地震工程学导论习题解参考

地震工程学导论解习题参考地震按成因可划分为？构造地震、火山地震、塌陷地震、水库地震、人工地震。全球有哪几条主要的地震带？环太平洋地震带，地中海-喜马拉雅地震带也称欧亚地震带，大洋中脊地震带也称海岭地震带。地震波有哪几种主要类型？每种地震波引起的传播介质颗粒的运动方式是怎样的？地震波主要有体波和面波两种类型。体波包括纵波和横波，面波包括瑞利波和勒夫波。纵波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向一样；横波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向垂直；勒夫波质点运动是水平的，且垂直于波传播方向；瑞利波传播时，介质颗粒的运动方式为竖直平面内的逆进椭圆。某介质密度为2.8g/cm3，杨氏模量为50Gpa，剪切模量为20Gpa，泊松比为0.25，试拉梅常数为，则地震波从震源动身到达地表时，接近于垂直入射的缘由是什么？由斯内尔定律可知，当折射波速小于入射波速时，折射角小于入射角。一般地壳中的岩石层是越向下越硬，波速越大，所以当地震波由下向上传播时，每经过一个界面，折射角就减小一些。当到达地表时，就接近垂直入射了。近代地震仪有哪几个主要部分组成？近代地震仪一般由拾振器、放大器和记录装置三个系统组成。什么是地方震级？里氏震级包括哪几种？地方震级是标准地震仪记录到的震中距100公里里氏震级有哪些缺点？不论是里氏震级里的地方震级、体波震级还是面波震级，精度都不太高，因为地震波在向各个方向传播过程中，历经的传播路径和衰减效应都存在差异，所以即便是同一次地震，在不同观测点计算出来的震级也会存在差异，差异一般有0.5级，有时会达到1级。里氏震级、特殊是面波震级的一大缺陷——里氏震级难以测量特大地震。由于“地震强度频谱比例定律”的限制，当震级超过8.3~8.5以后，尽管地表出现更长的裂开，显示出地震具有更大的规模，但测定的面波震级却很难增长上去了，这就使得一些强度明显不同的地震，用传统方法计算得出的面波震级数值却相同，这就是所谓的面波震级饱和现象。某次地震后，推算地震矩为2.51×1029dyne·cm，试计算该次地震的矩震级。矩震级等于MW=2lgM0/3-10.7，将地震矩代入公式，约为8.9级。什么叫地震烈度？什么叫基本烈度？工程上怎么定义多遇地震、偶遇地震、罕遇地震的？地震烈度指某一地区的地面和各人工建筑物遭遇一次地震影响的强弱程度。基本烈度指将来50年内，一般场地条件下，超越概率10%的地震烈度。小震，也叫多遇地震。指的就是将来50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为63％的地震。相当于50年一遇的地震。多遇地震对应的烈度，称为众值烈度。大震，也叫罕遇地震。就是在将来50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为2％～3％的地震，相当于1600～2500年一遇的地震。罕遇地震对应的烈度，称为罕遇烈度（大震烈度）。中震，也叫偶遇地震、设计地震。指的就是将来50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为10％的地震。相当于475年一遇的地震。中震对应的烈度，即为基本烈度。补足下表。目标地震设防水准50年超越概率与基本烈度I0的关系多遇地震（小震）众值烈度63%I=I0-1.55偶遇地震基本烈度10%I=I0罕遇地震罕遇烈度2~3%I=I0+1影响地震烈度分布的因素有哪些？震级和震中距对同一场点，震级越高，烈度越高。对同一次地震，震中距越远，烈度越低。震源的深度地震波传播所经过的介质特性局部场地近地表土层的性质：一般来说、自然的密实的硬质岩石或硬土场地的烈度，要比人工填充的或松散场地的烈度小。建筑物本身的动力特性和施工质量：建筑物质量好点，震害状况就会减轻，烈度也会适当减小。场地条件对地震烈度的影响是怎样的？场地条件对地震烈度的影响主要包含两方面：场地土壤和局部地形。特殊的土壤条件通常是造成地震烈度异样的缘由。一般规律是基岩地基上的地震烈度较低，懦弱松散地基上的地震烈度偏高。而一般在孤立突出的小山包、小山梁上的房屋震害一般较重。某次地震震后调查发觉，某地区A类房屋（木构架和土、石、砖墙建立的旧式房屋）、B类房屋（未经抗震设防的单层或多层砖砌体房屋）和C类房屋（依据VII度抗震设防的单层或多层砖砌体房屋）建筑物破坏状况如表10-1。试计算该地区的平均震害指数。依据下列公式，计算每类房屋的震害指数（每级破坏程度对应的震害指数见表10-2）：A类房屋：IA=(3×1.0+8×0.8+5×0.6+4×0.4+1×0.2+0×0)/(3+8+5+4+1+0)=0.676B类房屋：IB=(1×1.0+3×0.8+10×0.6+7×0.4+2×0.2+0×0)/(1+3+10+7+2+0)=0.548C类房屋：IC=(0×1.0+1×0.8+2×0.6+11×0.4+15×0.2+5×0)/(0+1+2+11+15+5)=0.276再依据下列公式，计算该地区的平均震害指数：平均震害指数：Im=(IA+IB+IC)/3=(0.676+0.548+0.276)/3=0.5地基破坏的主要破坏形式与其表现是什么？与结构破坏的区分有哪些？地基破坏形式有边坡失稳与土体变形。这是由于地下或土体内饱和松散的粉细砂层液化引起的剪切破坏，其表现形式可为边坡垮塌、滑坡，地基沉陷、隆起等。还有少数破坏是由地基土中的薄砂层液化引起的。结构破坏主要分为延性破坏和脆性破坏。延性破坏中结构强度下降缓慢，破坏前有较大变形。由于倒塌是人身伤亡的主要因素，加强结构延性有利于防止结构倒塌，所以延性破坏是我们希望的结构破坏模式。而脆性破坏中结构强度急剧下降或消逝，结构没有变形而干脆坍塌，应当实行相应工程措施进行避开。地震活动的时间分布的两个指标分别是什么？年平均发生率和间隔时间。什么是地振动？地振动三要素是什么？地振动，是由震源释放出来的地震波引起的地表旁边土层的振动。地振动的三要素分别是振幅、持时和频谱。影响地振动的因素包括哪三类？是如何影响的？影响地振动的因素包括震源、传播介质与距离、局部场地条件三类。震源的影响主要体现在震级大小和震源线性长度方面，传播介质与距离的影响主要体现之一就是地振动的振幅随着震源距增大而减小，局部场地条件对频谱形态有重要影响。如何通过地振动对地震烈度进行区划？地震烈度与地振动单一参数关系：用强震观测记录到的地振动加速度或速度最大值常常用来与地震烈度相联系，不同学者提出不同的关系式。还有很多其他的量被采纳，例如他们的均方值、谱强度、位移、持时等。但是这些阅历公式数据过于离散，由单一参数对应的烈度过于粗略，不宜在工程设计中应用。地震烈度与地振动多个参数关系：地震烈度由地振动多个独立参数共同确定，包括加速度、速度、位移最大值，震级和震源距。但多参数地振动与地震烈度的联系效果，尚未得到满足结果。因为烈度是一个宏观综合的震害描述，其一部分是由地振动的各种因素综合确定的，另一部分则主要确定于地质准静力现象。地振动离散性很大，而地质准静力现象与地振动无关。地震仪与强震仪的区分是什么？地震仪以弱振动为主要量测对象，常常用来记录微小地振动的位移；强震仪以强振动为主要量测对象，测量的物理量大多选定为与地震惯性力联系亲密的地振动加速度。仪器运用者专业地震强弱运转记录纸速放大倍数记录地振动量记录重点内容设置地点通频带地震仪地震弱连续不停慢高位移各种波形的到时与初动方向基岩窄、低频强震仪抗震强自动触发快低加速度全过程各种场地与结构物上宽高、低频影响反应谱的因素有哪些？影响地震反应谱的因素主要包括：体系的阻尼比和地振动的加速度记录。试述傅里叶幅值谱与反应谱的区分与联系。地震反应谱可以理解为一个确定的地振动加速度记录，通过一个阻尼比相同但自振周期T不同的各个单自由度体系所引起的最大加速度反应与相应体系自振周期之间的关系曲线。傅里叶谱，只能反应地振动本身的频率特性，与结构物的概念没有任何联系。但反应谱不同，它表现的是地震波对单质点系所代表的结构物的最大影响，更具有工程上的意义。对一条时程做傅里叶变换，得到的是一个傅里叶复谱。在每一个离散频率点处，都有一个确定的复数。依据这个复数的模，可以计算出该频率重量的振幅，依据虚部与实部之比的反正切可以计算出该频率重量的相位角。在频域上，傅里叶幅值谱只能表达每个频率重量的振幅信息，必需同时具备每个频率重量的相位信息，才能够完整地表达时程所包含的信息，才能够通过傅里叶逆变换唯一地还原时程。反应谱失去了地振动各频率重量之间的相位差信息，因此从反应谱不能再返回到地振动时程。何为地振动卓越周期，场地卓越周期，结构基本周期？抗震设计应如何处理他们的关系？地振动卓越周期：地震发生时，由震源发出的地震波传至地表岩土体，迫使其振动，由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，使地震记录图上的这种波记录得多而好。这种周期即为地振动卓越周期。地振动卓越周期的实质是波的共振，即当地震波的振动周期与地表岩土体的自振周期相同时，由于共振作用而使地表振动加强。场地卓越周期：地震波在某场地土中传播时，由于不同性质界面多次反射的结果，某一周期的地震波强度得到增加，而其余周期的地震波则被减弱。这一被加强的地震波的周期称为该场地土的卓越周期，场地卓越周期只反映场地的固有特征。结构基本周期:指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间。结构基本周期与场地的卓越周期相等或接近时，在地震中可能发生共振，震害比较严峻，反之震害就小，基本周期避开卓越周期可以减小地震作用。地震波的特性中对抗震工程有重要意义的量有哪些？地震波的最大振幅、持续时间、波数、振动周期与能量。什么是地震活动性？地震活动性分析依据的资料有哪些？地震活动性指的是地震发生的时、空、强规律。地震活动性分析依据的资料，包括地震地质资料、历史地震资料、仪器地震资料。地振动危急性分析中的超越概率指什么？超越概率是指某一场地将来遭遇到超过地振动给定值的概率。地振动危急性分析计算包括哪两个主要步骤？地振动危急性分析计算主要包括两个主要步骤：一是确定发生一次地震的地震危急性，另一是考虑多次发生地震的可能性来确定总地震危急性。地震区划的几种目的和指标是什么？地震区划有三种不同目的和指标。第一，地震活动性区划，以地震的发生为指标，包括地震的发生、大小和次数，目的在于了解近代地壳构造和地震活动性的地理分布；其次种是震害区划，以地震造成的灾难为指标，目的在于为政府机构和社会团体供应资料，以便在土地利用和城市规划决策时作参考；第三种是地振动区划，以地振动的振幅、频谱和持时三要素为指标，目的在于用它来设计新建工程、鉴定并加固已建工程。为什么要进行地震小区划？地震小区划有哪几种不同类型？地震小区划的目的是为了具体指出一个不大的地区内对工程抗震有重要影响的因素是如何影响地振动的，并在地图上标出考虑这些因素之后的地振动和其他影响。地震小区化分为烈度小区划、场地小区划、反应谱小区划、多指标地振动小区划。结构抗震设计理论的发展有哪几个关键阶段？动力分析理论的优缺点分别是什么？结构抗震设计理论的发展经验过静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段。动力理论阶段也称作时程分析法。在结构中输入符合该结构所在场地条件的地震加速度记录，得到结构在各个时刻的地震反应。可以考虑地振动振幅、频谱特性和持续时间三要素。假如结构和构件模型合理，动力理论可以较为精确地反应结构振动的全过程，包括变形和能量的积累和损耗；进而结构地震过程中结构构件出现塑性铰的时间和依次，判明结构的屈服机制，找出结构的薄弱环节。不过时程分析法中，采纳不同的地震波时程记录曲线进行分析，得到的结构反应是不同的。即便他们具有相同的最大振幅，其频谱特性和持续时间是不同的。因此选择符合建筑物所在场地条件的地震波并用时程分析计算结构分析和推断就非常重要。时程分析特殊是弹塑性分析一般须要较大容量的计算机才能完成，比较耗时。确定水平地震影响系数最大值和特征周期的依据分别是什么？水平地震影响系数最大值，依据抗震设防烈度和设计基本地震加速度值来确定的。特征周期的取值，依据场地类别和设计地震分组确定。试述抗震概念设计的总体原则。场地选择：尽量选择对建筑抗震有利的地段，避开不利和危急地段。建筑的平立面布置：不应采纳严峻不规则的设计方案。结构抗震体系：结构体系选取的基本原则：①应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；②应具备多道抗震防线，避开因为部分结构或构件破坏而导致整个结构丢失抗震实力或对重力荷载的承载实力；③应具备必要的抗震承载实力、良好的变形实力和消耗地震能量的实力，使结构在遭遇罕遇地震时具有足够的防倒塌实力；④对可能出现的薄弱部位，如结构的局部减弱、竖向刚度突变等，应实行必要的措施提高其抗震实力；⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜接近，如自振周期等。多道抗震防线：设置多道抗震防线，当第一道防线的构件在强震攻击下破坏后，后备的其次、第三道防线的构件马上接替，抵抗后续地振动的冲击，保证建筑物最低限度的平安，免于倒塌。刚度、承载力和延性的匹配：寻求不同性能水平下不同建筑部件的性能目标对强度、刚度、延性需求的合理统一；必要的承载实力和良好的变形实力的结合，使结构在地震作用下具有良好的耗能实力。确保结构的整体性防震缝的合理设置；建筑高度和高宽比等非结构部件处理：在地震作用下，非结构部件参加工作，可能变更整个结构或某些构件的刚度、承载力和传力路途，产生出乎预料的抗震效果，或者造成未曾估计到的局部震害，因此自身与其与结构主体的连接，应进行抗震设计。简述剪力墙构造抗震的原理，与抗弯刚架与斜支撑体系构造抗震有何不同？剪力墙即钢筋混凝土承重墙（结构墙），承受常规竖向荷载和地震、风等侧向荷载，是重要的结构构件，其特点是刚度较大，靠大面积的总强度来抗震。抗弯刚架一般用于钢结构，其刚度很小。在受侧力过程中，抗弯刚架将形成足够数量塑性铰汲取地震能量，依靠其大变形来抗震。抗弯刚架不同时具有刚度和抗震实力，常与斜支撑联合运用。抗弯刚架承受竖向荷载，反抗弯矩；斜支撑担当侧向剪力。桥梁结构的震害现象有哪些？简述桥梁结构抗震设计特点。震害现象有：由于滑坡或填土下沉导致桥台桥墩滑移；由于墩台滑移量过大或桥梁纵向振动引起落梁；由于地基失效或具有良好基础的桥梁由于振动过大产生的桥梁墩柱破坏；由于地基失效或结构振动引起的支座破坏。桥梁结构抗震设计特点：为保证应急交通须要，要求在短期抢修后能通车，加强防止落梁的工程措施；桥梁选址重视地质条件，选择合理基础与桥梁结构形式，尽量避开过大的桥梁斜交角度；加强桥梁结构延性设计，防止脆性破坏。抗震设防三水准目标是什么？针对三水准设防所采纳的两阶段设计包括哪些内容？三水准目标：小震不坏、中震易修、大震不倒。两阶段设计：第一阶段设计，采纳小震地振动参数计算地震作用，进行允许弹性变形验算，实现第一水准的设防要求。采纳荷载分项系数的设计表达式进行结构构件承载力验算，近似实现其次水准的设防要求。其次阶段设计时，采纳大震地振动参数计算地震作用，进行结构极限变形验算，实现第三水准的设防要求。铁路、马路部门制定地震应急预案时应包括哪些内容？我国防震减灾法要求地震应急预案具有下列规范性的内容：(1)应急机构的组成和职责；（2）应急通讯保障；（3）抢险救援人员的组织和资金、物质的打算；（4）应急、救助装备的打算；（5）灾难评估打算；（6）应急行动方案等。这些内容可作为铁路、马路部门制定地震应急预案时的法规依据和参考。高填方路基下沉的缘由有哪些？您认为在地震作用下引起路基震陷的缘由是什么？铁路、马路部门抗震减灾常用的工程措施与非工程措施有哪些，应如何处理二者之间的关系？在铁路、马路部门，工程抗震是目前最有效、最根本的工程性措