2025年减震设计测试题及答案

2025年减震设计测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某高层建筑采用粘滞阻尼墙进行减震设计，阻尼墙在0.1Hz、设计位移±15mm时的实测阻尼力为480kN，则其等效粘滞阻尼系数最接近下列何值？A.2.5×10⁵N·s/mB.5.1×10⁵N·s/mC.7.6×10⁵N·s/mD.1.0×10⁶N·s/m答案：B解析：等效粘滞阻尼系数Ceq=Fd/(ω·u)，其中ω=2πf=0.628rad/s，u=0.015m，Fd=480kN。Ceq=480000/(0.628×0.015)≈5.1×10⁵N·s/m。2.对一栋8度区、Ⅲ类场地的钢筋混凝土框架剪力墙结构进行性能化减震设计，设防地震下结构层间位移角限值为1/250，若附加阻尼比取5%，则采用速度型阻尼器时，其附加阻尼比提供的位移降低系数η最接近：A.0.75B.0.80C.0.85D.0.90答案：C解析：根据《建筑消能减震技术规程》GB/T514582021附录C，速度型阻尼器5%附加阻尼比对应的位移降低系数η≈0.85。3.某桥梁采用高阻尼橡胶支座（HDRB）进行隔震，支座直径600mm，橡胶剪切模量G=0.8MPa，第一形状系数S1=15，第二形状系数S2=5，则其竖向刚度Kv最接近：A.350kN/mmB.480kN/mmC.620kN/mmD.750kN/mm答案：B解析：Kv=(πD²/4)·G·S1²·S2/(3Tr)，其中Tr=总橡胶厚度=D/(2S2)=60mm。Kv=(π×600²/4)×0.8×15²×5/(3×60)≈480kN/mm。4.对一栋采用屈曲约束支撑（BRB）的钢框架进行罕遇地震动力时程分析，若BRB屈服后刚度比α=0.02，则其延性需求μ与结构位移放大系数Cd的关系为：A.μ=CdB.μ=Cd/(1+α)C.μ=Cd(1+α)D.μ=Cd²(1+α)答案：B解析：BRB屈服后刚度极小，延性需求μ≈Cd/(1+α)，α越小μ越接近Cd。5.某10层钢结构办公楼在屋顶设置调谐质量阻尼器（TMD），结构第一阶周期T1=2.2s，TMD质量比μ=2%，若要求TMD阻尼比ζT=15%，则TMD最优频率比fopt最接近：A.0.95B.0.98C.1.00D.1.02答案：B解析：DenHartog最优调谐公式：fopt=1/(1+μ)≈0.98。6.对一栋采用摩擦摆支座（FPB）的隔震楼进行复位能力验算，支座曲率半径R=2.0m，动摩擦系数μd=0.06，则其等效周期Teq为：A.2.0sB.2.5sC.3.0sD.3.5s答案：C解析：Teq=2π√(R/g)≈2π√(2/9.81)≈2.84s，取3.0s。7.某高层剪力墙结构在连梁中部设置金属屈服阻尼器（MYD），阻尼器钢材屈服强度fy=225MPa，截面面积A=1200mm²，则其屈服力Fy为：A.180kNB.225kNC.270kND.315kN答案：C解析：Fy=fy·A=225×1200=270kN。8.对一栋采用粘弹性阻尼器（VED）的框架结构进行等效阻尼比计算，VED损耗因子β=1.2，阻尼器提供的附加阻尼比ζadd与VED体积比φ的关系为：A.ζadd=βφB.ζadd=βφ/2C.ζadd=βφ/(2π)D.ζadd=βφ·(2π)答案：A解析：VED附加阻尼比ζadd=βφ，其中φ为VED体积与结构模态应变能等效体积比。9.某大跨空间网格屋盖采用粘滞阻尼索减震，阻尼索长度L=45m，设计速度v=0.35m/s，阻尼系数C=1200kN·s/m，则其瞬时功率P为：A.100kWB.147kWC.200kWD.294kW答案：B解析：P=C·v²=1200×0.35²≈147kW。10.对一栋采用隔震缝+阻尼器组合技术的双塔结构进行地震响应分析，若隔震缝宽度限值Δj=300mm，罕遇地震下相对位移Δrel=280mm，则判断：A.需加宽缝至350mmB.满足要求C.需增设缓冲挡块D.需提高阻尼器刚度答案：B解析：Δrel<Δj，满足要求。二、多项选择题（每题3分，共15分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）11.关于高阻尼橡胶支座（HDRB）的力学特性，下列说法正确的有：A.等效阻尼比随剪应变增大而降低B.竖向刚度与第一形状系数平方成正比C.水平等效刚度与加载频率无关D.疲劳性能受橡胶配方中炭黑含量显著影响E.低温环境下阻尼比会显著升高答案：B、D解析：A错误，HDRB等效阻尼比随剪应变增大先升后降；C错误，HDRB刚度与频率弱相关；E错误，低温下阻尼比降低。12.对一栋采用BRB的钢框架进行抗震性能评估时，需验算BRB的：A.屈服承载力B.极限承载力C.累积塑性变形能力D.低周疲劳寿命E.屈曲模态答案：A、B、C、D解析：BRB已防屈曲，无需验算屈曲模态。13.调谐液柱阻尼器（TLCD）相比TMD的优点包括：A.质量利用率高B.频率可调范围大C.可无附加质量D.阻尼比易于通过孔口调节E.对竖向地震同样有效答案：A、B、D解析：C错误，TLCD需液体质量；E错误，TLCD主要控制水平振型。14.对一栋采用摩擦阻尼器的木框架进行设计时，需考虑：A.摩擦面材料老化B.螺栓预紧力松弛C.湿度变化引起的摩擦系数变异D.阻尼器高温蠕变E.摩擦阻尼器对结构刚度的贡献答案：A、B、C、E解析：木框架温度较低，高温蠕变非主要问题。15.关于地震动选型与减震设计，下列做法合理的包括：A.采用3组实际记录+4组人工波进行弹性时程分析B.隔震结构时程分析时，地震动峰值加速度按设防地震调整C.对超长结构，沿纵向采用不同地震动输入进行非一致激励分析D.选取地震动反应谱与规范谱在0.2T1~1.5T1周期段均值相差不超过20%E.采用双向输入时，主方向与次方向峰值比取1:0.85答案：C、D、E解析：A错误，应为7组波（3+4）用于罕遇；B错误，隔震结构应按罕遇地震调整。三、判断改错题（每题2分，共10分，先判断对错，若错则给出正确表述）16.屈曲约束支撑（BRB）的核心屈服段越短，其延性能力越高。答案：错。正确表述：核心屈服段应足够长以保证均匀塑性分布，过短会导致局部应变集中，延性降低。17.摩擦摆支座（FPB）的等效刚度与竖向荷载大小无关。答案：错。正确表述：FPB等效刚度Keq=W/R，与竖向荷载W成正比。18.粘弹性阻尼器（VED）在0℃以下环境使用时，其损耗因子会显著增大。答案：错。正确表述：温度降低，高分子链段运动能力下降，损耗因子减小。19.对一栋采用隔震支座的砌体结构，隔震层以上砌体抗震等级可按原设防烈度降低一度采用。答案：对。规范允许隔震后上部结构降度设计。20.调谐质量阻尼器（TMD）的质量比越大，其控制带宽越窄。答案：错。正确表述：质量比越大，控制带宽越宽，鲁棒性越好。四、简答题（每题8分，共24分）21.简述采用“设计位移法”进行隔震设计的步骤，并给出关键公式。答案：步骤：1)确定目标位移Dt：取隔震支座允许最大剪应变对应的位移与规范罕遇位移限值较小值；2)计算等效周期Teq：Teq=2π√(Dt/α·g)，其中α为罕遇地震影响系数；3)求等效刚度Keq：Keq=W·(2π/Teq)²，W为上部结构总重力代表值；4)分配支座：按竖向荷载比例分配Keq至各支座，验算竖向承载力与拉应力；5)验算复位：满足Kt·Dt≥μW，Kt为切向刚度，μ为摩擦系数；6)时程复核：选取地震动进行非线性时程分析，校核Dt、支座拉力及扭转。关键公式：Teq=2π√(Dt/α·g)；Keq=W·(2π/Teq)²；复位条件：Kt·Dt≥μW。22.对比粘滞阻尼器与金属屈服阻尼器在高层混凝土框架中的布置原则差异。答案：粘滞阻尼器：1)优先布置在相对变形大的层间，如底部1~3层或顶部鞭梢效应显著楼层；2)宜与支撑斜向布置，利用层间剪切角速度；3)需考虑温度、徐变引起的慢速变形不激活阻尼力，设置旁通阀或串联间隙装置；4)连接节点需验算疲劳，避免焊接在高应力集中区。金属屈服阻尼器：1)布置在主要抗侧力构件中，如连梁、人字撑、墙肢端部，利用其屈服后稳定耗能；2)需保证先于主体结构屈服，屈服力≤0.8倍构件承载力；3)避免布置在转换层、错层等复杂受力区，防止多轴耦合屈曲；4)需预留更换操作空间，采用螺栓或销轴连接，便于震后更换。差异总结：粘滞阻尼器依赖速度，布置追求“大角速度”；金属阻尼器依赖位移，布置追求“集中塑性、易更换”。23.给出“减震结构性能化设计”中“三水准两阶段”设计流程，并说明附加阻尼比如何在不同阶段体现。答案：三水准：多遇地震、设防地震、罕遇地震。两阶段：阶段一：多遇地震下承载力与层间位移角验算，确保结构弹性，附加阻尼比ζadd用于折减地震作用，采用反应谱法，按ζadd查折减曲线。阶段二：罕遇地震下损伤控制与防倒塌验算，采用非线性时程分析，ζadd以阻尼器力位移滞回耗能形式直接输入模型，不再折减谱。附加阻尼比体现：1)阶段一：规范公式ζadd=ΣEd/(4πEs)，Ed为阻尼器耗能，Es为结构应变能；2)阶段二：模型中直接定义阻尼器本构，能量耗散自动计入，无需额外ζadd；3)设防地震可作为性能验证补充，采用静力推覆+等效阻尼，验证中震可修性能目标。五、计算题（共31分）24.（10分）某6层钢筋混凝土框架结构，首层层高4.5m，其余3.6m，总高22.5m，8度0.20g，Ⅱ类场地，第一阶周期T1=1.0s。拟在1~3层每榀框架布置金属屈服阻尼器（MYD），每榀框架设置2组，每组屈服力Fy=180kN，屈服后刚度比α=0.05，屈服位移Δy=6mm。试估算罕遇地震下MYD可提供的附加阻尼比ζadd。已知：罕遇地震下层间位移角θ=1/120，结构总质量m=7200t，首层剪力V1=8500kN。答案：1)首层位移Δ1=θ·h1=22.5mm；2)单组MYD耗能Ed1=4·Fy·(Δ1Δy)=4×180×(22.56)=11.88kN·m；3)1~3层共6榀框架，每层12组，共36组，总耗能Ed=36×11.88=427.7kN·m；4)结构等效侧向刚度Ke=V1/Δ1=8500/0.0225=3.78×10⁵kN/m；5)结构应变能Es=0.5·Ke·Δ1²=0.5×3.78×10⁵×0.0225²=95.7kN·m；6)ζadd=Ed/(4πEs)=427.7/(4π×95.7)=0.356=35.6%。解析：实际工程中需考虑高阶振型、阻尼器不完全同步屈服，折减后取ζadd≈25%。25.（10分）某大跨钢桁架连廊跨度48m，采用调谐质量阻尼器（TMD）控制竖向人致振动。桁架第一阶竖向频率fn=2.5Hz，模态质量Mn=52t，要求TMD阻尼比ζT=12%，质量比μ=3%。试计算：(1)TMD质量mT；(2)最优频率比fopt及TMD刚度kT；(3)最优阻尼系数cT。答案：(1)mT=μ·Mn=0.03×52=1.56t；(2)fopt=1/(1+μ)=0.9709；TMD频率fT=fopt·fn=2.428Hz；kT=mT·(2πfT)²=1.56×(2π×2.428)²=362kN/m；(3)最优阻尼比ζopt=√[3μ/(8(1+μ)³)]=0.057；cT=2·ζopt·√(kT·mT)=2×0.057×√(362×1.56)=2.7kN·s/m。26.（11分）某城市立交匝道桥采用摩擦摆支座（FPB）隔震，单墩恒载N=8500kN，活载按0.3N考虑，曲率半径R=3.0m，动摩擦系数μd=0.06，温度变化±30℃，线膨胀系数α=1×10⁻⁵/℃，桥墩高H=12m，墩身抗推刚度Kp=1.2×10⁶kN/m。试计算：(1)等效周期Teq；(2)温度引起的墩顶位移ΔT；(3)若地震下墩顶位移限值Δallow=150mm，验算是否满足复位要求；(