔn)高度處平均風(fēng)速； ——離地面任一高度（m）； ——離地面標(biāo)準(zhǔn)高度，通常取為10m， ——與地面粗糙度有關(guān)的指數(shù)，地面粗糙程度越大，越大。由風(fēng)壓與風(fēng)速的平方成正比，再將（1）式代入，可得： (2)式中 ——任一地貌高度z處風(fēng)壓；——任一地貌標(biāo)準(zhǔn)高度處風(fēng)壓。整理（2）式，并將標(biāo)準(zhǔn)高度z0=10m代入，可得： (3)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地貌下梯度風(fēng)高度為HT0，粗糙度指數(shù)為，基本風(fēng)壓值為w0；任一地貌下梯度風(fēng)高度為HTa。根據(jù)梯度風(fēng)高度處風(fēng)壓相等的條件，由(3)式可導(dǎo)出： (4) (5)將(5)式代入(3)式，可得任一地貌條件下，高度z處的風(fēng)壓： (6)上式中是任意地貌下的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，應(yīng)按地面粗糙度指數(shù)和假定的梯度風(fēng)高度HT確定，并隨離地面高度z而變化。 將以上數(shù)據(jù)代入的表達(dá)式（6），可得A、B、C、D四類風(fēng)壓高度變化系數(shù)： A類： (7) B類： (8) C類： (9)D類： (10)據(jù)此，可制出風(fēng)壓高度變化系數(shù)的表格，供設(shè)計(jì)時(shí)查用。. 簡(jiǎn)述矩形平面的單體建筑物風(fēng)流走向和風(fēng)壓分布？矩形平面的單體建筑受到風(fēng)的作用后，在其迎風(fēng)面大約2/3高度處，氣流有一個(gè)正面停滯點(diǎn)，氣流從該停滯點(diǎn)向外擴(kuò)散分流。停滯點(diǎn)以上，一部分氣流流動(dòng)上升并越過建筑物頂面；停滯點(diǎn)以下，一部分氣流向下流向地面，在緊靠地面處形成水平滾動(dòng)，成為駐渦區(qū)；另一部分氣流則繞過建筑物兩側(cè)向背后流去。在鈍體建筑物的背后，由于屋面上部的剪切層產(chǎn)生的環(huán)流，形成背風(fēng)渦旋區(qū)，渦旋氣流的風(fēng)向與來流風(fēng)相反，在背風(fēng)面產(chǎn)生吸力。矩形平面的單體建筑物在風(fēng)的作用下，迎風(fēng)面由于氣流正面受阻產(chǎn)生風(fēng)壓力，側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面由于旋渦作用引起風(fēng)吸力。迎風(fēng)面的風(fēng)壓力在房屋中部最大，側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)吸力在建筑物角部最大。 單體建筑物立面流線分布 風(fēng)壓在房屋平面上的分布. 什么是風(fēng)載體型系數(shù)？它是如何確定的？建筑物處于風(fēng)流場(chǎng)中，風(fēng)力在建筑物表面上的分布是不均勻的，風(fēng)作用在建筑物表面的不同部位將引起不同的風(fēng)壓值，此值與來流風(fēng)壓之比稱為風(fēng)載體型系數(shù)。風(fēng)載體型系數(shù)表示建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律，主要與建筑物的體型和尺寸有關(guān)。目前要完全從理論上確定受風(fēng)力作用的任意形狀物體的壓力分布尚做不到，一般均通過風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)載體型系數(shù)。. 高層建筑為什么要考慮群體間風(fēng)壓相互干擾？如何考慮？高層建筑群房屋相互間距較近時(shí)，由于尾流作用，引起風(fēng)壓相互干擾，對(duì)建筑物產(chǎn)生動(dòng)力增大效應(yīng)，使得房屋局部風(fēng)壓顯著增大，設(shè)計(jì)時(shí)可將單體建筑物的體型系數(shù)乘以相互干擾增大系數(shù)加以考慮。. 計(jì)算順風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)時(shí)，為什么要區(qū)分平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)？結(jié)構(gòu)順向的風(fēng)作用可分解為平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)，平均風(fēng)的作用可通過基本風(fēng)壓反映，基本風(fēng)壓是根據(jù)10min平均風(fēng)速確定的，雖然它已從統(tǒng)計(jì)的角度體現(xiàn)了平均重現(xiàn)期為50年的最大風(fēng)壓值，但它沒有反映風(fēng)速中的脈動(dòng)成分。脈動(dòng)風(fēng)是一種隨機(jī)動(dòng)力荷載，風(fēng)壓脈動(dòng)在高頻段的峰值周期約為1~2min，一般低層和多層結(jié)構(gòu)的自振周期都小于它，因此脈動(dòng)影響很小，不考慮風(fēng)振影響也不致于影響到結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)安全性。而對(duì)于高聳構(gòu)筑物和高層建筑等柔性結(jié)構(gòu)，風(fēng)壓脈動(dòng)引起的動(dòng)力反應(yīng)較為明顯，結(jié)構(gòu)的風(fēng)振影響必須加以考慮。. 工程設(shè)計(jì)中如何考慮脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響？對(duì)于高聳構(gòu)筑物和高層建筑等柔性結(jié)構(gòu)，風(fēng)壓脈動(dòng)引起的動(dòng)力反應(yīng)較為顯著，必須考慮結(jié)構(gòu)風(fēng)振影響。《荷載規(guī)范》要求，如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu)；，應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的順風(fēng)向風(fēng)振。結(jié)構(gòu)風(fēng)振影響可通過風(fēng)振系數(shù)計(jì)算：，式中脈動(dòng)增大系數(shù)可由隨機(jī)振動(dòng)理論導(dǎo)出，此時(shí)脈動(dòng)風(fēng)輸入達(dá)文波特（Davenport）建議的風(fēng)譜密度經(jīng)驗(yàn)公式，也可查表確定。結(jié)構(gòu)振型系數(shù)可根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算，也可采用近似公式或查表確定。脈動(dòng)影響系數(shù)v主要反應(yīng)風(fēng)壓脈動(dòng)相關(guān)性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，可通過隨機(jī)振動(dòng)理論分析得到，為方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，已制成表格，供直接查用。. 結(jié)構(gòu)橫向風(fēng)振產(chǎn)生的原因是什么？建筑物或構(gòu)筑物受到風(fēng)力作用時(shí)，橫風(fēng)向也能發(fā)生風(fēng)振。橫風(fēng)向風(fēng)振是由不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力作用造成的，它與結(jié)構(gòu)截面形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。對(duì)于圓形截面，當(dāng)雷諾數(shù)在某一范圍內(nèi)時(shí)，流體從圓柱體后分離的旋渦將交替脫落，形成卡門渦列，若旋渦脫落頻率接近結(jié)構(gòu)橫向自振頻率時(shí)會(huì)引起結(jié)構(gòu)渦激共振。. 什么叫鎖定現(xiàn)象？在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生橫向共振反應(yīng)時(shí)，若風(fēng)速增大，旋渦脫落頻率仍維持不變，與結(jié)構(gòu)自振頻率保持一致，這一現(xiàn)象稱為鎖定。在鎖定區(qū)內(nèi)，旋渦脫落頻率是不變的。，旋渦脫落才重新按新的頻率激振。. 什么情況下要考慮結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)振效應(yīng)？如何進(jìn)行橫風(fēng)向風(fēng)振驗(yàn)算？應(yīng)根據(jù)雷諾數(shù)Re的不同情況進(jìn)行橫風(fēng)向風(fēng)振驗(yàn)算。當(dāng)雷諾數(shù)增加到Re≥106，風(fēng)速進(jìn)入跨臨界范圍時(shí)，出現(xiàn)規(guī)則的周期性旋渦脫落，一旦旋渦脫落頻率與結(jié)構(gòu)橫向自振頻率接近，結(jié)構(gòu)將發(fā)生強(qiáng)烈渦激共振，有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，危及結(jié)構(gòu)的安全性，必須進(jìn)行橫向風(fēng)振驗(yàn)算?？缗R界強(qiáng)風(fēng)共振引起在z高處振型j的等效風(fēng)荷載可由下列公式確定： 式中 ——計(jì)算系數(shù)；——在z高處結(jié)構(gòu)的j振型系數(shù)；——第j振型的阻尼比。 橫風(fēng)向風(fēng)振主要考慮的是共振影響，因而可與結(jié)構(gòu)不同振型發(fā)生共振效應(yīng)。對(duì)跨臨界的強(qiáng)風(fēng)共振，設(shè)計(jì)時(shí)必須按不同振型對(duì)結(jié)構(gòu)予以驗(yàn)算。一般認(rèn)為低振型的影響占主導(dǎo)作用。只需考慮前4個(gè)振型即可滿足要求。. 公路《橋規(guī)》中是如何考慮橋梁橫向風(fēng)力作用的？公路《橋規(guī)》按靜力方法計(jì)算橫向風(fēng)力作用，即考慮基本風(fēng)速、設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)、風(fēng)載阻力系數(shù)、風(fēng)速高度變化修正系數(shù)、地形和地理?xiàng)l件系數(shù)以及陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)后，按橫向風(fēng)壓乘以迎風(fēng)面積獲得橫向風(fēng)力。 什么是橋梁靜力風(fēng)荷載的三分力系數(shù)？橋梁的靜力風(fēng)荷載一般采用三分力來描述，即氣流流經(jīng)橋梁時(shí)，由于截面表面的風(fēng)壓分布存在差別，上下表面壓強(qiáng)差的面積分就是橋梁所受的升力荷載，而迎風(fēng)前后表面壓強(qiáng)差的面積分則是橋梁所受的風(fēng)阻力荷載，即通常所說的橫風(fēng)向力；此外，當(dāng)升力與阻力的合力作用點(diǎn)與橋梁截面的形心不一致時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生對(duì)形心的扭矩。三分力系數(shù)即是上述靜氣動(dòng)力系數(shù)，反映橋梁截面在均勻流中承受的靜風(fēng)荷載大小。該系數(shù)通常是在風(fēng)軸坐標(biāo)系下，由節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)定獲得。 橋梁風(fēng)振有哪些振動(dòng)形式？對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)大致可分為兩類，一類是自激發(fā)散振動(dòng)，例如顫振和馳振，振動(dòng)結(jié)構(gòu)可以不斷從氣流中獲取能量，抵消阻尼對(duì)振動(dòng)的衰減作用，從而使振幅不斷加大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)風(fēng)毀，這實(shí)際上是一種空氣動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象，對(duì)橋梁危害最大。另一類是限幅振動(dòng)，例如渦激振動(dòng)和抖振，渦激振動(dòng)是由結(jié)構(gòu)尾流中產(chǎn)生的周期性交替脫落的旋渦引起，當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)物處于另一個(gè)結(jié)構(gòu)物的渦列之中，還會(huì)激發(fā)出不規(guī)則的強(qiáng)迫振動(dòng)，即抖振。渦振和抖振均可在低風(fēng)速下發(fā)生，雖不具破壞性，但會(huì)對(duì)桿件接頭等連接部位造成疲勞破壞，設(shè)計(jì)時(shí)可通過構(gòu)造措施解決。5 地震作用 試述構(gòu)造地震成因的局部機(jī)制和宏觀背景？構(gòu)造地震成因的局部機(jī)制可以用地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)來說明，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中，地球內(nèi)部處于不斷運(yùn)動(dòng)之中，原始水平狀的巖層在地應(yīng)力作用下發(fā)生形變；當(dāng)?shù)貞?yīng)力使巖層產(chǎn)生彎曲變形積累的應(yīng)力超過本身強(qiáng)度極限時(shí)，巖層就發(fā)生突然斷裂和猛烈錯(cuò)動(dòng)，巖層中原先積累的應(yīng)變能全部釋放，并以彈性波的形式傳到地面，地面隨之振動(dòng)，形成地震。構(gòu)造地震成因的宏觀背景可以借助板塊構(gòu)造學(xué)說來解釋。板塊構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為，地殼和地幔頂部厚約70~100km的巖石組成了全球巖石圈，巖石圈由大大小小的板塊組成，板塊下面是塑性物質(zhì)構(gòu)成的軟流層。軟流層中的地幔物質(zhì)以巖漿活動(dòng)的形式涌出海嶺，推動(dòng)軟流層上的大洋板塊在水平方向移動(dòng)，并在海溝附近向大陸板塊之下俯沖，返回軟流層。各板塊邊緣由于地幔對(duì)流而互相擠壓、碰撞，在板塊的交界地區(qū)就會(huì)產(chǎn)生連綿不斷的地震。 什么地震波？地震波包含了哪幾種波？它們的傳播特點(diǎn)是什么？對(duì)地面運(yùn)動(dòng)影響如何？地震引起的振動(dòng)以波的形式向震源向各個(gè)方面?zhèn)鞑ゲ⑨尫拍芰?，這就是地震波。地震波是一種彈性波，它包括在地球內(nèi)部傳播的體波和在地面附近傳播的面波。體波可分為兩種形式的波，即縱波（P波）和橫波（S波）?？v波在傳播過程中，其介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的前進(jìn)方向一致。縱波又稱壓縮波，其特點(diǎn)是周期較短，振幅較小。橫波在傳播過程中，其介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的前進(jìn)方向垂直。橫波又稱剪切波，其特點(diǎn)是周期較長(zhǎng)，振幅較大。面波是體波經(jīng)地層界面多次反射形成的次生波，它包括兩種形式的波，即瑞雷波（R波）和樂甫波（L波）。瑞雷波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在波的前進(jìn)方向與地表面法向組成的平面內(nèi)作逆向橢圓運(yùn)動(dòng)；樂甫波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在與波的前進(jìn)方向垂直的水平方向作蛇形運(yùn)動(dòng)?？v波使建筑物產(chǎn)生上下顛簸，橫波使建筑物產(chǎn)生水平搖晃，而面波使建筑物既產(chǎn)生上下顛動(dòng)又產(chǎn)生水平晃動(dòng)，當(dāng)橫波和面波都到達(dá)時(shí)振動(dòng)最為強(qiáng)烈。一般情況下，橫波產(chǎn)生的水平振動(dòng)是導(dǎo)致建筑物破壞的主要因素。 什么是里氏震級(jí)？什么是矩震級(jí)？地震震級(jí)是表示地震本身大小的等級(jí)，它以地震釋放的能量為尺度，根據(jù)地震儀記錄到的地震波或者斷層錯(cuò)位和破裂面積來確定。里氏震級(jí)MS（Richter magnitude scale）是由美國(guó)地震學(xué)家里克特（Charles Francis Richter）于1935年提出的一種震級(jí)標(biāo)度。它是根據(jù)離震中一定距離所觀測(cè)到的地震波幅度和周期，并且考慮從震源到觀測(cè)點(diǎn)的地震波衰減，計(jì)算出的震源處地震的大小。 里克特給出了震級(jí)的原始定義：用標(biāo)準(zhǔn)地震儀在距震中100km處記錄到的最大水平地面位移（單振幅，以計(jì)）的常用對(duì)數(shù)值。表達(dá)式為，式中：MS為震級(jí)，即里氏震級(jí)；A為地震儀記錄到的最大振幅。（2）矩震級(jí)里氏震級(jí)是一種面波震級(jí)，在地震強(qiáng)到一定程度的時(shí)候，測(cè)定的面波震級(jí)MS值卻很難增加上去了，出現(xiàn)震級(jí)飽和。美國(guó)學(xué)者漢克斯和金森（Hanks and Kanamori）1977年從反映地震斷層錯(cuò)動(dòng)的力學(xué)量地震矩M0出發(fā)，提出用地震矩測(cè)定的震級(jí)稱為矩震級(jí)MW（Moment magnitude scale）。用宏觀的方法測(cè)量斷層的平均位錯(cuò)和破裂長(zhǎng)度，估計(jì)斷層面積，先計(jì)算地震矩M0 = μ D S，式中：M0為為地震矩（Nm）；μ為剪切模量；D為震源斷裂面積上的平均位錯(cuò)量；S為斷裂面積。矩震級(jí)MW定義為:MW = 2/3lgM0－，目前，矩震級(jí)已經(jīng)成為估算大規(guī)模地震時(shí)最常用的標(biāo)度。 什么是地震烈度？震級(jí)與烈度兩者有何關(guān)聯(lián)？地震烈度是指某地區(qū)地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度，它是按地震造成的后果分類的。我國(guó)采用12等級(jí)劃分的地震烈度表。地震震級(jí)與地震烈度是兩個(gè)不同的概念，震級(jí)表示一次地震釋放能量的大小，烈度表示某地區(qū)遭受地震影響的強(qiáng)弱程度。震級(jí)和烈度只在特定條件下存在大致對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于淺源地震（震源深度在10~30km）震中烈度I0與震級(jí)M之間有如下經(jīng)驗(yàn)公式：。 什么是地震作用？怎樣可以確定地震作用？地震釋放的能量以地震波的形式傳到地面，引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)。結(jié)構(gòu)由地震引起的振動(dòng)稱為結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，振動(dòng)過程中作用在結(jié)構(gòu)上的慣性力就是“地震荷載”，它使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力，發(fā)生變形?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)所承受的“地震荷載”實(shí)際上是地震動(dòng)輸入結(jié)構(gòu)后產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用。按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，荷載僅指直接作用，地震對(duì)結(jié)構(gòu)施加的影響屬間接作用，應(yīng)把結(jié)構(gòu)承受的“地震荷載”稱為地震作用。 地震系數(shù)和動(dòng)力系數(shù)的物理意義是什么？地震系數(shù)是地面運(yùn)動(dòng)最大加速度與重力加速度的比值，即。動(dòng)力系數(shù)是單自由度體系在地震作用下最大反應(yīng)加速度與地面運(yùn)動(dòng)加速度的比值，也就是質(zhì)點(diǎn)最大加速度比地面最大加速度的放大倍數(shù)，即。 影響地震反應(yīng)譜的因素有哪些？設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜是如何反映這些因素的影響的？影響反應(yīng)譜形狀的因素主要有場(chǎng)地條件、震級(jí)大小和震中距遠(yuǎn)近，其中場(chǎng)地條件影響最大。場(chǎng)地土質(zhì)松軟，長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)反應(yīng)較大，譜曲線峰值右移；場(chǎng)地土質(zhì)堅(jiān)硬，短周期結(jié)構(gòu)反應(yīng)較大，譜曲線峰值左移。另外震級(jí)和震中距對(duì)譜曲線也有影響，在烈度相同的情況下，震中距較遠(yuǎn)時(shí)，加速度反應(yīng)譜的峰點(diǎn)偏向較長(zhǎng)周期，曲線峰值右移；震中