2017-8-底部剪力法与振型分解反应谱法例题解答

结构抗震习题及答案

南阳理工学院 期末考试 批次专业：201701-建筑学(专升本)课程：建筑结构抗震(专升本)总时长：120分钟 1. ( 单选题 ) 考虑内力塑性重分布，可对框架结构的梁端负弯矩进行调幅（）(本题 2.5分) A、梁端塑性调幅应对水平地震作用产生的负弯矩进行 B、梁端塑性调幅应只对竖向恒荷载作用产生的负弯矩进行 C、梁端塑性调幅应对内力组合后的负弯矩进行 D、梁端塑性调幅应对竖向荷载作用产生的负弯矩进行 学生答案：D 标准答案：D 解析： 得分：2.5 2. ( 单选题 ) 为保证__________，则需进行结构非弹性地震反应分析。（）(本题 2.5分) A、小震不坏 B、中震可修 C、大震不倒 D、强震不倒 学生答案：C 标准答案：C 解析： 得分：2.5 3. ( 单选题 ) 受压构件的位移延性将随轴压比的增加而（）(本题2.5分) A、增大 B、减小 C、不变 D、说不清 学生答案：B 标准答案：B 解析： 得分：2.5 4. ( 单选题 ) 下面哪个不属于抗液化的措施？（）(本题2.5分) A、全部消除地基液化沉陷 B、部分消除液化地基沉陷 C、基础和上部结构处理 D、减小结构的整体刚度 学生答案：A 标准答案：D 解析： 得分：0 5. ( 单选题 ) 钢筋混凝土房屋的抗震等级应根据那些因素查表确定（）(本题 2.5分) A、抗震设防烈度、结构类型和房屋层数 B、抗震设防烈度、结构类型和房屋高度 C、抗震设防烈度、场地类型和房屋层数 D、抗震设防烈度、场地类型和房屋高度 学生答案：B 标准答案：B 解析： 得分：2.5 6. ( 单选题 ) 混凝土框架结构中，不属于框架柱常见震害的是（）(本题2.5分)

振型分解反应谱法matlab

%本程序采用振型分解反应谱法计算框架结构水平地震力 %采用KN.M单位 %运行本程序之前请运行CYGD1.M和CYGD2.M求解框架水平侧移刚度%本程序未考虑扭转耦联振动，只能用于平面框架计算。求解所有振型。%结构地震影响系数按高规3.3.8选取 %地震作用和作用效应按高规3.3.10计算 clear %清理WORKSPACE k0=[263770 %各层框架侧移刚度 263770 263770 263770 123582]; m0=[1.904 %各层质量，重力荷载代表值/g 2.677 2.677 2.677 2.677]*1.0e 3./9.8; n1= 0.21712; %单榀框架地震力分配系数 Tg=0.35; %特征周期(按规范选取) s=0.05; %阻尼比(按规范选取) r=0.9; %衰减系数(按规范选取)

y1=0.02; %阻尼比调整系数1(按规范选取) y2=1; %阻尼比调整系数2(按规范选取) amax=0.08; %水平地震最大影响系数(按规范选取) zjxu=0.7 %周期折减系数(按规范选取) cn=length(m0) %计算楼层数 l=diag(ones(cn)); m=diag(m0); %计算质量矩阵 ik=matrixju(k0,cn); %计算刚度矩阵 [x,d]=eig(ik,m) %求解特征值和特征向量 d=diag(sqrt(d)) %求解结构圆频率 T=zjxu*2*pi./d %求解结构特征周期并作折减，折减系数0.7 for i=1:cn; [dl(i),j]=min(d); xgd(:,i)=x(:,j); d(j)=max(d)+1; end w=dl; %输出结构自振频率 x=xgd; for j=1:cn; %求解结构振型参与系数和各质点的水平相对位移x x(:,j)=x(:,j)/x(cn,j); zhcan(j)=(x(:,j))'*m*l/((x(:,j))'*m*x(:,j));

工程结构抗震题目及答案

填空题（每空1分，共20分） 1、地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播的面波，其中体波包括纵波（P）波和横（S）波，而面波分为瑞雷波和洛夫波，对建筑物和地表的破坏主要以面波为主。 2、场地类别根据等效剪切波波速和场地覆土层厚度共划分为IV类。3．我国采用按建筑物重要性分类和三水准设防、二阶段设计的基本思想，指导抗震设计规范的确定。其中三水准设防的目标是小震不坏，中震可修和大震不倒 >时，在结构顶部附4、在用底部剪力法计算多层结构的水平地震作用时，对于T 1 ，其目的是考虑高振型的影响。 加ΔF n 5、钢筋混凝土房屋应根据烈度、建筑物的类型和高度采用不同的 抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。 6、地震系数k表示地面运动的最大加速度与重力加速度之比；动力系数 是单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。 7、在振型分解反应谱法中，根据统计和地震资料分析，对于各振型所产生的地震作用效应，可近似地采用平方和开平方的组合方法来确定。 名词解释（每小题3分，共15分） 1、地震烈度： 指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。 2、抗震设防烈度： 一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的文件（图件）执行。 3、反应谱： 地震动反应谱是指单自由度弹性体系在一定的地震动作用和阻尼比下，最大地震反应与结构自振周期的关系曲线。 4、重力荷载代表值： 结构抗震设计时的基本代表值，是结构自重（永久荷载）和有关可变荷载的组合值之和。 5 强柱弱梁： 结构设计时希望梁先于柱发生破坏，塑性铰先发生在梁端，而不是在柱端。三简答题（每小题6分，共30分） 1.简述地基液化的概念及其影响因素。 地震时饱和粉土和砂土颗粒在振动结构趋于压密，颗粒间孔隙水压力急剧增加，当其上升至与土颗粒所受正压应力接近或相等时，土颗粒间因摩擦产生的抗剪能力消失，土颗粒像液体一样处于悬浮状态，形成液化现象。其影响因素主要包括土质的地质年代、土的密实度和黏粒含量、土层埋深和地下水位深度、地震烈度和持续时间 2.简述两阶段抗震设计方法。

振型分解反应谱法求位移例题3.2.2

3.2.2（忽略剪重比验算） 解：（1）由∑∑===n i ji i n i ji i m m 121φφγ 得： 363.1024.33027.45118667.027334.027118667.027334.0272221==?+?+??+?+?= γ 428.0988.41991.17118)666.0(27)667.0(27118)666.0(27)667.0(272 222-=-=?+-?+-??+-?+-?=γ 063.0817.702568.44118)035.3(27)019.4(27118)035.3(27)019.4(272223==?+-?+??+-?+?= γ （2）查表3-2，3-3得35.0=g T ，16.0max =α，则 123.016.0467.035.09.0max 9.011=???? ??=???? ??=ααT T g 16.0max 2==αα

16.0max 3==αα （3）由ji j j i ji G F φγα=得 第一振型各质点水平地震作用为： kN F 16.148334.0363.1123.08.927011=????= kN F 88.295667.0363.1123.08.927012=????= kN F 73.2951363.1123.08.918013=????= 第二振型各质点水平地震作用为： kN F 86.120)667.0()428.0(16.08.927021=-?-???= kN F 68.120)666.0()428.0(16.08.927022=-?-???= kN F 80.1201)428.0(16.08.918023-=?-???= 第三振型各质点水平地震作用为： kN F 19.107019.4063.016.08.927031=????= kN F 95.80)035.3(063.016.08.927032-=-????= kN F 78.171063.016.08.918033=????= （4）由各振型水平地震作用产生的底部剪力为： kN F F F V 77.73973.29588.29516.14813121111=++=++= kN F F F V 74.12080.12068.12086.12023222121=-+=++= kN F F F V 02.4478.1795.8019.10733323131=+-=++= （5）振型组合求最大底部剪力： kN V V j j 85.75002.4474.12077.73922231211=++==∑= （6）由各振型水平地震作用产生的结构顶层位移为：

振型分解反应谱法

结构设计系列之振型分解反应谱法 苏义

前言 我国规范对于常规结构设计有两个方法：底部剪力法和振型分解反应谱法。其中，底部剪力法视多质点体系为等效单质点体系，且其地震作用沿高度呈倒三角形分布，当结构层数较高或体系较复杂时，其计算假再用，因部剪时，其计算假定不再适用，因此规范规定底部剪力法仅适用于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。因此，一般结构均采用振型分解反应谱法。

振型分解反应谱法的基本步骤： 通过体系的模态分析，求出多自由度体系的振型通过体系的模态分析求出多自由度体系的振型向量、参与系数等等；然后把每个振型看作单自由度体系，求出其在规定反应谱的地震加速度作用下产生的地震效应；最后把所有振型的地震效应式进行叠，得到体系震应应按一定方式进行叠加，就会得到体系地震效应的解。 注意 注意： 振型分解反应谱法只适用于弹性分析，对于弹塑性体系，由于力与位移不再具有对应关系，性体系，由于力与位移不再具有一一对应关系， 该法不再适用。

目录 一模态分析二 反应谱分析 三 振型组合方法 四 方向组合方法

一、模态分析 模态分析也被称作振型叠加法动力分析，是线性体系地震分析中最常用且最有效的方法。它最主要的 优势在于其计算一组正交向量之后，可以将大型 整体平衡方程组缩减为相对数量较少的解耦二阶平解阶微分方程，这样就明显减少了用于数值求解这些 方程的计算时间。模态分析为结构相关静力分析 提供相关结构性能，包括结构静力地震作用分析 和静力风荷载分析。 模态分析是其它动力分析的基础，包括反应谱分析和时程分析。

计算多遇地震下各层住地震内力(分别用基底剪力法与振型分解法求解)

已知：三层钢筋砼框架，各层质点重量及各阶阵型与相应周期如图所示。8度、特征周期分组为一组、Ⅱ类场地。 求：计算多遇地震下各层住地震内力(分别用基底剪力法与振型分解法求解 ) （1）用振型分解反应普法计算 ○ 1主振型及相应的自振周期 由图可知，结构的主振型及相应的自振周期分别如下： 111213 1.0001.7482.049X X X ???????? =???????? ???? 212223 1.0000.0991.110X X X ???? ???? =???????? -???? 313233 1.0001.5301.489X X X ???? ????=-???????? ? ??? 10.788s T = 20.266s T = 30.178s T = ○ 2水平地震作用 相应于第一振型的质点水平地震作用为： 11111 11i i i i i F X G X m g αγαγ== 因10.35s<0.788s 5g Tg T T ==<，由图3.9、表3.2、表3.3得0.9γ=2 1.0η=max 0.16α=，可算得地震影响系数为： 0.9 12max 10.35 1.00.160.0770.788g T T γ αηα???? ==??= ? ? ???? 可算得振型参与系数为： 1112 2 2 211 1166.211108.51.748594.52.049 0.6131166.21 1108.5 1.748594.5 2.049 n i i i n i i i m X m X γ==?+?+?===?+?+? ∑∑ 故 110.0770.6131116.621055.05F kN =????= 120.0770.613 1.748110.851091.46F kN =????= 130.0770.613 2.04959.451092.31F kN =????= 相应于第二振型的质点水平地震作用为： 2222 i i i F X m g αγ=

振型分解反应谱法知识讲解

振型分解反应谱法

振型分解反应谱法 振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 适用条件 （1）高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。（此为底部剪力法的适用范围） （2）除上述结构以外的建筑结构，宜采用“振型分解反应谱法”。 （3）特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。 刚重比 刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应的主要参数 刚重比=Di*Hi/Gi Di-第i楼层的弹性等效刚度，可取该层剪力与层间位移的比值Hi-第i楼层层高

Gi-第i楼层重力荷载设计值 刚重比与结构的侧移刚度成正比关系；周期比的调整将导致结构侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近规范限值时，应采用加强刚度的方法；当某主轴方向刚重比大于规范限值较多时，可采用削弱刚度的方法。同样，对刚重比的调整也可能影响周期比。特别是当结构的周期比接近规范限值时，应采用加强结构外围刚度的方法规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。刚重比不满足规范上限要求，说明重力二阶效应的影响较大，应该予以考虑。规范下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌。见高规5.4.4及相应的条文说明。刚重比不满足规范下限要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小。但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。 长细比 长细比=计算长度/回转半径。 所以很显然，减小计算长度或者加大回转半径即可。 这里需要注意的是，计算长度并非实际长度，而是实际长度乘以长度系数，长度系数则与柱子两端的约束刚度有关。说白了就是

CQC方法与SRSS方法的区别

地震作用力的计算常常用底部剪力法和振型分解反应谱法，振型分解反应谱法的基本概念是：假定建筑结构是线弹性的多自由度体系，利用振型分解和振型正交性的原理，将求解n 个自由度弹性体系的地震反应分解为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地震反应，进而求得对应于每一个振型的作用效应。此时，就可以根据考虑地震作用的方式不同，采用不同的组合方式，对于平面振动的多质点弹性体系，可以用SRSS法，它是基于假定输入地震为平稳随机过程，各振型反应之间相互独立而推导得到的；对于考虑平—扭耦连的多质点弹性体系，采用CQC法，它与SRSS法的主要区别在于：平面振动时假定各振型相互独立，并且各振型的贡献随着频率的增高而降低；而平—扭耦连时各振型频率间距很小，相邻较高振型的频率可能非常接近这就要考虑不同振型间的相关性，还有扭转分量的影响并不一定随着频率增高而降低，有时较高振型的影响可能大于较低振型的影响，相比SRSS时就要考虑更多振型的影响。底部剪力法考虑到结构体系的特殊性对振型分解反应谱法的简化，当建筑物高度不大，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，结构振动位移反应往往以第一振型为主，而且第一振型接近于直线时，就可以把振型分解法简化为基本的底部剪力法计算公式。这个基本公式计算得到的各质点的水平地震作用可以较好的反映刚度较大的结构，但当结构基本周期较长，场地特征周期较小时，计算所得顶部地震作用偏小。 顾名思义，CQC-complete quaddratic combination，即完全二次项组合方法，其不光考虑到各个主振型的平方项，而且还考虑到耦合项，对于比较复杂的结构比如考虑平扭耦连的结构使用完全二次项组合的结果比较精确。

振型分解反应谱法和底部剪力法

振型分解反应谱法可以考虑多阶振型互相耦合的作用，尤其是扭转振型的耦联，如果只是单阶振型，则振型分解反应谱法和底部剪力法应该是一致的。 所以底部剪力法一般用在低层的、简单的、规则的、对称的结构中，如砌体结构住宅楼或者多层框架（新规范要求加上楼梯就又麻烦了）之类。 此外，振型分解反应谱法计算出来的地震剪力都是绝对值，没有方向，在这一点上，底部剪力法算出不同方向地震作用所引起的剪力的方向，比较有物理意义。 振型分解反应谱法： 也称规范法，适用于大量的工程计算，该法有侧刚及总刚两种计算方法，分别对应侧刚模型及总刚模型，其主要区别是侧刚模型采用刚性楼板假定的简化刚度矩阵模型。总刚模型是采用弹性楼板假定的真实结构模型转化成的刚度矩阵模型。振型分解反应谱法先计算结构的自振振型，选取若干个振型分别计算各个振型的水平地震作用，将各振型水平地震作用于结构上，求其结构内力，最后将各振型的内力进行组合，得到地震作用下的结构内力和变形。其基本原理就是用“规范”反应谱，先求得各振型的对应的“最大”地震力，组合后得到结构的组合地震作用。这里面有一个求“广义特征值”而得出结构前几阶振型和频率的重要步骤，在这个过程中程序按力学和数学的法则进行繁多的中间计算，而不输出中间资料，仅将结果值告知设计人。 底部剪力法： 底部剪力法（拟静力法）(Equivalent Base Shear Method) 根据地震反应谱理论，以工程结构底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作用相等，来确定结构总地震作用的方法。 一种用静力学方法近似解决动力学问题的简易方法，它发展较早，迄今仍然被广泛使用。其基本思想是在静力计算的基础上，将地震作用简化为一个惯性力系附加在研究对象上，其核心是设计地震加速度的确定问题。该方法能在有限程度上反映荷载的动力特性，但不能反映各种材料自身的动力特性以及结构物之间的动力响应，更不能反映结构物之间的动力耦合关系。但是，拟静力法的优点也很突出，它物理概念清晰，与全面考虑结构物动力相互作用的分析方法相比，计算方法较为简单，计算工作量很小、参数易于确定，并积累了丰富的使用经验，易于设计工程师所接受。但是，应该严格限定拟静力法的使用范围：它不能用于地震时土体刚度有明显降低或者产生液化的场合，而且只适用于设计加速度较小、动力相互作用不甚突出的结构抗震设计。

《建筑结构抗震设计》课程课后练习题及解答

《建筑结构抗震设计》课后练习题及解答 第1章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 规范将建筑物按其用途分为四类： 甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%； 中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少“坏而不倒”。延性越好,抗震越好.在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性，提高抗震性能。 第2章场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系？ ；由于地震动的周期成分很多，而仅与场地固有周期T接近的周期成分被较 大的放大，因此场地固有周期T也将是地面运动的主要周期，称之为地震动的卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上的一种动力作用，并且作用时间短，只能使土层产生弹性变形而来不及发生永久变形，其结果是地震作用下的地基变形要比相同静荷载下的地基变形小得多。因此，从地基变形的角度来说，地震作用下地基土的承载力要比静荷载下的静承载力大。另外这是考虑了地基土在有限次循环动力作用下强度一般较静强度提高和在地震作用下结构可靠度容许有一定程度降低这两个因素。 3、影响土层液化的主要因素是什么？

振型分解反应谱法

振型分解反应谱法 振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 适用条件 （1）高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。（此为底部剪力法的适用范围） （2）除上述结构以外的建筑结构，宜采用“振型分解反应谱法”。 （3）特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。 刚重比 刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应的主要参数 刚重比=Di*Hi/Gi Di-第i楼层的弹性等效刚度，可取该层剪力与层间位移的比值 Hi-第i楼层层高 Gi-第i楼层重力荷载设计值 刚重比与结构的侧移刚度成正比关系；周期比的调整将导致结构

侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近规范限值时，应采用加强刚度的方法；当某主轴方向刚重比大于规范限值较多时，可采用削弱刚度的方法。同样，对刚重比的调整也可能影响周期比。特别是当结构的周期比接近规范限值时，应采用加强结构外围刚度的方法 规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二 阶效应是否可以忽略不计。见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。刚重比不满足规范上限要求，说明重力二阶效应的影响较大，应该予以考虑。规范下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌。见高规5.4.4及相应的条文说明。刚重比不满足规范下限要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小。但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。 长细比 长细比=计算长度/回转半径。 所以很显然，减小计算长度或者加大回转半径即可。 这里需要注意的是，计算长度并非实际长度，而是实际长度乘以长度系数，长度系数则与柱子两端的约束刚度有关。说白了就是要看与柱相连的梁或者基础是否给力，如果这些构件的刚度越高，那么长度系数就越小，柱子的计算长度也就越短。 具体公式你可以去看钢结构规范，我记得长度系数的具体算法是附录

振型分解反应谱法《抗规》7.2.4

【2012年下午31-33题·二级】 某16层办公楼采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，层高均为4m ，平面对称，结构布置均匀规则，质量和侧向刚度沿高度分布均匀，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g ，设计地震分组为第二组，建筑场地类别为Ⅲ类。考虑折减后的结构自振周期为T 1=1.2s 。各楼层的重力荷载代表值G i =14000kN ，结构的第一振型如图所示。采用振型分解反应谱法计算地震作用。 提示：∑==16 1 21495.5i i X ；∑==16 1 194.7i i X ；∑=72.361i 1H X i 31、试问，第一振型时的基底剪力标准值10V （kN ）最接近下列何项数值？ （A ） 10000 （B ） 13000 （C ） 14000 （D ） 15000 【考点分析】 《抗规》5.2.2条1款① 结构j 振型i i ji j j ji G X F γα= 1α：第1振型自振周期的地震影响系数 表5.1.4-1 水平地震影响系数最大值m ax α 注：括号中的数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g 和0.30g 的地区。

j γ:第j ∑∑=== n i i ji n i i ji G X G X 121 j γ∑=n n i i i G X 11（ ② 结构1振型1层的水平地震作用标准值：1111F 结构1振型2层的水平地震作用标准值：1212X F 结构1振型3层的水平地震作用标准值：1313X F 以此类推： 结构1振型16层的水平地震作用标准值：116116X F ③ 第1振型的基底剪力标准值 =++++=16 1 11111613121110i i X G F F F F V γα 【解答】 1α：8度（0.2g ）查表5.1.4-1 16.0max =α 场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第二组 查表5.1.4-2 s 55.0g =T 2.750.5555T 1.2T 55.0g 1g =?===＜＜T 图5.1.5 0793.016.00.12.155.09 .0max 21g =???? ??=??? ? ??=αηαγ T T G i =14000kN （每层的重力荷载代表值都相同） 445.1495 .594 .71 2 1111 211 11== = = ∑∑∑∑====n i i n i i n i i i n i i i X X G X G X γ kN X G F F F F V i i 66.1273794.714000445.10793.016 1 11111613121110=???==++++=∑γα

振型组合方法CQC和SRSS的区别.

振型组合方法CQC和SRSS的区别？之一地震作用力的计算常常用底部剪力法和振型分解反应谱法，振型分解反应谱法的基本概念是：假定建筑结构是线弹性的多自由度体系，利用振型分解和振型正交性的原理，将求解n个自由度弹性体系的地震反应分解为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地震反应，进而求得对应于每一个振型的作用效应。此时，就可以根据考虑地震作用的方式不同，采用不同的组合方式，对于平面振动的多质点弹性体系，可以用SRSS法，它是基于假定输入地震为平稳随机过程，各振型反应之间相互独立而推导得到的；对于考虑平—扭耦连的多质点弹性体系，采用CQC法，它与SRSS法的主要区别在于：平面振动时假定各振型相互独立，并且各振型的贡献随着频率的增高而降低；而平—扭耦连时各振型频率间距很小，相邻较高振型的频率可能非常接近这就要考虑不同振型间的相关性，还有扭转分量的影响并不一定随着频率增高而降低，有时较高振型的影响可能大于较低振型的影响，相比SRSS时就要考虑更多振型的影响。 底部剪力法考虑到结构体系的特殊性对振型分解反应谱法的简化，当建筑物高度不大，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，结构振动位移反应往往以第一振型为主，而且第一振型接近于直线时，就可以把振型分解法简化为基本的底部剪力法计算公式。这个基本公式计算得到的各质点的水平地震作用可以较好的反映刚度较大的结构，但当结构基本周期较长，场地特征周期较小时，计算所得顶部地震作用偏小。顾名思义，CQC-complete quaddratic combination，即完全二次项组合方法，其不光考虑到各个主振型的平方项，而且还考虑到耦合项，对于比较复杂的结构比如考虑平扭耦连的结构使用完全二次项组合的结果比较精确。振型组合方法CQC和SRSS的区别？之二 SRSS简称“平方和开平方”，该方法建立在随机独立事件的概率统计方法之上，也就是说要求参与数据处理的各个事件之间是完全相互独立的，不存在耦合关联关系。当结构的自振形态或自振频率相差较大时，可近似认为每个振型的振动是相互独立的，因此，采用SRSS方法可以得到很好的结果。当振型的分布在某个区间内比较密集时，也就是说某些振型的频率值比较接近时，这一部分的振型就不适合采用SRSS方法，应当特殊处理之后，再与其他差异较大的振型采用SRSS方法计算。而CQC方法是一种完全组合方法，也就

振型分解反应谱法分析

振型分解反应谱法分析 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用:不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 适用条件 (1) 高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。(此为底部剪力法的适用范围) (2) 除上述结构以外的建筑结构，宜采用“振型分解反应谱法”。 (3) 特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。 刚重比 刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应的主要参数 刚重比=Di*Hi/Gi Di-第i楼层的弹性等效刚度，可取该层剪力与层间位移的比值 Hi-第i楼层层高 Gi-第i楼层重力荷载设计值 刚重比与结构的侧移刚度成正比关系;周期比的调整将导致结构

侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近规范限值时，应采用加强刚度的方法;当某主轴方向刚重比大于规范限值较多时，可采用削弱刚度的方法。同样，对刚重比的调整也可能影响周期比。特别是当结构的周期比接近规范限值时，应采用加强结构外围刚度的方法规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。刚重比不满足规范上限要求，说明重力二阶效应的影响较大，应该予以考虑。规范下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌。见高规 5.4.4及相应的条文说明。刚重比不满足规范下限要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小。但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。 长细比 长细比=计算长度/回转半径。 所以很显然，减小计算长度或者加大回转半径即可。 这里需要注意的是，计算长度并非实际长度，而是实际长度乘以长度系数，长度系数则与柱子两端的约束刚度有关。说白了就是要看与柱相连的梁或者基础是否给力，如果这些构件的刚度越高，那么长度系数就越小，柱子的计算长度也就越短。 具体公式你可以去看钢结构规范，我记得长度系数的具体算法是附录 D。 至于回转半径，那是个几何概念，你去看看基本的几何手册(当然要高中以上的)就明白如何加大回转半径了，大学课本上有。 高层设计的难点在于竖向承重构件(柱、剪力墙等)的合理布置，设计过程中控制的目标参数主要有如下七个:

工程结构抗震习题答案汇总

工程结构抗震习题答案 一、填空题 1．地震按其成因可划分为（火山地震）、（陷落地震）、（构造地震） 和（诱发地震）四种类型。 2．地震按地震序列可划分为（孤立型地震）、（主震型地震）和（震 群型地震）。 3．地震按震源深浅不同可分为（浅源地震）、（中源地震）、（深源地 震）。 4．地震波可分为（体波）和（面波）。 5．体波包括（纵波）和（横波）。 6．纵波的传播速度比横波的传播速度（快）。 7．造成建筑物和地表的破坏主要以（面波）为主。 8．地震强度通常用（震级）和（烈度）等反映。 9．震级相差一级，能量就要相差（32）倍之多。P5 10．一般来说，离震中愈近，地震影响愈（大），地震烈度愈（高）。11．建筑的设计特征周期应根据其所在地的（设计地震分组）和（场地类别）来确定。 12．设计地震分组共分（三）组，用以体现（震级）和（震中距）的影响。13．抗震设防的依据是（抗震设防烈度）。 14．关于构造地震的成因主要有（断层说）和（板块构造说）。15．地震现象表明，纵波使建筑物产生（垂直振动），剪切波使建筑物产生（水平振动），而面波使建筑物既产生（垂直振动）又产生（水平振动）。 16．面波分为（瑞雷波 R波）和（洛夫波 L波）。 17．根据建筑使用功能的重要性，按其受地震破坏时产生的后果，将建筑分为（甲类）、（乙类）、（丙类）、（丁类）四个抗震设防类别。 18．《规范》按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震（有利）、（不利）和（危险）的地段。 19．我国《抗震规范》指出建筑场地类别应根据（等效剪切波速）和（覆盖层厚度）划分为四类。 20．饱和砂土液化的判别分分为两步进行，即（初步判别）和（标准贯入度试验判别）。 21. 可液化地基的抗震措施有（选择合适的基础埋置深度）、（调整基础底面积， 减小基础偏心）和（加强基础的整体性和刚度）。详见书P17 22．场地液化的危害程度通过（液化等级）来反映。 23．场地的液化等级根据（液化指数）来划分。 24．桩基的抗震验算包括（非液化土中低承台桩基抗震验算）和（液化土层的低承台桩基抗震验算）两大类。 25．目前，工程中求解结构地震反应的方法大致可分为两种，即（底部剪力法）和（振型分解反应谱法）。 26．工程中求解自振频率和振型的近似方法有（能量法）、（折算质量法）、（顶点位移法）、（矩阵迭代法）。

振型分解反应谱法

附录一 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法作为弹性多自由体系的主要分析方法，很有必要对振型分解反应谱法 有充分的了解。本文仅作为大家参考之用，如有理解上的错误或者不当，敬请谅解。 1、单自由度体系在地震作用下的运动 如图（1）所示，根据达朗贝尔原理有： 0=++s I c f f f （1） 也即：g u m ku u c u m -=++ （2） 方程两边同时除以m ，可化为： g u u u u -=++2 2ωξω （3） 式中，2 /k m ω= ，令ω ξm c 2= ，为体系阻尼比。 2、多自由度体系在地震作用下的运动 类似于单自由度体系分析过程，体系运动方程为： g u m u k u c u m ][}]{[}]{[}]{[-=++ （4） 无阻尼体系自由振动时，0=g u ，0=c ，上式即为： }0{}]{[}]{[=+u k u m （5） 根据方程解的特征，设其解的形式为： )sin(}{}{?ωφ+=t u （6） 代入（5）式有： }0{)sin(}]){[]([2=+?-?ωφωt m k （7） 由于0)sin(≠+?ωt 则}0{}]){[]([2 =-φωm k （8） 另外，}0{}{≠φ，故特征方程为： 0][][2=-m k ω

（9） 由（9）式可以求出2ω，进而可以求得各阶振型对应的圆频率2 i ω，再代入（8）式可求对应于各个2 i ω的特征向量}{i φ，即为振型。 振型φ：多自由度体系自由振动时，各质点在任意时刻位移比值是一定的，不随时间变化，即体系自由振动过程中形状保持不变。振型是结构形状保持不变的振动形式，振型的形状是唯一的。N 个自由度的体系具有N 个振型。 则结构的变形总可以表示成这N 个振型的线性组合： {} ∑==N i i i q u 1 φ （10） 其中i q 称为正则坐标。 3、振型的正交性 由于}0{}]{[}]{[2 =-φωφm k （11） 则}0{}]{[}]{[2=-r r r m k φωφ （12） （12）式两边同时左乘T n }{φ，)(r n ≠，得到： }]{[}{}]{[}{2r T n r r T n m k φφωφφ= （13） 同理，}]{[}{}]{[}{2n T r n n T r m k φφωφφ=，该式两边同时转置一次，得到： }]{[}{}]{[}{2 r T n n r T n m k φφωφφ= （14） （13），（14）两式左右对应相减，得到： 0}]{[}){22=-r T n n r m φφωω（ )(n r ≠ （15） 因为2 2n r ωω≠ 所以 0}]{[}{=r T n m φφ )(n r ≠ （16） 同理亦有 0}]{[}{=r T n k φφ )(n r ≠ （17） 即所说的振型关于质量和刚度矩阵满足正交性质。 对于阻尼：根据瑞雷阻尼的基本假定，若用矩阵形式表达，即： ][][][k b m a c += （18）

建筑结构抗震复习题带答案

建筑结构抗震复习题 、判断题 1振型分解反应谱法既适用于弹性体系，也可用于弹塑性体系X 2 ?结构的刚心就是地震惯性力合力作用点的位置X 3 ?受压构件的位移延性将随轴压比的增加而减小V 4. 结构的重力荷载代表值等于竖向荷载加上各可变荷载组合值。X 5. 震源到震中的垂直距离称为震中距。X 6. 对应于一次地震，震级只有一个，烈度也只有一个。X 7. 横波一般周期较长，振幅较大，引起地面水平方向的运动。“ 8. 采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶件，由于刚度突变、质量突变，其地震作用的效应乘以增大系数3,此增大部分应向下传递。X 9. 采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶件，由于刚度突变、质量突变，其地震作用的效应乘以增大系数3,此增大部分应向下传递。X 10. 地震波的传播速度，以横波最快，面波次之，纵波最慢°X 11. 横波只能在固态物质中传播" 12. 设防烈度为8度和9度的高层建筑应考虑竖向地震作用X 13 .众值烈度比基本烈度小 1.55度，罕遇烈度比基本烈度大 1.55度X 14在进行抗震设计时，结构平面凹进的一侧尺寸为其相应宽度的20%时，认为是规则的" 15. 地震波的传播速度，以横波最快，面波次之，纵波最慢°X 16. 在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要严重。X 17. 钢筋混凝土框架柱的轴压比越大，抗震性能越好。X 18. 场地特征周期与场地类别和地震分组有关。X 19. 受压构件的位移延性将随轴压比的增加而减小。V 20. 选择结构的自振周期应尽可能接近场地卓越周期。X 21. 根据液化指数，将液化等级分为三个等级。V 22. 质量和刚度明显不对称、不均匀的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响V。 23. 地震作用对软土的承载力影响较小，土越软，在地震作用下的变形就越小。X

抗震结构设计重要习题及答案

1、《抗震规范》给出的设计反应谱中，当结构自振周期在0.1s~Tg之间时，谱曲线为（A ） A．水平直线 B.斜直线 C.抛物线 D.指数曲线 2、实际地震烈度与下列何种因素有关？（ B ） A.建筑物类型 B.离震中的距离 C.行政区划 D.城市大小 3、规范规定不考虑扭转影响时，用什么方法进行水平地震作用效应组合的计算？（ B ） A.完全二次项组合法（CQC法） B. 平方和开平方法（SRSS法） C.杜哈米积分 D. 振型分解反应谱法 4、基底剪力法计算水平地震作用可用于下列何种建筑? ( C ) A.40米以上的高层建筑 B.自振周期T1很长(T1>4s)的高层建筑 C. 垂直方向质量、刚度分布均匀的多层建筑 D. 平面上质量、刚度有较大偏心的多高层建筑 5、地震系数k与下列何种因素有关？( A ) A.地震基本烈度 B.场地卓越周期 C.场地土类别 D.结构基本周期 6、9度区的高层住宅竖向地震作用计算时，结构等效总重力荷载G eq为（C ） A. 0.85(1.2恒载标准值G K+1.4活载标准值Q K) B. 0.85(G K+Q k) C. 0.75(G K+0.5Q K) D. 0.85(G K+0.5Q K) 7、框架结构考虑填充墙刚度时,T1与水平弹性地震作用F e有何变化?( A ) A.T1↓,F e↑ B.T1↑,F e↑ C.T1↑,F e↓ D.T1↓,F e↓ 8、抗震设防区框架结构布置时，梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于（ A ） A．柱宽的1/4 B．柱宽的1/8 C．梁宽的1/4 D．梁宽的1/8 9、土质条件对地震反应谱的影响很大，土质越松软，加速度谱曲线表现为（ A ） A．谱曲线峰值右移B．谱曲线峰值左移 C．谱曲线峰值增大D．谱曲线峰值降低 10、震中距对地震反应谱的影响很大，在烈度相同的条件下，震中距越远，加速度谱曲线表现为（ A ） A．谱曲线峰值右移 B．谱曲线峰值左移 C．谱曲线峰值增大 D．谱曲线峰值降低 11、为保证结构“大震不倒”，要求结构具有( C ) A.较大的初始刚度 B.较高的截面承载能力 C.较好的延性 D.较小的自振周期T1 12、楼层屈服强度系数 沿高度分布比较均匀的结构，薄弱层的位置为（D ） A.最顶层 B.中间楼层 C. 第二层 D. 底层 13、多层砖房抗侧力墙体的楼层水平地震剪力分配 ( B ) A.与楼盖刚度无关 B.与楼盖刚度有关 C.仅与墙体刚度有关 D.仅与墙体质量有关 14、场地特征周期T g与下列何种因素有关?( C ) A.地震烈度 B.建筑物等级 C.场地覆盖层厚度 D.场地大小 15、关于多层砌体房屋设置构造柱的作用，下列哪句话是错误的（D ） A．可增强房屋整体性，避免开裂墙体倒塌 B．可提高砌体抗变形能力 C．可提高砌体的抗剪强度 D．可抵抗由于地基不均匀沉降造成的破坏 16、考虑内力塑性重分布，可对框架结构的梁端负弯矩进行调幅（B） A．梁端塑性调幅应对水平地震作用产生的负弯矩进行 B．梁端塑性调幅应对竖向荷载作用产生的负弯矩进行 C．梁端塑性调幅应对内力组合后的负弯矩进行 D．梁端塑性调幅应只对竖向恒荷载作用产生的负弯矩进行 17、水平地震作用标准值F ek的大小除了与质量,地震烈度,结构自振周期有关外,还与下列何种因素有关? ( B ) A.场地平面尺寸 B.场地特征周期 C.荷载分项系数 D.抗震等级 18、表征地震动特性的要素有三个，下列哪项不属于地震动要素（B ） A.加速度峰值 B.地震烈度 C.频谱特性 D.地震持时 19、震级大的远震与震级小的近震对某地区产生相同的宏观烈度，则对该地区产生的地震影响是（B ） A．震级大的远震对刚性结构产生的震害大 B．震级大的远震对柔性结构产生的震害大