地震工程學(xué)導(dǎo)論習(xí)題解參考

地震工程學(xué)導(dǎo)論解習(xí)題參考地震按成因可劃分為？構(gòu)造地震、火山地震、塌陷地震、水庫地震、人工地震。全球有哪幾條主要的地震帶？環(huán)太平洋地震帶，地中海-喜馬拉雅地震帶也稱歐亞地震帶，大洋中脊地震帶也稱海嶺地震帶。地震波有哪幾種主要類型？每種地震波引起的傳播介質(zhì)顆粒的運動方式是怎樣的？地震波主要有體波和面波兩種類型。體波包括縱波和橫波，面波包括瑞利波和勒夫波?？v波運動時，介質(zhì)顆粒的振動方向與波傳播方向一樣；橫波運動時，介質(zhì)顆粒的振動方向與波傳播方向垂直；勒夫波質(zhì)點運動是水平的，且垂直于波傳播方向；瑞利波傳播時，介質(zhì)顆粒的運動方式為豎直平面內(nèi)的逆進橢圓。某介質(zhì)密度為2.8g/cm3，楊氏模量為50Gpa，剪切模量為20Gpa，泊松比為0.25，試?yán)烦?shù)為，則地震波從震源動身到達(dá)地表時，接近于垂直入射的緣由是什么？由斯內(nèi)爾定律可知，當(dāng)折射波速小于入射波速時，折射角小于入射角。一般地殼中的巖石層是越向下越硬，波速越大，所以當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ上孪蛏蟼鞑r，每經(jīng)過一個界面，折射角就減小一些。當(dāng)?shù)竭_(dá)地表時，就接近垂直入射了。近代地震儀有哪幾個主要部分組成？近代地震儀一般由拾振器、放大器和記錄裝置三個系統(tǒng)組成。什么是地方震級？里氏震級包括哪幾種？地方震級是標(biāo)準(zhǔn)地震儀記錄到的震中距100公里里氏震級有哪些缺點？不論是里氏震級里的地方震級、體波震級還是面波震級，精度都不太高，因為地震波在向各個方向傳播過程中，歷經(jīng)的傳播路徑和衰減效應(yīng)都存在差異，所以即便是同一次地震，在不同觀測點計算出來的震級也會存在差異，差異一般有0.5級，有時會達(dá)到1級。里氏震級、特殊是面波震級的一大缺陷——里氏震級難以測量特大地震。由于“地震強度頻譜比例定律”的限制，當(dāng)震級超過8.3~8.5以后，盡管地表出現(xiàn)更長的裂開，顯示出地震具有更大的規(guī)模，但測定的面波震級卻很難增長上去了，這就使得一些強度明顯不同的地震，用傳統(tǒng)方法計算得出的面波震級數(shù)值卻相同，這就是所謂的面波震級飽和現(xiàn)象。某次地震后，推算地震矩為2.51×1029dyne·cm，試計算該次地震的矩震級。矩震級等于MW=2lgM0/3-10.7，將地震矩代入公式，約為8.9級。什么叫地震烈度？什么叫基本烈度？工程上怎么定義多遇地震、偶遇地震、罕遇地震的？地震烈度指某一地區(qū)的地面和各人工建筑物遭遇一次地震影響的強弱程度?；玖叶戎笇?0年內(nèi)，一般場地條件下，超越概率10%的地震烈度。小震，也叫多遇地震。指的就是將來50年期限內(nèi)，一般場地條件下，可能遭遇的超越概率為63％的地震。相當(dāng)于50年一遇的地震。多遇地震對應(yīng)的烈度，稱為眾值烈度。大震，也叫罕遇地震。就是在將來50年期限內(nèi)，一般場地條件下，可能遭遇的超越概率為2％～3％的地震，相當(dāng)于1600～2500年一遇的地震。罕遇地震對應(yīng)的烈度，稱為罕遇烈度（大震烈度）。中震，也叫偶遇地震、設(shè)計地震。指的就是將來50年期限內(nèi)，一般場地條件下，可能遭遇的超越概率為10％的地震。相當(dāng)于475年一遇的地震。中震對應(yīng)的烈度，即為基本烈度。補足下表。目標(biāo)地震設(shè)防水準(zhǔn)50年超越概率與基本烈度I0的關(guān)系多遇地震（小震）眾值烈度63%I=I0-1.55偶遇地震基本烈度10%I=I0罕遇地震罕遇烈度2~3%I=I0+1影響地震烈度分布的因素有哪些？震級和震中距對同一場點，震級越高，烈度越高。對同一次地震，震中距越遠(yuǎn)，烈度越低。震源的深度地震波傳播所經(jīng)過的介質(zhì)特性局部場地近地表土層的性質(zhì)：一般來說、自然的密實的硬質(zhì)巖石或硬土場地的烈度，要比人工填充的或松散場地的烈度小。建筑物本身的動力特性和施工質(zhì)量：建筑物質(zhì)量好點，震害狀況就會減輕，烈度也會適當(dāng)減小。場地條件對地震烈度的影響是怎樣的？場地條件對地震烈度的影響主要包含兩方面：場地土壤和局部地形。特殊的土壤條件通常是造成地震烈度異樣的緣由。一般規(guī)律是基巖地基上的地震烈度較低，懦弱松散地基上的地震烈度偏高。而一般在孤立突出的小山包、小山梁上的房屋震害一般較重。某次地震震后調(diào)查發(fā)覺，某地區(qū)A類房屋（木構(gòu)架和土、石、磚墻建立的舊式房屋）、B類房屋（未經(jīng)抗震設(shè)防的單層或多層磚砌體房屋）和C類房屋（依據(jù)VII度抗震設(shè)防的單層或多層磚砌體房屋）建筑物破壞狀況如表10-1。試計算該地區(qū)的平均震害指數(shù)。依據(jù)下列公式，計算每類房屋的震害指數(shù)（每級破壞程度對應(yīng)的震害指數(shù)見表10-2）：A類房屋：IA=(3×1.0+8×0.8+5×0.6+4×0.4+1×0.2+0×0)/(3+8+5+4+1+0)=0.676B類房屋：IB=(1×1.0+3×0.8+10×0.6+7×0.4+2×0.2+0×0)/(1+3+10+7+2+0)=0.548C類房屋：IC=(0×1.0+1×0.8+2×0.6+11×0.4+15×0.2+5×0)/(0+1+2+11+15+5)=0.276再依據(jù)下列公式，計算該地區(qū)的平均震害指數(shù)：平均震害指數(shù)：Im=(IA+IB+IC)/3=(0.676+0.548+0.276)/3=0.5地基破壞的主要破壞形式與其表現(xiàn)是什么？與結(jié)構(gòu)破壞的區(qū)分有哪些？地基破壞形式有邊坡失穩(wěn)與土體變形。這是由于地下或土體內(nèi)飽和松散的粉細(xì)砂層液化引起的剪切破壞，其表現(xiàn)形式可為邊坡垮塌、滑坡，地基沉陷、隆起等。還有少數(shù)破壞是由地基土中的薄砂層液化引起的。結(jié)構(gòu)破壞主要分為延性破壞和脆性破壞。延性破壞中結(jié)構(gòu)強度下降緩慢，破壞前有較大變形。由于倒塌是人身傷亡的主要因素，加強結(jié)構(gòu)延性有利于防止結(jié)構(gòu)倒塌，所以延性破壞是我們希望的結(jié)構(gòu)破壞模式。而脆性破壞中結(jié)構(gòu)強度急劇下降或消逝，結(jié)構(gòu)沒有變形而干脆坍塌，應(yīng)當(dāng)實行相應(yīng)工程措施進行避開。地震活動的時間分布的兩個指標(biāo)分別是什么？年平均發(fā)生率和間隔時間。什么是地振動？地振動三要素是什么？地振動，是由震源釋放出來的地震波引起的地表旁邊土層的振動。地振動的三要素分別是振幅、持時和頻譜。影響地振動的因素包括哪三類？是如何影響的？影響地振動的因素包括震源、傳播介質(zhì)與距離、局部場地條件三類。震源的影響主要體現(xiàn)在震級大小和震源線性長度方面，傳播介質(zhì)與距離的影響主要體現(xiàn)之一就是地振動的振幅隨著震源距增大而減小，局部場地條件對頻譜形態(tài)有重要影響。如何通過地振動對地震烈度進行區(qū)劃？地震烈度與地振動單一參數(shù)關(guān)系：用強震觀測記錄到的地振動加速度或速度最大值常常用來與地震烈度相聯(lián)系，不同學(xué)者提出不同的關(guān)系式。還有很多其他的量被采納，例如他們的均方值、譜強度、位移、持時等。但是這些閱歷公式數(shù)據(jù)過于離散，由單一參數(shù)對應(yīng)的烈度過于粗略，不宜在工程設(shè)計中應(yīng)用。地震烈度與地振動多個參數(shù)關(guān)系：地震烈度由地振動多個獨立參數(shù)共同確定，包括加速度、速度、位移最大值，震級和震源距。但多參數(shù)地振動與地震烈度的聯(lián)系效果，尚未得到滿足結(jié)果。因為烈度是一個宏觀綜合的震害描述，其一部分是由地振動的各種因素綜合確定的，另一部分則主要確定于地質(zhì)準(zhǔn)靜力現(xiàn)象。地振動離散性很大，而地質(zhì)準(zhǔn)靜力現(xiàn)象與地振動無關(guān)。地震儀與強震儀的區(qū)分是什么？地震儀以弱振動為主要量測對象，常常用來記錄微小地振動的位移；強震儀以強振動為主要量測對象，測量的物理量大多選定為與地震慣性力聯(lián)系親密的地振動加速度。儀器運用者專業(yè)地震強弱運轉(zhuǎn)記錄紙速放大倍數(shù)記錄地振動量記錄重點內(nèi)容設(shè)置地點通頻帶地震儀地震弱連續(xù)不停慢高位移各種波形的到時與初動方向基巖窄、低頻強震儀抗震強自動觸發(fā)快低加速度全過程各種場地與結(jié)構(gòu)物上寬高、低頻影響反應(yīng)譜的因素有哪些？影響地震反應(yīng)譜的因素主要包括：體系的阻尼比和地振動的加速度記錄。試述傅里葉幅值譜與反應(yīng)譜的區(qū)分與聯(lián)系。地震反應(yīng)譜可以理解為一個確定的地振動加速度記錄，通過一個阻尼比相同但自振周期T不同的各個單自由度體系所引起的最大加速度反應(yīng)與相應(yīng)體系自振周期之間的關(guān)系曲線。傅里葉譜，只能反應(yīng)地振動本身的頻率特性，與結(jié)構(gòu)物的概念沒有任何聯(lián)系。但反應(yīng)譜不同，它表現(xiàn)的是地震波對單質(zhì)點系所代表的結(jié)構(gòu)物的最大影響，更具有工程上的意義。對一條時程做傅里葉變換，得到的是一個傅里葉復(fù)譜。在每一個離散頻率點處，都有一個確定的復(fù)數(shù)。依據(jù)這個復(fù)數(shù)的模，可以計算出該頻率重量的振幅，依據(jù)虛部與實部之比的反正切可以計算出該頻率重量的相位角。在頻域上，傅里葉幅值譜只能表達(dá)每個頻率重量的振幅信息，必需同時具備每個頻率重量的相位信息，才能夠完整地表達(dá)時程所包含的信息，才能夠通過傅里葉逆變換唯一地還原時程。反應(yīng)譜失去了地振動各頻率重量之間的相位差信息，因此從反應(yīng)譜不能再返回到地振動時程。何為地振動卓越周期，場地卓越周期，結(jié)構(gòu)基本周期？抗震設(shè)計應(yīng)如何處理他們的關(guān)系？地振動卓越周期：地震發(fā)生時，由震源發(fā)出的地震波傳至地表巖土體，迫使其振動，由于表層巖土體對不同周期的地震波有選擇放大作用，某種巖土體總是以某種周期的波選擇放大得尤為明顯而突出，使地震記錄圖上的這種波記錄得多而好。這種周期即為地振動卓越周期。地振動卓越周期的實質(zhì)是波的共振，即當(dāng)?shù)卣鸩ǖ恼駝又芷谂c地表巖土體的自振周期相同時，由于共振作用而使地表振動加強。場地卓越周期：地震波在某場地土中傳播時，由于不同性質(zhì)界面多次反射的結(jié)果，某一周期的地震波強度得到增加，而其余周期的地震波則被減弱。這一被加強的地震波的周期稱為該場地土的卓越周期，場地卓越周期只反映場地的固有特征。結(jié)構(gòu)基本周期:指結(jié)構(gòu)按基本振型完成一次自由振動所需的時間。結(jié)構(gòu)基本周期與場地的卓越周期相等或接近時，在地震中可能發(fā)生共振，震害比較嚴(yán)峻，反之震害就小，基本周期避開卓越周期可以減小地震作用。地震波的特性中對抗震工程有重要意義的量有哪些？地震波的最大振幅、持續(xù)時間、波數(shù)、振動周期與能量。什么是地震活動性？地震活動性分析依據(jù)的資料有哪些？地震活動性指的是地震發(fā)生的時、空、強規(guī)律。地震活動性分析依據(jù)的資料，包括地震地質(zhì)資料、歷史地震資料、儀器地震資料。地振動危急性分析中的超越概率指什么？超越概率是指某一場地將來遭遇到超過地振動給定值的概率。地振動危急性分析計算包括哪兩個主要步驟？地振動危急性分析計算主要包括兩個主要步驟：一是確定發(fā)生一次地震的地震危急性，另一是考慮多次發(fā)生地震的可能性來確定總地震危急性。地震區(qū)劃的幾種目的和指標(biāo)是什么？地震區(qū)劃有三種不同目的和指標(biāo)。第一，地震活動性區(qū)劃，以地震的發(fā)生為指標(biāo)，包括地震的發(fā)生、大小和次數(shù)，目的在于了解近代地殼構(gòu)造和地震活動性的地理分布；其次種是震害區(qū)劃，以地震造成的災(zāi)難為指標(biāo)，目的在于為政府機構(gòu)和社會團體供應(yīng)資料，以便在土地利用和城市規(guī)劃決策時作參考；第三種是地振動區(qū)劃，以地振動的振幅、頻譜和持時三要素為指標(biāo)，目的在于用它來設(shè)計新建工程、鑒定并加固已建工程。為什么要進行地震小區(qū)劃？地震小區(qū)劃有哪幾種不同類型？地震小區(qū)劃的目的是為了具體指出一個不大的地區(qū)內(nèi)對工程抗震有重要影響的因素是如何影響地振動的，并在地圖上標(biāo)出考慮這些因素之后的地振動和其他影響。地震小區(qū)化分為烈度小區(qū)劃、場地小區(qū)劃、反應(yīng)譜小區(qū)劃、多指標(biāo)地振動小區(qū)劃。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的發(fā)展有哪幾個關(guān)鍵階段？動力分析理論的優(yōu)缺點分別是什么？結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的發(fā)展經(jīng)驗過靜力理論階段、反應(yīng)譜理論階段、動力理論階段。動力理論階段也稱作時程分析法。在結(jié)構(gòu)中輸入符合該結(jié)構(gòu)所在場地條件的地震加速度記錄，得到結(jié)構(gòu)在各個時刻的地震反應(yīng)。可以考慮地振動振幅、頻譜特性和持續(xù)時間三要素。假如結(jié)構(gòu)和構(gòu)件模型合理，動力理論可以較為精確地反應(yīng)結(jié)構(gòu)振動的全過程，包括變形和能量的積累和損耗；進而結(jié)構(gòu)地震過程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸的時間和依次，判明結(jié)構(gòu)的屈服機制，找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。不過時程分析法中，采納不同的地震波時程記錄曲線進行分析，得到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)是不同的。即便他們具有相同的最大振幅，其頻譜特性和持續(xù)時間是不同的。因此選擇符合建筑物所在場地條件的地震波并用時程分析計算結(jié)構(gòu)分析和推斷就非常重要。時程分析特殊是彈塑性分析一般須要較大容量的計算機才能完成，比較耗時。確定水平地震影響系數(shù)最大值和特征周期的依據(jù)分別是什么？水平地震影響系數(shù)最大值，依據(jù)抗震設(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度值來確定的。特征周期的取值，依據(jù)場地類別和設(shè)計地震分組確定。試述抗震概念設(shè)計的總體原則。場地選擇：盡量選擇對建筑抗震有利的地段，避開不利和危急地段。建筑的平立面布置：不應(yīng)采納嚴(yán)峻不規(guī)則的設(shè)計方案。結(jié)構(gòu)抗震體系：結(jié)構(gòu)體系選取的基本原則：①應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；②應(yīng)具備多道抗震防線，避開因為部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)丟失抗震實力或?qū)χ亓奢d的承載實力；③應(yīng)具備必要的抗震承載實力、良好的變形實力和消耗地震能量的實力，使結(jié)構(gòu)在遭遇罕遇地震時具有足夠的防倒塌實力；④對可能出現(xiàn)的薄弱部位，如結(jié)構(gòu)的局部減弱、豎向剛度突變等，應(yīng)實行必要的措施提高其抗震實力；⑤結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜接近，如自振周期等。多道抗震防線：設(shè)置多道抗震防線，當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的構(gòu)件在強震攻擊下破壞后，后備的其次、第三道防線的構(gòu)件馬上接替，抵抗后續(xù)地振動的沖擊，保證建筑物最低限度的平安，免于倒塌。剛度、承載力和延性的匹配：尋求不同性能水平下不同建筑部件的性能目標(biāo)對強度、剛度、延性需求的合理統(tǒng)一；必要的承載實力和良好的變形實力的結(jié)合，使結(jié)構(gòu)在地震作用下具有良好的耗能實力。確保結(jié)構(gòu)的整體性防震縫的合理設(shè)置；建筑高度和高寬比等非結(jié)構(gòu)部件處理：在地震作用下，非結(jié)構(gòu)部件參加工作，可能變更整個結(jié)構(gòu)或某些構(gòu)件的剛度、承載力和傳力路途，產(chǎn)生出乎預(yù)料的抗震效果，或者造成未曾估計到的局部震害，因此自身與其與結(jié)構(gòu)主體的連接，應(yīng)進行抗震設(shè)計。簡述剪力墻構(gòu)造抗震的原理，與抗彎剛架與斜支撐體系構(gòu)造抗震有何不同？剪力墻即鋼筋混凝土承重墻（結(jié)構(gòu)墻），承受常規(guī)豎向荷載和地震、風(fēng)等側(cè)向荷載，是重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特點是剛度較大，靠大面積的總強度來抗震。抗彎剛架一般用于鋼結(jié)構(gòu)，其剛度很小。在受側(cè)力過程中，抗彎剛架將形成足夠數(shù)量塑性鉸汲取地震能量，依靠其大變形來抗震。抗彎剛架不同時具有剛度和抗震實力，常與斜支撐聯(lián)合運用?？箯潉偧艹惺茇Q向荷載，反抗彎矩；斜支撐擔(dān)當(dāng)側(cè)向剪力。橋梁結(jié)構(gòu)的震害現(xiàn)象有哪些？簡述橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計特點。震害現(xiàn)象有：由于滑坡或填土下沉導(dǎo)致橋臺橋墩滑移；由于墩臺滑移量過大或橋梁縱向振動引起落梁；由于地基失效或具有良好基礎(chǔ)的橋梁由于振動過大產(chǎn)生的橋梁墩柱破壞；由于地基失效或結(jié)構(gòu)振動引起的支座破壞。橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計特點：為保證應(yīng)急交通須要，要求在短期搶修后能通車，加強防止落梁的工程措施；橋梁選址重視地質(zhì)條件，選擇合理基礎(chǔ)與橋梁結(jié)構(gòu)形式，盡量避開過大的橋梁斜交角度；加強橋梁結(jié)構(gòu)延性設(shè)計，防止脆性破壞?？拐鹪O(shè)防三水準(zhǔn)目標(biāo)是什么？針對三水準(zhǔn)設(shè)防所采納的兩階段設(shè)計包括哪些內(nèi)容？三水準(zhǔn)目標(biāo)：小震不壞、中震易修、大震不倒。兩階段設(shè)計：第一階段設(shè)計，采納小震地振動參數(shù)計算地震作用，進行允許彈性變形驗算，實現(xiàn)第一水準(zhǔn)的設(shè)防要求。采納荷載分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算，近似實現(xiàn)其次水準(zhǔn)的設(shè)防要求。其次階段設(shè)計時，采納大震地振動參數(shù)計算地震作用，進行結(jié)構(gòu)極限變形驗算，實現(xiàn)第三水準(zhǔn)的設(shè)防要求。鐵路、馬路部門制定地震應(yīng)急預(yù)案時應(yīng)包括哪些內(nèi)容？我國防震減災(zāi)法要求地震應(yīng)急預(yù)案具有下列規(guī)范性的內(nèi)容：(1)應(yīng)急機構(gòu)的組成和職責(zé)；（2）應(yīng)急通訊保障；（3）搶險救援人員的組織和資金、物質(zhì)的打算；（4）應(yīng)急、救助裝備的打算；（5）災(zāi)難評估打算；（6）應(yīng)急行動方案等。這些內(nèi)容可作為鐵路、馬路部門制定地震應(yīng)急預(yù)案時的法規(guī)依據(jù)和參考。高填方路基下沉的緣由有哪些？您認(rèn)為在地震作用下引起路基震陷的緣由是什么？鐵路、馬路部門抗震減災(zāi)常用的工程措施與非工程措施有哪些，應(yīng)如何處理二者之間的關(guān)系？在鐵路、馬路部門，工程抗震是目前最有效、最根本的工程性措