最新工程結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算題大全

1、精品文檔（二）計(jì)算題工程結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算1.已知一個(gè)水塔，可簡(jiǎn)化為單自由度體系。m 10000kg, k 1kN/cm ,該結(jié)構(gòu)位于II類場(chǎng)地第二組，基本烈度為7度（地震加速度為0.10g）,阻尼比0.03 ,求該結(jié)構(gòu)在多遇地震下的水平地震作用o精品文檔解:計(jì)算結(jié)構(gòu)的自振周期10000321.99s1 10 10計(jì)算地震影響系數(shù)查表2得，Tg0.4s ,查表3得,max 0.08。由于0.03 0.05應(yīng)考慮阻尼比對(duì)地震影響系數(shù)形狀的調(diào)整。0.052120.08 1.60.05 0.030.08 1.6 0.031.160.90.050.30.90.05 0.030.3 6 0.030.94由上圖

2、2可知,TgTmax0.41.990.940.08 1.160.0205解:(3)計(jì)算水平地震作用F G 0.0205 10000 9.81 2011N2.計(jì)算僅有兩個(gè)自由度體系的自由振動(dòng)頻率。假設(shè)k11k12k21k22m2根據(jù)多自由度體系的動(dòng)力特征方程k11k21k12k222 m10m2整理得解方程得4m1m2匕皿2 1 kn1-k222 m1m221 11k222二2 m1m2k22m1k11k22k12k2101k11k222mlm22k11k22k12k21m1m22k11k22k12k21m1m23.圖示鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的基本周期 T1 0.467s,抗震設(shè)防烈度為8度, R類

3、場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第二組(Tg 0.40s)。通過(guò)計(jì)算已經(jīng)求得相應(yīng)于結(jié)構(gòu) 基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值1 0.139 ,試用底部剪力法計(jì)算多遇地震時(shí)的層間剪力。解:(D(2)(3)m3 180tm2 270tm1 270tT777計(jì)算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值Geq 0.85 G 0.85 G1 G2 G30.85 270 270 1805997.6kN計(jì)算結(jié)構(gòu)總水平地震作用Fek1Geq 0.139 5997.6計(jì)算頂部附加水平地震作用1.4Tg1.4 0.40 5.6s T1gK3K2Ki98MK/m195MK/m245MK/m9.8833.7kN0.467s故，不需考慮頂部附加水平地

4、震作用，即n(4)計(jì)算各樓層水平地震作用(如下圖所示)根據(jù)公式Fi nGiHi 1 n Fek分別計(jì)算各樓層水平地震作用，如下:GjHj j 1F1270 9.8 3.5270 9.8 3.5 270 9.8 7 180 9.8 10.5833.7166.7kNF2270 9.8 7.0270 9.8 3.5 270 9.8 7 180 9.8 10.5833.7 333.5kN270 9.8 10.5270 9.8 3.5 270 9.8 7 180 9.8 10.5833.7333.5kN（5）計(jì)算各樓層的層間地震剪力（如下圖所示）V1 F1 F2 F3 833.7kNV2F2 F3 66

5、7.0kNV3F3 333.5kN333.5kNF2 333.5kNFi166.7kNzz/zV3 333.5kNV2 667.0kNV1 833.7kN4.某多層砌體接結(jié)構(gòu)承重墻段A ,如下圖所示，兩端均設(shè)構(gòu)造柱，墻厚240mm，長(zhǎng)度4000mm，采用燒結(jié)普通磚砌筑。砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv 0.14MPa時(shí)，對(duì)應(yīng)于重力荷載代表值的砌體截面平均壓應(yīng)力0 0.3MPa 。求，該墻段截面抗震受剪承載力（kN ）構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)2構(gòu)構(gòu)240 X2400 T "/11-4000解:兩端均有構(gòu)造柱約束的承重墻體RE 0.9精品文檔該墻體的-0.3 2.14 ,查表得正應(yīng)力影響系數(shù)n 1.138。fv

6、 0.14代入式子fvE Nfv中，得到砌體沿階梯型截面破壞的抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：fvENfv 1.138 0.14 0.159MPa f .A 代入式子V 中，則得該墻段截面抗震受剪承載力為:REfvEA0.159 4000 240RE0.9169.6kN三計(jì)算題（38分）1.某二層鋼筋混凝土框架，層高 H1=H2=4m,跨度為8m,集中于樓蓋和屋蓋處 的重力荷載代表值相等 G1=G2=1176KN,相應(yīng)質(zhì)量m1=m2=120000kg,柱的截 面尺寸400mmx 400mm ,層間剛度 K1=K2=20000KN/m 要求計(jì)算結(jié)構(gòu)自振 周期和相應(yīng)振型，并驗(yàn)算振型剛度矩陣的正交性（10分）

7、G2G1H2 K2解：（1）Hi K1精品文檔精品文檔21,2K1 K2 K2K2 K2K11 K12K21 K2240.20.20.20.106 N/mml 0 G1/g 00 m2 0 G2/g由 K 11K 12K 21K 221/2 K11/ m1K22/m21263.66436.3391.2001.2105 kgK 11K 12K 21K 22.1/4 K11/m117.98/s20.89/s_ 2K22/m2K11K220.79ST22 / 2K12K21 /m-0.301S相應(yīng)的振型為:X11K120.618X12X21K112 .1 m1X22K12K112m11.618精品文

8、檔驗(yàn)算振型正交性:X11, X 21K 11K12X12K 21K 22X 22400.618,12020201 .61810 6Ti 0.358sG2Gi4mTg1彳0.90.250.3581 .00.160.116max0.16X T M RX T1 M X 11.233X T2 M X0.233F21F 221G2 1X2171.514KN2G2 2X2218.64KNF111G1 1X1141.88KN3分F122Gl 2X12 38.25KN3分最后求層間剪力。第二層層間剪力：V2 . F22 F2273.90 KN2分第一層層間剪力：V1 , F11 F21 2 F12 F22 2

9、 115.075 KN3.如圖所示體系，各層重力荷載代表值Gi=2700KN、G2 =2700KN、G3= 1800KN, 剛度 K1=245000KN/m、K2 =195000KN/m、K3= 98000KN/m，層高 H1=3.5m、 H2=3.5m、H3=3.5m ,建筑場(chǎng)地為二類，抗震設(shè)防烈度為 8度，設(shè)計(jì)地震分組 為第二組，試求結(jié)構(gòu)的基本自振周期并用底部剪力法求結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下各 層的水平地震作用（結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05）。（15分）G3解：求結(jié)構(gòu)基本自振周期H3 K3G2H2 K2G1H1 K1將各質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值作為水平力分別作用在各質(zhì)點(diǎn)處,1, 2, 3質(zhì)點(diǎn)水平位移為:u1

10、u 2u3/ K 1/ K 20 .07090.0294 m0 .0525 m m采用能量法,結(jié)構(gòu)基本自振周期為:(_2_2_2G1u1 G2u2 G3u3G1u1 G2u2G3u30.465s由已知條件查表得max 0.16Tg 0.4s,T1F EKF1F2F3其中H1%T；m ax0.40.4650.91 .00.160.141.4Tg0.35sGeq0.140.852700 2700 1800856.8KN各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為:G1H1G1H1 G2H 2 G3H3G2H 2FEK171.36KNG1H1 G2H 2 G3H3 FEKG3H3G1H1 G2H 2 G3H 3 h1

11、 H2 h1 h2Fek342.72KN342.72KNH3 h1 h2 h3精品文檔五、計(jì)算題（本大題共2個(gè)小題，共30分）1 .根據(jù)下表計(jì)算場(chǎng)地的等效剪切波速。（10分）土層的剪切波速土層厚度2.25.88.24.54.3Vs(m/s)1802002604205302 .試用底部剪力法計(jì)算下圖體系在多遇地震下的各層地震剪力。已知設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.2g ,田類場(chǎng)地一區(qū)， m=116.62t, m2=110.85t,m3=59.45t,Ti=0.716s, 6 n=0.0673, E =0.05. （20分）inUJ當(dāng) F0.05 時(shí)，r2=1.0r1=0.02尸0.9地震影

12、響系數(shù)曲線水平地震影響系數(shù)最大值精品文檔精品文檔地震影響烈度6度7度8度9度多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震一0.50.901.4特征周期（s）特征周期分區(qū)場(chǎng)地類別Inm一區(qū)0.250.350.450.65二區(qū)0.300.400.550.75三區(qū)0.350.450.650.90五、計(jì)算題1.解（1）確定覆蓋層厚度因?yàn)榈乇硐聉s>500m/s 土層上表面距地表的距離為2.2+5.8+8.2+4.5=20.7m >20m 故 8=20m（2）計(jì)算等效剪切波速202.25 8_8238180 200 260 420244.47m/s2.解：查附表的 Tg=0.45s, a

13、 max=0.16因 Tg<T1<5Tg得：1 (T)09 0.16 (-0.45-)0.9 0.16 0.105T10.716結(jié)構(gòu)的底部剪力為:FEK Geq 10.85 (116.62 110.85 59.45) 9.8 0.105 250.95kNFn nFEK 0.0673 250.95 16.89kNGjHj 116.62 6.5 110.85 12.5 59.45 (5.0 6.0 6.5) 9.8 3184.03 9.8 3120作用在結(jié)構(gòu)各樓層上的水平地震作用為:GiHi116.62 6.5Fi1 (1 n)FEK - (1 0.0673) 250.95 55.72

14、kNGj H j3184.03G2H 2GjHj(1110.85 12.5n)FEK (1 0.0673) 250.95 101.86kN3184.03精品文檔2mlm 2m 1k 22 m 2 k11 )12120120(120863012017260 ). (120863012017260)2 *4120120 ( 172608630( 8630 )2 G3H 359.45 17.5F3 一(1n)FEK一 一(1 0.0673) 250.95 76.48kNGjH j3184.03各樓層的地震剪力為：V1F1F2 F3Fn 250.95kNV2 F2 F3Fn 195.23kNV3F3F

15、n 93.37kN1、某兩層鋼筋混凝土框架，集中于樓蓋和屋蓋處的重力荷載代表值相等G1 G2 1200 kN ，每層層高皆為 4.0m,各層的層間剛度相同D 1 D 2 8630 kN /m；n類場(chǎng)地，設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為 0.10g，設(shè)計(jì)分組為第二組， 結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.05(1)求結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型，并驗(yàn)證其主振型的正交性(2)試用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算框架的樓層地震剪力解1): (1)計(jì)算剛度矩陣ku k1 k 8630 2 1726kN/m 電 Gk2863kN/m k?2 k2 8630kN /m(2)求自振頻率27.47/188.281 5.24rad/s2 13.

16、72rad/s(3)求主振型當(dāng)5.24rad / s XX 111.61812_2m1 12*1205.24217260精品文檔2 13.72rad/sX 222m1 2ku120 13.722172600.618(4)驗(yàn)證主振型的正交性質(zhì)量矩陣的正交性XTm X剛度矩陣的正交性XTk X2解2):由表3.2查得:由表3.3查得:第二自振周期T2gt7第一振型參與系數(shù)于是：FiX 21k1286301 .0001 .6181.0001.618n類場(chǎng)地，第二組,度多遇地震0 .912017260T,=0.40s8630max 0.080.458s, TgT1axi 1T11G1mi1208630

17、8630第一自振周期5TgTi1.0000.6181 .0000.6181 .200 s, TgTi 5Tg(1)相應(yīng)于第一振型自振周期工 的地震影響系數(shù):F12第一振型的層間剪力:V12F120 .401 . 2000.90.080 .0301i12001.0002mi 1i0.03012001.000 212001.618072412001.618 20.724 1.000 1200 26.06kN1 12G2 0.030 0.724 1.618 1200 42.17kN42.17kNV11F11F1268.23kN(2)相應(yīng)于第二振型自振周期t2的地震影響系數(shù):TgT：0.9m ax第二

18、振型參與系數(shù)mi 2ii 1212000.400.4580 .90.080.0711.0001200( 0.618 )mi22i12001 .000 21200( 0.618 )20.276于是： F212 21Gl 0.071 0.276 1.000 120023.52kN2 2 22G2 0.071 0.276 ( 0.618)120014.53kN精品文檔精品文檔第二振型的層間剪力：V22F2214.53kNV21F21F228.99kN(3)由SRSS法，計(jì)算各樓層地震剪力：F2IV2 V2242.172( 14.53)244.60 kN,；j 212222V1, V j1 、68 .

19、238.9968 .821 kN j 22、某兩層鋼筋混凝土框架，集中于樓蓋和屋蓋處的重力荷載代表值相等G1 G2 1200kN ,每層層高皆為4.0m,框架的自振周期Tg 0.40s, max 0.08) ,結(jié)構(gòu)的T1 1.028s ；各層的層間剛度相同D1D2 8630kN / m ； n類場(chǎng)地，7度第二組(阻尼比為0.05,試按底部剪力法計(jì)算框架的樓層地震剪力，并驗(yàn)算彈性層間位移是否滿足要求(e 1/450)。精品文檔解：(1)求結(jié)構(gòu)總水平地震作用:(2)TiFnFiF2(3)0.9TgTimax0.90.401.028求作用在各質(zhì)點(diǎn)上的水平地震作用1.028s 1.4Ta1.4 0.4

20、gnFEk 0.092G1H1-1 Fe«GjHjj 1G2H2 F nFEk (IGjHjj 1求層間剪力ViFi0.08 0.033FEk1Geq 0.0330.85(1200 1200)67.32kN67.320.56s n0.08T1 0.010.08 1.0280.01 0.0926.2kN1200 4n) 67.32(11200 4 1200 80.092) 20.37kNn)Fn1200 81200 4 1200 867.32(1 0.092) 6.2 46.95kNF220.3746.95 67.32kN V F2 46.95kN(4)驗(yàn)算層間彈性位移1 67.32/

21、8630 0.0078m 7.8mm1 7.8/4000 1/512 1/450(滿足)1 46.95/8630 0.00544m 5.44mm精品文檔1 5.44/4000 1/735 1/450(滿足)3、某三層鋼筋混凝土框架，集中于樓蓋處的重力荷載代表值分別為G1 G2 1000kN , G3 600kN ,每層層高皆為5.0m,層間側(cè)移剛度均為40MN/"框架的基本自振周期 T 0.6332s； I類場(chǎng)地，8度第二組，設(shè)計(jì)基本加速度為0.30g ,結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.05,試按底部剪力法計(jì)算框架的樓層地震剪力，并驗(yàn)算彈性層間位移是否滿足規(guī)范要求。(1)求結(jié)構(gòu)總水平地震作用:max0.90.300.24 0.1220.6332FEk1Geq 0.122 0.85(1000 1000 600) 269.6kN(2)求作用在各質(zhì)點(diǎn)上的水平地震作用0.6332 s 1.4T1.4 0.3 0.42sgn0.08T10.070.08 0.6332 0.07 0.121FnnFE