结构抗震第1章
建筑结构抗震设计(第三版)习题解答1-5章
第一章的习题答案1.震级是衡量一次地震强弱程度（即所释放能量的大小）的指标。
地震烈度是衡量一次地震时某地区地面震动强弱程度的尺度。
震级大时，烈度就高；但某地区地震烈度同时还受震中距和地质条件的影响。
2.参见教材第10面。
3.大烈度地震是小概率事件，小烈度地震发生概率较高，可根据地震烈度的超越概率确定小、中、大烈度地震；由统计关系：小震烈度＝基本烈度－1.55度；大震烈度＝基本烈度＋1.00度。
4.概念设计为结构抗震设计提出应注意的基本原则，具有指导性的意义；抗震计算为结构或构件达到抗震目的提供具体数据和要求；构造措施从结构的整体性、锚固连接等方面保证抗震计算结果的有效性以及弥补部分情况无法进行正确、简洁计算的缺陷。
5.结构延性好意味可容许结构产生一定的弹塑性变形，通过结构一定程度的弹塑性变形耗散地震能量，从而减小截面尺寸，降低造价；同时可避免产生结构的倒塌。
第二章的习题答案1.地震波中与土层固有周期相一致或相近的波传至地面时，其振幅被放大；与土层固有周期相差较大的波传至地面时，其振幅被衰减甚至完全过滤掉了。
因此土层固有周期与地震动的卓越周期相近，2.考虑材料的动力下的承载力大于静力下的承载力；材料在地震下地基承载力的安全储备可低于一般情况下的安全储备，因此地基的抗震承载力高于静力承载力。
3.土层的地质年代；土体中的粘粒含量；地下水位；上覆非液化土层厚度；地震的烈度和作用时间。
4.a 中软场地上的建筑物抗震性能比中硬场地上的建筑物抗震性能要差（建筑物条件均同）。
b. 粉土中粘粒含量百分率愈大,则愈容易液化.c．液化指数越小，地震时地面喷水冒砂现象越轻微。
d．地基的抗震承载力为承受竖向荷载的能力。
5. s m v m 5.2444208.32602.82008.51802.220=+++=因m v 小于s m 250，场地为中软场地。
6. 设计地震分组为第二组，烈度为7度，取80=N砂土的临界标贯值：[])(1.09.00w s cr d d N N -+=，其中m d w 5.1=土层厚度：第i 实测标贯点所代表的土层厚度的上界取上部非液化土层的底面或第1-i 实测标贯点所代表土层的底面；其下界取下部非液化土层的顶面或相邻实测标贯点的深度的均值。
结构抗震考试重点
9．抗震验算内容及目的：⑴多遇地震下结构允许弹性变形验算，以防止非结构构件破坏；⑵多遇地震下强度验算，以防止结构构件破坏；⑶罕遇地震下结构的弹塑性变形验算，以防止结构倒塌。“中震可修”抗震要求，通过构造措施加以保证。目的：满足 “小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求。
第五章 多高层Biblioteka 筑钢筋混凝土结构抗震设计 1．选型、结构布置和设计原则—— 通读
2．抗震等级依据：钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。
3．剪压比：
4．剪跨比：
5．截面设计和构造：地震作用效应的调整：通过内力组合得出设计内力，还需进行调整以保证梁端的破坏先于柱端的破坏（强柱弱梁原则）、弯曲破坏先于剪切破坏（强剪弱弯原则）、构件的破坏先于节点的破坏（强节点弱构件原则，节点须抗震验算）①根据“强柱弱梁”原则的调整：对同一节点，使其在地震作用组合下，柱端的弯矩设计值略大于梁端的弯矩设计值或抗弯能力。②根据“强剪弱弯”原则的调整：对同一杆件，使其在地震作用组合下，剪力设计值略大于按设计弯矩或实际抗弯承载力及梁上荷载反算出的剪力。
⒒多遇地震烈度：分析年限取50年，概率密度曲线的峰值烈度所对应的被超过概率为63.2%，将这一峰值烈度定义为小震烈度，又称多遇地震烈度。
⒓罕遇地震烈度：分析年限取50年，概率密度曲线的峰值烈度所对应的被超过概率为2%，将这一峰值烈度定义为大震烈度，又称罕遇地震烈度。
⒔两阶段设计方法：第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其他荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形。第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变形。
5．竖向作用考虑条件：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。
第一章地震概述
5
工程结构抗震及防灾
1.1 地震基本知识
地幔
1) 地幔界定：地壳以下到深度约2895km的古登堡界面为止的 部分为地幔，约占地球体积的5／6。
2) 地幔组成：由密度较大的黑色橄榄岩等高温（1000度以上） 高压（9000大气压）岩石组成。 3) 地幔物质根据推算形态应为粘弹性体（能传播横波）。
6
工程结构抗震及防灾
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工程结构抗震及防灾
1.2 地震基本术语
地震烈度表
烈度 1~2度 3度 4~5度 地震现象 人们一般没感觉，只有地震仪才能记录到 室内少数人感觉到轻微震动 人们有不同程度的感觉
地震烈度的定量 描述极其复杂
6度
7~8度 9~10度
人行不稳，器血倾斜，房屋出现裂缝，少数受到坡坏 人立不住，大部分房屋遭到破坏，高大烟囱可以断裂，有时有 喷砂冒水现象 房屋严重破坏，地表烈缝很多，湖泊水库中有大浪，部分铁轨 弯曲、变形
1.1 地震基本知识
1、按成因划分： 构造地震：由岩层构造运动产生，占总数的90%
火山地震：由火山爆发引起
地震类型
陷落地震：如大面积矿山开采引起岩层坍塌 水库诱发地震：由水库贮水诱发产生 人工地震：如核爆炸等（地震观测技术的发展）
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工程结构抗震及防灾
1.1 地震基本知识
地球的板块构造
板块构造的基本 概念是：岩石圈 由几个大而相当 稳定的板块，即 相对刚性的固体 岩石块体组成，
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工程结构抗震及防灾
来自以色列的精彩实例—— 原来水平的刚性岩石层在长时期作用的构造力挤压下褶皱
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工程结构抗震及防灾
1988年亚美尼亚地震造成的新鲜断崖
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工程结构抗震及防灾
建筑结构抗震复习重点
建筑结构抗震复习重点《建筑结构抗震设计》总复习第一章：绪论1.什么是地震动和近场地震动？P3答：由地震波传播所引发的地面振动，叫地震动。
其中，在震中区附近的地震动称为近场地震动。
2.什么是地震动的三要素？P3答：地震动的峰值（振幅）、频谱和持续时间称作地震动的三要素。
3.地震按其成因分为哪几类？其中影响最大的是哪一类？答：地震按其成因可分为构造地震、火山地震、陷落地震和诱发地震等几类，其中影响最大的是构造地震。
4.什么是构造地震、震源、震中、震中距、震源深度？P1答：由于地壳构造运动使深部岩石的应变超过容许值，岩层发生断裂、错动而引起的地面震动，这种地震称为构造地震，一般简称地震。
地壳深处发生岩层断裂、错动的地方称为震源。
震源至地面的距离称为震源深度。
一般震源深度小于60km的地震称为浅源地震；60～300km的称为中源地震；大于300km的称为深源地震；我国绝大部分发生的地震属于浅源地震，一般深度为5～40km。
震源正上方的地面称为震中，震中邻近地区称为震中区，地面上某点至震中的距离称为震中距。
5.地震波分哪几类？各引起地面什么方向的振动？P1-3答：地震波按其在地壳传播的位置不同可分为体波和面波。
在地球内部传播的波称为体波，体波又分为纵波（P波）和横波（S波）。
纵波引起地面垂直方向的震动，横波引起地面水平方向震动。
在地球表面传播的波称为面波。
地震曲线图中，纵波首先到达，横波次之，面波最后到达。
分析纵波和横波到达的时间差，可以确定震源的深度。
6.什么是震级和地震烈度？几级以上是破坏性地震？我国地震烈度表分多少度？答：震级：指一次地震释放能量大小的等级，是地震本身大小的尺度。
(1)m=2～4的地震为有感地震。
(2)m>5的地震，对建筑物有不同程度的破坏。
(3)m>7的地震，称为强烈地震或大地震。
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。
M（地震震级）大于5的地震，对建筑物就要引起不同程度的破坏，统称为破坏性地震。
建筑结构抗震第1章
三、时程分析可以采用的 些软件 三、时程分析可以采用的一些软件
通 用 软 件 ： Ansys 、 Abaqus 、 Marc 、
Adina、SAP2000 ……
专业软件（土木） O 专业软件（土木）：OpenSees、Idarc、 S Id
Drain 2D、Drain 3D Drain-2D、Drain-3D……
李志山, 廖耘. Abaqus显示动力弹塑性分析技术在建筑结构 领域的应用. Abaqus q 上海土木研讨会
Humboldt Bay Bridge
11000个节点 10900个单元 20000自由度
二维有限元模型
A. Elgamal, J. C. Lu, Z. H. Yang. PPT of OpenSees Days, 2008
CU KU MU MU g
M —结构质量（结构楼层处的楼板+墙+活荷载）
C —结构阻尼（结构楼层处的楼板+墙+活荷载）
K —结构刚度（结构楼层间的抗侧移刚度）
说明：方程中系数和变量都是标量
多自由度结构的动力平衡方程（二阶常系数 微分方程组）
+ CU + KU = -MU MU g
M —结构质量矩阵（结构楼层处的楼板+墙+活荷载） C —结构阻尼矩阵（结构楼层处的楼板+墙+活荷载） K —结构刚度矩阵（结构楼层间的抗侧移刚度）
、U —结构楼层的水平加速度、水平速度和水平位移 、U 结构楼层的水平加速度 水平速度和水平位移 U
说明：方程中系数是矩阵、变量都是向量
+ CU + KU = -MU MU g
工程结构抗震与防灾_东南大学_1 第一章结构抗震的基本知识_4 第4讲如何进行建筑场地类别的划分？
稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂 , fak 150 的粘性土和粉土, fak >130 的填土，可塑黄土, 淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，
fak 130 填土，流塑黄土
vs >800 800 vs >500 500 vs >250 200 vs >150
结构抗震基本知识
1.1 地震的基本知识
1
1.2 抗震设防烈度、地震影响和建筑分类
1.3 抗震设防目标、两阶段抗震设计方法
和基于性能的抗震设计
1.4 如何进行建筑场地类别的划分？
1.5 场地土液化
1.4
如何进行建筑场地类别的划分？
建筑场地的类别划分
1、建筑场地地震影响 场地土对于从基岩传来的地震波具有扩大作用。 坚硬土层上的刚性建筑和软弱土上的柔性建筑破坏
3.场地土的类型划分和剪切波速范围
注： fak 为由荷载试验等方法得
到的地基承载力特征值（kPa）；
vs为岩土剪切波速。
土的类型 岩土的名称和性状
土层剪切波速范围（m/s）
岩石 坚硬、较硬且完整的岩石
坚硬土或 软质岩石
破碎或较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土
中硬土 中软土 较弱土
中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，
严重。 坚硬：结构破坏 软弱：地基破坏
1.4
如何进行建筑场地类别的划分？
2. 场地土层固有周期与场地地震效应
场地土层的固有周期的简化计算公式为
单一土层时
T 4H vs
多层土时
n
T
4hi
v i1
建筑结构抗震随堂练习参考答案(1~3章)
本地区的设防烈度提高一度的要求 D．地震作用应高于本地区的抗震设防烈度要求，抗震措施，当设防烈度为 6~8 度时，应符合
本地区的设防烈度提高一度的要求
答题：
A.
B.
C.
D. （已提交）
参考答案：C
问题解析：
9. 某地区设防烈度为 7 度，乙类建筑抗震设计应按下列要求进行设计（ ） A．地震作用和抗震措施均按 8 度考虑 B．地震作用和抗震措施均按 7 度考虑 C．地震作用按 8 度确定，抗震措施按 7 度采用 D．地震作用按 7 度确定，抗震措施按 8 度采用
一个震级，但不同地区的地震烈度不同 D. 震级表达地震时建筑物的破坏程度，烈度表达地震释
放的能量大小
答题：
A.
B.
C.
D. （已提交）
参考答案：C
问题解析：
4. 地震烈度和下列哪些因素无关（ ） A. 地震的震级 B. 地震的持续时间 C. 震中距 D. 地震的类型Fra bibliotek答题：A.
B.
C.
D. （已提交）
建筑结构抗震随堂练习参考答案
第一章 结构抗震设计的基本知识·1.1 地震的基本知识
1. 建筑抗震设计中所提到的地震主要指（ ） A. 构造地震 B. 火山地震 C. 陷落地震 D. 诱发地震
答题：
A.
B.
C.
D. （已提交）
参考答案：A
问题解析：
2. 下列关于地震波的说法错误的是（ ） A. 地震波只有纵波和横波两种 B. 纵波相对于横波来说，周期较短，振幅较小 C. 横波的传播
地区的设防烈度提高一度的要求 D. 地震作用应高于本地区的抗震设防烈度要求，抗震措施，当设防烈度为 6~8 度时，应符合本
清华大学结构抗震原理01-123自由振动
(a) 线弹性
(b) 非线弹性 图 1.3
(c) 弹塑性
除质量和刚度外，阻尼使结构在振动过程中耗散能量，对振动有减小作用，
2
也应在分析中予以考虑。 线弹性体系的动力分析是结构动力学的基础， 其中线弹性单自由度体系是最 简单的动力分析模型，本章首先讨论线弹性单自由度体系的动力分析。
δ δ
P
P
P
δ
k=
P
δ
k=
P
δ
(d)
k=
P
δ
(a)
(b) 图 1.1
(c)
(a)
(b) 图 1.2
(c)
(d)
对于图 1.2(a)所示考虑水平振动时的多层框架，将各层质量集中于各节点位
1
置（图 1.2(b)） ，可较好地分析梁、柱杆件的动力反应；如将各层质量集中于各 层楼板位置来考虑（图 1.2(c)） ，则可较好反应各楼层的动力反应。而当主要考 虑结构总体振动反应时， 则可进一步将结构用一集中质量的单自由度体系来表示 （图 1.2(d)） 。 描述一个体系运动规律的主要变量数目称为该体系的自由度。 通常空间内一 个质点需要三个变量（x, y, z）来描述。对于图 1.1(d)和图 1.2(d)所示的单质点体 系，当仅考虑平面内水平振动时，只有一个水平位移变量，称为单自由度体系； 而图 1.1(b,c)和图 1.2(b,c)为多自由度体系。 动力分析模型由有限个质点组成时，称为质点系模型。对于质量连续分布的 情况， 则可采用连续体动力分析模型。 质点系模型的振动分析方程为常微分方程， 而连续体模型则为偏微分方程。对于一般结构，采用连续体模型将使分析十分复 杂。但在有些情况下，如考虑地基、楼板和梁的振动时，采用理想化的连续体模 型也很有效。 确定结构动力分析模型时，在满足工程分析精度要求的条件下，应尽量采用 能够反映结构主要振动特点的简单分析模型，减少分析的工作量，并可以使得工 程人员更好地把握结构振动的本质。 在图 1.1 楼层处质点位置施加水平力 P， 产生水平位移δ， 则产生单位位移所 需要的力 P/δ 称为结构的刚度 k。此时结构内部产生使质点恢复到原始位置的内 力，称为恢复力 Q。在质点位置，恢复力与外加水平力 P 大小相等，方向相反， 即 Q =-kδ。对于恢复力与位移（变形）成比例的情况（图 1.3a） ，为线弹性振动， 这一般在位移（变形）较小时成立。当位移（变形）较大，恢复力与位移（变形） 将不成比例时，为非线性振动，分为非线性弹性振动和弹塑性振动。恢复力与位 移（变形）关系为非线性弹性时（图 1.3b） ，为非线性弹性振动；恢复力与位移 （变形）关系形成环形非线性关系时，为弹塑性振动（图 1.3c） 。结构在地震作 用下，通常表现为弹塑性振动。