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建筑结构抗震设计习题解答 李国强版

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建筑结构抗震设计（第三版）

李国强

第一章的习题答案

1. 震级是衡量一次地震强弱程度（即所释放能量的大小）的指标。地震烈度是衡量一次地震时某地区地面震动强弱程度的尺度。震级大时，烈度就高；但某地区地震烈度同时还受震中距和地质条件的影响。

2. 参见教材第10面。

3. 大烈度地震是小概率事件，小烈度地震发生概率较高，可根据地震烈度的超越概率确定小、中、大烈度地震；由统计关系：小震烈度＝基本烈度－1.55度；大震烈度＝基本烈度＋1.00度。

4. 概念设计为结构抗震设计提出应注意的基本原则，具有指导性的意义；抗震计算为结构或构件达到抗震目的提供具体数据和要求；构造措施从结构的整体性、锚固连接等方面保证抗震计算结果的有效性以及弥补部分情况无法进行正确、简洁计算的缺陷。

5. 结构延性好意味可容许结构产生一定的弹塑性变形，通过结构一定程度的弹塑性变形耗散地震能量，从而减小截面尺寸，降低造价；同时可避免产生结构的倒塌。

第二章的习题答案

1. 地震波中与土层固有周期相一致或相近的波传至地面时，其振幅被放大；与土层固有周期相差较大的波传至地面时，其振幅被衰减甚至完全过滤掉了。因此土层固有周期与地震动的卓越周期相近，

2. 考虑材料的动力下的承载力大于静力下的承载力；材料在地震下地基承载力的安全储备可低于一般情况下的安全储备，因此地基的抗震承载力高于静力承载力。

3. 土层的地质年代；土体中的粘粒含量；地下水位；上覆非液化土层厚度；地震的烈度和作用时间。

4. a 中软场地上的建筑物抗震性能比中硬场地上的建筑物抗震性能要差（建筑物条件均同）。

b. 粉土中粘粒含量百分率愈大,则愈容易液化.

c．液化指数越小，地震时地面喷水冒砂现象越轻微。

d．地基的抗震承载力为承受竖向荷载的能力。 5. smvm5.2444208.32602.82008.51802.220 因mv小于sm250，场地为中软场地。

6. 设计地震分组为第二组，烈度为7度，取80N

砂土的临界标贯值：)(1.09.00wscrddNN，其中mdw5.1

土层厚度：第i实测标贯点所代表的土层厚度的上界取上部非液化土层的底面或第1i实测标贯点所代表土层的底面；其下界取下部非液化土层的顶面或相邻实测标贯点的深度的均值。

由计算结果可知：场地的液化程度为中等。

第三章的习题解答

一、 问答题

1． 高度≤40m，以剪切变形为主，质量、刚度分布较均匀的结构采用底部剪力法计算；其他结构采用振型分解反应譜法计算；重要建筑、超高层建筑或特别不规则建筑采用时程分析法补充计算。

2． 结构由地震产生的位移、速度、加速度、内力及变形等称为结构的地震反应；结构由地震引起惯性，而由惯性产生的动力作用称为结构的地震作用。

3． 在一个确定的地震运动下，各种结构体系的最大地震加速度反应与自振周期间的关系曲线称为地震反应譜；将不同地震运动下的结构的地震反应譜按可靠度的原理进行平滑处理得到的地震反应譜称为设计反测点 测点深度

（m） 土层厚度

（m） 标准贯入度 土层中点

深度（m） 权函数

iw 液化指数

IEI 实测值 临界值

0 － 1.0 未测 不计算 － 不计算 0

1 2.0 1.5 3.0 5 7.6 1.75 10 5.13

2 3.0 1.5 7 8.4 3.25 10 2.50

－ 2.0 未测 不液化 － 不计算 0

3 7.0 1.5 3.4 11 7.10 6.75 8.25 0

4 8.0 1.9 14 7.16 8.45 6.55 0

－ 6.6 未测 不计算 － 不计算 0

Σ 16.0 7.63 应譜。

4． 重力荷载＝恒载＋部分活载；活载取值取决于活载的变异程度，变异大者取值大。

5． 反映地震烈度对地面运动影响程度的系数称为地震系数；反映结构在不同烈度地震作用下，结构加速度与其自振周期的关系的系数称为地震影响系数。二者的影响对象不一样；但两者间有着直接的关系，地震影响系数与地震系数呈线性关系。

6． 软场地的刚度较小，其自振周期较长，不同振动混合在一起的地震波传入后，与场地自振周期接近的振动波得以保留或放大，反之则衰减或滤掉；因此软场地的Tg＞硬场地的Tg。远震经过的距离长，高频波（振动周期短）易衰减，保留下来的成分多为长周期的低频波，因此远震的Tg要大一些。

7． 进行小震作用下的结构承载力和变形能力的计算，以保证结构的安全性；进行大震作用下的结构的弹塑变形能力的计算，以保证结构不倒塌。

8． 一般结构应采用非线性时程分析法计算，层数不多、刚度无突变的钢筋混凝土、钢结构的框架结构、厂房结构可采用简化计算方法。

9． 结构楼层按其构件实际尺寸、配筋和材料强度计算得到的抗剪能力与大震作用下楼层应承受的弹性地震剪力的比值称为楼层屈服强度系数。

10． 根据楼层屈服强度系数的分布来判断：如其沿高度分布较均匀时，薄弱层为底层，如分布不均匀时，薄弱层为楼层屈服强度系数较小的楼层；厂房结构的薄弱层为上柱层。

11． 大跨度结构、高耸结构、超高层结构等需考虑竖向地震作用。

12． 原因为：a．动力荷载下材料强度高于静力荷载下材料强度；

b．地震作用下的结构可靠度要求可低于一般条件下结构的可

靠度要求。

二、 计算题

1．解：m416002208002111kNkkk

m208002080022112kNkkk m20800222kNkk

所以频率方程为：010508.208.208.2516.4422

即： 03264.4524.65222

1589.0503264.42542.312.31221 s13986.01

0891.1503264.42542.312.31222 s10436.12

1618.11008.21016.41589.054412112111121kkmxx

1618.01008.21016.40891.154412112211222kkmxx

2．解：查表3－2，得 sTg35.0

查表3－3，得 16.0max

因 gTT1，故 1234.016.0467.035.009.1

gTT21.0、 gTT31.0 故 16.02、16.03

363.11018.1667.07.2334.07.21018.1667.07.2334.07.242242111iiiixmxm

429.01018.1666.07.2667.07.21018.1666.07.2667.07.242242222－－iiiixmxm

063.01018.1035.37.2019.47.21018.1035.37.2019.47.242242333iiiixmxm

质点上的地震作用：

第一振型下：68.151x1111111＝＝GF Nk

36.303x2211121＝＝GF Nk

75.302x3311131＝＝GF Nk

第二振型下：47.123x1122212＝＝GF Nk 28.123x2222222＝＝GF Nk

41.123x3322232＝＝GF Nk

第二振型下：08.110x1133313＝＝GF Nk

13.83x2233323＝＝GF Nk

26.18x3333333＝＝GF Nk

各振型下，各层中柱上的剪力：

第一振型下：84.753VNk； 52.2272VNk ；90.3781VNk。

第二振型下：74.613VNk；38.1232VNk； 67.611VNk。

第三振型下：04.553VNk； 47.132VNk； 60.221VNk。

组合后的柱上剪力：

22.11204.5574.6184.752223VNk

17.25947.1338.12352.2272222VNk

55.38460.2267.6190.3782221VNk

层间位移和总位移：

mKV00157.024500055.384111

mKV00133.019500017.259222

mKV00115.09800022.112333

m00405.0321

3．解：查表3－2，得 sTg45.0

查表3－3，得 16.0max

因ggTTT5，1053.016.0716.045.009. kNmgGeq8.24381045.5985.11062.1161085.085.03

kNGFeqEk81.2568.24381053.0

kN...........FHGHGFEknii025751745595128511056621168125606730156621161111

kN...........FHGHGFEknii24104517455951285110566211681256067301512851101222

kN...........FHGHGFEknii267851745595128511056621168125606730151745591333

kNFFEknn28.1781.2560673.0

kNFFVn54.9533；kNFVV78.199232；kNFVV81.256121。

4．解：采用能量法

mKGuii0935.0583982546301611；mKGuuii16936.026212；

mKGuuii22923.036323；mKGuuii28324.046434

mKGuuii31758.056545； mKGuuii33287.066656

05.33083329.069503176.02832.02292.01694.093300935.010360222222261iiiuG

72.126063329.069503176.02832.02292.01694.093300935.01036061uGii

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建筑结构抗震习题及答案

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建筑结构抗震习题及答案

地震是自然界中一种常见的地质灾害，给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。在建筑设计和施工中，抗震性能成为了一个重要的考量因素。本文将通过一些习题，探讨建筑结构抗震的相关知识，并提供相应的答案。

习题一：什么是地震力？

答案：地震力是指地震作用下作用在建筑结构上的力。地震力的大小与地震的震级、震源距离、地震波传播路径和建筑结构的特性有关。建筑结构必须具备足够的抗震能力，以承受地震力的作用。

习题二：建筑结构的抗震能力受哪些因素影响？

答案：建筑结构的抗震能力受到多个因素的影响。首先，结构的材料和施工质量是决定抗震性能的重要因素。其次，结构的形式和布局也会影响其抗震能力。此外，地基的稳定性和土壤的性质也是影响抗震性能的重要因素。

习题三：什么是地震设计？

答案：地震设计是指在建筑结构设计中考虑地震力作用的过程。地震设计的目标是确保建筑结构在地震发生时具备足够的抗震能力，以保护人们的生命安全和财产安全。地震设计需要根据地震的可能性和地震力的大小，采取相应的设计措施。

习题四：常见的抗震设计措施有哪些？

答案：常见的抗震设计措施包括结构的抗震加固和抗震设防。抗震加固是指对已有的建筑结构进行改造，增加其抗震能力。常见的加固方法包括增加剪力墙、加固柱子、加固梁等。抗震设防是指在新建建筑结构设计中采取一系列的措施，使其具备足够的抗震能力。常见的设防措施包括设置抗震支撑、合理布置结构的刚度和强度等。

习题五：什么是抗震设防烈度？

答案：抗震设防烈度是指根据地震波的性质和建筑结构的特点，确定建筑结构所需的抗震能力的指标。抗震设防烈度包括水平地震加速度、地震波的周期和地震波的峰值加速度等参数。不同地区的抗震设防烈度可能会有所不同。

习题六：什么是地震波？

答案：地震波是地震能量传播的结果，是地震时地面上的振动。地震波的传播速度与地震波的类型和传播介质有关。地震波可以分为纵波和横波，纵波传播速度较快，横波传播速度较慢。地震波的传播路径和传播特性会对建筑结构的抗震能力产生影响。

建筑结构抗震设计习题及答案

建筑结构抗震设计习题及答案

结构地震反应分析与抗震验算计算题

3.1 单自由度体系，结构自振周期T=0.5S，质点重量G=200kN，位于设防烈度为8 度的Ⅱ类场地上，该地区的设计基本地震加速度为0．30g，设计地震分组为第一组，试计算结构在多遇地霞作用时的水平地震作用。

3.2 结构同题3．1，位于设防烈度为8度的Ⅳ类场地上，该地区的设计基本地震加速度为0.20g，设计地设分组为第二组，试计算结构在多遇地震作用时的水平地震作用。

3.3 钢筋混凝土框架结构如图所示，横梁刚度为无穷大，混凝土强度等级均为C25，一层柱截面450mm×450mm，二、三层柱截面均为 400mm×400mm，试用能量法计算结构的自振周期 T1。

3.4 题3．2的框架结构位于设防烈度为8度的Ⅱ类场地上，该地区的设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第二组，试用底部剪力法计算结构在多遇地震作用时的水平地震作用。

3.5 三层框架结构如图所示，横梁刚度为无穷大，位于设防烈度为8度的Ⅱ类场地上，该地区的设计基本地震加速为0.30g, 设计地震分组为第一组。结构各层的层间侧移刚度分别为k1=7.5×105kN／m，k2=9.1×105kN／m，k3=8.5×105 kN／m，各质点的质量分别为m1=2×106kg, m2=2×106kg, m3=1.5×105kg，结构的自震频率分别为ω1＝9.62rad/s, ω2=26.88

rad/s, ω3=39.70 rad/s, 各振型分别为：

要求：

①用振型分解反应谱法计算结构在多遇地震作用时各层的层间地震剪力；

②用底部剪力法计算结构在多遇地震作用时各层的层间地震剪力。

3.6 已知某两个质点的弹性体系（图3-6），其层间刚度为k1=k2=20800kN／m，，质点质量为m1=m2=50×103kg。试求该体系的自振周期和振型。

3.7 有一钢筋混凝土三层框架（图3-7），位于Ⅱ类场地，设计基本加速度为0.2g，设计地震组别为第一组，已知结构各阶周期和振型为T1＝0.467s ，T2＝0.208s，T3=0.134s，

建筑结构抗震设计李国强(总结)

建筑结构抗震设计李国强(总结)

地震:因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动

震源:地壳岩层发生断裂破坏、错动，产生剧烈振动的地方

震中:震源正上方的地面位置

极震区:在震中附近，振动最剧烈、破坏最严重的地区

震中距:地面某点至震中的距离

震源深度:震中到震源的距离或震源到地面的垂直距离

构造地震:亦称“断层地震”，是由于地壳发生断层引起的，地壳在构造运动中发生变形，当变形超过岩石的承受能力，岩石就发生断裂，在构造运动中，长期积累的能量迅速释放，造成岩石振动，从而形成地震

地震波(体波和面波):地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播

体波:通过地球本体传递的波，包括纵波和横波

纵波:由震源向外传递的压缩波，质点的振动方向与波的前进方向一致

横波:由震源向外传递的剪切波，质点的振动方向与波的前进方向垂直

面波:沿介质表面(或地球地面)及其附近传播的波

纵波最快，横波次之，面波最慢，当横波或面波到达时地面振动最强烈

地震动三要素:峰值、频谱、持续时间

地震烈度:一次地震对某一地区的影响和破坏程度

影响烈度的因素:震级、震中距，震源深度、地质构造和地基条件等

地震灾害的表现:

地表破坏(地裂缝与变形、喷砂冒水、河床变位、地面下沉、滑坡塌方)

工程建筑物破坏(承载力不足引起的破坏、结构丧失整体性)

次生灾害(火灾、毒气泄漏、放射性污染、滑坡泥石流、海啸)

抗震设防:各类工程结构按照规定的可靠性要求和技术经济水平所确定的统一抗震技术要求，是对房屋进行抗震设计和采取抗震构造措施来达到抗震效果的过程

基本烈度:即设防烈度,一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值

抗震设防烈度:按国家批准权限审定作为一个地区抗震设防依据的地震烈度

抗震设防目标:小震不坏,中震可修,大震不倒

两阶段抗震设计方法:

强度验算(以小震验算承载力,结构弹性变形)第一水准设防

通过构造措施保证结构必要的变形能力(中震可修得到保证)第二水准设防

工程结构荷载与可靠度分析李国强课后习题答案

工程结构荷载与可靠度分析李国强课后习题答案

第一章 荷载类型

1、荷载与作用在概念上有何不同

荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。

作用：能使结构产生效应的各种因素总称。

2、说明直接作用和间接作用的区别。

将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。只有直接作用才可称为荷载。

3、作用有哪些类型请举例说明哪些是直接作用哪些是间接作用

①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用

②随空间位置变异分类：固定作用、可动作用

③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。

4、什么是效应是不是只有直接作用才能产生效应

效应：作用在结构上的荷载会使结构产生内力、变形等。不是。

第二章 重力

1、结构自重如何计算

将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件，先计算基本构件的重量，然后叠加即得到结构总自重。

2、土的重度与有效重度有何区别成层土的自重应力如何计算

土的天然重度即单位体积中土颗粒所受的重力。如果土层位于地下水位以下，由于受到水的浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为土的有效重度。

3、何谓基本雪压影响基本雪压的主要因素有哪些

基本雪压是指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。

主要因素：雪深、雪重度、海拔高度、基本雪压的统计。

4、说明影响屋面雪压的主要因素及原因。 主要因素：风的漂积作用、屋面坡度对积雪的影响（一般随坡度的增加而减小，原因是风的作用和雪滑移）、屋面温度（屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也使雪滑移更易发生）。

5、说明车列荷载与车道荷载的区别。

车列荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；

车道荷载则不考虑车的尺寸及车的排列，将车道荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。

第三章 侧压力

1. 什么是土的侧压力其大小与分布规律与哪些因素有关