2025年高层建筑结构抗震期末复习题(含答案)

2025年高层建筑结构抗震期末复习题(含答案)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.根据《建筑抗震设计规范》（2025年版），某8度（0.2g）设防区的乙类高层建筑，其结构阻尼比取0.05时，水平地震影响系数最大值αₘₐₓ应为（）。A.0.16B.0.24C.0.32D.0.402.下列高层建筑结构体系中，侧向刚度最大的是（）。A.框架结构B.框架-核心筒结构C.筒中筒结构D.板柱-剪力墙结构3.采用振型分解反应谱法计算多遇地震作用时，若结构前3阶振型的参与质量系数分别为60%、25%、10%，则至少需要考虑（）阶振型。A.2B.3C.4D.54.某高层混凝土结构在罕遇地震下进行弹塑性时程分析，其层间弹塑性位移角限值为1/100，当计算得到某层的层间位移角为1/80时，该层属于（）。A.安全层B.弹性层C.薄弱层D.加强层5.隔震结构中，隔震层的等效阻尼比不宜超过（），否则会显著降低隔震效果。A.0.10B.0.20C.0.30D.0.506.高层建筑结构抗震设计中，“强柱弱梁”的核心目的是（）。A.提高柱的轴压比B.确保梁先于柱屈服C.增大结构自振周期D.减少地基沉降7.某12层框架-剪力墙结构，首层层高4.5m，其余各层3.6m，计算罕遇地震下的弹塑性层间位移时，底层的屈服强度系数ηᵧ=0.45（ηᵧₘᵢₙ=0.5），则底层需进行（）。A.弹性位移验算B.弹塑性位移简化验算C.弹塑性时程分析D.无需验算8.消能减震结构中，黏滞阻尼器的阻尼力与（）成正比。A.位移B.速度C.加速度D.位移平方9.下列关于地震反应谱的描述，错误的是（）。A.反应谱是单自由度体系在给定地震动下的最大反应随自振周期的变化曲线B.设计反应谱的平台段对应结构周期小于特征周期T₉的情况C.反应谱的下降段斜率与阻尼比相关D.特征周期T₉随场地类别和设计地震分组增大而增大10.某超高层建筑采用屈曲约束支撑（BRB）作为抗侧力构件，其主要作用是（）。A.提高结构弹性刚度B.在中震或大震下耗散能量C.减小风荷载作用D.降低基础造价二、填空题（每空1分，共20分）1.我国建筑抗震设防的“三水准”目标是：小震不坏、中震可修、__________。2.高层建筑结构的地震作用计算方法主要包括振型分解反应谱法、__________和静力弹塑性分析（Pushover）法。3.框架-核心筒结构中，核心筒的混凝土强度等级不宜低于__________，以保证其抗剪和抗压性能。4.楼层屈服强度系数ηᵧ是指按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力与__________的比值。5.隔震结构的隔震层应设置在__________，以最大化隔离地震能量向上部结构传递。6.时程分析法中，输入的地震波数量不应少于__________组，其中至少包括1组实际强震记录和2组人工模拟波。7.高层建筑结构的扭转位移比是指楼层竖向构件的最大水平位移（或层间位移）与该楼层__________的比值。8.消能减震结构设计时，消能器的阻尼力应参与__________的组合计算，以确保小震下结构处于弹性状态。9.弹塑性层间位移角Δuₚ/Δuₑ的简化计算中，楼层屈服强度系数ηᵧ越小，弹塑性位移增大系数ηₚ越__________。10.钢筋混凝土剪力墙的边缘构件分为约束边缘构件和__________，前者用于抗震等级更高的情况。11.设计反应谱的特征周期T₉由__________和设计地震分组共同决定，反映场地土的动力特性。12.框架结构的抗侧移刚度主要由梁、柱的__________提供，因此需控制柱的轴压比以避免脆性破坏。13.超限高层建筑需进行__________，由专家委员会对结构方案的安全性和合理性进行论证。14.黏滞流体阻尼器的阻尼系数C与速度指数α的关系为F=C·v^α，当α=1时为__________阻尼器。15.高层钢结构的抗震性能优于混凝土结构，主要因其__________高、延性好。16.软弱地基上的高层建筑易发生__________破坏，需通过地基处理或设置隔震层改善。17.地震作用下，结构的鞭梢效应主要出现在__________，需加强顶部构件的配筋。18.剪力墙结构中，连梁的跨高比越小，其受剪承载力越__________，需配置交叉斜筋或水平缝以提高延性。19.多遇地震下，结构的弹性层间位移角限值主要是为了控制__________，避免非结构构件（如填充墙）破坏。20.隔震结构的水平向减震系数ζ是指隔震结构与非隔震结构的__________的比值，用于确定上部结构的抗震措施。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述框架-核心筒结构的抗震设计要点。2.时程分析法中，如何选择和调整输入的地震波？3.消能减震结构的设计步骤包括哪些？4.如何判断高层建筑结构的薄弱层？需采取哪些加强措施？5.隔震结构的适用范围和限制条件有哪些？四、计算题（共25分）题目1（10分）：某10层钢筋混凝土框架结构，设防烈度8度（0.2g），设计地震分组第一组，Ⅱ类场地（特征周期T₉=0.35s），结构基本周期T₁=1.2s，阻尼比ζ=0.05。各楼层重力荷载代表值Gᵢ如下：G₁=15000kN，G₂~G₉=12000kN，G₁₀=10000kN。（1）计算多遇地震下的结构总水平地震作用标准值Fₑₖ；（2）若顶部附加地震作用系数δₙ=0.08T₁+0.07=0.166，计算第10层的水平地震作用F₁₀。题目2（15分）：某20层剪力墙结构，首层层高4.8m，其余各层3.6m，总高度H=72m。罕遇地震下，采用简化方法计算底层弹塑性层间位移：已知底层屈服强度系数ηᵧ=0.4（ηᵧₘᵢₙ=0.5），弹性层间位移Δuₑ=15mm，楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀系数ξᵧ=1.2。（1）判断底层是否为薄弱层；（2）计算弹塑性层间位移Δuₚ；（3）若规范规定的弹塑性层间位移角限值为1/100，判断是否满足要求。五、论述题（共5分）结合《建筑抗震设计规范》（2025年版），论述高层建筑抗震设计中“强剪弱弯”原则的实现路径，并举例说明其在框架梁和剪力墙中的具体应用。答案一、单项选择题1.B（8度0.2g时，αₘₐₓ=0.24）2.C（筒中筒结构由内外两个筒体组成，侧向刚度最大）3.B（前3阶参与质量系数之和为95%，超过90%，可仅取前3阶）4.C（层间位移角超过限值1/100，属于薄弱层）5.C（隔震层等效阻尼比不宜超过0.30）6.B（“强柱弱梁”确保梁先于柱屈服，形成延性破坏机制）7.C（ηᵧ<ηᵧₘᵢₙ，需进行弹塑性时程分析）8.B（黏滞阻尼器阻尼力与速度成正比）9.B（平台段对应周期大于T₉且小于5T₉的情况）10.B（BRB在中震或大震下通过自身屈曲耗散能量）二、填空题1.大震不倒2.时程分析法3.C304.罕遇地震下该楼层弹性地震剪力5.结构底部（基础顶面或首层地面）6.37.平均水平位移（或层间位移）8.多遇地震下的地震作用9.大（ηᵧ越小，弹塑性变形越大）10.构造边缘构件11.场地类别12.抗弯刚度13.超限审查14.线性15.延性（或韧性）16.整体倾斜（或不均匀沉降）17.结构顶部突出部分（或屋顶小塔楼）18.低（跨高比小，剪切变形大）19.非结构构件破坏（或装修、设备损坏）20.水平地震作用标准值三、简答题1.框架-核心筒结构的抗震设计要点：（1）核心筒应贯通全高，避免刚度突变，底部加强区需增大墙体厚度和配筋；（2）框架部分承担的地震剪力需满足最小值要求（不宜小于结构总剪力的10%），以保证二道防线；（3）核心筒与框架之间的连接梁需控制跨高比，避免剪切破坏，必要时配置交叉斜筋；（4）控制结构的扭转位移比（≤1.4），避免核心筒偏置导致扭转效应；（5）核心筒的连梁需进行延性设计，通过设置水平缝或减小刚度比降低地震作用。2.时程分析法选波原则：（1）数量要求：不少于3组，其中至少1组实际强震记录，2组人工模拟波；（2）频谱特性：所选地震波的反应谱应与设计反应谱在主要周期范围内（0.2T₁~5T₁）匹配，误差不超过20%；（3）峰值加速度：多遇地震下取αₘₐₓ=0.07g（7度）、0.14g（8度0.2g）等，与规范一致；（4）持续时间：一般取结构基本周期的5~10倍（≥15s），确保覆盖主要振动过程；（5）调整：若实际记录的反应谱与设计谱差异较大，可对加速度时程进行线性调整，调整系数≤2.0。3.消能减震结构设计步骤：（1）确定结构基本参数（高度、体系、设防烈度等），计算非减震结构的地震作用；（2）选择消能器类型（黏滞、黏弹性、金属屈服型等），初步布置位置（层间位移大的楼层或关键部位）；（3）建立减震结构分析模型，输入多遇地震波，计算消能器的附加阻尼比和有效刚度；（4）调整消能器参数（阻尼系数、屈服位移等），使结构的层间位移角满足弹性限值；（5）验算中震和大震下消能器的耗能能力（黏滞阻尼器需验算速度限值，金属阻尼器需验算累积塑性变形）；（6）进行构造设计（消能器与主体结构的连接节点需满足强连接要求，避免先于消能器破坏）。4.薄弱层判断与加强措施：判断方法：（1）楼层屈服强度系数ηᵧ沿高度分布明显不均匀，某层ηᵧ小于相邻层的0.8（或ηᵧ<ηᵧₘᵢₙ）；（2）层间弹塑性位移角超过规范限值（如框架结构1/50，剪力墙结构1/100）；（3）结构刚度突变（相邻层刚度比<0.7，或连续三层刚度比<0.8）。加强措施：（1）增大该层构件的截面尺寸（如柱、墙厚度）或提高混凝土强度等级；（2）增加抗侧力构件（如增设剪力墙、支撑），提高楼层抗剪承载力；（3）对该层梁、柱进行配筋加强（如提高箍筋加密区长度和配箍率）；（4）采用消能减震技术，在薄弱层布置阻尼器，减小地震反应；（5）调整结构布置，避免刚度和质量的突变（如避免大洞口集中布置）。5.隔震结构的适用范围和限制条件：适用范围：（1）8度及以下设防烈度区的丙类、乙类建筑（甲类建筑需专门论证）；（2）高度限制：钢筋混凝土结构≤80m（Ⅰ、Ⅱ类场地）或≤60m（Ⅲ、Ⅳ类场地），钢结构可适当放宽；（3）结构类型：框架、框架-剪力墙、砌体结构（需设置水平配筋带）等；（4）场地条件：宜为Ⅰ、Ⅱ类硬场地，Ⅲ、Ⅳ类软场地需验算隔震层稳定性。限制条件：（1）高宽比不宜超过5（6、7度）或4（8度），避免倾覆风险；（2）隔震层的水平位移需控制（多遇地震≤50mm，罕遇地震≤隔震支座直径的0.5倍）；（3）上部结构需规则，避免扭转位移比过大（≤1.2）；（4）不宜用于大跨度、大悬挑结构（如体育馆），因质量和刚度分布复杂。四、计算题题目1解答：（1）总水平地震作用标准值Fₑₖ=α₁Gₑq①计算结构基本周期T₁=1.2s，T₉=0.35s，T₁>T₉且T₁≤5T₉（5×0.35=1.75s），处于反应谱的下降段；②反应谱地震影响系数α₁=(T₉/T₁)^γ·η₂·αₘₐₓ，其中γ=0.9+(0.05-ζ)/(0.5+5ζ)=0.9（ζ=0.05），η₂=1.0（ζ=0.05）；α₁=(0.35/1.2)^0.9×1.0×0.24≈(0.2917)^0.9×0.24≈0.316×0.24≈0.0758；③结构等效总重力荷载Gₑq=0.85Gₑ，Gₑ=G₁+G₂+…+G₁₀=15000+8×12000+10000=15000+96000+10000=121000kN；Gₑq=0.85×121000=102850kN；④Fₑₖ=α₁Gₑq=0.0758×102850≈7795kN。（2）第10层水平地震作用F₁₀=α₁G₁₀(H₁₀/ΣGᵢHᵢ)(1-δₙ)+δₙFₑₖ①计算各楼层高度Hᵢ（假设底层地面为0点）：H₁=4.5m（假设层高4.5m，题目未明确，此处修正为层高3.6m，总高度H=10×3.6=36m，Hᵢ=3.6i）；H₁=3.6m，H₂=7.2m，…，H₁₀=36m；ΣGᵢHᵢ=15000×3.6+12000×(7.2+10.8+…+32.4)+10000×36=54000+12000×(7.2+10.8+14.4+18+21.6+25.2+28.8+32.4)+360000=54000+12000×((7.2+32.4)×8/2)+360000=54000+12000×158.4+360000=54000+1900800+360000=2314800kN·m；②顶部附加地震作用ΔFₙ=δₙFₑₖ=0.166×7795≈1294kN；③第10层的水平地震作用（未考虑ΔFₙ时）：F₁₀’=α₁G₁₀H₁₀/ΣGᵢHᵢ=0.0758×10000×36/2314800≈0.0758×360000/2314800≈0.0758×0.1555≈0.0118kN；④最终F₁₀=F₁₀’×(1-δₙ)+ΔFₙ≈0.0118×0.834+1294≈1294kN（注：因顶部附加作用主要集中在顶层，简化计算时F₁₀≈ΔFₙ）。题目2解答：（1）判断薄弱层：ηᵧ=0.4<ηᵧₘᵢₙ=0.5，且ηᵧ沿高度分布不均匀（ξᵧ=1.2>1.0），因此底层为薄弱层。（2）计算弹塑性层间位移Δuₚ=ηₚΔuₑ①弹塑性位移增大系数ηₚ=ξᵧ/ηᵧ=1.2/0.4=3.0（当ηᵧ≤0.5时，ηₚ=ξᵧ/ηᵧ）；②Δuₚ=3.0×15=45mm。（3）验算限值：弹塑性层间位移角θₚ=Δuₚ/h=45mm/4800mm=1/106.7；规范限值为1/100（1/100=0.01），1/106.7≈0.00937<0.01，满足要求。五、论述题“强剪弱弯”原则的实现路径及应用：“强剪弱弯”是指通过设计使构件在地震作用下先发生弯