工程结构抗震设计 试卷A卷及答案与评分标准

第1页共4页工程结构抗震设计期末试卷A卷班级：学号：姓名：题号一二三四五六总分分数2020202020100得分一、填空题（共12题，每空1分，共20分）1．天然地震按成因主要分为火山地震、陷落地震、构造地震。2．地震波由在地球内部传播的体波和沿着地球表面或者介质界面传播的面波组成。3．通常采用震级衡量地震本身的大小。4．地震动特性一般通过幅值、频谱、持续时间三个要素来描述。5．多自由度弹性体系作自由振动时，任意两个振型之间存在正交性。6．按照我国的建筑抗震设防分类，一般的工业与民用建筑属于丙类。7．地震系数是地面运动最大加速度与重力加速度的比值，反映该地区基本烈度的大小。8．多遇地震（即小震）是指50年内超越概率为63.2%的地震。9．我国抗震规范规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。10．我国抗震规范采用等效剪切波速和覆盖层厚度作用评定指标将建筑场地分为4类。11．水平地震作用计算可采用的方法有底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法。12．在进行罕遇地震作用下的抗震变形验算时，采用楼层屈服系数判断是否存在薄弱楼层。二、判断题（共10题，每题2分，共20分）1．近场地震的地面运动在很短时间内达到峰值，地震波中短周期成分较多，地面震动的持续时间不长，衰减较快。（V）2．地震发生时，纵波最先到达，当横波和面波到达时，地面的振动才趋于强烈。（V）3．地震每增大一级，地震释放的能量增大约一倍。（X）4．烈度是一个平均的概念,地面范围取得越大，评出的最高烈度就越低。（V）5．结构的刚度越大，周期越大，地震影响越小。（X）6．抗震设计时，应尽量使结构的基本周期与场地特征周期接近。（X）7．付氏谱既有幅值信息又有相位信息；而反应谱仅有幅值信息，因而不能直接反演到时程。（V）8．突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的震害往往比主体结构严重。（V）9．我国将建筑物的抗震设防类别划分为甲乙丙丁4个类别，其中丙类要求最高。（X）10.同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上，并且同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基。（V）三、简答题（共4题，每题5分，共20分）1．什么是结构概念设计？基本原则有哪些？指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。基本原则：选择抗震有利的建筑场地、地段和地基；设计有利的房屋抗震体型、进行合理的结构布置；选择合理的结构材料；采取提高结构抗震性能的措施；控制结构变形，确保结构的整体性；减轻房屋自重和妥善处理非结构部件。2．简述抗震设防“三水准”“两阶段设计”的基本内容。三水准：小震不坏、中震可修、大震不倒（3分）；两阶段：多遇地震下的承载力与变形验算、罕遇地震作用下的变形验算（2分）。3．什么是地震反应谱？我国抗震规范采用的设计反应谱有什么特点？地震反应与结构自振周期的关系曲线（2分）；上升段、平台段、曲线下降段、直线下降段（3分）。4．框架结构进行“强柱弱梁”设计的意图是什么？要点：先让框架梁端进入屈服，实现梁铰机制，推迟或避免柱端出现塑性铰，不发生倒塌。（5分）四、计算题（20分）如图所示二层框架结构，横梁为无限刚性。设质量集中在楼层上，第一、二层的质量为m1=m2=m=1×105kg。层间侧移刚度分别为k1=3×107N/m，k2=2×107N/m，即层间产生单位相对侧移时所需要施加的力。计算：（1）在水平地震作用下结构的质量矩阵M、刚度矩阵K；（2）求出结构的振型；（3）若采用振型分解反应谱法计算水平地震作用，求出各振型的参与系数。m1m1m2k1k2k1k2m1m2（1）质量矩阵（6分）(kg)(N/m)（2）圆频率ω（8分）第一振型圆频率：ω1=10.000rad/s，T1=2π/ω1=0.628s；第二振型圆频率：ω2=24.495rad/s，T1=2π/ω2=0.257s。第一阶振型：，即第二阶振型：，即（3）振型参与系数（6分）五、计算题（20分）某钢筋混凝土四层框架，经质量集中后计算简图如图所示，各层高均为4m，集中于各楼层的重力荷载代表值分别为:=435kN，=440kN，=430kN，=380kN。结构阻尼比=0.05,类建筑场地，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度(设计基本地震加速度为0.20g)，经频率分析得体系的前3阶自振频率为:=16.40rad/S，=40.77rad/s，=61.89rad/s。计算：按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及各层的地震剪力。GG1G3G2h4G4G2G3GG2G3G4h1h1h2h3GG1（1)计算地震影响系数（6分）在类场地、设计地震第一组时，=0.25s。当抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，在多遇地震时，；当阻尼比=0.05时，得。根据已知的自振频率，可求得自振周期为因<<5 所以。由于0.1<，<，所以。(2)计算结构等效总重力荷载（4分）(3)计算底部剪力（4分）(4)计算各质点的水平地震作用（6分）T1计算