工程结构抗震设计试卷及答案完整版

1 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 2 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 类 B 类 C 类 D 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 3 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 曲 线 ， 其 中 当 结 构 自 振 周 期 在 0.1sTg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 70m mB.70%， 且 不 宜 小 于 70m mC.60%， 且 不 宜 小 于 70m mD.90%， 且 不 宜 小 于 70m m9 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 假 定 等 于 零 。 A.2 B.3 C.4 D.510 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 C70C.不 宜 超 过 C60 D.不 宜 超 过 C70 4 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+dw1.5do+2db-4.5查 液 化 特 征 深 度 表 :do=8m1.5do+2db-4.5=11.5m dw=6m du=5.5m db=2mdw=6m db=2m 5 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 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 四 、 计 算 题 ： （ 12分 ） 6 解 ： （ 1） 计 算 结 构 等 效 总 重 力 荷 载 代 表 值（ 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 、 类 场 地 、 设 防 地 震 分 组 为 第 二组 ， 故 查 表 得 16.0m ax s4.0gTs21 TTg m ax1 )( TTg 139.0 （ 3） 计 算 结 构 总 的 水 平 地 震 作 用 标 准 值eqEK GF 1 kN7.8336.5997139.0 （ 4） 顶 部 附 加 水 平 地 震 作 用所 以 得 ： 0n（ 5） 计 算 各 层 的 水 平 地 震 作 用 标 准 值 8.9)180270270(85.085.0 nik keq GG kN6.5997 )1(1 nEKni ii iii FHGHGF KNF 7.1667.8335.108.918078.92705.38.9270 5.38.92701 KNF 5.3337.8335.108.918078.92705.38.9270 0.78.92702 KNF 5.3337.8335.108.918078.92705.38.9270 5.108.91803 EKnn FF gTT 4.11 56.04.1 gT 7 （ 6） 计 算 各 层 的 层 间 剪 力kNFFFV 7.8333211 kNFFV 0.667322 kNFV 5.33333 期 末 试 卷 (B) 8 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 。 9 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, 则 该 场 地 的 场 地 类 别 为 （ C ） 。A 类 B 类 C 类 D 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 的土 层 顶 面 的 距 离 确 定 （ D ） 。A 200m/s B 300m/s C 400m/s D 500m/s4 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 曲 线 ， 其 中 当 结 构 自 振 周 期 在 0.1sTg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 10 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 70m mB 70%， 且 不 宜 小 于 70m mC 60%， 且 不 宜 小 于 70m mD 90%， 且 不 宜 小 于 70m m10、 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 C70C 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 ？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 ： 11 (1) 甲 类 建 筑 地 震 作 用 ， 当 抗 震 设 防 烈 度 为 68 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 68 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+dw1.5do+2db-4.5查 液 化 特 征 深 度 表 :do=8m1.5do+2db-4.5=11.5mdu+dw=11.5m 故 需 要 考 虑 液 化 影 响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dw=6m du=5.5m db=2mdw=6m db=2m 12 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 ，