建筑结构设计与抗震知识点

建筑结构设计与抗震知识点姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.建筑结构的主要功能包括：

（1）承载作用

（2）围护作用

（3）抗震作用

（4）装饰作用

答案：ABCD

解题思路：建筑结构的功能是多方面的，包括承载建筑物的重量、提供居住或使用空间、抵御地震等自然灾害以及满足审美需求。

2.建筑结构设计的三个基本要素是：

（1）材料

（2）结构体系

（3）荷载

（4）构造

答案：ABC

解题思路：建筑结构设计的基础在于对材料功能的了解、结构体系的合理选择以及荷载的正确估算。

3.建筑结构的静力计算通常包括以下哪些内容：

（1）结构自重计算

（2）荷载计算

（3）内力计算

（4）截面尺寸计算

答案：ABCD

解题思路：静力计算是为了确定结构在静态荷载作用下的应力、变形和稳定性。

4.建筑结构的动力特性包括：

（1）自振频率

（2）阻尼比

（3）振型

（4）响应

答案：ABCD

解题思路：动力特性描述了结构在动态荷载作用下的振动特性，包括频率、阻尼、振型和响应。

5.抗震设计中，以下哪种结构体系有利于提高建筑物的抗震功能：

（1）框架结构

（2）剪力墙结构

（3）框架剪力墙结构

（4）筒体结构

答案：ABCD

解题思路：不同的结构体系具有不同的抗震功能，上述几种结构体系在抗震设计中均有应用，具体选择取决于建筑物的用途和设计要求。

6.在抗震设计中，以下哪种材料适用于基础部分：

（1）钢材

（2）混凝土

（3）木材

（4）铝合金

答案：AB

解题思路：基础部分需要承受整个建筑物的重量，因此需要使用具有高承载能力和耐久性的材料，如钢材和混凝土。

7.抗震设计中，以下哪种措施可以提高建筑物的抗震功能：

（1）增大基础埋深

（2）提高材料强度

（3）增加墙体厚度

（4）设置隔震装置

答案：ABCD

解题思路：提高建筑物的抗震功能可以通过多种方法实现，包括增强基础的稳定性、提高材料的强度、增加墙体的厚度以及采用隔震技术等。

8.抗震设计中，以下哪种计算方法适用于地震作用下结构内力分析：

（1）静力计算

（2）动力计算

（3）有限元分析

（4）经验公式计算

答案：BC

解题思路：地震作用下结构的内力分析需要考虑动力的因素，因此静力计算不足以准确评估结构在地震作用下的行为，动力计算和有限元分析是更为准确的方法。二、填空题1.建筑结构设计的基本要求是：安全性、适用性、耐久性、合理性。

2.结构体系是指建筑物中各个构件之间的相互连接方式，常见的结构体系有：框架结构、剪力墙结构、网架结构、筒体结构等。

3.抗震设计中，结构自振频率越低，建筑物的抗震功能越低。

4.抗震设计中，阻尼比越大，建筑物的耗能功能越好。

5.抗震设计中，提高材料强度的主要方法有：增加材料本身的强度、采用高强材料、合理设计构件截面等。

6.抗震设计中，提高建筑物的抗震功能的主要措施有：优化结构体系、设置隔震装置、加强节点连接等。

7.地震作用下，建筑物的响应包括：位移、速度、转动等。

8.抗震设计中，地震作用计算公式为：F=η·m·Δ。

答案及解题思路：

答案：

1.适用性

2.网架结构

3.低

4.耗能

5.无

6.无

7.速度

8.F=η·m·Δ

解题思路：

1.建筑结构设计的基本要求中，安全性是最基本的要求，适用性是指结构在正常使用条件下的功能，耐久性是指结构在长期使用中保持其功能的能力，合理性是指结构设计符合技术规范和实际需求。

2.结构体系是建筑结构设计的核心，网架结构是一种常见的结构体系，它具有分布均匀、承载能力强等特点。

3.结构自振频率是衡量建筑物抗震功能的重要指标，频率越低，建筑物越容易发生共振，抗震功能越差。

4.阻尼比是衡量建筑物耗能功能的指标，阻尼比越大，建筑物在地震中吸收的能量越多，抗震功能越好。

5.提高材料强度是提高抗震功能的基础，可以通过增加材料本身的强度、采用高强材料、合理设计构件截面等方法实现。

6.提高建筑物的抗震功能需要从多个方面入手，包括优化结构体系、设置隔震装置、加强节点连接等。

7.地震作用下，建筑物的响应包括位移、速度和转动，这些响应是衡量建筑物抗震功能的重要指标。

8.地震作用计算公式F=η·m·Δ中，F表示地震作用力，η表示阻尼比，m表示质量，Δ表示位移。该公式是根据结构动力学原理推导出来的，用于计算地震作用下结构所受的地震作用力。三、判断题1.建筑结构设计只关注结构的承载作用，而不考虑结构的围护作用。（×）

解题思路：建筑结构设计不仅要考虑结构的承载作用，还要考虑结构的围护作用，如保温、隔热、防水等，以保证建筑物的整体功能。

2.结构体系对建筑物的抗震功能没有影响。（×）

解题思路：结构体系对建筑物的抗震功能有直接影响。合理的结构体系可以有效地分散和传递地震能量，提高建筑物的抗震能力。

3.自振频率越高，建筑物的抗震功能越好。（×）

解题思路：自振频率过高可能导致建筑物的振动响应过大，反而降低抗震功能。合理的自振频率应与地震波频率相匹配，以减少共振效应。

4.阻尼比越大，建筑物的抗震功能越差。（×）

解题思路：阻尼比是衡量结构阻尼特性的参数，阻尼比越大，结构的耗能能力越强，有利于提高抗震功能。

5.提高材料强度是提高建筑物抗震功能的唯一方法。（×）

解题思路：提高材料强度是提高抗震功能的一种方法，但并非唯一。优化结构体系、采用合理的抗震设计措施等也是提高抗震功能的重要途径。

6.抗震设计中，优化结构体系是提高建筑物抗震功能的关键措施。（√）

解题思路：优化结构体系可以有效地提高建筑物的抗震功能，如采用框架剪力墙结构、多跨连续梁等。

7.地震作用下，建筑物的位移越小，抗震功能越好。（√）

解题思路：地震作用下，建筑物的位移越小，说明结构的变形能力越强，抗震功能越好。

8.抗震设计中，地震作用计算公式为地震作用系数乘以结构自重。（√）

解题思路：地震作用计算公式为地震作用系数乘以结构自重，这是抗震设计中常用的计算方法。四、简答题1.简述建筑结构设计的基本要求。

建筑结构设计的基本要求包括安全性、适用性、耐久性、经济性、美观性和合理性。安全性要求结构在正常使用和极限状态下均能保持稳定，不发生破坏；适用性要求结构在正常使用条件下具有良好的使用功能；耐久性要求结构在使用年限内保持良好的功能；经济性要求在满足上述要求的前提下，合理选择材料、构造和施工方法；美观性要求结构形式与建筑风格协调，具有一定的艺术性；合理性要求结构设计符合相关规范和标准。

2.简述常见的建筑结构体系及其特点。

常见的建筑结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构、桁架结构、网架结构等。

框架结构：具有良好的抗侧力功能和空间灵活性，适用于多层和高层建筑。

剪力墙结构：抗侧力功能好，适用于高层住宅和办公楼。

框架剪力墙结构：结合了框架和剪力墙的优点，适用于多种建筑类型。

筒体结构：抗侧力功能好，适用于超高层建筑。

桁架结构：适用于大跨度、大空间建筑。

网架结构：适用于大跨度、大空间建筑，具有良好的经济性和抗侧力功能。

3.简述提高建筑物抗震功能的主要措施。

提高建筑物抗震功能的主要措施包括：

采用适当的抗震设计规范和标准。

选择合适的抗震结构体系。

合理布置抗震构件，如抗震缝、抗震墙等。

采用高抗震功能的材料。

对建筑进行抗震加固处理，如增设抗震框架、加固梁柱等。

进行地震反应分析和抗震设计。

4.简述地震作用下建筑物的响应。

地震作用下建筑物的响应包括：

结构位移：地震波引起结构发生振动，导致结构产生位移。

结构内力：地震波引起结构振动，使结构内部产生内力。

结构变形：地震波引起结构振动，使结构产生变形。

结构破坏：当结构内力超过材料的极限强度时，结构可能发生破坏。

5.简述地震作用计算公式的原理。

地震作用计算公式基于地震波的加速度、建筑物的自重、结构的质量和刚度等因素，通过动力分析或反应谱分析等方法计算得到。计算公式通常包括以下步骤：

确定地震波加速度时程。

计算结构的自振周期和阻尼比。

应用反应谱法或时程分析法计算结构的响应。

根据计算结果确定结构的地震作用力。

答案及解题思路：

1.答案：安全性、适用性、耐久性、经济性、美观性和合理性。

解题思路：根据建筑结构设计的基本原则，逐条列出设计要求。

2.答案：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构、桁架结构、网架结构等。

解题思路：列举常见结构体系，并简要描述其特点。

3.答案：采用抗震规范、选择抗震结构体系、合理布置抗震构件、使用高抗震功能材料、抗震加固等。

解题思路：根据提高抗震功能的方法，列举具体措施。

4.答案：结构位移、结构内力、结构变形、结构破坏。

解题思路：根据地震作用下建筑物的响应，列举可能出现的现象。

5.答案：基于地震波加速度、自重、质量、刚度等因素，通过动力分析或反应谱分析计算。

解题思路：解释地震作用计算公式的原理，包括计算步骤和方法。五、论述题1.阐述建筑结构设计在抗震设计中的重要性。

论述内容：

建筑结构设计在抗震设计中具有的作用。合理的结构设计可以保证建筑物在地震作用下的整体稳定性，避免结构破坏和倒塌。通过优化结构体系，可以提高建筑物的抗震功能，减少地震造成的损失。建筑结构设计还需考虑地震作用下的动力响应，保证建筑物的安全性、耐久性和舒适性。

2.分析抗震设计中，优化结构体系对提高建筑物抗震功能的作用。

论述内容：

优化结构体系是提高建筑物抗震功能的关键措施。具体作用包括：

提高结构的整体刚度，增强抗侧力能力；

降低结构的自振频率，减小地震作用下的振动幅度；

优化结构质量分布，减少地震作用下的动力放大效应；

提高结构的延性，增强在地震作用下的变形能力。

3.探讨提高建筑物抗震功能的方法及其在实际工程中的应用。

论述内容：

提高建筑物抗震功能的方法包括：

采用合理的结构体系，如框架结构、剪力墙结构等；

加强基础和地基处理，提高地基的抗震功能；

采用高强度、高延性的建筑材料；

优化建筑物的尺寸和形状，减小地震作用下的动力放大效应；

在实际工程中，如汶川地震后的重建工程，通过以上方法提高了建筑物的抗震功能。

4.分析地震作用下，建筑物的位移、速度和加速度之间的关系。

论述内容：

地震作用下，建筑物的位移、速度和加速度之间存在以下关系：

位移是速度的积分，速度是加速度的积分；

地震波的作用使建筑物产生周期性振动，位移、速度和加速度之间呈正比关系；

在地震波峰值处，加速度最大，速度次之，位移最小。

5.讨论抗震设计中，地震作用计算公式的选择及影响因素。

论述内容：

抗震设计中，地震作用计算公式的选择应考虑以下因素：

地震烈度和地震动参数，如峰值加速度、反应谱等；

建筑物的结构类型和高度；

地基条件；

地震作用计算方法，如反应谱法、时程分析法等。

答案及解题思路：

答案：

1.建筑结构设计在抗震设计中的重要性体现在保证建筑物整体稳定性、提高抗震功能、减小地震损失等方面。

2.优化结构体系可以增强抗侧力能力、降低振动幅度、减少动力放大效应、提高变形能力等。

3.提高建筑物抗震功能的方法包括采用合理结构体系、加强基础处理、采用高强度材料、优化尺寸和形状等。

4.地震作用下，位移、速度和加速度之间存在正比关系，且在地震波峰值处加速度最大，速度次之，位移最小。

5.地震作用计算公式的选择应考虑地震烈度、地震动参数、结构类型、地基条件等因素。

解题思路：

1.结合建筑结构设计在抗震设计中的作用，阐述其在保证建筑物安全、减小损失等方面的作用。

2.分析优化结构体系对提高建筑物抗震功能的具体作用，如提高抗侧力能力、降低振动幅度等。

3.列举提高建筑物抗震功能的方法，并结合实际工程案例说明其应用。

4.通过公式和物理概念，阐述地震作用下位移、速度和加速度之间的关系。

5.分析地震作用计算公式的选择因素，结合相关理论和实际案例进行讨论。六、计算题1.计算一幢建筑物的自振频率。

题目内容：

某建筑物采用钢筋混凝土框架结构，结构质量为\(M=10^6\)kg，弹性刚度为\(K=5\times10^8\)N/m。计算该建筑物的自振频率\(\omega\)（单位：rad/s）。

2.计算一幢建筑物的阻尼比。

题目内容：

已知某建筑物的自振频率为\(\omega_n=1\)rad/s，阻尼系数为\(c=2\times10^4\)N·s/m，计算该建筑物的阻尼比\(\xi\)。

3.计算一幢建筑物在地震作用下的最大位移。

题目内容：

某地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为\(0.2g\)。一幢建筑物质量\(M=10^6\)kg，阻尼比\(\xi=0.05\)，自振频率\(\omega_n=0.5\)rad/s。计算该建筑物在地震作用下的最大位移\(\Delta_{max}\)。

4.计算一幢建筑物在地震作用下的最大速度。

题目内容：

根据上题中的数据，计算该建筑物在地震作用下的最大速度\(v_{max}\)。

5.计算一幢建筑物在地震作用下的最大加速度。

题目内容：

根据上题中的数据，计算该建筑物在地震作用下的最大加速度\(a_{max}\)。

答案及解题思路：

1.答案：

\[

\omega=\sqrt{\frac{K}{M}}=\sqrt{\frac{5\times10^8}{10^6}}=50\text{rad/s}

\]

解题思路：

自振频率\(\omega\)是通过结构的质量\(M\)和弹性刚度\(K\)计算得到的，公式为\(\omega=\sqrt{\frac{K}{M}}\)。

2.答案：

\[

\xi=\frac{c}{2\omega_nM}=\frac{2\times10^4}{2\times1\times10^6}=0.01

\]

解题思路：

阻尼比\(\xi\)是通过阻尼系数\(c\)和自振频率\(\omega_n\)以及结构质量\(M\)计算得到的，公式为\(\xi=\frac{c}{2\omega_nM}\)。

3.答案：

\[

\Delta_{max}=\frac{1}{\xi}\cdot\frac{\omega_n}{\sqrt{1\xi^2}}\cdot\sqrt{0.2g}\cdotM

\]

解题思路：

最大位移\(\Delta_{max}\)可以通过动力放大系数计算得到，公式为\(\Delta_{max}=\frac{1}{\xi}\cdot\frac{\omega_n}{\sqrt{1\xi^2}}\cdot\sqrt{0.2g}\cdotM\)，其中\(g\)为重力加速度。

4.答案：

\[

v_{max}=\omega_n\cdot\Delta_{max}

\]

解题思路：

最大速度\(v_{max}\)是最大位移\(\Delta_{max}\)与自振频率\(\omega_n\)的乘积。

5.答案：

\[

a_{max}=\omega_n^2\cdot\Delta_{max}

\]

解题思路：

最大加速度\(a_{max}\)是最大位移\(\Delta_{max}\)与自振频率\(\omega_n\)的平方的乘积。七、设计题1.设计一幢框架结构的建筑，包括材料选择、构件尺寸、节点连接等。

设计要求：

建筑类型：住宅楼

地震设防烈度：7度

建筑层数：12层

抗震等级：二级

结构布置：一层地下室，地上12层

建筑面积：12000平方米

2.设计一幢剪力墙结构的建筑，包括材料选择、构件尺寸、节点连接等。

设计要求：

建筑类型：办公楼

地震设防烈度：8度

建筑层数：18层

抗震等级：一级

结构布置：一层地下室，地上18层

建筑面积：24000平方米

3.设计一幢框架剪力墙结构的建筑，包括材料选择