哈工大地震工程课程题库(2015)

1.5 震级 （1）对一次地震释放应变能的度量 （2）震级饱和现象：一般的地震震级存在上限, 但是矩震级不会发生震级饱 和现象。饱和原因如下： 1）地壳的强度是有限的，地壳内的应力分布是不均匀的，一次断裂只是一 小部分地壳，一次释放的能量是有限的，地层振动有限； 2）震级定义是根据某一频率内的能量，这一能量不一定会随断裂长度的增 加而一直增加。 1.6 地震重现期：某一强度的地震在此发生所间隔的时间 1.7 不同抗震设计理论及其特点（以力的求解为区分， 4 类） （1）静力理论： 结构所受的地震作用可以简化为等效水平静力，在估计地震力时，假定建筑 物是刚性的，地震力作用在质量中心，其大小相当于建筑物的重量乘以与结构特 性无关的地震系数，结构上任何一点的加速度都等于地震动加速度。 静力理论不需要建立结构动力模型进行动力反应分析， 设计原则也只是采用 静力的允许应力，是一种经过极大简化的设计方法。 （2）反应谱理论： 反应谱理论以弹性反应谱为基础，将反应谱同结构振型分解法相结合，建筑 物总的内力是通过各振型的内力用振型组合的方法得到的 虽然反应谱理论考虑了结构的动力特性所产生的共振效应， 但由于在设计中 仍把地震惯性力看作静力，因而只能称之为准动力理论。 （3）动力理论： 动力法比反应谱法有较高的精确性，并且若建立了结构的非线性恢复力模 型，就可很容易地求解结构非弹性阶段的反应。 （4）基于性态的抗震设计理论： 按选定的抗震功能目标设计，可以预期结构在未来地震中的抗震能力。
参考资料：
哈工大地震工程课件 Chopra 结构动力学教材 网上的地震工程知识点汇编以及相关参考文献
1.导论、成因、地震度量
1.1 地震成因 地震发生被认为由板块的大规模的地球构造运动过程造成。 1.2 断层 岩层的两部分向相反的方向运动， 构造运动产生应变能在两部分的接触面断裂 时释放。变形的两部分回弹、震动直至平衡，此时地震产生。该过程即为著名的 回弹理论。与此同时，产生的破裂称为断层（或断裂）。 1.3 地震波，地震动（自己总结）： （1）地震的能量以波的形式向外传播，称为地震波。地震波分为体波和面波 （2）由地震波引起的地面振动称为地震动 1.4 烈度 （1）烈度：某区域地表和各类建筑物遭受一次地震影响的平均 破坏强弱程度 ．． （2） 等震线： 同一次地震影响下破坏程度 （或烈度） 相同的各点的连线” 或 “一 次地震造成的地震烈度的分区图。 （3）烈度异常： 1）在某烈度区内会后少数地区的烈度高于或低于烈度区的烈度 2）影响因素：地形地貌，场地土质条件，地下水埋藏深度，当地房屋抗震 性能差异。 （4）烈度的衰减：在一定震级下，烈度随距离的变化规律。 （5）综合等震线图： 1）将一个大区域历次地震的等震线资料综合在一张图上，显示各地区遭遇 过的最大烈度，该图称为该地区的地震综合等震线图。 2）可为人们认识强烈地震的空间分布特征、地震活动的强度(尤其是强弱的 上限)与地质构造条件的关系和各地区地震影响场特征等提供重要信息。
2.地震动观测和数据处理
2.1 台站，台阵，台网 （1）台站：地震动观测和数据采集站
（2）台阵：由若干台站按照指定方式布置而成。研究不同地震作用。根据不 同的需求，搭建不同形式的台阵。 1）震源机制台阵：研究震源机制与地震动之间的相互关系，布设在震源或 断层附近； 2）传播效应台阵：研究地震波传播和衰减规律，布阵与发震断层垂直； 3）局部效应台阵：研究周围局部场地范围内地震动的特征和各种特殊的场 地因素对地震动的影响，改善和验证自由场理论分析模型； 4）场地效应台阵：研究不同地点地质和地形对于地震动的影响； 5）建筑物观测台阵：研究地震作用下的结构反应； 6）大坝观测台阵：主要振型、整体性能、自由场地的观测 （3）台网：用于研究地震动空间分布，设置在强度高，频度大的地震区。 2.2 基线漂移 （1）指加速度，速度或位移的初始值不在零基线的位置。 （2）原因： 1）模拟记录仪：记录纸相对记录器的横向不规则运动形成强震加速度记 录中的噪音。 2）数字记录仪：仪器的不准确反应、电磁噪声、传感器的物质疲劳、背 景噪声和地震动过程中观测仪器的基座产生不可恢复的位移等。 （3）校正：数字滤波器做双向滤波，截止频率可通过事前噪声记录与地震记 录的傅里叶谱分析确定。用最小二乘法调整零线以消除线性趋势。
地震工程课程要点（ 2015）
目录
地震工程课程要点（2015）............................................................................................ 1 参考资料： ..................................................................................................................... 2 1.导论、成因、地震度量 ................................................................................................ 2 2.地震动观测和数据处理 ................................................................................................ 3 3.地震动特征和地震动衰减 ............................................................................................ 4 4.影响结构反应的重要参数 ............................................................................................ 5 5.单自由度结构的地震反应 ............................................................................................ 7 6.结构非弹性地震反应谱 ................................................................................................ 8 7.地震反应分析的动力方法 ............................................................................................ 9 8.地震反应静力方法 ..................................................................................................... 10 9.地震危险性和结构易损性 .......................................................................................... 10 10 基于性态的地震工程方法......................................................................................... 11 11 设计地震和抗震设防标准......................................................................................... 11
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该阈值的两个时刻之间的时段取为地震持续时间。 卓越持时：地震动能量从达到总能量的 5%到 90%的时间区间。 3.2 地震动衰减关系？ 地震动衰减关系也被称为地震动模型， 是使用解析式表示的地震动参数随震级 和距离等的变化关系。 3.3 影响地震动的各种效应 （1）破裂方向性效应 断层破裂速度在传播介质中几乎等于介质剪切波速， 使得断层产生的能量在 破裂前方产生能量积累，在很短的时间间隔里几乎同时到达场地，在场地的地震 动中将产生一个大的速度脉冲。 （向前方向性效应） （2）上盘效应 倾斜断裂的上盘场地在总体上比下盘上最近距离相同的场地更靠近断裂面。 这引起了上盘地震动比下盘相同距离处更大。 （3）超剪切破裂 断层破裂速度在传播介质中超过介质剪切波速 （4）沉积盆地效应 大型沉积盆地对强地震动的幅值、频率成分和持时有很大的影响 盆地中新沉积物比边界基岩低得多的波速产生软土的放大作用 盆地碗状几何形状，在盆地中特定地点能够把地震波聚焦 盆地的边缘效应， 速度和深度的梯度变化很大， 当地震体波沿盆地边缘进入， 像水波纹一样在盆地中反复反射，产生陷入盆地的面波。 （5）滑冲效应：暂无
3.地震动特征和地震动衰减
3.1 地震动参数？（三要素） （1）幅值：PGA,PGV,PGD 等等 （2）频谱：反应谱等 （3）持续时间：括号持时，一致持时（标准化持时） ，卓越持时。 括号持时：以对工程结构有影响的最小地震动幅值为阈值，把地震动幅值首 次和最后一次达到该阈值的两个时刻之间的时段取为地震动持续时间。 一致持时：以占峰值的给定比例为阈值，把地震动幅值首次和最后一次达到
4.影响结构反应的重要参数
4.1 描述或影响结构地震反应行为的重要参数（ 5 个） 刚度：构件（组）抵抗变形的能力 强度：构件（组）抵抗荷载的能力 延性：构件（组）非弹性变形能力 需求（Demand） ： “地震的要求” 能力（Capacity） ： “结构的能力”
4.2 基于强度的设计思想 基于强度的抗震设计方法是对结构在小震下处于线弹性阶段的响应进行直接 设计，最终设计的结构只需要满足强度要求。 4.3 基于延性的设计思想 基于位移的抗震设计是直接以位移为设计参数，针对不同的地震设防水准，制 定相应的目标位移，并且通过设计，使得结构在给定水准作用下达到预先指定的
局部反应对结构整体反应的影响只能在理想化的情况下才能推导出表达式， 因此构件水平设计只能在一定程度上代表结构抗震安全。
5.单自由度结构的地震反应
5.1 荷载插值法（弹性体系） 基本假设：荷载线性插值；适用于线弹性体系；又称为精确法 5.2 反应谱和设计谱 （ 1）与地震作用的关系 震级越大，反应谱峰值越往后移 震中距越大，反应谱峰值越往后移 （ 2）反应谱的影响因素 阻尼比越大，反应越小，曲线越平滑 对于加速度反应谱，呈现出谱值随周期先增大后减小的趋势 震级越大，反应谱峰值越往后移 震中距越大，反应谱峰值越往后移 场地越软，反应谱峰值越往后移 （ 3）标准化反应谱：用反应谱值除以地震动相应的峰值 （ 4）反应谱特征 （ 5）拟反应谱：阻尼比很小时可取为 0，利用微分方程直接得出谱加速度谱速 度和谱位移的关系。此时拟反应谱和反应谱十分接近。 5.3 中心差分法和 Newmark 方法（弹性和非弹性分析） （1）公式推导的基本假设： 中心差分法：速度是位移的一阶中心差分，加速度是位移的二阶中心差分 Newmark 法： vi 1 vi [1 r t ] ai rt ai 1
目标位移，从而实现对其地震行为的控制。
4.4 目前的基于强度的设计理论能否对结构的非弹性变形反应进行直接设计？如 果能，怎么设计？如果不能，怎么控制？ 基于强度的抗震设计方法是对结构在小震下处于线弹性阶段的响应进行直接 设计。不能直接设计结构的非弹性变形反应。对弹塑性变形的控制是对大震作用 下结构的弹塑性变形进行验算。 （通过使用强度折减系数来考虑结构进入塑性后 的弹性力的折减。 ） 4.5 基于性态的设计理论能否对结构的非弹性变形反应进行设计？ 可以， 使用基于位移性态的抗震设计方法能够得到结构弹塑性响应的延性等参 数，并对其进行控制。 4.6 确定屈服变形和极限变形的方法？ （1）屈服变形 a）基于初始屈服点； b）基于等效弹塑性模型屈服点； c）基于能量等效弹塑性模型屈服点； d）基于折减刚度等效弹塑性模型屈服点； （2）极限变形 a）采用规定的极限变形；b）采用峰值力处的变形； c）采用峰值后较大的承载力点对应的变形；d）采用破坏或屈曲点的变形； 4.7 地震作用的特点 1）以惯性力的方式作用在结构上，与地震和结构本身均有关； 2）具有极强的不确定性； 4.8 构件水平设计和结构整体抗震安全性的关系？