工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 試卷及答案

一、填空題（共12題，每空1分，共20分）1．天然地震按成因主要分為火山地震、陷落地震、構(gòu)造地震。2．地震波由在地球內(nèi)部傳播的體波和沿著地球表面或者介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ拿娌ńM成。3．通常采用震級衡量地震本身的大小。4．地震動特性一般通過幅值、頻譜、持續(xù)時間三個要素來描述。5．多自由度彈性體系作自由振動時，任意兩個振型之間存在正交性。6．按照我國的建筑抗震設(shè)防分類，一般的工業(yè)與民用建筑屬于丙類。7．地震系數(shù)是地面運(yùn)動最大加速度與重力加速度的比值，反映該地區(qū)基本烈度的大小。8．多遇地震（即小震）是指50年內(nèi)超越概率為63.2%的地震。9．我國抗震規(guī)范規(guī)定，抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計。10．我國抗震規(guī)范采用等效剪切波速和覆蓋層厚度作用評定指標(biāo)將建筑場地分為4類。11．水平地震作用計算可采用的方法有底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法、時程分析法。12．在進(jìn)行罕遇地震作用下的抗震變形驗算時，采用樓層屈服系數(shù)判斷是否存在薄弱樓層。二、判斷題（共10題，每題2分，共20分）1．近場地震的地面運(yùn)動在很短時間內(nèi)達(dá)到峰值，地震波中短周期成分較多，地面震動的持續(xù)時間不長，衰減較快。（V）2．地震發(fā)生時，縱波最先到達(dá)，當(dāng)橫波和面波到達(dá)時，地面的振動才趨于強(qiáng)烈。（V）3．地震每增大一級，地震釋放的能量增大約一倍。（X）4．烈度是一個平均的概念,地面范圍取得越大，評出的最高烈度就越低。（V）5．結(jié)構(gòu)的剛度越大，周期越大，地震影響越小。（X）6．抗震設(shè)計時，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)的基本周期與場地特征周期接近。（X）7．付氏譜既有幅值信息又有相位信息；而反應(yīng)譜僅有幅值信息，因而不能直接反演到時程。（V）8．突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的震害往往比主體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重。（V）9．我國將建筑物的抗震設(shè)防類別劃分為甲乙丙丁4個類別，其中丙類要求最高。（X）10.同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上，并且同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基。（V）三、簡答題（共4題，每題5分，共20分）1．什么是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計？基本原則有哪些？指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。基本原則：選擇抗震有利的建筑場地、地段和地基；設(shè)計有利的房屋抗震體型、進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)布置；選擇合理的結(jié)構(gòu)材料；采取提高結(jié)構(gòu)抗震性能的措施；控制結(jié)構(gòu)變形，確保結(jié)構(gòu)的整體性；減輕房屋自重和妥善處理非結(jié)構(gòu)部件。2．簡述抗震設(shè)防“三水準(zhǔn)”“兩階段設(shè)計”的基本內(nèi)容。三水準(zhǔn)：小震不壞、中震可修、大震不倒（3分）；兩階段：多遇地震下的承載力與變形驗算、罕遇地震作用下的變形驗算（2分）。3．什么是地震反應(yīng)譜？我國抗震規(guī)范采用的設(shè)計反應(yīng)譜有什么特點？地震反應(yīng)與結(jié)構(gòu)自振周期的關(guān)系曲線（2分）；上升段、平臺段、曲線下降段、直線下降段（3分）。4．框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計的意圖是什么？要點：先讓框架梁端進(jìn)入屈服，實現(xiàn)梁鉸機(jī)制，推遲或避免柱端出現(xiàn)塑性鉸，不發(fā)生倒塌。（5分）四、計算題（20分）如圖所示二層框架結(jié)構(gòu)，橫梁為無限剛性。設(shè)質(zhì)量集中在樓層上，第一、二層的質(zhì)量為m1=m2=m=1×105kg。層間側(cè)移剛度分別為k1=3×107N/m，k2=2×107N/m，即層間產(chǎn)生單位相對側(cè)移時所需要施加的力。計算：（1）在水平地震作用下結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣M、剛度矩陣K；（2）求出結(jié)構(gòu)的振型；（3）若采用振型分解反應(yīng)譜法計算水平地震作用，求出各振型的參與系數(shù)。m1m1m2k1k2k1k2m1m21）質(zhì)量矩陣（6分）(kg)(N/m)（2）圓頻率ω（8分）第一振型圓頻率：ω1=10.000rad/s，T1=2π/ω1=0.628s；第二振型圓頻率：ω2=24.495rad/s，T1=2π/ω2=0.257s。第一階振型：，即第二階振型：，即（3）振型參與系數(shù)（6分）五、計算題（20分）某鋼筋混凝土四層框架，經(jīng)質(zhì)量集中后計算簡圖如圖所示，各層高均為4m，集中于各樓層的重力荷載代表值分別為:=435kN，=440kN，=430kN，=380kN。結(jié)構(gòu)阻尼比=0.05,類建筑場地，設(shè)計地震分組為第一組，抗震設(shè)防烈度為8度(設(shè)計基本地震加速度為0.20g)，經(jīng)頻率分析得體系的前3階自振頻率為:=16.40rad/S，=40.77rad/s，=61.89rad/s。計算：按底部剪力法計算結(jié)構(gòu)在多遇地震時的水平地震作用及各層的地震剪力。GG1G3G2h4G4G2G3GG2G3G4h1h1h2h3GG1（1)計算地震影響系數(shù)（6分）在類場地、設(shè)計地震第一組時，=0.25s。當(dāng)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.20g，在多遇地震時，；當(dāng)阻尼比=0.05時，得。根據(jù)已知的自振頻率，可求得自振周期為因<<5 所以。由于0.1<，<，所以。(2)計算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載（4分）(3)計算底部剪力（4分）(4)計算各質(zhì)點的水平地震作用（6分）T1計算結(jié)果層數(shù)GiH