《建筑结构抗震与防灾》复习题2

《建筑结构抗震与防灾》复习题2
一、填空题
1．一般来说，某地点的地震烈度随震中距的增大而减小。

2．《建筑抗震设计规范》规定，根据建筑使用功能的重要性及设计工作寿命期的不同分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。

3．《建筑抗震设计规范》规定，建筑场地类别根据等效剪切波速和场地覆盖土层厚度双指标划分为4类。

4．震害调查表明，凡建筑物的自振周期与场地土的卓越周期接近时，会导致建筑物发生类似共振的现象，震害有加重的趋势。

5．为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和沙土液化的判别可分为两步进行，即初判法和标准贯入试验法判别。

7．《建筑抗震设计规范》根据房屋的设防烈度、结构类型和房屋高度，分别采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算、构造措施要求。

8．为了保证结构具有较大延性，我国规范通过采用强柱弱梁、强剪弱弯和强节点、强锚固的原则进行设计计算。

9、震源在地表的投影位置称为震中，震源到地面的垂直距离称为震源深度。

11、丙类钢筋混凝土房屋应根据抗震设防烈度、房屋高度和结构类型查
表采用不同的抗震等级。

15．地震反应谱的定义为:在给定的地震作用期间，单质点体系的最大位移反应、最大速度反应、最大加速度反应随质点自振周期变化的曲线
17、柱的轴压比n定义为:n=N/f
c A
c
（柱组合后的轴压力设计值与柱的全截面面
积和混凝土抗压强度设计值乘积之比）。

18、建筑平面形状复杂将加重建筑物震害的原因为:扭转效应、应力集中。

19、多层砌体房屋楼层地震剪力在同一层各墙体间的分配主要取决于:楼盖的水平刚度（楼盖类型）和各墙体的侧移刚度及负荷面积。

二、选择题
1．地震烈度主要根据下列哪些指标来评定（ C ）。

A．地震震源释放出的能量的大小
B．地震时地面运动速度和加速度的大小
C．地震时大多数房屋的震害程度、人的感觉以及其他现象
D．地震时震级大小、震源深度、震中距、该地区的土质条件和地形地貌3．描述地震动特性的要素有三个,下列哪项不属于地震动三要素（ D ）。

A.加速度峰值
B.地震动所包含的主要周期
C.地震持续时间
D. 地震烈度
7．大量震害表明，多层房屋顶部突出屋面的电梯间、水箱等，它们的震害比下面主体结构严重。

在地震工程中,把这种效应称为（ B ）。

A.扭转效应
B.鞭端效应
C.共振
D.主体结构破坏
9．在利用反弯点法计算水平荷载作用下框架内力时,当梁的线刚度k b和柱的线刚度k c之比大于（ B ）时,节点转交θ假定等于零。

A.2
B.3
C.4
D.5
13.地震系数k与下列何种因素有关？(A )
A.地震基本烈度
B.场地卓越周期
C.场地土类别
D.结构基本周期
15.框架结构考虑填充墙刚度时,T1与水平弹性地震作用F e有何变化?( A )
A.T1↓,F e↑
B.T1↑,F e↑
C.T1↑,F e↓
D.T1↓,F e↓
16．抗震设防区框架结构布置时，梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于（A ）A．柱宽的1/4 B．柱宽的1/8 C．梁宽的1/4 D．梁宽的1/8 17. 土质条件对地震反应谱的影响很大，土质越松软，加速度谱曲线表现为
（A ）
A．谱曲线峰值右移B．谱曲线峰值左移
C．谱曲线峰值增大D．谱曲线峰值降低
19、楼层屈服强度系数 沿高度分布比较均匀的结构，薄弱层的位置为（D ）
A.最顶层
B.中间楼层
C. 第二层
D. 底层
与下列何种因素有关?( C )
21.场地特征周期T
g
A.地震烈度
B.建筑物等级
C.场地覆盖层厚度
D.场地大小
22.关于多层砌体房屋设置构造柱的作用，下列哪句话是错误的（ D ）
A．可增强房屋整体性，避免开裂墙体倒塌
B．可提高砌体抗变形能力
C．可提高砌体的抗剪强度
D．可抵抗由于地基不均匀沉降造成的破坏
24、水平地震作用标准值F ek的大小除了与质量,地震烈度,结构自振周期有关外,还与下列何种因素有关? ( B )
A.场地平面尺寸
B.场地特征周期
C.荷载分项系数
D.抗震等级
25震级大的远震与震级小的近震对某地区产生相同的宏观烈度，则对该地区产生的地震影响是（ B ）A．震级大的远震对刚性结构产生的震害大
B．震级大的远震对柔性结构产生的震害大
C．震级小的近震对柔性结构产生的震害大
D．震级大的远震对柔性结构产生的震害小
29．考虑内力塑性重分布，可对框架结构的梁端负弯矩进行调幅（B ）A．梁端塑性调幅应对水平地震作用产生的负弯矩进行
B．梁端塑性调幅应对竖向荷载作用产生的负弯矩进行
C．梁端塑性调幅应对内力组合后的负弯矩进行
D．梁端塑性调幅应只对竖向恒荷载作用产生的负弯矩进行
30．钢筋混凝土丙类建筑房屋的抗震等级应根据那些因素查表确定（ B ）
A．抗震设防烈度、结构类型和房屋层数
B．抗震设防烈度、结构类型和房屋高度
C．抗震设防烈度、场地类型和房屋层数
D．抗震设防烈度、场地类型和房屋高度
32．《抗震规范》给出的设计反应谱中，当结构自振周期在0.1s~Tg之间时，谱曲线为（A）
A．水平直线 B.斜直线 C.抛物线 D.指数曲线
33．表征地震动特性的要素有三个，下列哪项不属于地震动三要素（D ）
A. 加速度峰值
B.频谱特性
C. 地震持时
D. 地震烈度
34．框架结构考虑填充墙刚度时,T1与水平弹性地震作用F ek有何变化?
（ A ）
A.T1↓,F ek↑
B.T1↑,F ek↑
C.T1↑,F ek↓
D.T1↓,F ek↓
35．楼层屈服强度系数 沿高度分布比较均匀的结构，薄弱层的位置为（ D ）
A.最顶层
B.中间楼层
C. 第二层
D. 底层
36．水平地震作用标准值F ek的大小除了与质量,地震烈度,结构自振周期有关外,还与下列何种因素有关? ( B )
A.场地平面尺寸
B.场地特征周期
C.荷载分项系数
D.抗震等级
三、简答题
1．工程结构抗震设防的三个水准是什么？如何通过两阶段设计方法来实现？
答：抗震设防的三个水准：第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不须修理可继续使用；
第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能受损坏，经一般修理仍可继续使用；
第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

两阶段设计方法：第一阶段设计：按第一水准多遇地震的地震动参数进行弹性状态下的地震效应计算，经效应组合后，采用分项系数设计表达式进行结构构件的截面承载力验算，并采取抗震构造措施，以满足第一水准抗震设防要求。

第二阶段设计：按第三水准罕遇地震作用进行薄弱层或薄弱部位的弹塑性变形验算，以满足第三水准防倒塌的要求，常称为变形验算。

2．建筑场地选择的原则是什么？
答：选址时宜选择有利地段，避开不利地段。

当无法避开不利地段时，应采取有效地措施。

，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。

4. 简述底部剪力法的适用条件。

答：《建筑抗震设计规范》规定，底部剪力法适用于计算高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构。

5.在利用弯矩二次分配法计算竖向荷载作用下框架内力时，为什么要对梁端弯
矩进行调幅？
答：在竖向荷载的作用下的梁端负弯矩较大，导致梁端的配筋量较大；同时柱的
纵向钢筋以及另一个方向的梁端钢筋也通过节点，因此节点的施工较困难。

即使
钢筋能排下，也会因钢筋过于密集使浇筑混凝土困难，不容易保证施工质量。

考
虑到钢筋混凝土框架属于超静定结构，具有塑性内力充分布的性质，因此可以通
过在重力荷载作用下，梁端弯矩乘以调整系数β的办法，适当降低梁端弯矩的幅
值。

8、什么是地震反应谱？什么是设计反应谱？它们有何关系？
单自由度弹性体系的地震最大加速度反应与其自振周期的关系曲线叫地震（加速度）反应（T）表示。

设计反应谱：考虑了不同结构阻尼、各类场地等因素对地震反应谱的谱，以S
a
影响，而专门研究可供结构抗震设计的反应谱，常以a（T），两者的关系为
a（T）= S
（T）/g
a
9、什么是时程分析？时程分析怎么选用地震波？
选用地震加速度记录曲线，直接输入到设计的结构，然后对结构的运动平衡方程进行数值积分，求得结构在整个时程范围内的地震反应。

应选择与计算结构场地相一致、地震烈度相一致的地震动记录或人工波，至少2条实际强震记录和一条人工模拟的加速度时程曲线10、在多层砌体结构中设置圈梁的作用是什么？
设置圈梁作用：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。

11、抗震设计为什么要尽量满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则？如何满足这些原则？
“强柱弱梁”可有效的防止柱铰破坏机制的出现，保证结构在强震作用下不会整体倒塌；“强剪弱弯”可有效防止脆性破坏的发生，使结构具有良好的耗能能力；“强节点弱构件”，节点是梁与柱构成整体结构的基础，在任何情况下都应使节点的刚度和强度大于构件的刚度和强度。

13、简述底部剪力法的适用范围，计算中如何鞭稍效应。

震中距--地面上任何一点到震中的直线距离称为震中距。

适用范围：高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。

为考虑鞭稍效应，抗震规范规定：采用底部剪力法计算时，对突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予以计入。

15、多层砌体房屋中，为什么楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处？
楼梯间横墙间距较小，水平方向刚度相对较大，承担的地震作用亦较大，而楼梯间墙体的横向支承少，受到地震作用时墙体最易破坏2）房屋端部和转角处，由于刚度较大以及在地震时的扭转作用，地震反应明显增大，受力复杂，应力比较集中；另外房屋端部和转角处所受房屋的整体约束作用相对较弱，楼梯间布置于此，约束更差，抗震能力降低，墙体的破坏更为严重
17、什么是地基液化现象？影响地基液化的因素？
饱和砂土或粉土的颗粒在强烈地震下土的颗粒结构趋于密实，土本身的渗透系数较小，孔隙水在短时间内排泄不走而受到挤压，孔隙水压力急剧上升。

当孔隙水压力增加到与剪切面上的法向压应力接近或相等时，砂土或粉土受到的有效压应力下降乃至完全消失，土体颗粒局部或全部处于悬浮状态，土体丧失抗剪强度，形成犹如液体的现象。

影响因素：土层的地质年代，土的组成，土层的相对密度，土层的埋深,地下水位的深度，地震烈度和地震持续时间
18为什么要限制多层砌体房屋抗震横墙间距？
（1）横墙间距过大，会使横墙抗震能力减弱，横墙间距应能满足抗震承载力的要求。

）2）横墙间距过大，会使纵墙侧向支撑减少，房屋整体性降低（3）横墙间距过大，会使楼盖水平刚度不足而发生过大的平面内变形，从而不能有效地将水平地震作用均匀传递给各抗侧力构件，这将使纵墙先发生出平面的过大弯曲变形而导致破坏，即横墙间距应能保证楼盖传递水平地震作用所需的刚度要求。

19．什么是建筑抗震三水准设防目标和两阶段设计方法？
三水准：小震不坏，中震可修，大震不倒；
两阶段：一，通过对多遇地震弹性地震作用下的结构截面强度验算，二，通过对罕遇地震烈度作用下结构薄弱部位的弹塑性变形验算，并采用相应的构造措施。

20．地震作用和一般静荷载有何不同？计算地震作用的方法可分为哪几类？
不同：地震作用不确定性，不可预知，短时间的动力作用，具有选择性，累积性，重复性。

方法：拟静力法，时程分析法，反应谱法，振型分解法。

22．什么是“鞭梢效应”？用底部剪力法计算地震作用时如何考虑“鞭梢效应”的影响？当建筑物有突出屋面的小建筑，由于该部分的质量和刚度突然变小，使得突出屋面的地震
反应特别强烈，其程度取决于突出物与建筑物的质量比和刚度比，以及场地条件等。

采用底部剪力法时，宜乘以增大系数，不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予计入。

24．简述钢筋混凝土结构房屋的震害情况。

共振效应引起的震害；
结构布置不合理引起的震害；
柱、梁和节点的震害；
填充墙和抗震墙的震
25.鞭梢效应：建筑物在受到地震作用的时候，顶部突出的小房间，因为质量刚度均相对主体结构小，在振动每一个来回的转折瞬间，容易形成较大的速度，产生严重的破坏。

（像鞭子的尖端一样。

在甩鞭子转向的过程中尖端会产生很大的速度，同样这种情况也发生在建筑结构上）
28．影响砂土液化的因素有哪些？
答：影响砂土液化的因素：
（1）沙土的组成（2）相对密度（3）土层的埋深（4）地下水位（5）地震烈度大小和地震持续时间
29影响土的液化的因素有：
（1）地质年代（2）土中黏粒含量（3）上覆非液化土层厚度和地下水位深度（4）土的密实程度（5）土层埋深（6）地震烈度和震级
33.概念设计的内涵和意义
答：“概念设计”的涵义：由于地震的随机性，工程抗震不能完全依赖于“计算设计”，而
立足于工程抗震基本理论及长期工程经验总结的工程抗震基本概念，这往往是构造良好结构
性能的决定性因素，即所谓的“概念设计”。

“概念设计”的意义：概念设计强调在工程设计一开始就应把握好能量输入、房屋体形、结
构体系、刚度分布、构件特性等几个方面，从根本上消除建筑薄弱环节，再辅以必要的计算
和构造措施，这样就可使设计出的房屋具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

34建筑结构抗震体系应满足哪些基本要求
答：结构体系应符合下列各项要求：
（1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载
能力。

（3）应具备必要的抗震载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

（4）对能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

38、什么是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”原则？在设计中如何体现？
（1）使梁端先于柱端产生塑性铰，控制构件破坏的先后顺序，形成合理的破坏机制
（2）防止梁、柱端先发生脆性的剪切破坏，以保证塑性铰有足够的变形能力 在截面抗震验算中，为保证强柱弱梁，《建筑抗震设计规范》规定：
对一、二、三级框架的梁柱节点处，（除框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支梁与框支柱的节点外），柱端组合的弯矩设计值应符合：
∑∑=b c c M M η
其中c η为柱端弯矩增大系数，（一级为取1.4,二级取1.2,三级取1.1）
为保证强剪弱弯，应使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值，对一、、二、三级框架梁，梁端截面组合的剪力设计值调整为： Gb n
r b l b vb V l M M V ++=η 对一、、二、三级框架柱，柱端截面组合的剪力设计值调整为： n r c l c vc H M M V +=η
39、什么叫轴压比？为什么要限制柱的轴压比？ 轴压比：c
c A f N n = 柱组合的轴向压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之和
轴压比大小是影响柱破坏形态和变形性能的重要因素，受压构件的位移延性随轴压比增加而减小，为保证延性框架结构的实现，应限制柱的轴压比
40、为什么要限制多层砌体房屋抗震横墙间距？
（1）横墙间距过大，会使横墙抗震能力减弱，横墙间距应能满足抗震承载力的要求。

（2）横墙间距过大，会使纵墙侧向支撑减少，房屋整体性降低
（3）横墙间距过大，会使楼盖水平刚度不足而发生过大的平面内变形，从而不能有效地将水平地震作用均匀传递给各抗侧力构件，这将使纵墙先发生出平面的过大弯曲变形而导致破坏，即横墙间距应能保证楼盖传递水平地震作用所需的刚度要求。

（2分）
41、抗震概念设计主要包括哪些内容？
抗震概念设计主要包括以下内容：选择有利于抗震的场地，选择有利的房屋抗震体型，进行合理的抗震结构布置，选择合理的结构材料，设置多道抗震防线、提高结构延性和阻尼，控制结构变形、确保结构整体性，减轻房屋自重，妥善处理非结构构件。

43、简述底部剪力法的适用范围，计算中如何鞭稍效应。

适用范围：高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。

为考虑鞭稍效应，抗震规范规定：采用底部剪力法计算时，对突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予以计入。

44、简述我国抗震规范的抗震设防目标以及两阶段抗震设计方法？
第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；
第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；
第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏
两阶段设计方法：
第一阶段设计：工程结构在多遇地震下的承载力和弹性变形计算。

第二阶段设计：工程结构（如特别重要或抗侧能力较弱的结构）在罕遇地震下的弹塑性变形验算。

46、强柱弱梁、强剪弱弯的实质是什么？如何通过截面抗震验算来实现？
（1）使梁端先于柱端产生塑性铰，控制构件破坏的先后顺序，形成合理的破坏机制
（2）防止梁、柱端先发生脆性的剪切破坏，以保证塑性铰有足够的变形能力 在截面抗震验算中，为保证强柱弱梁，《建筑抗震设计规范》规定：
对一、二、三级框架的梁柱节点处，（除框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支梁与框支柱的节点外），柱端组合的弯矩设计值应符合：
∑∑=b c c M M η
其中c η为柱端弯矩增大系数，（一级为取1.4,二级取1.2,三级取1.1）
为保证强剪弱弯，应使构件的受剪承载力大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力值，对一、、二、三级框架梁，梁端截面组合的剪力设计值调整为： Gb n
r b l b vb V l M M V ++=η 对一、、二、三级框架柱，柱端截面组合的剪力设计值调整为： n r c l c vc H M M V +=η
47、多层砌体房屋中，为什么楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处？
（1）楼梯间横墙间距较小，水平方向刚度相对较大，承担的地震作用亦较大，而楼梯间墙体的横向支承少，受到地震作用时墙体最易破坏
（2）房屋端部和转角处，由于刚度较大以及在地震时的扭转作用，地震反应明
显增大，受力复杂，应力比较集中；另外房屋端部和转角处所受房屋的整体约束作用相对较弱，楼梯间布置于此，约束更差，抗震能力降低，墙体的破坏更为严重
四、计算题：
1.某二层钢筋混凝土框架，层高为4m ，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等，且G 1＝G 2＝1200kN ，结构第一振型的自振周期和振型向量分别为1 1.028T =s ，{}11112[][1.01.618]T T φϕϕ==，第二振型的自振周期和振型向量分别为0.3932T =s ，
{}22122[][1.00.618]T T φϕϕ==-。

抗震设防烈度为7度（注：与该设防烈度对应的小震水平地震影响系数最大值0.08max α=），所在场地的特征周期0.4g T =s 。

求：（1）用振型分解法计算各层间剪力；
（2）用底部剪力法计算各层间剪力； 解：（1）振型分解法
第一阶振型：
0.91(0.41.028)0.080.033α=⨯=; 12212001012001618072412001012001618.....γ⨯+⨯==⨯+⨯ 1100330724101200=28.67kN F ...=⨯⨯⨯ 120033072411681200=46.39kN F ...=⨯⨯⨯ 层间剪力11286746397506V ...=+= kN
124639V .= kN
第二阶振型：
因为 0.10s 0.393s =0.40s 2g T T <=< 故取2max 0.08αα==; 222120010120006180.27612001012000618.(-.).(-.)γ⨯+⨯==⨯+⨯ 2100802761012002597kN F ....=⨯⨯⨯= 220080276061812001605F ..(.).=⨯⨯-⨯=-kN 层间剪力 2116052597992V ...=-+= kN
22V =-16.05kN
组合：
22175069927571V ...=+=kN 222463916054909V .(.).=+-= kN
（2）底部剪力法
T 1=1.028s ，10.033α=
0033085(12001200)=67.32kN Ek F ..=⨯⨯+ 因为 11028s 14056s g T ..T .=>⨯= 100800100810280010092n .T .....δ=+=⨯+= 009267326193kN n n Ek F F ...∆δ==⨯= 11
1112004(1)=6732100922037kN 12004+12008
Ek n n i
i i G H F F .(.).G H δ=⨯=-⨯⨯-=⨯⨯∑ 22
2112008(1)=6732100924075kN 12004+12008Ek n n i
i
i G H F F .(.).G H δ=⨯=-⨯⨯-=⨯⨯∑ 层间剪力：
2407561934694V ...=+=kN 121469420376731kN V V F ...=+=+=
（3）115507571416405K H ..>⨯= kN 225504909269995K H ..>⨯= kN
2.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；Ⅱ类场地，7度第二组（，结构的阻尼比为，试用底部剪力法计算各层水平地震作用Fi 及各层层剪力Vi 。

（1）求结构总水平地震作用： 03
3.008.0028.140.09.0max 9.011=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ααT T g
kN 2040)12001200(85.0eq =+=∑=G C G
kN 32.672040033.0eq 1Ek =⨯==G F α
（2）求作用在各质点上的水平地震作用
s T s T g 56.04.04.14.1028.11=⨯=>=
092.001.0028.108.001.008.01=+⨯=+=T n δ
kN 2.632.67092.0Ek n n =⨯==∆F F δ
)1(n Ek 1111δ-=∑=F H G H G F n
j j j
kN 37.20)092.01(32.67812004120041200=-⨯⨯+⨯⨯= n n Ek 1222)1(F F H G H G F n j j
j
∆+-=∑=δ kN 95.462.6)092.01(32.678
12004120081200=+-⨯⨯+⨯⨯=
（3）求层间剪力 kN 32.6795.4637.20211=+=+=F F V
kN 95.4622==F V。