同济大学建筑结构抗震期末考试试题真题
一
填空题
16. 场地类别根据___等效剪切波波速和场地覆土层厚度___ 划分为___四___ 类。(4分)
17. 我国建筑抗震设计规范采用的是____三__ 水准、___两___ 阶段设计法。(4分)
18. 一般来讲，在结构抗震设计中，对结构中重要构件的延性要求，应___高于___ 对结构总体的延性要求。(2分)
名词解释
19. 强柱弱梁(2分)
参考答案：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。
20. 多遇烈度(2分)
参考答案：建筑所在地区在设计基准期内出现的频度最高的烈度，当设计基准期为50年时，则50年内多遇烈度的超越概率为63.2%。
21. 等效剪切波速：(2分)
参考答案：若计算深度范围内有多层土层，则根据计算深度范围内各土层剪切波速加权平均得到的土层剪切波速即为等效剪切波速。
22. 地震波(2分)
参考答案：－地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这就是地震波，地震波是一种弹性波。
问答题
23. 单层钢筋混凝土结构，结构自振周期T=0.5s,质点重量G=200kN，位于设防烈度为8度的II类场地上，该地区的设计基本地震加速度为0.30,设计地震分组为第一组，试计算结构在多遇地震作用时的水平地震作用。（15分）(15分)
参考答案：1)查表得Tg=0.35s
Tg=0.35s 水平地震影响系数 结构水平地震作用 24. 什么是楼层屈服强度系数？怎样判别结构薄弱层位置？（4分）(4分) 参考答案：楼层屈服承载力系数是按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用计算的楼层弹性地震剪力的比值，它反映了结构中楼层的承载力与该楼层所受弹性地震剪力的相对关系。薄弱层位置的确定：楼层屈服承载力系数沿高度分布均匀的结构可取底层为薄弱层；楼层屈服承载力系数沿高度分布不均匀的结构，可取该系数最小的楼层和相对较小的楼层为薄弱楼层，一般不超过2～3处；单层厂房，可取上柱。 25. 什么是建筑抗震的概念设计？为什么要进行建筑抗震的概念设计？（4分）(4分) 参考答案：建筑抗震的概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。 由于地震的随机性，难于把握的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数目前难以做到；在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不准确性。 26. 某场地地基上覆非液化土层厚度du=5.5m 其下为砂土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2m,该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。（10分）(10分) 参考答案：据液化地基的初步判别中的第三条： 天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： 查液化土特征深度表： ，du=5.5m，dw=6m，db=2m 按判别式确定 ，， 三个式子都不满足，故需要进一步判别是否考虑液化影响。 27. 两层现浇钢筋混凝土框架结构如下图所示，梁的线刚度远大于柱的线刚度，重力荷载代表值为：G1=600kN，G2=500kN；建造在II类场地上，结构的阻尼比为0.05。该地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第I1组。用振型分解反应谱法求结构在多遇地震作用时的各楼层层间地震剪力标准值。（已知：结构的基本周期T1=0.358s ,T2=0.156s；主振型{Y1}T=[0.488 1]T, {Y2}T=[-1.71 1]T（15分） (15分) 参考答案：1）水平地震作用 查表得Tg=0.35s 相应于第一振型的质点水平地震作用为：F1i= 振型参与系数为： 故，F11=0.1568×1.23×0.488×600=56.47kN F12=0.1568×1.23×1×500=96.43kN 相应于第二振型的质点水平地震作用为：F2i= 因0.1 s 振型参与系数为： 故，F21=0.16×（-0.233）×（-1.71）×600=38.25kN F22=0.16×（-0.233）×1×500=-18.64kN 2）层间地震剪力 相应与第一振型的层间剪力为：V11=56.47+96.43=152.9kN V12=96.43kN 相应与第二振型的层间剪力为：V21=38.25-18.64=19.61kN V22=-18.64kN 按平方和开平方法则。层间地震剪力为 V1= V2= 28. 什么是抗震二阶段设计方法？（4分）(4分) 参考答案：二阶段设计方法：第一阶段设计，对绝大多数结构验算小震作用效应和其他荷载效应的基本组合下结构构件的承载能力，以及在小震作用下结构的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求； 第二阶段设计，对一些规范规定的结构（有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等）进行罕遇地震烈度作用下结构薄弱部位的弹塑性变形验算，并采取相应的构造措施保证大震不倒，以满足第三水准抗震设防目标的要求。至于第二水准抗震设防目标的要求《规范》以抗震构造措施来加以保证的。 二 填空题 16. 地基土液化判别过程分为初步判别和__标准贯入试验判别____ 两大步骤。(2分) 17. 《抗震规范》规定，对于烈度为8度和9度的大跨和___长悬臂___ 结构、烟囱和类似的高耸结构以及9度时的__高层建筑____ 等，应考虑竖向地震作用的影响。(4分) 18. 地震按成因分为___构造地震___ 、火山地震、诱发地震、陷落地震四种。(2分) 19. 在框架—剪力墙的内力计算时，总抗震墙和总框架之间用__连梁____ 连接。(2分) 名词解释 20. 构造地震(2分) 参考答案：由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂而形成构造地震。 21. 横波(2分) 参考答案：由震源向外传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的前进方向相垂直，亦称剪切波。横波周期长、振幅较大、速度慢；只能在固体中传播。 22. 抗震措施(2分) 参考答案：除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。 23. 地震烈度(2分) 参考答案：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，简称为烈度。 问答题 24. 求图示体系的频率、振型。已知。（10分） (10分) 参考答案： 25. 为什么地基的抗震承载力大于静承载力？（4分）(4分) 参考答案：地震作用是附加于原有静荷载上的一种动力作用，其性质属于不规则的低频(1～5Hz)有限次数(10～40次)的脉冲作用，并且作用时间很短，所以只能使土层产生弹性变形而来不及发生永久变形，其结果是地震作用产生的地基变形要比相同条件静荷载产生的地基变形小得多。因此，从地基变形的角度来说，有地震作用时地基土的抗震承载力应比地基土的静承载力大，即一般土的动承载力都要比其静承载力高。另外，考虑到地震作用的偶然性和短暂性以及工程结构的经济性，地基在地震作用下的可靠性可以比静力荷载下的适当降低，故在确定地基土的抗震承载力时，其取值应比地基土的静承载力有所提高。 26. 单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，Ⅰ类场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚度，阻尼比为0.05。试 求该结构多遇地震时的水平地震作用。（15分） (15分) 参考答案：（1）求结构体系的自振周期 （2）求水平地震影响系数 查表确定： 查表确定： （3）计算结构水平地震作用 27. 某两层钢筋混凝土框架，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等，每层层高皆为4.0m，框架的自振周期；第一主振型，；第二主振型，；Ⅱ类场地，7度第二组（，结构的阻尼比为，试按振型分解反应谱法计算框架的楼层地震剪力。（15分）(15分) 参考答案：（1）相应于第一振型自振周期的地震影响系数： 第一振型参与系数 于是： 第一振型的层间剪力： （2）相应于第二振型自振周期的地震影响系数： ，故取 第二振型参与系数 于是： 第二振型的层间剪力： （3）由SRSS法，计算各楼层地震剪力： 28. 影响框架梁柱延性的因素有哪些？（4分）(4分) 参考答案：影响框架梁延性及其耗能能力的因素很多，主要有以下几个方面：纵筋配筋率、剪压比、跨高比、塑性铰区的箍筋用量。 29. 如何控制结构的延性？（4分）(4分) 参考答案：控制构件的破坏形态；减小杆件轴压比；应用高强度混凝土；应用钢纤维混凝土；应用型钢混凝土。 三 填空题 16. 目前，求解结构地震反应的方法大致可分为两类：一类是拟静力方法，另一类为___直接动力分析法___ 。(2分) 17. 地震系数表示__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。(8分) 名词解释 18. 深源地震(2分) 参考答案：震源深度在300km以上的地震，一年中全世界所有地震释放能量的约3％来自深源地震。 19. 什么是地震震级(2分) 参考答案：地震震级是表示一次地震本身强弱程度或大小的尺度，也是表示一次地震释放能量的多少，是一个衡量地震强度的指标， 用M表示。一次地震只有一个震级。 20. 抗震构造措施(2分) 参考答案：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的抗震的各种细部要求。 21. 罕遇烈度(2分) 参考答案：在设计基准期（50年）内具有超越概率2%-3%的地震烈度，也称为大震烈度，重现期约为2000年。 问答题 22. 结构隔震的概念是什么？（4分）(4分) 参考答案：在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装置形成隔震层，把房屋结构与基础隔离开来，利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能量向上部结构传输，以减少建筑物的地震反应，实现地震时建筑物只发生轻微运动和变形，从而使建筑物在地震作用下不损坏或倒塌。 23. 结构耗能减震的原理是什么？（4分）(4分) 参考答案：结构耗能减震的原理是在结构物某些部位设置耗能装置，通过耗能装置产生摩擦、弯曲弹塑性滞回变形耗能来耗散或吸收地震输入结构中的能量以减少主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控震的目的。 24. 在多层砌体结构中设置圈梁的作用是什么？（4分）(4分) 参考答案：加强纵横墙的连接，增加楼盖的整体性，增加墙体的稳定性，与构造柱一起有效约束墙体裂缝的开展，提高墙体的抗震能力，有效抵抗由于地震或其他原因所引起的地基均匀沉降对房屋的破坏作用。 25. 如下图：四层浇钢筋混凝土框架结构，梁的线刚度远大于柱的线刚度，重力荷载代表值为：G1=8820KN，G2= G3=8360KN, G4=6700KN，每层各柱层间侧移刚度相同；建造在I1类场地上，结构的阻尼比为0.05。该地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.30g，设计地震分组为第一组。用底部剪力法求结构在多遇地震作用时各楼层层间地震剪力和底层柱的柱端弯矩标准值。（已 知：结构的基本周期T1=0.48s ；底层柱反弯点在2/3柱高，其余在柱中）（15分）(15分) 参考答案：1)查表得Tg=0.25s 水平地震影响系数 结构总水平地震作用 2)各质点的地震作用 因T1=0.48s>1.4Tg=0.35s，查表知 故 F2=420.38×8360×8.1/(8820×4.5)=720.97kN F3=720.97×11.7/8.1=1041.41kN F4=420.38×6700×15.3/(8820×4.5)+3655.6×0.1084=1085.74+396.27=1482.01kN 3)各楼层的层间地震剪力 V1k=3655.6kN V2k=720.97+2523.42=3244.39kN V3k=1041.41+1482.01=2523.42kN V4k=1482.01kN 4)底层柱的柱端弯矩标准值 每柱承受剪力标准值为0.5×3655.6=1832.8kN 柱顶弯矩为Mu=4.5×1832.8/3=2749.2kN.m 柱底弯矩为Ml=4.5×1832.8×2/3=5498.4kN.m 26. 已知，用能量法求结构的基本周期 (10分) 参考答案：（1）计算各层层间剪力 （2）计算各楼层处的水平位移 （3）计算基本周期 27. 试用底部剪力法计算图示三层框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1=0.467s ,抗震设防烈度为8度, 设计基本地震加速度为0.20g，Ⅱ类场地,设计地震分组为第一组。（15分）(15分) 参考答案：（1）计算结构等效总重力荷载代表值 （2）计算水平地震影响系数 查表得： （3）计算结构总的水平地震作用标准值 （4）顶部附加水平地震作用 （5）计算各层的水平地震作用标准值 （6）计算各层的层间剪力