2025年减震设计测试题及答案

2025年减震设计测试题及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1在多层隔震结构中，最常用的水平向隔震元件是A.高阻尼橡胶支座 B.铅芯橡胶支座 C.摩擦摆支座 D.钢螺旋弹簧答案：B1.2某桥梁采用粘滞阻尼器进行减震设计，其阻尼力F与速度v的关系为F=C·v^α，若α=0.8，则该阻尼器属于A.线性粘滞阻尼器 B.非线性粘滞阻尼器 C.库仑摩擦阻尼器 D.滞回阻尼器答案：B1.3根据《建筑隔震设计规范》（GB/T51408—2019），隔震层屈服前刚度K1与屈服后刚度K2的比值不宜大于A.2.0 B.3.0 C.4.0 D.5.0答案：C1.4对一栋8度区、II类场地的钢筋混凝土框架结构进行减震设计时，若采用位移型阻尼器，其附加阻尼比不宜低于A.0.03 B.0.05 C.0.08 D.0.10答案：B1.5摩擦摆隔震支座的自复位能力主要取决于A.滑动面曲率半径 B.摩擦材料动摩擦系数 C.支座竖向承载力 D.支座水平极限位移答案：A1.6当采用速度型阻尼器时，其减震效果对结构基本周期的敏感程度A.与周期无关 B.周期越长效果越好 C.周期在0.3~1.0s区间效果最佳 D.周期越短效果越好答案：C1.7对一栋已建框架结构进行减震加固，若目标是将层间位移角限值从1/200降至1/400，优先选择的阻尼器布置方案是A.人字形布置位移型阻尼器 B.对角布置速度型阻尼器 C.套筒式粘弹性阻尼墙 D.屋面调谐质量阻尼器答案：A1.8在ETABS中进行非线性时程分析时，若采用Wen模型模拟隔震支座，需输入的关键参数不包括A.屈服力 B.屈服后刚度比 C.曲率半径 D.参考位移答案：C1.9某高层隔震结构隔震层位移设计值为420mm，若采用铅芯橡胶支座，其橡胶总厚度tr与直径D之比应满足A.tr/D≥0.15 B.tr/D≥0.20 C.tr/D≥0.25 D.tr/D≥0.30答案：B1.10关于减震结构性能目标，下列说法错误的是A.小震不坏 B.中震可修 C.大震不倒 D.巨震可换答案：D2.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）2.1下列参数中，直接影响摩擦摆支座等效周期Teq的有A.滑动面半径R B.动摩擦系数μ C.支座竖向荷载N D.重力加速度g答案：A、B、D2.2关于高阻尼橡胶支座（HDR）的力学特性，正确的有A.等效阻尼比可达10%~18% B.水平刚度随剪应变增大而降低 C.疲劳性能优于铅芯橡胶支座 D.需单独设置阻尼器提供附加阻尼答案：A、B、C2.3采用BRB（屈曲约束支撑）进行减震设计时，其优点包括A.拉压对称屈服 B.滞回曲线饱满 C.可兼作竖向承载构件 D.屈服后刚度退化小答案：A、B、D2.4对一栋隔震结构进行大震弹塑性时程分析时，必须输出的结果有A.隔震层最大位移 B.上部结构层间位移角 C.隔震支座拉应力比值 D.基础底板弯矩答案：A、B、C2.5下列关于调谐质量阻尼器（TMD）的说法，正确的有A.质量比一般取1%~4% B.通过调整频率比实现最优控制 C.对多阶振型控制效果差 D.可减小结构加速度响应答案：A、B、C、D3.填空题（每空2分，共20分）3.1铅芯橡胶支座的等效阻尼比ξeq可近似表示为ξeq=________（用铅芯面积Ay、橡胶面积Ar和橡胶剪切模量G表示）。答案：ξeq=(Ay·τy)/(2π·Ar·G·γ)3.2当隔震层屈服后刚度与屈服前刚度比为r=0.12，隔震层屈服位移为Dy=15mm时，其特征强度Qd=________kN（用屈服前刚度K1表示）。答案：Qd=K1·Dy·(1−r)=0.88K1·Dy3.3某摩擦摆支座曲率半径R=2.0m，动摩擦系数μ=0.06，则其小振幅等效周期T=________s。答案：T=2π√(R/g)=2.84s3.4根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010（2016年版），采用消能减震设计时，消能部件附加给结构的等效阻尼比超过________时，应进行大震弹塑性验算。答案：0.253.5对一栋基本周期T1=1.2s的框架—剪力墙结构，拟采用粘滞阻尼器提供附加阻尼比0.08，则阻尼器总附加阻尼系数Ceq=________kN·s/m（结构总质量m=36000t）。答案：Ceq=2·0.08·2π·m/T1=30159kN·s/m3.6当BRB核心屈服段长度为L=3.6m，屈服强度fy=235MPa，弹性模量E=2.06×10^5MPa，则其屈服后刚度与弹性刚度比α≈________。答案：α≈fy/(E·εy)=235/(2.06×10^5×0.00114)=1.03.7某隔震结构隔震层最大位移Dmax=450mm，支座橡胶总厚度tr=240mm，则其最大剪应变γmax=________。答案：γmax=Dmax/tr=1.8753.8在Perform3D中，采用Bouc–Wen模型模拟隔震支座时，控制屈服后刚度比的参数为________。答案：r3.9对一栋采用速度型阻尼器的结构，若阻尼器速度指数α=0.5，则其阻尼力F与能量耗散E的关系为E∝________。答案：v^1.53.10当TMD质量块重量为W=800kN，调谐频率比β=0.95，结构控制振型广义质量M=12000kN时，TMD最优阻尼比ξTMD≈________。答案：ξTMD=√[3μ/(8(1+μ))]=0.053，其中μ=W/M=0.0674.简答题（共30分）4.1（封闭型，6分）简述隔震结构与传统抗震结构在设防理念上的本质差异，并指出隔震层设计需满足的三项核心指标。答案：传统抗震结构通过“抗”来抵抗地震作用，允许结构损伤耗散能量；隔震结构通过“隔”延长周期、增大阻尼，将能量集中在隔震层，上部结构基本弹性。三项核心指标：隔震层水平位移限值、隔震支座拉应力限值、隔震层屈服后刚度比限值。4.2（开放型，8分）某8度区、III类场地、T1=2.1s的框架—核心筒高层，拟在伸臂层设置粘滞阻尼器，请给出两种可行的布置方案，并比较其优缺点。答案：方案A：伸臂桁架对角布置线性粘滞阻尼器，优点：施工方便，对核心筒刚度需求低；缺点：阻尼器行程大，需设置限位。方案B：伸臂桁架与环带桁架间布置肘节式放大装置+非线性粘滞阻尼器，优点：速度放大3倍，阻尼器数量减少；缺点：节点构造复杂，需考虑肘节屈曲。4.3（封闭型，6分）写出摩擦摆支座在最大位移Dmax时的竖向抬升量ΔH计算公式，并说明控制抬升量的工程意义。答案：ΔH=R−√(R²−Dmax²)。控制抬升量可防止支座脱空、竖向承载力骤降，避免上部结构局部开裂及装修损坏。4.4（开放型，10分）结合2023年土耳其地震震害，分析为何部分采用隔震的医院建筑仍出现功能中断，并提出三点改进建议。答案：原因：1.隔震沟被建筑垃圾堵塞，位移受限；2.隔震层设备管线未采用柔性接头，剪断后漏水断电；3.隔震支座拉应力超限导致上拔，楼板开裂。改进：1.设置可更换式位移限位块并定期清理隔震沟；2.重要管线采用不锈钢波纹管+旋转接头，位移能力≥1.5Dmax；3.采用双曲面摩擦摆或高拉力支座，拉应力比≤0.8MPa，并设置抗拔钢筋。5.应用题（共35分）5.1计算题（15分）某5层钢筋混凝土框架结构，层高3.6m，总高18m，平面规则，每层楼面的永久荷载标准值Gk=8kN/m²，活荷载标准值Qk=2kN/m²，建筑面积每层600m²。抗震设防烈度8度（0.20g），II类场地，设计地震分组第二组，结构基本周期T1=0.8s。现拟在1~5层每层对称布置位移型阻尼器，目标附加阻尼比ζd=0.06。已知阻尼器屈服力Fdy=250kN，屈服后刚度比r=0.08，阻尼器布置角度θ=45°。求：（1）结构总质量m（t）；（2）需布置的阻尼器数量n（取偶数）；（3）大震下阻尼器最大位移Dd（mm）。答案：（1）m=[(8+0.5×2)×600×5]/10=2700t（2）等效附加阻尼系数Ceq=2ζd·2πm/T1=2×0.06×2π×2700/0.8=2544.7kN·s/m单阻尼器水平向刚度Kd=Fdy/Dy，Dy=Fdy/(Kd)，又r=0.08，则Kd=K1，屈服后刚度K2=rK1，等效粘滞阻尼比公式：ζd=n·(4Fdy·Dy·(1−r))/(2π·V²·Ceq)，取V=0.8m/s（大震层间速度），解得n≈20，取20只。（3）大震层间位移角限值1/100，层间位移Δu=3600/100=36mm，阻尼器与水平夹角45°，行程放大√2，Dd=36√2=51mm。5.2分析题（10分）某大跨空间钢桁架屋盖，跨度120m，采用TMD控制竖向人致振动。已知第一阶竖向频率fv=1.6Hz，阻尼比ζ0=0.01，TMD质量比μ=0.03。试：（1）计算TMD最优频率比βopt及最优阻尼比ξTMD；（2）若人群荷载模型为F(t)=280sin(2π·1.6·t)kN，稳态响应放大系数是多少？（3）给出TMD行程估算值。答案：（1）βopt=1/(1+μ)=0.971；ξTMD=√[3μ/(8(1+μ))]=0.059（2）广义力Q=280kN，结构静位移Δst=Q/K=280/(4π²f²M)=2.8mm，放大系数A=1/(2ζtot)=1/(2×0.069)=7.25，其中ζtot=ζ0+ξTMD·μ=0.01+0.059×0.03≈0.012，考虑人致荷载窄带特性，实际放大系数取9.2。（3）TMD行程ΔTMD=A·Δst/βopt²·√(1/(4ξTMD²))=44mm。5.3综合题（10分）某医院采用隔震—消能混合体系，隔震层位于±0.000，上部结构为框架—剪力墙，共10层，总质量m=42000t，隔震后周期Tb=3.2s，隔震层屈服位移Dy=12mm，屈服后刚度比r=0.10。同时在隔震层设置粘滞阻尼器提供附加阻尼比ζv=0.12。地震输入采用ElCentro波，峰值加速度400gal，持时20s。试：（1）估算隔震层最大位移Dmax（采用等效线性化方法，迭代一次即可）；（2）若隔震支座最大允许位移500mm，判断是否满足；（3）给出阻尼器总耗能ED（kN·m）的简化估算。答案：（1）等效阻尼比ζeff=ζeq+ζv，其中ζeq=(2/π)·(1−r)·Dy/Dmax，迭代初值取Dmax0=300mm，得ζeq=0.055，ζeff=0.175；反应谱法：Sa=2.5×0.20g×(3.2/5.0)^0.9=0.108g，Dmax1=Sa·(Tb/2π)²·g/√(1+(2ζ