抗震结构设计课后习题答案【篇一：建筑结构抗震设计习题解答李国强版】=txt>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。
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.vm202.25.88.23.8180200260420244.5ms因vm小于250s，场地为中软场地。
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。
工程结构课后习题答案在工程结构的学习中，习题的解答是巩固理论知识和提高实践能力的重要手段。
以下是一些典型工程结构课后习题的答案示例，供同学们参考。
1.静定结构的内力分析-静定结构是指在静载荷作用下，结构内力可以通过静力平衡条件直接求解的结构。
例如，对于一个简单的单跨梁，我们可以通过取隔离体，应用平衡方程来求解梁的弯矩、剪力和轴力。
2.超静定结构的内力分析-超静定结构的内力分析通常需要使用位移法或力法。
位移法通过建立位移关系方程，求解结构的未知位移，进而求得内力；力法则是通过假设结构的内力，建立平衡方程来求解未知力。
3.结构的稳定性分析-结构的稳定性分析主要考虑结构在失稳临界状态下的承载能力。
对于框架结构，可以通过欧拉公式计算临界载荷，判断结构是否稳定。
4.结构的动力响应分析-动力响应分析涉及到结构在动态载荷作用下的响应。
通常需要确定结构的自然频率和振型，然后通过模态分析或直接积分法求解结构在地震、风载等动态作用下的反应。
5.结构的疲劳寿命预测-结构的疲劳寿命预测需要考虑材料的疲劳特性和结构的应力循环特性。
6.结构的优化设计-结构的优化设计旨在在满足所有设计约束的条件下，寻找结构的最佳设计方案。
常用的优化方法包括线性规划、非线性规划、遗传算法等。
7.结构的非线性分析-非线性分析考虑了材料的非线性行为、几何非线性或接触非线性等因素。
这通常需要使用有限元软件进行数值模拟。
8.结构的抗火性能分析-抗火性能分析主要研究结构在高温环境下的性能变化。
需要考虑材料的热传导、热膨胀以及高温下的力学性能退化。
9.结构的抗震设计-抗震设计需要考虑地震作用下结构的响应，确保结构在地震作用下能够保持稳定，不发生倒塌。
通常需要进行地震响应分析，并根据抗震规范进行设计。
10.结构的抗风设计-抗风设计主要考虑风荷载对结构的影响，确保结构在风荷载作用下的安全。
《工程荷载与可靠度设计原理》---课后思考题解答1荷载与作用1.1什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。
引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。
另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都是间接作用于结构，称为间接作用。
“荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。
荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值，其中荷载标准值是荷载的基本代表值，其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。
2重力2.1成层土的自重应力如何确定？地面以下深度z处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力，对于均匀土自重应力与深度成正比，对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。
2.2土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？根据挡土墙的移动情况和墙后土体所处应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类别。
土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。
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。
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土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。
作业一1、某地基由多层土组成，各土层的厚度、容重如图所示，试求各土层交界处的竖向自重应力，并绘出自重应力分布图。
习题1厚度和容重图解：（1）各土层交界处的竖向自重应力：σc1=18.232.5=45.6kN/m2σc2=σc1+18.622.0=82.8kN/m2σc3=σc2+9.801.5=97.5kN/m2σc4=σc3+9.402.0=116.3kN/m2（2）自重应力分布如下图：2、已知某市基本雪压S0=0.5kN/m2，某建筑物为拱形屋面，拱高f=5m，跨度l=21m，试求该建筑物的雪压标准值。
解：(1)屋面积雪分布系数525.08==flrμ(2)该建筑物的雪压标准值Sk=μrS0=0.5250.50=0.2625kN/m2风荷载作业参考答案1.已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变。
H=100m，B=33m，地面粗糙度为A类，基本风压W0=0.44kN/m2。
结构的基本自振周期T1=2.5s。
求风产生的建筑底部弯矩。
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%；中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。
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。
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。
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。
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。
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？土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。
《工程结构可靠性理论与应用》习题4.1某地区年最大风压实测值见教材表3-3。
(1)用K-S检验法对年最大风压分布进行假设检验，证明该地区年最大风压可用极值I型来拟合，并写出相应的分布函数；(2)试求该地区设计基准期T=50年的最大风压的统计特征(统计参数和分布函数)解：(1)列出年最大风压实测值表，见表1。
2图，为偏态，所以初步判断年最大风压力服从极值I型分布，试用极值I型分布拟合。
已知极值I型分布函数(3)参数估计11子样平均数：X(X1X2X25)=(11.1413.81L10.12)19.932525子样标准差：11222一〔(11.1419.99)(13.8119.99)L(10.1219.99)〕=8.6224在M(X),(X)，未知情况下，分别用上述估计值M(x)=19.93、(X)=8.62来近似代替，计算未知参数a,u的估计值。
M(x)0.5772a(x)1.2826a于是可以得到该地区年最大风压可以用Fjx)expexp0.15(x16.08)来拟FI(x)expxexpac(X)8.621a=1.28261.28260.15垐M(X)0.5772a19.930.577210.1516.08合。
(4)假设检验假设Ho:该地区年最大风压服从极值I型分布，即其分布函数为F|(x)expexp0.15(x16.08)1其中a，16.08。
0.152)将X的经验分布函数Fn(x)(统计量)与假设的X的分布函数F(x)进行比较，使maxFn(x)F(x)maxDn(x)，其中Dn(x)HFn(x)F(x)|，来度量用统计量Dnxx抽得的子样与要检验的假设之间的差异，数量大就表示差异大。
为便于计算Dn的观测值Dn，列表计算Dn(x)。
受到墙体可能的移动方向、墙后填土的性质、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。
2.土压力如何分类分为几类举例说明。
根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。
3.朗肯土压力的基本假设：（1）对象为弹性半空间土体；（2）不考虑挡土墙及回填土的施工因素；（3）挡土墙墙背竖直、光滑，填土面水平，无超载。
4.静水压力可能导致结构物的滑动或倾覆；动水压力的作用可能引起结构物的振动，甚至使结构物产生自激振动（同风第四章）或共振。
5.修筑在流水中的结构物，在确定流水对结构物的荷载时，为什么考虑较多的是正应力切应力只有在水高速流动时才能表现出来；正应力是由于水的重量和水的流速方向发生改变而产生的，当水流过结构物时，水流的方向会被结构物的构件改变。
6.如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波长以内，这种破碎波就称为近区破碎波。
（Y）7.请简述土的冻胀原理，土的冻胀对结构物产生何种作用（1）冻胀力：在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，这个力称为冻胀力。
（2）冻土：具有负温度或零温度，其中含有冰，且胶结着松散固体颗粒的土，称为冻土。
（3）对建筑物：造成不同程度的冻胀破坏，表现在冬季低温时结构物开裂、断裂，严重者造成结构物倾覆等；春融期间地基沉降，对结构产生形变作用的附加荷载。
（4）影响冻土的因素：土颗粒的大小和土颗粒外形。
（5）冻胀原理：土体产生冻胀的主要因素是水分、土质和负温度，即土中含有足够的水分、水结晶成冰后能导致土颗粒发生位移、有能够使水变成冰的负温度。
水分由下部土体向冻结锋面迁移，使土在冻结面上形成了冰夹层和冰透镜体，导致冻层膨胀。
第四章风荷载1、基本风压的定义：按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压。
2、基本风压应符合以下五个规定A标准高度的规定：以10m高为标准高度。
B地貌的规定：按空旷平坦地貌而定。
C公称风速的时距：时距为10分钟。
E基本风速的重现期：五十年为重现期。
3、计算顺风向风效应时，为什么要区分平均风和脉动风在风的顺风向风速时程曲线中，包括两种成分：一种是长周期成分，其值在10min以上；另一种是短周期成分，一般只有几秒。
根据这个特点，把顺风向的风效应分解为平均风和脉动风。
脉动风是引起结构顺风向振动的主要原因。
4、说明风载体型系数μs，风压高度变化系数μz，风振系数β的意义。
一般结构物所受的风压不能够按“风速与风压”的关系式W=Wm-Wb=1/2pv2=rv2/2g直接计算，而需对其进行修正，其修正系数与结构物的体型有关，故称风载体型系数。
任意粗糙度任意高度处的风压力Wa(z)将与其标准粗糙度下标准高度处的基本风压之比定义为风压高度系数。
其一为平均风压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。
由于在结构的风振计算中，一般往往是第1振型起主要作用，因而我国与大多数国家相同，采用后一种表达形式，即采用风振系数。
5、在什么条件下需考虑结构横风向风效益对于一些细长的柔性结构，例如高耸塔架、烟囱、缆绳等。
产生横风向风振（与结构截面形状及雷诺数有关）6、顺风向脉动风效应：对于一般竖向悬臂形结构均可仅考虑结构第一振型的影响。
第五章地震1、地震按其产生原因可分为：火山地震、陷落地震、构造地震。
2、陷落地震：地下空洞突然塌陷而引起的地震。
3、构造地震：由于地质构造变化而引起的地震。
（地壳岩层应力积累造成岩层破坏引起的，故震源总是位于岩层最薄弱处）4、地质运动的主要原因：地幔的热对流。
5、全球地震带状分布是地质学上的板块构造理论的有力佐证，板块构造理论是全球地震带状分布现象的解释。
6、震级：衡量一次地震大小的数量等级。
（M<2，微震；2
所以一次地震只有一个震级，而在不同的地点却会有不同的地震烈度。
7、在环境条件基本相同的情况下，震级越大、震源深度越小，则震中烈度越高。
8、地震波分为在地球内部传播的体波（纵波P、横波S）和在地面附近传播的面波（瑞雷波R、洛夫波L）。
S波比面波传播速度快。
9、竖向地面运动强度一般小于水平地面运动的强度。
10、影响地震反应谱的因素：结构阻尼比（阻尼比越小、Sa越大）和地面运动（地面运动幅值：幅值越大、Sa越大；地面运动频谱）。
11、国际上一般采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计标准。
第六章其他作用1、温度作用和变形作用是如何产生的在工程上往往是如何处理温度作用：固体的温度发生变化时，体内任一点（微小单元体）的热变形（膨胀或收缩）由于受到周围相邻单元体的约束或固体的边界受其他构件约束，使体内该点形成一定的应力。
静定结构在温度变化时不对温度变形产生约束，故不产生内力，由于材料热胀冷缩，可使静定结构自由地产生符合其约束条件的位移。
对超静定结构，由于存在多余约束，温度作用产生内力。
处理：设置伸缩缝（温度缝）。
变形作用：由于外界因素的影响，如结构支座移动或不均匀沉降等，使得结构物被迫发生变形。
静定结构产生位移不产生内力，超静定结构产生内力。
处理：设置沉降缝、抗震缝。
2、地基不均匀沉降对结构产生什么样的影响举例说明。
若体系为超静定结构，多余约束会限制结构自由变形，使得上部结构产生附加变形和附加应力。
引起结构房屋裂缝。
3、对于有热源的生产车间中的钢筋混凝土大梁，一般为什么不将钢筋配置在结构的高温区4、试解释混凝土结构的徐变和收缩变形作用。
混凝土的收缩：混凝土在空气中结硬时体积会缩小。
对地面结构物：主要分为两种，即冲击波超压和冲击波动压。
对地下结构物：①地面空气冲击波参数，它引起岩土压缩波向下传播；②压缩波在自由场中传播时的参数变化；③压缩波遇到结构物时产生反射，这个反射压力取决于波与结构物的相互作用。
6、施加预应力的目的是什么预应力的施加方式有几种目的：在混凝土构件上，在受载受拉区预加压力能延缓构件的开裂，从而提高构件的截面刚度和正常使用阶段的承载能力，降低截面高度，减少构件自重，增加构件的跨越能力。
施加方法：外部预加力和内部预加力、先张法预加力和后张法预加力、预弯梁预加力。
第九章结构可靠度基本概念1、结构有哪些基本功能要求①能承受在正常施工和正常使用时出现的各种作用；②在正常维护下具有良好的工作性能；③在正常维护下具有足够的耐久性能；④在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性。
2、结构有哪些极限状态试举例说明。
承载能力极限状态和正常使用极限状态。
承载能力极限状态是结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形的状态；（倾覆、疲劳破坏）正常使用极限状态是结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值的状态。
（裂缝）3、结构可靠性与安全性有何区别可靠性是安全性、适用性、耐久性的总称。
4、结构可靠度的定义。
5、说明可靠度指标的几何意义。
6、结构构件的失效性质对结构体系可靠度有何影响根据其材料和受力性质的不同可分成脆性和延性两类构件：脆性构件一旦失效立即完全丧失功能的构件。
延性构件：失效后仍能维持原有功能的构件，构件失效的性质不同，其可靠度的影响也不同。
构件失效的性质不同，其对结构体系可靠度的影响也将不同。
7、结构体系的失效模型。
（1）串联模型：若结构中任一构件失效，则整个结构也失效。
（对于静定结构，无论构件是脆性还是延性，对结构体系的可靠度没有影响）（2）并联结构：若结构中有一个或一个以上的构件失效，剩余的构件或与失效的延性构件，仍能维持结构的功能。
（超静定结构的失效）（3）串-并联模型：在延性构件组成的超静定结构中，若结构的最终失效形态不限于一种。
第十章结构概率可靠度设计法1、怎样确定结构设计的目标可靠度应该以达到结构可靠与经济上的最佳平衡为原则，需要考虑的因素有：①公众心理②结构重要性③结构破坏性质④社会经济承受力2、结构设计的规范表达式是怎样体现可靠度设计要求的当恒荷载与可变荷载效应符号相反时，可通过调整分项系数而达到较好的可靠度一致性；当有多个可变荷载时，通过采用可变荷载的组合值系数，使结构设计的可靠度保持一致；对于重要性不同的结构，通过采用结构重要性指数，使非同等重要的结构可靠度水准不同；对于不同材料工作性质的结构，通过调整抗力分项系数，以适应不同材料结构可靠度水平要求不同的需要。