1、结构地震反 应分析与抗 震验算计算 题 3.1 单自 由度体系，结构自振周期 T=0.5S，质点重量 G=200kN，位于设防烈度为 8 度的类场地上，该地 区的设计基本地震加速度为 030g，设计地震分组为第一组，试计算结构在多 遇地霞作用时的水平地震作用。 3.2 结构同题 31，位于设防烈度为 8 度的类场地上，该地区的设计基本 地震加速度为 0.20g，设计地设分组为第二组，试计算结构在多遇地震作用时 的水平地震作用。 3.3 钢筋混凝土框架结构如图所示，横梁刚度为无穷大，混凝土强度等级均 为 C25，一层柱截面 450mm450mm，二、三层柱截面均为 400mm400mm，试用 能
2、量法计算结构的自振周期 T 1。 3.4 题 32 的框架结构位于设防烈度为 8 度的类场地上，该地区的设计基 本地震加速度为 0.20g，设计地震分组为第二组，试用底部剪力法计算结构在 多遇地震作用时的水平地震作用。 3.5 三层框架结构如图所示，横梁刚度为无穷大，位于设防烈度为 8 度的 类场地上，该地区的设计基本地震加速为 0.30g, 设计地震分组为第一组。结 构各层的层间侧移刚度分别为 k1=7.5105kNm，k 2=9.1105kNm，k 3=8.5105 kNm，各质点的质量分别 为 m1=2106kg, m2=2106kg, m3=1.5105kg，结构的自震频率分别为 19
3、.62rad/s, 2=26.88 rad/s, 3=39.70 rad/s, 各振型分别为： 要求： 用振型分解反应谱法计算结构在多遇地震作用时各层的层间地震剪力； 用底部剪力法计算结构在多遇地震作用时各层的层间地震剪力。 3.6 已知某两个质点的弹性体系（图 3-6），其层间刚度为 k1=k2=20800kNm，质点质量为 m1=m2=50103kg。试求该体系的自振周期和 振型。 3.7 有一钢筋混凝土三层框架（图 3-7），位于类场地，设计基本加速度 为 0.2g，设计地震组别为第一组，已知结构各阶周期和振型为 T10.467s ，T20.208s，T3=0.134s， 试用振型分解反
4、应谱法求多遇地震下框架底层地震剪力和框架顶点位移。 图 36 图 37 3.8 试用底部剪力法计算（图 38）所示三质点体系在多遇地震下的各层 地震剪力。已知设计基本加速度为 0.2g，类场地一区，m 1=116.62103kg, m2=110.85103kg, m3=59.45103kg，T10.716s,n=0.0673。 3.9 试计算（图 39）所示六层框架的基本周期。已知各楼层的重力荷载 为： G110360kN，G29330kN，G3= 9330kN，G4= 9330kN，G59330kN，G6=6950kN，各层层间侧移刚度为：K1= 583982kNm，k2583572kNm，
5、k3583572KN/m，k4474124kNm，k547 4124kNm，k6454496kNm。 图 38 图 39 多层砌体结构、钢筋混凝土框架结构抗震设计习题 4.1 五层底层框架砖房，底层平面布置如图(4-1)。框架柱截面尺寸为 400mm400mm，底层砖抗震墙厚为 240mm，混凝土抗震墙为 200mm。混凝土强度 等级为 C25，砖强度等级为 MU10，砂浆强度等级为 M7.5，二层以上的横墙除与 一层处抗震墙对齐外, 还在首层设有纵向抗震墙的开间两侧设有抗震横墙。结 构总的重力荷载为 28422kN、，底层层高 4.8m，二层及以上均为 2.8m。试计算 底层横向设计地震剪力
6、及框架柱所承受的剪力。 图 4-1 4.2 某实验楼为三层钢筋混凝土框架结构，外围护墙为 24cm 砖墙，平均重量为 （含双面粉刷及窗户的重量）3.59KN/m，中间为实验大厅（无隔墙），梁截面 尺寸为 300*600mm，砼为 C20，柱截面尺寸为 500*500，砼为 C30，现浇砼梁柱， 楼盖为空心板，上浇 40mm 厚叠合层，类场地，设防烈度 7 度近震。验算结构 横向层间位移；计算框架的内力及底层梁的配筋。 屋面及楼面的荷载（KN/m2） 屋面荷载 楼面荷载 活载 使用荷载 0.5 3.0 雪荷载 0.3 - 恒载 屋面保温等 2.5 2.0 叠合层重 1.0 1.0 予制板重 2.
7、6 2.6 建筑抗震设计思考题 l.1 地震按其成因分为哪几种类型？按其震源的深浅又分为哪几种类型？ 1.2 什么是地震波？地震波包含了哪几种波？ 1.3 什么是地震震级？什么是地震烈度、基本烈度和抗震设防烈度？ 1.4 简述众值烈度、基本烈度和罕遇烈度的划分标准及其关系。 1.5 我国规范依据建筑使用功能的重要性将建筑分为哪几类？分类的作用是什 么？ 1.6 抗震设防烈度和设计基本地震加速度的关系是什么？ 1.7 什么是三水准设防目标和两阶段设计方法？ 2.l 场地土分为哪几类？它们是如何划分的？ 2.2 什么是场地？怎样划分建筑场地的类别？ 2.3 什么是场地土的液化？ 3.1 什么是地震
8、作用？怎样确定结构的地震作用？ 3.2 什么是建筑结构的重力荷载代表值？怎样确定它们的系数？ 3.3 什么是地震系数和地震影响系数？什么是动力系数？它们有何关系？ 3.4 什么是加速度反应谱曲线？影响 aT 曲线形状的因素有哪些？质点的水 平地震作用与哪些因素有关？如何用反应谱法确定单质点弹性体系的水平 地震作用？ 3.5 什么是等效总重力荷载 7 怎样确定？ 3.6 简述确定结构地震作用的底部剪力法的适用条件及计算步骤。 3.7 哪些结构需要考虑竖向地震作用？怎样确定结构的竖向地震作用？ 3.8 简述规范中给出的抗震设计反应谱 aT 曲线的特点和主要影响因素。 4.1 何谓“概念设计”？“概
9、念设计”与计算设计有何不同？ 4.2 对建筑抗震有利的地段有哪些? 对建筑抗震危险的地段有哪些？为什么要 避开抗震危险地段? 4.3 建筑平立面布置的基本原则是什么？为什么要控制房屋的高宽比？ 4.4 抗震结构体系在结构平面布置与竖向布置中应注意哪些问题？ 4.5 何谓“多道防震防线”？ 4.6 为什么说结构的整体性是保证结构各部件在地震作用下协调工作的必要条 件。 5.1 多层及高层钢筋混凝土房屋有哪些结构体系？各自的特点和适用范围是什 么？ 5.2 抗震概念设计在多层及高层钢筋混凝土结构设计时具体是如何体现的？ 5.3 抗震设计为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比？ 5.4 多层及高
10、层钢筋混凝土结构设计时为什么要划分抗震等级？是如何划分的 5.6 如何计算在水平地震作用下框架结构的内力和位移？ 5.7 在计算竖向荷载下框架结构的内力时要注意哪些方面的问题？ 5.8 如何设计结构合理的破坏机制？ 5.9 如何进行内力组合？ 5.10 什么是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”原则？在设计中应如何体现？ 5.11 用反弯点法计算在水平地震作用下框架结构的内力的方法和步骤是什么 5.12 多层建筑结构的地震作用沿高度是如何分布的？ 5.13 楼层地震剪力在各抗侧力构件之间是如何分配的？ 5.14 如何计算框架结构的自振周期？如何确定框架结构的水平地震作用？ 5 .15 框架结构抗震设计的
11、基本原则是什么？ 6.l 多层砌体结构的类型有哪几种？ 6.2 多层砌体结构抗震设计中，除进行抗震能力的验算外，为何更要注意概念 设计及抗震构造措施的处理？ 6.3 砌体结构房屋的概念设计包括哪些方面？ 6.4 多层砌体结构房屋的计算简图如何选取？地震作用如何确定？层间地震剪 力在墙体间如何分配？ 6.5 多层砌体结构房屋的自振周期为多少？ 6.6 多层砌体结构房屋的抗震构造措施包括哪些方面？ 6.7 抗震设计对于砌体结构的结构方案与布置有哪些主要要求？为什么要这样 要求？ 6.8 简述多层砌体结构房屋抗震设计计算的步骤。 6.9 楼层水平地震剪力的分配主要与哪些因素有关？水平地震剪力怎样分配
12、到 各片 6.10 圈梁和构造柱对砌体结构的抗震作用是什么？ 建筑结构抗震设计水平测试题 班级 姓名 学号 一、名词解释（每题 3 分，共 30 分） 1、地震烈度 2、抗震设防烈度 3、场地土的液化 、等效剪切波速 5、地基土抗震承载力 6、场地覆盖层厚度 7、重力荷载代表值 8、强柱弱梁 9、砌体的抗震强度设计值 10、剪压比 二、填空题（每空 1 分，共 25 分） 1、地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播 的面波，其中体波包括 波和 波， 而面波分为 波和 波，对建筑物和地表的破坏主要以 波为主。 2、场地类别根据 和 划分为 类。 3、在用底部剪力法计算多层结构的水平
13、地震作用时，对于 T11.4Tg时，在 附加 F n，其目的是考虑 的影响。 4、抗震规范规定，对于烈度为 8 度和 9 度的大跨和 结构、烟囱和类似的高耸结构以及 9 度时的 等，应考虑竖向地震作用的影响。 5、钢筋混凝土房屋应根据烈度、 和 采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造 措施要求。 6、地震系数 表示 与 之比；动力 系数 是单质点 与 的比值。 7、多层砌体房屋的抗震设计中，在处理结构布置时，根据设防 烈度限制房屋高宽比目的是 ，根据房屋类别和设防烈度限制房屋抗震横墙间距的目 的是 。 、用于计算框架结构水平地震作用的手算方法一般有 和 。 9、在振型分解反应谱法中，根据
14、统计和地震资料分析，对于各 振型所产生的地震作用效应，可近似地采用 的组合方法来确定。 、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 和 判别。 三、简答题（每题分，共 30 分） 、简述两阶段三水准抗震设计方法。 、简述确定水平地震作用的振型分解反应谱法的主要步骤。 、简述抗震设防烈度如何取值。 、简述框架节点抗震设计的基本原则。 、简述钢筋混凝土结构房屋的震害情况。 四、计算题（共 15 分） 二质点体系如图所示，各质点的重力荷载代表值分别为 m1=60t， m 2=50t，层高如图所示。该结构建造在设防烈度为 8 度、 场地土特征周期 Tg=0.25s 的
15、场地上，其水平地震影响系数最大值分 别为 max =0.16（多遇地震）和 max=0.90（罕遇地震）。已知结构 的主振型和自振周期分别为 0.358s 0.156s 要求：用底部剪力法计算结构在多遇地震作用下各层的层间地 震剪力 。提示： 0.1s 时， ； 5 时， ； 且 时， ; 时, 结构抗震设计水平测试题及答案 一、名词解释 1、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。 2、抗震设防烈度： 一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的 文件（图件）执行。 3、场地土的液化： 饱和的粉土或砂土，在地震时由于颗粒之间的孔隙水不可压缩而无
16、法排出， 使得孔隙水压力增大，土体颗粒的有效垂直压应力减少，颗粒局部或全部处于 悬浮状态，土体的抗剪强度接近于零，呈现出液态化的现象。 、等效剪切波速： 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。 5、地基土抗震承载力： 地基土抗震承载力 ，其中 a为地基土的抗震承载力调整系数， fa为深宽修正后的地基承载力特征值。 6、场地覆盖层厚度： 我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）定义：一般情况下，可取地 面到剪切波速大于 500m/s 的坚硬土层或岩层顶的距离。 7、重力荷载代表值： 结构抗震设计时的基本代表值，是结构自
17、重（永久荷载）和有关可变荷载 的组合值之和。 8、强柱弱梁： 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。 9、砌体的抗震强度设计值： ，其中 fv 为非抗震设计的砌体抗剪强度设计值， N为砌体抗震 抗剪强度的正应力影响系数。 10、剪压比： 剪压比为 ，是构件截面上平均剪力与混凝土轴心抗压强度设计值的 比值，用以反映构件截面上承受名义剪应力的大小。 二、填空题（每空 1 分，共 25 分） 1、地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播的面波，其 中体波包括纵波（P）波和 横（S）波，而面波分为瑞雷波和 洛夫 波，对 建筑物和地表的破坏主要以面波为主。 2、场
18、地类别根据 等效剪切波波速和 场地覆土层厚度划分为 IV 类。 3、在用底部剪力法计算多层结构的水平地震作用时，对于 T11.4Tg时，在 结构顶部附加 F n，其目的是考虑 高振型 的影响。 4、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。 5、钢筋混凝土房屋应根据烈度、 建筑物的类型和 高度 采用不同的抗 震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。 6、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。 7、多层砌
19、体房屋的抗震设计中，在处理结构布置时，根据设防烈度限制房 屋高宽比目的是 为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力 ， 根据房屋类别和设防烈度限制房屋抗震横墙间距的目的是 避免纵墙发生较大出 平面弯曲变形，造成纵墙倒塌 。 、用于计算框架结构水平地震作用的手算方法一般有反弯点法和 D 值法 。 9、在振型分解反应谱法中，根据统计和地震资料分析，对于各振型所产生 的地震作用效应，可近似地采用 平方和开平方 的组合方法来确定。 、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 初步判别 和 标准贯入试验 判别。 三、简答题（每题分，共 30 分） 、简述两阶段三水
20、准抗震设计方法。 答：我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）规定：进行抗震设计的 建筑，其抗震设防目标是：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可继续使用，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，当遭受高于本地 区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 具体为两阶段三水准抗震设计方法： 第一阶段是在方案布置符合抗震设计原则的前提下，按与基本烈度相对应 的众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱求得结构在弹性状态下的地震作用效 应，然后与其他荷载效应组合，并对结构构件进行承载力验算
21、和变形验算，保 证第一水准下必要的承载力可靠度，满足第二水准烈度的设防要求（损坏可修） ，通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求； 对大多数结构，一般可只进行第一阶段的设计。 对于少数结构，如有特殊要求的建筑，还要进行第二阶段设计，即按与基 本烈度相对应的罕遇烈度的地震动参数进行结构弹塑性层间变形验算，以保证 其满足第三水准的设防要求。 、简述确定水平地震作用的振型分解反应谱法的主要步骤。 （1）计算多自由度结构的自振周期及相应振型； （2）求出对应于每一振型的最大地震作用（同一振型中各质点地震作用将 同时达到最大值）； （3）求出每一振型相应的地震作用效应； （4）将这些效应进行组合
22、，以求得结构的地震作用效应。 、简述抗震设防烈度如何取值。 答：一般情况下，抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图的地震基本 烈度(或与本规范设计基本地震加速度值对应的烈度值)。对已编制抗震设防区 划的城市，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。 、简述框架节点抗震设计的基本原则。 节点的承载力不应低于其连接构件的承载力； 多遇地震时节点应在弹性范围内工作； 罕遇地震时节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递； 梁柱纵筋在节点区内应有可靠的锚固； 节点配筋不应使施工过分困难。 、简述钢筋混凝土结构房屋的震害情况。 答：1. 共振效应引起的震害； 2. 结构布置不合理引起的震害； 3. 柱、梁和节点的震害； 4. 填充墙的震害； 5. 抗震墙的震害。 四、计算题（共 15 分） 二质点体系如图所示，各质点的重力荷载代表值分别为 m1=60t， m 2=50t， 层高如图所示。该结构建造在设防烈度为 8 度、场地土特征周期 Tg=0.25s 的场 地上，其水平地震影响系数最大值分别为 max =0.16（多遇地震）和 max=0.90（罕遇地震）。已知结构的主振型和自振周期分别为 0.358s 0.156s 要求：用底部剪力法计算结构在多遇地震作用下各层的层间地震剪力 。 提示： 0.1s 时， ； 5 时， ； 且 时， ; 时, 解： ， ，
