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工程结构抗震题目及答案

填空题（每空1分，共20分）

1、地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播的面波，其中体波包括纵波（P）波和横（S）波，而面波分为瑞雷波和洛夫波，对建筑物和地表的破坏主要以面波为主。

2、场地类别根据等效剪切波波速和场地覆土层厚度共划分为IV类。3．我国采用按建筑物重要性分类和三水准设防、二阶段设计的基本思想，指导抗震设计规范的确定。其中三水准设防的目标是小震不坏，中震可修和大震不倒

>时，在结构顶部附4、在用底部剪力法计算多层结构的水平地震作用时，对于T

，其目的是考虑高振型的影响。

加ΔF

5、钢筋混凝土房屋应根据烈度、建筑物的类型和高度采用不同的

抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。

6、地震系数k表示地面运动的最大加速度与重力加速度之比；动力系数是单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。

7、在振型分解反应谱法中，根据统计和地震资料分析，对于各振型所产生的地震作用效应，可近似地采用平方和开平方的组合方法来确定。

名词解释（每小题3分，共15分）

1、地震烈度：

指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。

2、抗震设防烈度：

一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的文件（图件）执行。

3、反应谱：

地震动反应谱是指单自由度弹性体系在一定的地震动作用和阻尼比下，最大地震反应与结构自振周期的关系曲线。

4、重力荷载代表值：

结构抗震设计时的基本代表值，是结构自重（永久荷载）和有关可变荷载的组合值之和。

5 强柱弱梁：

结构设计时希望梁先于柱发生破坏，塑性铰先发生在梁端，而不是在柱端。三简答题（每小题6分，共30分）

1.简述地基液化的概念及其影响因素。

地震时饱和粉土和砂土颗粒在振动结构趋于压密，颗粒间孔隙水压力急剧增加，当其上升至与土颗粒所受正压应力接近或相等时，土颗粒间因摩擦产生的抗剪能力消失，土颗粒像液体一样处于悬浮状态，形成液化现象。其影响因素主要包括土质的地质年代、土的密实度和黏粒含量、土层埋深和地下水位深度、地震烈度和持续时间

2.简述两阶段抗震设计方法。

第一阶段是在方案布置符合抗震设计原则的前提下，按与基本烈度相对应的众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱求得结构在弹性状态下的地震作用效应，然后与其他荷载效应组合，并对结构构件进行承载力验算和变形验算，保证第一水准下必要的承载力可靠度，满足第二水准烈度的设防要求（损坏可修），通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求；

对于少数结构，如有特殊要求的建筑，还要进行第二阶段设计，即按与基本烈度相对应的罕遇烈度的地震动参数进行结构弹塑性层间变形验算，以保证其满足第三水准的设防要求。

3简述圈梁和构造柱对砌体结构的抗震作用

钢筋混凝土圈梁(ring beam)在砌体结构抗震中可以发挥重要作用。圈梁可以将房屋的纵横墙连接起来，增强了房屋的整体性和墙体的稳定性；圈梁与构造柱的联合作用，可以有效地约束墙体裂缝的开展，从而提高墙体的抗震能力；圈梁还可以有效地抵抗由于地震或其他原因引起的地基不均匀沉降对房屋造成的不利影响。

在墙体中设置了构造柱，可以部分的提高墙体的抗剪强度，一般可提高10%～30%左右；构造柱对砌体起约束作用，提高其变形能力；构造柱与圈梁所形成的约束体系可以有效地限制墙体的散落，增强了房屋在地震时的抗倒塌能力。

4在框架柱的抗震设计中，为什么要控制轴压比

轴压比是影响柱的破坏形态和变形能力的重要因素，柱的延性随轴压比增大会显著降低，并可能产生脆性破坏，轴压比增大到一定数值时，增加约束箍筋对柱变形能力影响很小，因此要控制轴压比

5. 结构隔震为什么能非常有效的减少结构地震反应

结构隔震通过设置隔震层，延长结构周期，增加结构阻尼，大大减少结构加速度反应，同时使结构位移集中于隔震层，上部结构相对位移很小，地震中基本处于弹性工作状态，大大减小结构地震反应。

三计算题（38分）

1.某二层钢筋混凝土框架，层高 H1=H2=4m，跨度为8m，集中于楼盖和

屋盖处的重力荷载代表值相等G1=G2=1176KN,相应质量m1=m2=120000kg,柱的截面尺寸400mmx 400mm，层间刚度K1=K2=20000KN/m要求计算结构自振周期和相应振型，并验算振型刚度矩阵的正交性（10分）

解：（1）

[]()m N K K K K K K K K K K /10.20.20.20.402221121122

2216

???????--=??????=????

??--+= []()kg g G g

G m m M 5102.1002.1/20

/120

???

???=??????=????

??= 由

2222112

11120

222112112

22=--=??

????-?????

?ωωωm K K K m K m m K K K K 可

得

()()()2

12112221122211141222111212221m m /K K K K m /K m /K /m /K m /K /,--++= ω = 66.6321=ω s /98.71=ω S T 79.0/211==ωπ

339

.43622=ω s /89.202=ω S T 301.0/222==ωπ

5分

相应的振型为：

1618011112211121.m K K X X =--=ω 1

618

11111222122

2.m K K X X -=--=ω 验算振型正交性：

{}{}0

10003.0101618.120202040

1,618.022122221

1211

21,

1166

≈?=??

?????-????

??--=???

???????

??X X K K K K X X 2二质点体系如图所示，各质点的重力荷载代表值分别为G 1=600KN ， G 2=500KN ，

层高如图所示。该结构建造在设防烈度为8度、场地土特征周期T g =的场地上，其水平地震影响系数最大值分别为αmax =（多遇地震）。已知结构的阻尼比为，主振型和自振周期分别为

G 2

????=?

?????000.1488.01211X X

????-=?

?????000.1710.12221X X

=1T =2T

要求：用振型分解反应谱法计算结构在多遇地震作用下各层的层间地震剪力

i V (10分)

解：由已知条件得s T g 25.016.0max ==α，

116.016.00.1358.025.09

.0m ax 1

=????? ??=???

? ??=ηαα

T T g

16.0max 2==ηαα

{}[]{}{}[]{}233.11

1==

X M X R M X T T γ

{}[]{}{}[]{}233.02

222-==

X M X R M X T T

KN X G F 88.411111111==γα KN X G F 514.712112121==γα

3分

KN X G F 25.381221212==γα KN X G F 64.182222222-==γα

3分

最后求层间剪力。第二层层间剪力：

()KN F F V 90.7322

22221=+=

2分

第一层层间剪力： ()()()KN F F F F V 075.11512

221222111=+++=

3．如图所示体系，各层重力荷载代表值G 1＝2700KN 、G 2 ＝2700KN 、G 3＝1800KN ，刚度K 1＝245000KN/m 、 K 2 ＝195000KN/m 、 K 3＝98000KN/m ，层高H 1=3.5m 、H 2=3.5m 、 H 3=3.5m ，建筑场地为二类，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，试求结构的基本自振周期并用底部剪力法求结构在多遇地震作用下各层的水平地震作用(结构阻尼比为。（15分）

解：求结构基本自振周期

将各质点重力荷载代表值作为水平力分别作用在各质点处，1，2，3

质点水平位移为：

()()m

K G u u m K G G u u m

K G G G u 0709.03/3230525.02/32120294.01/3211=+==++==++=

采用能量法，结构基本自振周期为：

s u G u G u G u G u G u G T 465.0332211332211212

22=++++= 7分

由已知条件查表得s T g 4.016.0max ==α，

.016.00.1465.04.09

.0m ax 1

=????? ??=???

? ??=ηααγ

T g

s T T g 35.04.11=≤，

()KN G F eq EK 8.85618002700270085.014.0=++??==α

各质点水平地震作用标准值为： KN F H G H G H G H G F EK 36.1713

322111

11=++=

KN F H G H G H G H G F EK 72.3423

322112

22=++=

KN F H G H G H G H G F EK 72.3423

322113

33=++=

其中11h H = 212h h H += 3213h h h H ++=

一、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）。

1．质量和刚度明显不对称、不均匀的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响。（）

2．在计算地震作用时，多质点体系的高阶振型发挥的贡献比低阶振型小。（）

3．坚实地基上的房屋震害重于软弱地基和非均匀地基上的房屋震害。

（）

4．多层砌体房屋应优先采用纵墙承重体系。（）

5．钢筋混凝土框架柱的轴压比越大，抗震性能越好。（）

6．一般体系阻尼比越小，体系地震反应谱值越大。（）

7．地基的抗震承载力一定大于静承载力。（）

8．地震波的传播速度，以横波最快，面波次之，纵波最慢。（）

9．框架－抗震墙结构中抗震第一道防线是剪力墙。（）

10．在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要大。

一、判断题（每题1分，共10分）

1.√

2.√

3.×

4.×

5.×

6.√

7.√

8.×

9. √10.×

二、填空题（本大题共20个空，每空1分，共20分）。

1．地震动三要素是指__________、__________、__________。

2．我国建筑抗震设计规范采用的是水准、阶段设计法。

3．地基土液化判别过程分为和两大步骤。4．设防烈度为8度和9度区的大跨度屋盖结构、长悬臂结构、烟囱及类似高耸结构和设防烈度为9度区的高层建筑，应考虑地震作用。

5．多层砌体房屋抗震构造措施中最有效的是__________与__________的设置。6．为了保证结构的整体性和延性，通过内力组合得到框架结构的设计内力，还需进行调整以满足、、

的原则。

7．完整的建筑结构抗震设计包括三个方向的内容与要求，分别是

、、。

8．在框架—剪力墙的内力计算时，总抗震墙和总框架之间用连接。9．多高层钢结构在地震中的破坏形式有、

和。

二、填空题（每空1分，共20分）

1.地震动峰值、频谱、持续时间

2.三、两

3.初步判别、标准贯入试验

4. 竖向

5.构造柱、圈梁

6.强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件

7.概念设计、抗震计算、构造措施 8.连梁

9.节点连接破坏、构件破坏、结构倒塌

三、选择题（本大题共5个小题，每题2分，共10分）。1．下列不属于地震破环作用的表现形式的是 ( )。

A、地表破坏

B、人员伤亡

C、次生灾害

D、建筑物的破坏2．我国建筑抗震设计规范将超过（）层的建筑归为高层钢结构建筑。A、10 B、11 C、12 D、13

3．多层砌体结构中当墙体的高宽比大于4时，墙体的变形情况是（）。

A、以剪切变形为主

B、以弯曲变形为主

C、弯曲变形和剪切变形在总变形中均占相当比例

D、视具体内力值而定4．多遇地震烈度所对应的超越概率为（）。

A、10%

B、2%—3%

C、%

D、50%

5．当建筑物有局部突出屋面的小建筑（如屋顶间、女儿墙、烟囱）等时，由于该部分结构的重量和刚度突然变小，将产生（）。

A、扭转效应

B、鞭梢效应

C、共振

D、主体结构破坏

三、选择题（每题2分，共10分）

2. C

3. B

四、简答题（本大题共6个小题，每题5分，共30分）。

1．地震震级和地震烈度有何区别与联系

地震震级是表示地震大小的一种度量。地震烈度是指某一区域内的地表和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。一次地震，表示地震大小的等级只有一个。由于同一次地震对不同地点的影响不一样，随着距离震中的远近变化，会出现多种不同的地震烈度。距离震中近，地震烈度就高，距离震中越远，地震烈度越低。

2．简述底部剪力法的适用条件。

底部剪力法适用于计算建筑高度不超过40m，结构以剪切变形为主，质量

和刚度沿高度分布较均匀的结构的地震反应。

3.砌体结构中各楼层的重力荷载代表值是怎么确定的

楼、屋盖自重，活荷载组合值（活荷载的一半）及上、下各半层的墙体、构造柱质量之和。

4.在多层砌体房屋中，横向楼层地震剪力如何在各道墙之间分配

①刚性楼盖：按照各抗震横墙的侧移刚度比例分配给各墙体。

②柔性楼盖：按各横墙的所承担的上部重力荷载比例给各墙体。

③中等刚度楼盖：采用刚性楼盖和柔性楼盖分配方法的平均值计算地震剪力。

5.为什么进行罕遇地震结构反应分析时，不考虑楼板与钢梁的共同作用。

考虑到此时楼板和钢梁的连接可能遭到破坏。

6.什么叫隔震隔震方法主要有哪些类型

隔震，是通过某种隔震装置将地震动与结构隔开，以达到减小结构振动的目的。隔震方法主要有基底隔震和悬挂隔震。

五、计算题（本大题共2个小题，共30分）。

1．根据下表计算场地的等效剪切波速。（10分）

土层厚度

)

180200260420530 s

2．试用底部剪力法计算下图体系在多遇地震下的各层地震剪力。已知设防烈度为8度，设计基本加速度为0.2g，Ⅲ类场地一区，m1=, m2=, m3=,

T1=,δn=,ξ=.（20分）

m ax

.0a ηa

当ξ=时，η2= η1= γ=

地震影响系数曲线

水平地震影响系数最大值

kN Geq F EK 95.250105.08.9)45.5985.11062.116(85.01=??++?==α kN F F EK n n 89.1695.2500673.0=?==?δ

[]49

.312038.903.31848.9)5.60.60.5(45.595.1285.1105.662.116=?=?++?+?+?=∑j

G 作用在结构各楼层上的水平地震作用为：

kN F n H G H G F EK j

j 72.5595.250)0673.01(03.31845

.662.116)1(111=?-??=-=

∑δ

kN F n H G H G F EK j

j 86.10195.250)0673.01(03.31845

.1285.110)1(222=?-??=-=

∑δ

kN F n H G H G F EK j

j 48.7695.250)0673.01(03.31845

.1745.59)1(333=?-??=-=

∑δ 各楼层的地震剪力为：

kN F F F F V n 95.2503211=?+++=

kN F F F V n 23.195322=?++= kN F F V n 37.9333=?+=

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