工程结构抗震设计试卷及答案完整版

土木与水利学院期末试卷(A)

考试科目：工程结构抗震设计 20～20学年第一学期 题号 一 二 三 四 五 六 合计 题分 20 20 48 12 100 得分 阅卷人

一、填空题：（20分，每空1分）

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。

6．地震系数k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。

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

1

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。 二、单项选择题：（20分，每题2分）

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

2．某一场地土的覆盖层厚度为80米，场地土的等效剪切波速为200m/s,则该场地的场地类别为（ C ）。

A．Ⅰ类 B．Ⅱ类 C．Ⅲ类 D．Ⅳ类 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

4．关于地基土的液化，下列哪句话是错误的（ A ）。 A．饱和的砂土比饱和的粉土更不容易液化 B．土中粘粒含量越高，抗液化能力越强 C．土的相对密度越大，越不容易液化， D．地下水位越低，越不容易液化

5.根据《规范》规定，下列哪些建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算（ D ）。 A.砌体房屋

2

B.地基主要受力层范围内部不存在软弱粘土层的一般单层厂房，单层空旷房屋和8层、高度25m以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房

C.规范规定的可不进行上部构造抗震验算的建筑 D.以上答案都正确

6．在《建筑抗震设计规范》中，设计反应谱的具体表达是地震影响系数

α曲线，其中当结构自振周期在0.1s~Tg之间时，反应谱曲线为（ A ） A．水平直线 B.斜直线 C.抛物线 D.指数曲线 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 8．《规范》规定：框架—抗震墙房屋的防震缝宽度是框架结构房屋的：（ B ）。

A.80%，且不宜小于70mm B.70%，且不宜小于70mm C.60%，且不宜小于70mm D.90%，且不宜小于70mm

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kb和柱的线刚度kc之比大于（ B ）时,节点转交θ假定等于零。 A.2 B.3 C.4 D.5 10．在抗震构造措施中，有抗震设防要求的混凝土结构的混凝土强度等级应符合一定要求，比如，当设防烈度为9度时，混凝土强度等级应该（ C ）。

A.不能低于C60 B.不能低于C70 C.不宜超过C60 D.不宜超过C70

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三、简答题：（48分，每题8分）

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。

3．如右图所示，某场场地地基剖面图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。

解：按判别式确定 du+dw>1.5do+2db-4.5 查液化特征深度表:do=8m

4

dw=6mdu=5.5mdb=2m

1.5do+2db-4.5=11.5m du+dw=11.5m 故需要考虑液化影响

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。 6.简述高层建筑结构的发展趋势？ 答：1）构件立体化

2）布置周边化 3）结构支撑化 4）材料高强化 5）建筑轻量化

5

四、计算题：（12分）

解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值

n

Geq?0.85Gk?0.85?(270?270?180)?9.8 k?i?5997.6kN

?（2）计算水平地震影响系数

因为是多遇地震、抗震设防烈度为8度、Ⅱ类场地、设防地震分组为第二

组，故查表得

?max?0.16Tg?0.4sTg?T1?2s?1?(TgT)??max

?0.139FEK??1Geq（3）计算结构总的水平地震作用标准值

?0.139?5997.6?833.7kN

（4）顶部附加水平地震作用

1.4Tg?0.56 ?Fn??nFEK

所以得：T 1?1.4Tg?n?0

（5）计算各层的水平地震作用标准值

GHFi?niiFEK(1??n)

GiHi

i?1

270?9.8?3.5?833.7?166.7KN F1?270?9.8?3.5?270?9.8?7?180?9.8?10.5

270?9.8?7.0

F2??833.7?333.5KN 270?9.8?3.5?270?9.8?7?180?9.8?10.5? F3?180?9.8?10.5?833.7?333.5KN6 270?9.8?3.5?270?9.8?7?180?9.8?10.5

（6）计算各层的层间剪力 V1?F1?F2?F3?833.7kNV2?F2?F3?667.0kNV3?F3?333.5kN

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期末试卷(B)

考试科目：工程结构抗震设计 20～20学年第一学期 题号 一 二 三 四 五 六 合计 题分 20 20 48 12 100 得分 阅卷人

一、填空题：（20分，每空1分）

1．表示一次地震的强度通常用 震级 和 地震烈度 反映。 2．我国抗震设计规范的抗震设防基本思想概括来说就是要做到“ 小震不坏 ， 设防烈度可修 ， 大震不倒 ”。

3．《规范》按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震 有利 、不利 和 危险 的地段。

4．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。 5．地震时由于地面运动使原来处于静止的结构受到动力作用，产生强迫振动。这种由于地面运动引起的队结构的动力作用称为 地震作用 。地震作用下在结构中产生的内力、变形和位移等称为结构的 地震反应 。 6．《建筑抗震设计规范》规定，设防烈度为8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构和设防烈度为9度区的高层建筑，应考虑 竖向 地震作用。

7．建筑结构抗震验算包括 截面抗震验算 和抗震变形验算，其中抗震

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变形验算又包括 多遇地震作用下的抗震变形验算 和 罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算。

8．目前在工程结构计算中，框架结构内力的计算通常采用近似的分析方法，即在水平荷载作用下的 D值法 和 反弯点法 ，以及在竖向荷载作用下的弯矩二次分配法等。

9．在框架-抗震墙结构计算所采用的基本假定中，结构的 刚度 中心和 质量 中心重合，结构不发生扭转。 二、单项选择题：（20分，每题2分）

1．实际地震烈度与下列何种因素有关？( B ) A．建筑物类型 B．离震中的距离 C．行政区划 D．城市大小

2．某一场地土的覆盖层厚度为80米，场地土的等效剪切波速为200m/s,A．Ⅰ类 B．Ⅱ类 C．Ⅲ类 D．Ⅳ类 3. 一般情况下，工程场地覆盖层的厚度应按地面至剪切波速大于多少的

则该场地的场地类别为（ C ）。

土层顶面的距离确定（ D ）。 A．200m/s B．300m/s C．400m/s D．500m/s 4．场地的液化等级根据（ C ）来划分。

A、液化土层的厚度 B、液化土层的深度 C、液化指数 D、液化判别标准贯入锤击临界值 5．《建筑抗震设计规范》定义50年设计基准期超越概率为（ A ）的地震加速度的取值为设计基本地震加速度值。

A、10% B、2%—3% C、63.2% D、50% 6．在《建筑抗震设计规范》中，设计反应谱的具体表达是地震影响系数α曲线，其中当结构自振周期在0.1s~Tg之间时，反应谱曲线为（ A ）。

9

A．水平直线 B．斜直线 C．抛物线 D．指数曲线 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 8．《规范》规定，不同抗震等级的结构应符合相应的计算、构造措施要求，其中 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 （ A ）。

A．抗震设防烈度、结构类型和房屋高度 B．抗震设防烈度、结构类型和房屋层数 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

9、《规范》规定：框架—抗震墙房屋的防震缝宽度是框架结构房屋的：（ B ）

A．80%，且不宜小于70mm B．70%，且不宜小于70mm C．60%，且不宜小于70mm D．90%，且不宜小于70mm

10、在抗震构造措施中，有抗震设防要求的混凝土结构的混凝土强度等级应符合一定要求，比如，当设防烈度为9度时，混凝土强度等级应该（ C ）。

A．不能低于C60 B．不能低于C70 C．不宜超过C60 D．不宜超过C70 三、简答题：（48分，每题8分）

1．根据《规范》规定，建筑物分为哪几个抗震设防类别？各类建筑的抗震设防标准应符合哪些要求？

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答：《规范》规定, 建筑物分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。 各类建筑的抗震设防标准应符合下了要求：

(1) 甲类建筑地震作用，当抗震设防烈度为6~ 8 度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度计算，当为9 度时，提高幅度应专门研究。 (2)当设防烈度为6 ~8 度时，甲、乙类建筑应按本地区设防烈度提高一度采取抗震措施，当为9 度时，应采取比9 度设防更有效的抗震措施。丙类建筑应按本地区设防烈度采取抗震措施。丁类建筑可按本地区设防烈度适当降低抗震措施要求，但设防烈度为6度时不宜降低。 2．哪些建筑可不进行地基及基础的抗震承载力验算？ 答：（1）砌体房屋

（2）地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑物：一般单层厂房、单层空旷房屋。不超过8层且高度在25M以下的一般民用框架房屋。基础荷载与上述一般民用框架房屋相当的多层框架厂房。 （3）抗震规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。

3．如右图所示，某场场地地基剖面图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。

解：按判别式确定 du+dw>1.5do+2db-4.5 查液化特征深度表:do=8m 1.5do+2db-4.5=11.5m du+dw=11.5m 故需要考虑液化影响

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dw=6mdu=5.5mdb=2m

4．什么是地震系数、动力系数和地震影响系数？三者之间有何关系？ 答：地震系数是地震地面运动最大加速度与重力加速度的比值

动力系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与地震地面运动最大加速度的比值

地震影响系数是单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与重力加速度的比值

地震影响系数是地震系数与动力系数的乘积 5．什么是剪压比？为什么要限制梁的剪压比？

答：剪压比即构件截面平均剪应力和混凝土轴心抗压强度设计值之比称为剪压比。

如果构件塑性铰区域内截面剪压比过大，则会在箍筋未充分发挥作用以前，混凝土过早地破坏。因此，必须限制剪压比，着实际上是对梁最小截面尺寸的限制。

6．框架—抗震墙结构的基本假定有哪些？ 答：基本假定：

1) 楼板结构在其自身平面内的刚度为无穷大，平面外的刚度忽略不计； 2) 结构的刚度中心和质量中心重合，结构不发生扭转； 3) 框架与抗震墙的刚度特征值沿结构高度方向均为常数。

四、计算题：（12分）

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试用底部剪力法计算图示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,Ⅱ类场地,设计地震分组为第二组。

解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值

n

Geq?0.85Gk?0.85?(270?270?180)?9.8 k?i?5997.6kN

?（2）计算水平地震影响系数

因为是多遇地震、抗震设防烈度为8度、Ⅱ类场地、设防地震分组为第二

组，故查表得

?max?0.16Tg?0.4sTg?T1?2s?1?(TgT)??max

?0.139FEK??1Geq（3）计算结构总的水平地震作用标准值

?0.139?5997.6?833.7kN

（4）顶部附加水平地震作用

1.4Tg?0.56 ?F??FnnEK 13

所以得：T 1?1.4Tg?n?0

（5）计算各层的水平地震作用标准值

F1 F 2 F3

Fi?GiHi?GHii?1nFEK(1??n)i?270?9.8?3.5?833.7?166.7KN270?9.8?3.5?270?9.8?7?180?9.8?10.5??270?9.8?7.0?833.7?333.5KN270?9.8?3.5?270?9.8?7?180?9.8?10.5180?9.8?10.5?833.7?333.5KN270?9.8?3.5?270?9.8?7?180?9.8?10.5（6）计算各层的层间剪力 V1?F1?F2?F3?833.7kNV2?F2?F3?667.0kNV3?F3?333.5kN

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