2025年建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.根據(jù)我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2021），“小震不壞，中震可修，大震不倒”中的“中震”對(duì)應(yīng)的50年超越概率為（）A.63.2%B.10%C.2%-3%D.50%答案：B2.下列地震波中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞最大的是（）A.縱波（P波）B.橫波（S波）C.面波（L波）D.體波答案：C3.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，為使剪力墻承擔(dān)大部分水平地震作用，剪力墻的間距應(yīng)滿足（）A.不大于2倍樓面寬度B.不大于3倍樓面寬度C.不大于4倍樓面寬度D.無嚴(yán)格限制答案：C4.某8度設(shè)防區(qū)（0.2g）的多層砌體房屋，其構(gòu)造柱最小截面尺寸應(yīng)為（）A.180mm×180mmB.240mm×180mmC.240mm×240mmD.300mm×240mm答案：B5.反應(yīng)譜法中，地震影響系數(shù)α的取值與下列哪項(xiàng)無關(guān)（）A.結(jié)構(gòu)阻尼比B.場(chǎng)地類別C.結(jié)構(gòu)自振周期D.結(jié)構(gòu)總高度答案：D6.下列結(jié)構(gòu)體系中，抗震性能最差的是（）A.框架結(jié)構(gòu)B.框架-核心筒結(jié)構(gòu)C.砌體結(jié)構(gòu)D.剪力墻結(jié)構(gòu)答案：C7.計(jì)算樓層水平地震剪力時(shí)，需對(duì)樓層最小地震剪力系數(shù)（剪重比）進(jìn)行控制，其目的是（）A.避免長周期結(jié)構(gòu)因地震動(dòng)輸入能量不足導(dǎo)致計(jì)算剪力偏小B.保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗扭剛度C.限制結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移D.控制結(jié)構(gòu)層間位移角答案：A8.隔震結(jié)構(gòu)中，隔震層的水平剛度應(yīng)（）非隔震結(jié)構(gòu)的水平剛度A.遠(yuǎn)大于B.遠(yuǎn)小于C.等于D.無明確關(guān)系答案：B9.某3層框架結(jié)構(gòu)，設(shè)防烈度8度（0.2g），場(chǎng)地類別Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組第一組。若結(jié)構(gòu)基本周期T?=0.6s，其地震影響系數(shù)α?的取值為（）（已知α_max=0.16，Tg=0.35s，γ=0.9，η?=1.0）A.0.16B.0.12C.0.08D.0.05答案：B（計(jì)算過程：T?=0.6s>Tg=0.35s，處于反應(yīng)譜下降段，α?=(Tg/T?)^γ×η?×α_max=(0.35/0.6)^0.9×1.0×0.16≈0.12）10.鋼筋混凝土框架柱的軸壓比限值主要是為了保證（）A.柱的受彎承載力B.柱的延性C.柱的抗剪承載力D.柱與梁的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.地震按成因可分為構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震和誘發(fā)地震，其中對(duì)建筑工程影響最大的是（構(gòu)造地震）。2.我國抗震設(shè)防烈度共分為（12）度，其中6度及以上地區(qū)需進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。3.場(chǎng)地土的剛性一般用（剪切波速）劃分，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，場(chǎng)地類別分為（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）四類。4.結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)包括（位移）、（速度）和（加速度）反應(yīng)，其中（加速度）反應(yīng)是計(jì)算地震作用的關(guān)鍵參數(shù)。5.多遇地震作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比通常?。?.05）；當(dāng)采用鋼支撐-混凝土框架結(jié)構(gòu)時(shí)，阻尼比可?。?.04）。6.框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的原則，其中“強(qiáng)柱弱梁”的核心是（使塑性鉸優(yōu)先在梁端出現(xiàn)，避免柱端過早破壞）。7.砌體結(jié)構(gòu)中，設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱的主要作用是（增強(qiáng)墻體的抗剪能力，約束墻體變形，提高結(jié)構(gòu)延性）；設(shè)置圈梁的主要作用是（增強(qiáng)房屋的整體性，協(xié)調(diào)各部分變形，防止因地基不均勻沉降或地震引起的墻體開裂）。8.消能減震結(jié)構(gòu)中，常用的消能器類型包括（金屬屈服型）、（摩擦型）、（黏滯型）和（黏彈性型）。9.某10層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)防烈度8度（0.2g），其最大適用高度為（100m）（根據(jù)2021版規(guī)范，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)8度0.2g時(shí)最大高度為100m）。10.樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)ξy是指（樓層實(shí)際抗剪承載力）與（樓層彈性地震剪力）的比值，ξy越小，結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)生屈服的可能性越（大）。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述抗震概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。答：抗震概念設(shè)計(jì)是基于地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的設(shè)計(jì)原則與方法，主要內(nèi)容包括：（1）場(chǎng)地選擇：避開地震斷裂帶、軟弱土、液化土等不利場(chǎng)地，選擇堅(jiān)硬或中硬場(chǎng)地；（2）結(jié)構(gòu)體系：選擇規(guī)則、均勻、對(duì)稱的結(jié)構(gòu)體系，避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；優(yōu)先采用多道抗震防線（如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)）；（3）結(jié)構(gòu)布置：控制結(jié)構(gòu)的高寬比、層間剛度比、位移比等參數(shù)，確保結(jié)構(gòu)整體剛度和變形協(xié)調(diào)；（4）材料與構(gòu)造：采用延性好的材料（如鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)），通過構(gòu)造措施（如加密箍筋、設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁）提高結(jié)構(gòu)延性；（5）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件處理：確保填充墻、女兒墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)可靠連接，避免地震時(shí)墜落傷人。2.說明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的產(chǎn)生原因及控制措施。答：扭轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生的原因：結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則（如質(zhì)量中心與剛度中心不重合），或地震動(dòng)輸入包含扭轉(zhuǎn)分量，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在水平地震作用下產(chǎn)生繞質(zhì)心的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)?？刂拼胧海?）平面布置時(shí)，使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心（m）與剛度中心（k）盡量重合，減小偏心距e=|m-k|；（2）限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)位移比（即樓層最大彈性水平位移與平均水平位移的比值），多遇地震下扭轉(zhuǎn)位移比不宜大于1.2，超過1.5時(shí)需調(diào)整平面布置；（3）增加結(jié)構(gòu)抗扭剛度，如在平面凹角、邊緣等部位設(shè)置剪力墻或支撐；（4）對(duì)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯的結(jié)構(gòu)，需進(jìn)行雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算。3.比較隔震結(jié)構(gòu)與消能減震結(jié)構(gòu)的工作原理及適用場(chǎng)景。答：工作原理：（1）隔震結(jié)構(gòu)：通過在結(jié)構(gòu)底部或?qū)娱g設(shè)置隔震裝置（如疊層橡膠隔震支座），延長結(jié)構(gòu)自振周期（通常從0.2-0.5s延長至2-5s），避開地震動(dòng)的主要能量周期（0.1-1.5s），從而減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)；（2）消能減震結(jié)構(gòu)：在結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能器（如黏滯阻尼器、金屬阻尼器），地震時(shí)消能器通過變形或摩擦消耗地震輸入能量，減少主體結(jié)構(gòu)的能量吸收，降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)。適用場(chǎng)景：（1）隔震結(jié)構(gòu)適用于場(chǎng)地條件較好（如Ⅰ、Ⅱ類場(chǎng)地）、結(jié)構(gòu)高度較低（一般不超過50m）、對(duì)地震響應(yīng)敏感的重要建筑（如醫(yī)院、學(xué)校）；（2）消能減震結(jié)構(gòu)適用于結(jié)構(gòu)高度較高、平面或豎向不規(guī)則、需要提高抗震性能的建筑（如超限高層建筑、既有建筑加固）。4.簡述鋼筋混凝土框架柱的抗震構(gòu)造要求（至少列出5項(xiàng)）。答：框架柱的抗震構(gòu)造要求包括：（1）截面尺寸：柱截面寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱直徑不宜小于350mm；剪跨比λ≤2的柱（短柱）需采取更嚴(yán)格的構(gòu)造措施；（2）軸壓比限值：根據(jù)設(shè)防烈度和結(jié)構(gòu)類型，軸壓比需滿足規(guī)范要求（如8度區(qū)框架柱軸壓比限值為0.85，采用復(fù)合箍筋時(shí)可放寬至0.9）；（3）縱向鋼筋：最小配筋率0.8%（中柱）、1.0%（邊柱、角柱），最大配筋率5%；鋼筋宜采用HRB400、HRB500級(jí)；（4）箍筋配置：柱端箍筋加密區(qū)長度取柱截面長邊尺寸、層間柱凈高的1/6和500mm中的最大值；加密區(qū)箍筋間距≤100mm，直徑≥8mm；采用復(fù)合箍筋（如井字復(fù)合箍）；（5）柱腳處理：柱根箍筋加密區(qū)長度不小于柱截面長邊尺寸和1/3層間柱凈高的較大值，箍筋間距≤100mm；（6）節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋：節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋配置應(yīng)滿足抗剪要求，間距不宜大于100mm，直徑與柱端箍筋相同。5.說明地震作用計(jì)算中“底部剪力法”的適用條件及計(jì)算步驟。答：適用條件：高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的多層結(jié)構(gòu)（如多層框架、多層砌體房屋）。計(jì)算步驟：（1）計(jì)算結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值G_i（各樓層永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.5倍可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）；（2）確定結(jié)構(gòu)基本周期T?（可通過經(jīng)驗(yàn)公式估算，如框架結(jié)構(gòu)T?=0.25+0.5×10^(-3)H^(3/2)）；（3）計(jì)算地震影響系數(shù)α?（根據(jù)場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組、結(jié)構(gòu)阻尼比和T?，查反應(yīng)譜曲線）；（4）計(jì)算結(jié)構(gòu)總水平地震作用（底部剪力）F_Ek=α?×G_eq（G_eq=0.85×ΣG_i）；（5）計(jì)算各樓層水平地震作用F_i=G_i×H_i×F_Ek×(1-δ_n)/Σ(G_j×H_j)（δ_n為頂部附加地震作用系數(shù)，T?≤1.4Tg時(shí)δ_n=0）；（6）對(duì)頂部附加地震作用ΔF_n=δ_n×F_Ek，需將其加到頂部樓層的水平地震作用中。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，層高均為3.6m，各樓層重力荷載代表值分別為G?=G?=G?=1200kN，G?=1000kN。設(shè)防烈度8度（0.2g），場(chǎng)地類別Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組第一組（Tg=0.35s），結(jié)構(gòu)基本周期T?=0.5s，阻尼比ζ=0.05。采用底部剪力法計(jì)算各樓層水平地震作用。解：（1）計(jì)算總重力荷載代表值G_eq=0.85×(G?+G?+G?+G?)=0.85×(1200×3+1000)=0.85×4600=3910kN（2）確定地震影響系數(shù)α?：T?=0.5s>Tg=0.35s，處于反應(yīng)譜下降段，α=(Tg/T?)^γ×η?×α_max已知γ=0.9（ζ=0.05時(shí)），η?=1.0（ζ=0.05時(shí)），α_max=0.16（8度0.2g）α?=(0.35/0.5)^0.9×1.0×0.16≈(0.7)^0.9×0.16≈0.724×0.16≈0.116（3）底部剪力F_Ek=α?×G_eq=0.116×3910≈453.56kN（4）計(jì)算各樓層高度H_i：H?=3.6m，H?=7.2m，H?=10.8m，H?=14.4m（5）計(jì)算Σ(G_j×H_j)=1200×3.6+1200×7.2+1200×10.8+1000×14.4=4320+8640+12960+14400=40320kN·m（6）頂部附加地震作用系數(shù)δ_n：T?=0.5s≤1.4Tg=1.4×0.35=0.49s？不，0.5>0.49，故δ_n=0.08T?+0.07=0.08×0.5+0.07=0.11（根據(jù)規(guī)范，當(dāng)T?>1.4Tg時(shí)，δ_n=0.08T?+0.07）ΔF_n=δ_n×F_Ek=0.11×453.56≈49.89kN（7）各樓層水平地震作用（未考慮ΔF_n時(shí)）：F_i=G_i×H_i×F_Ek×(1-δ_n)/Σ(G_j×H_j)(1-δ_n)=0.89F?=1200×3.6×453.56×0.89/40320≈(1200×3.6×453.56×0.89)/40320≈(1200×3.6×403.67)/40320≈(1200×3.6×0.01)≈43.2kNF?=1200×7.2×453.56×0.89/40320≈86.4kNF?=1200×10.8×453.56×0.89/40320≈129.6kNF?=1000×14.4×453.56×0.89/40320≈(1000×14.4×403.67)/40320≈(1000×14.4×0.01)≈144kN（8）考慮ΔF_n后，F(xiàn)?=144+49.89≈193.89kN最終各樓層水平地震作用：F?≈43.2kN，F(xiàn)?≈86.4kN，F(xiàn)?≈129.6kN，F(xiàn)?≈193.89kN2.某2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，底層柱截面為400mm×400mm，柱高3.6m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30（f_c=14.3N/mm2），縱筋采用HRB400（f_y=360N/mm2），箍筋采用HRB335（f_yv=300N/mm2）。設(shè)防烈度7度（0.15g），場(chǎng)地類別Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組第二組（Tg=0.40s），柱端截面組合剪力設(shè)計(jì)值V=120kN。驗(yàn)算該柱的斜截面抗剪承載力是否滿足要求（γ_RE=0.85，λ=3.0）。解：（1）計(jì)算柱的截面有效高度h_0=h-a_s=400-40=360mm（假設(shè)a_s=40mm）（2）剪跨比λ=3.0（題目給定），λ>3時(shí)取λ=3（3）柱端截面抗剪承載力公式：V≤(1/γ_RE)[0.42β_cf_tbh_0+f_yv(A_sv/s)h_0+0.056N]（注：當(dāng)N≤0.3f_cA時(shí)，取N=0.3f_cA；本題未給出軸力N，假設(shè)N=0）（4）f_t=1.43N/mm2（C30混凝土），b=400mm，h_0=360mm（5）計(jì)算第一項(xiàng)：0.42×1.0×1.43×400×360≈0.42×1.43×400×360≈0.42×1.43×144000≈0.42×205920≈86486.4N≈86.49kN（6）假設(shè)箍筋采用Φ8@100（A_sv=2×50.3=100.6mm2，s=100mm），則第二項(xiàng)：f_yv(A_sv/s)h_0=300×(100.6/100)×360≈300×1.006×360≈300×362.16≈108648N≈108.65kN（7）總抗剪承載力：(86.49+108.65)/0.85≈195.14/0.85≈229.58kN>V=120kN，滿足要求。五、案例分析題（20分）某6層框架結(jié)構(gòu)住宅，建于2010年，設(shè)防烈度8度（0.2g），場(chǎng)地類別Ⅲ類，設(shè)計(jì)地震分組第二組。2024年某地發(fā)生7.8級(jí)地震（相當(dāng)于8度強(qiáng)震），該建筑出現(xiàn)以下震害：（1）底層部分框架柱根部出現(xiàn)斜向裂縫，裂縫寬度0.5-1.0mm，部分柱混凝土剝落，縱筋外露；（2）頂層填充墻與框架梁交界處出現(xiàn)水平裂縫，部分填充墻角部出現(xiàn)45°斜裂縫；（3）樓梯間休息平臺(tái)梁與柱節(jié)點(diǎn)處混凝土酥碎，鋼筋屈曲。分析上述震害產(chǎn)生的原因，并提出針對(duì)性加固措施。答：震害原因分析：（1）底層框架柱根部斜裂縫：-底層柱為框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，地震時(shí)剪力和彎矩最大；-可能因柱端箍筋加密區(qū)長度不足或箍筋間距過大（如原設(shè)計(jì)箍筋間距150mm，未按8度區(qū)要求≤100mm），導(dǎo)致柱端抗剪承載力不足；-柱軸壓比可能超過規(guī)范限值（如原設(shè)計(jì)軸壓比0.95，超過8度區(qū)框架柱0.85的限值），導(dǎo)致混凝土過早壓潰；-柱剪跨比?。ㄈ缍讨?，易發(fā)生剪切破壞而非延性彎曲破壞。（2）頂層填充墻裂縫：-填充墻與框架梁未采用柔性連接（如原設(shè)計(jì)采用剛性砌筑），地震時(shí)框架梁與填充墻變形不協(xié)調(diào)，梁端向下變形導(dǎo)致填充墻頂部受拉，產(chǎn)生水平裂縫；-填充墻未設(shè)置構(gòu)造柱或水平系梁，墻片抗剪能力不足，在水平地震作用下產(chǎn)生45°斜裂縫；-頂層鞭梢效應(yīng)明顯（結(jié)構(gòu)頂部加速度放大），填充墻受到更大的慣性力。（3）樓梯間節(jié)點(diǎn)破壞：-樓梯間為框