工程结构抗震与防灾习题docx.docx
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《工程结构抗震设计》习题与思考题
第一章地震基础知识与工程结构抗震设防
1、地震按其成因分为几种类型？
按其震源深浅又分为哪几种类型？
2、试述构造地震成因的局部机制和宏观背景？
3、试分析地震动的空间分布规律及其震害现象
4、地震波包含了哪几种波？
它们的传播特点是什么？
对地面运动影响如何？
5、什么是地震震级？
什么是地震烈度？
两者有何关联？
6、地震基本烈度的含义是什么？
7、为什么要进行设计地震分组？
8、试列出三座城市的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和所属的设计地震分组
9、什么是建筑抗震三水准设防目标和两阶段设计方法？
10、我国规范根据重要性将抗震类别分为哪几类，不同类别的建筑对应的抗震设防标准是什么？
11、什么是建筑抗震概念设计？
包括哪些方面的内容？
12、根据经验公式，某次地震释放的能量人约是5X1024尔格，它对应的里氏震级是多少？
第二章场地、地基和基础抗震
1、什么是场地，怎样划分场地土类型和场地类别？
2、简述选择建筑场地的相关规定
3、如何确定地基抗震承载力？
简述天然地基抗震承载力的验算方法
4、已知某建筑场地的钻孔资料见下表，试计算该场地土层的自振周期，并按《抗震规范》的规定来确定该建筑场地的类别
土层资料
土的名称
层底深度（m）
土层厚度（m）
土层剪切波速vsi（m/s）
杂填土
6
6
100
可塑粉质粘土
11
5
150
饱和砂土
20
9
340
基岩
—
—
>500
5、什么是砂土液化？
液化会造成哪些危害？
影响液化的主要因素有哪些？
6、怎样判别地基土的液化，如何确定地基土液化的危害程度？
7、简述可液化地基的抗液化措施
第三章工程结构地震反应分析与抗震验算
1、什么是地震作用？
如何确定结构的地震作用？
2、地震系数和动力系数的物理意义是什么？
通过什么途径确定这两个系数？
3、影响地震反应谱形状的因素有哪些？
设计用反应谱如何反映这些因素影响的？
4、简述确定结构地震作用的底部剪力法和振型分解反应谱法的基本原理和步骤？
5、何谓求水平地震作用效应的平方和开方法（SRSS）,写出其表达式，说明其基本假定和适用范围
6、简述计算地震作用的方法和适用范围
7、什么叫鞭端效应？
设计时如何考虑这种效应？
8、什么叫结构的刚心和质心？
结构的扭转地震效应是如何产生的？
9、哪些结构需要考虑竖向地震作用？
如何计算竖向地震作用？
10、什么是结构或构件恢复力特征曲线，反映了结构或构件的什么性能？
11、地震动的三要素是什么？
采用时程分析法选取地震波时如何考虑这三要素？
12、抗震设计中如何考虑结构的地震作用？
依据的原则是什么？
13、什么是承载力抗震调整系数？
为什么要引入这一系数？
14、什么是楼层屈服强度系数？
怎样确定结构薄弱层或部位？
15、一单层单跨框架如图1所示。
假设屋盖平面內刚度为无穷大，集中于屋盖处的重力代表值G=1200kN,框架柱线刚度ic=3.0X104kN.m,框架刚度h=5.0m,跨度1=9.0m。
已知设防烈度为8度，设计基本地震加速度0.2g,设计地震分组为第二组，II类场地，结构阻尼比为0.05。
试求该结构在多遇地震和罕遇地震时的水平地震作用。
16、求图2所示体系的频率、振型.
已知:
ml=m2=m,kl=k2=k
17、试用振型分解反应谱法计算图3所示框架多遇地震时的层间剪力。
抗震设防烈度为8度，II类场地，设计地震分组为第二组。
18、试用底部剪力法计算图3所示框架多遇地震时的层间剪力。
已知结构的基本周期
Tl=0.467s,每层的层高均为3.5m,抗震设防烈度为8度，II类场地，设计地震分组为第二组。
19、已知某三层框架各层的层间侧移刚度K⑴=5.2X105kN/m；K⑵=3.8X105kN/m;
K（3）=2.8X105kN/m；各层层高h（l）=4m；h
（2）=3.8m；h（3）=3.6m；各层的抗剪承载力
Vy（l）=2500kN,孔⑵=800kN,孔⑶=900kN,罕遇地震作用下各层的弹性地震剪力V。
⑴=4200kN,Vo
（2）=3800kN,Vc（3）=2000kN,试计算罕遇地震时该框架结构的薄弱层位置,并验算其层间弹塑性位移。
第四章多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
1、多层及高层钢筋混疑土房屋有哪些结构体系?
各自的特点和适用范围是什么？
2、多层及高层钢筋混凝土结构的震害有哪些?
有哪些抗震薄弱环节?
在设计中应如何采取对策？
3、抗震概念设计在多层及高层钢筋混凝土结构设计时具体是如何体现的?
概念设计与计算
设计的关系是什么？
4、抗震设计为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比？
5、多层及高层钢筋混疑土结构设计时为什么要划分抗震等级?
是如何划分的？
6、框架结构和框架一抗震墙结构房屋的结构布置应着重解决哪些问题
7、框架结构和框架一抗震墙结构在水平力作用下各有什么变形特点
8、框架结构和框架一抗震墙结构的抗震计算采用了哪些假设?
如何确定各自的计算简图？
9、如何合理选用框架结构和框架一抗震墙结构的抗震计算方法?
各有哪些主要步骤？
10、如何计算在水平地震作用下框架结构的内力和位移？
11、在计算竖向荷载下框架结构的内力时要注意哪些方面的问题？
12、如何设计结构合理的破坏机制？
13、框架结构柱的截面设计应考虑哪些因素?
纵筋和箍筋的配置应注意结构问题？
14、框架结构梁的截面由哪些因素确定?
纵筋和箍筋的配置应注意什么问题？
15、框架一抗震墙结构如何实现多道抗震防线的设计思想？
16、什么是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”原则?
在设计中如何体现？
17、怎样保证框架梁柱节点的抗震性能？
如何进行节点设计？
18、框架结构和框架一抗震墙结构在抗震设计中有哪些主要构造措施？
19、多层及高层钢筋混疑土结构的抗震设计对楼屋盖有什么要求？
20、框架一抗震墙结构中的框架部分的地震剪力为什么要调整，如何调整？
21、框架一抗震墙结构协同工作体系其内力分布有哪些特点？
22、框架一抗震墙结构中的框架抗震墙的端柱和边框梁有什么作用?
应如何进行设计？
23、在9度区建设两相邻的钢筋混凝土框架楼房，总高度分别为26m和32m,试计算其防震缝的最小宽度
第五章多层砌体房屋和底部框架一抗震墙房屋抗震设计
1、多层砌体房屋在地震作用下，其震害主要表现在哪些方面？
产生的原因是什么？
2、多层砌体房屋在抗震设计中，除进行抗震承载能力的验算外，为何更要注意概念设计及抗震构造措施的处理？
3、多层砌体房屋的计算简图如何选取？
地震作用如何确定？
层间地震剪力在墙体间如何分配？
墙体的抗震承载力如何验算？
4、底部框架一抗震墙砌体房屋的结构方案和结构布置时应注意哪些方面？
5、底层框架一抗震墙砌体房屋为什么要限制第二层与底层的侧移刚度比？
如果底层的侧移刚度大于第二层砌体房屋的侧移刚度，对结构是否有利？
为什么？
6、在计算底部框架一抗震墙结构地震倾覆力矩时，如何求得倾覆力矩在框架柱中引起的轴力？
第六章结构隔震、减震设计与制振技术
1、隔震结构与传统的抗震结构相比有何异同？
2、基底隔震装置一般应具备什么功能，应满足什么要求？
3、如何进行隔震结构的抗震计算。
4、什么是水平向减震系数？
如何确定这一系数？
5、如何认识消能减震结构的减震原理？
6、消能部件附加给结构的有效刚度和有效阻尼比如何取值？
7、试述结构被动控制调谐减震体系工作原理及附加子结构的作用？
8、结构主动控制体系工作原理是什么？
有什么优点？
第一章抗震设计基本概念
1-1地震震级差一等级，AM=M2-M1=1,所释放能量有何关系，BPE2/Ei=?
1-2试绘出世界和中国主要的地震带。
1-3用简单方法（按悬臂梁）计算一个正方形平面结构在高度为25m,50m,100m时的基底剪力Vo、基底弯矩Mo、顶点转角0和顶点侧移△的数值，并加以比较（比较时均以25m高时为1）。
该正方形筒体平面为10X10m，墙厚为20mm,弹性模量E=30.0KN/mm2o荷载分为：
①倒三角形分布荷载，顶部最人值qo=5OKN/m；②均布荷载q=25KN/m。
从该结构的简单比较可得到什么概念？
高层、多层、低层对结构刚度和承载力要求有什么不同？
1-4什么是三水准抗震设计目标？
用什么方法实现这些目标？
抗震概念设计有哪些主要内容？
第二章场地、地基和基础
2-1已知某场地土，从地表以下至基岩的20m范围内共有3层土，各层土的厚度、名称和物理状态见下图，试计算该场地土层的固有周期T,并确定该建筑场地的类别，（提示：
杂填土，可塑亚粘土，饱和砂土的W分别为100,150,340m/S）。
杂填土
可塑亚粘土
B
饱和粘土
图2-1题
2—2地基土抗震承载力调整系数＜»为何大于1?
第三章地震作用和结构抗震验算
3-1底部剪力法和振型分解反应谱法计算等效地震作用有什么异同？
3-2地震作用和那些因素有关？
计算等效地震作用的步骤是什么？
3-3计算结构自振周期有那些方法，如何选用？
3-4结构自振周期和那些因素有关？
随着房屋振动加剧出现局部损坏，结构周期为什么加长？
3-5结构自振周期计算值如何修正为设计值？
为何需要修正？
3-6计算二层框架结构的自振频率与振型。
横梁刚度为无限大，各层重量为Gi=mig=400KN,G2=m2g=300KN,底层层间侧移刚度为K1=2xl2^El/h]3=48EIc/h!
3=14280KN/m,K2=2xl2EIc/h23o（Ku=K|+K2,K22=K2,K12=K21=-K2）
图3-6题
3-7结构整体刚度K与总重量W增大对结构自振周期T及水平地震荷载F有何影响？
3-8有地震作用内力组合和无地震作用内力组合的主要区别有哪些？
3-9在变形验算中，有地震作用组合和无地震作用组合有什么区别？
第四章多层混合结构房屋
4-1.验算下图所示四层砖混结构房屋首层④轴线横墙a,b,c墙短多遇地震烈度下的抗震强度，如抗震强度不足时要求提出提高抗震强度的措施。
已知a,b,c墙段的竖向重力荷载代表值算至首层层高的一半截面处的压力分别为：
106.7KN,139.2KN,26&9KN。
首层用M10砖，M5砂浆砌筑，楼盖和屋盖采用圆孔板，设防烈度为8度近震，II类建筑场地。
其它数
据见图5,图6。
集中于屋盖和各层楼盖处的重力荷载为：
岀屋面楼梯间小屋顶G5=700KN,4层屋顶G】=4800KN,2,3层楼盖G=G尸6400KN,首层顶Gi=8000KN。
另计算出屋面楼梯间小屋横墙的水平地震剪力。
图4-1题（平面图）
图4-1题（剖面图）
第五章单层厂房
5-1设有两幢双跨等高单层砖柱厂房，皆建于设防烈度为8度近震，II类建筑场地的地区,单棍排架的柔度系数分别为：
6„=2.0110^^512=1.0X10^4m/kNo在一个计算单兀内集中于屋盖处的重力荷载力G=150kN,试计算作用于上述两幢厂房一个计算单元屋盖上的多遇地震烈度下的水平地震作用。
5-2设有一高低跨单层R.C.厂房排架（见下图），已知条件：
集中于低跨、高跨屋盖处的质量分别为:
mi=41.4t,m2=56.6t,排架的柔度系数为8n=l.65X10_4m/kN,九=九=2.15XlO^m/kN,S”=4.45Xl（y4m/kN。
试计算该体系第一、二振型的自振频率，周期及其振型值，将所得曲线绘岀，并验算所得两个振型的正交性。
（注：
排架横梁两端点的位移相等）
mi
GO
图5-2题
5-3已知条件同上题，厂房建于II类建筑场地上，设防烈度为7度远震，为简化水平地震作用下排架内力计算，特给出单位水平荷载作用下的排架横梁内力，如图，试用振型分解反应谱法计算屮柱二个截面，低跨屋盖柱底和两边柱底截面多遇地震烈度下的弯矩图值。
1KN>：
2=0.555KN.
图5-3题
5-4设有一两跨不等高单层钢筋混凝土厂房，其剖面如图5—2题所示,表1列出了一个计算单元的有关重力荷载资料，其它已知条件与题5--3相同。
试用能量法计算横向基本周期，用底部剪力法计算作用于屋面处相应多遇地震烈度下的水平地震作用，并计算中柱二个截面（低跨屋盖、柱底）和两边柱柱底截面的弯矩植，并要求与5—3的计算结果作一分析比较。
（提示：
计算集中于高跨、低跨屋盖的质点重力荷载@时，b柱下柱重力荷载向低跨屋盖集中，b柱上柱和悬墙重力荷载向高跨、低跨屋盖等分集中；计算自振周期时不修正；计算水平地震作用时仍采用确定自振周期时的质点重力荷载;计算柱截面弯矩时不考虑空间作用与扭转影响的效应调整系数）。
表1计算单元的重力荷载
柱歹Ij
a
b
C
a~b
b~c
分项
墙
柱
悬墙
下柱
上柱
墙
柱
屋盖
重力荷载（KN）
343
76.8
72
12.8
64
250.4
51.9
408.2
272.2
第六章
6-1框架结构延性设计的基本原则是什么？
6-2抗震缝在什么情况下设置？
在高层建筑抗震结构中，怎么处理好抗震缝、伸缩缝和沉降缝这三种缝？
6-3反弯点法和D值法计算的侧移刚度系数d和D值其物理意义是什么？
有何区别？
6-4影响水平荷载下框架柱反弯点位置的主要因素是什么？
框架顶层和底层柱反弯点位置与中部各层反弯点位置相比，有什么变化？
6—5标准反弯点高比*是在什么标准情况下求出的？
实用中需做哪几方面的修正？
6-7梁、柱杆件的轴向变形、弯曲变形对框架在水平荷载下的侧移变形有何影响？
6—8框架为什么具有剪切型侧向变形曲线？
6-9关于框架楼盖，D值法的基本假定是什么？
6—10试述D值法的计算步骤。
边柱和屮柱，上层柱和底层柱D值的计算公式有什么区别？
6—11框架梁的控制截面有哪些？
一般采用何种截面配筋形式？
又一般按何种配筋截面计算？
6-12框架柱的控制截面位于何处？
有哪几种最不利内力组合？
一般采用何种截面配筋形式？
6-13为什么要提高结构的延性？
什么情况下需要对结构进行延性设计？
6-14影响梁延性的因素有哪些？
如何设计延性框架梁？
6-15影响柱延性的因素有哪些？
如何设计延性框架柱？
6-16为什么要设计强柱弱梁框架结构？
下面几个概念是否对？
为什么？
（1）柱子断面大于梁断面就是强柱弱梁。
（2）柱子线刚度大于梁线刚度就是强柱弱梁。
（3）柱子抗弯承载力大于梁抗弯承载力就是强柱弱梁。
6--17为什么抗震结构中构件的设计剪力一般要从它的抗弯承载力计算得到？
6-18箍筋的作用是什么？
为什么抗震结构中箍筋特别重要？
6-19短柱和长柱在破坏形态、配筋计算及箍筋构造方面有什么不同？
6~20为什么延性框架的节点区必须配置一定数量的箍筋？
中柱、边柱、角柱的节点区有什么不同？
计算有什么不同？
6-21框架梁的箍筋配置如何确定？
非加密区如何考虑？
加密区范围如何确定？
6-22框架柱的箍筋配置如何确定？
非加密区如何考虑？
加密区范围如何确定？
6—23框架梁抗震设计，已知梁端组合弯矩设计值如下图所示，抗震等级为一级，梁截面尺寸300X750mm,A端实配负弯矩钢筋7①25（As，=34.36mm2）,正弯矩钢筋4022（Abs=1520mm2）,B端实配负弯矩钢筋10®25（A/=4909mm2）,正弯矩钢筋4022（Abs=1520mm2）,
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下4Q22f
图6-23题
確强度等级C30,主筋II级钢，箍筋I级钢。
6-24-幢三层R.C框架结构，平面图见下图，砖填充墙采用M10砖，M2砂浆，框架采用C20磴，集屮于房屋各层的总重力荷载、梁1尺寸25X80cm,梁2尺寸25X80cm,梁3尺寸25X70cm柱截面尺寸见图，图中层高为横梁中到中距离，跨度为柱中到中距离。
另已知各层单根柱梁的线刚度为Kci=4.25X10°kN•m..1^.2=2.71X104kN•m.Kt.3=1.54X104kN•m,瓦尸Kb2=Kb3=8。
设防烈度为7度近震，I类场地，试计算横向基本周期并验算
图6-23题
图6-24题
多遇地震烈度下的结构层间位移（注：
考虑砖填充砖刚度影响的周期折减系数为0.65）
6—25题设的已知条件同第6-24题，如已知该框架结构的基本周期Tl=0.29S,试按底部剪力法计算多遇地震下各楼层质点处的水平地震作用牙。
又已知框架各层抗剪承载力为Vyl=2300kN,Vy2=740kN,Vy3=735kN,指出罕遇地震下框架薄弱层，并验算其层间弹塑性侧移。
6-26用分层法和D值法计算一棉二跨三层框架（见下图）在垂直荷载m=10kN/m（重力荷载标准值，为梁上线荷载，各层各跨满布）和水平荷载（水平地震作用标准值）分别作用下的弯矩图、剪力图和轴力图，进行有震内力组合，并画岀组合内力图。
图中杆线旁边的
图6-26题
数字为相对线刚度，水平力数字为五柵合力。
6—27画出图示结构的弯矩图与剪力图..若各层柱的抗侧刚度ZDi均为21430KN/m,求顶部侧移u（梁的刚度为无穷大8）（柱弯距图与梁弯距图各画一张图）
图6・27题
单选练习题
1局部突出于屋顶的塔楼，在其平面尺寸（长和宽）均不小于主体屋顶相应尺寸的时，可按主体一
样考虑。
（A）0.6（B）0.75（C）0.80（D）0.90
2位于坚硬场地上的,其震害较重。
（A）柔性建筑物（B）刚性建筑物（C）多高层框架结构
3为保证结构“大震不倒”，要求结构具有。
（A）较大的初始刚度（B）较高的承载能力（C）较好的延性
4通常采用延性系数来衡量结构延性的好坏。
（A）结构层间位移（B）结构顶点位移（C）截面转角位移
5目前钢筋碗高层建筑结构的地震作用计算方法包括。
（A）底部剪力法和振型分解反应谱法（B）底部剪力法和反应谱法
（0反应谱法和吋程分析法（D）底部剪力法、直接动力分析法和时程分析法
6高层建筑结构的在地震作用下的破坏状况和程度主要取决于。
（A）地震动的特性（B）结构自身的力学特性（C）其耗能能力
（D）地震动的特性和结构自身的力学特性
7考虑地震作用参与内力组合时，材料强度。
（A）应予降低（B）应予提高（C）保持不变
8高层建筑结构设计中，所产生的结构内力和位移是设计的控制因素。
（A）竖向荷载（B）水平荷载（C）地震作用（D）风荷载
9高层建筑结构设计计算时，通常假定。
（A）楼盖结构在其自身平面内的刚度为无穷大（B）楼盖结构的刚度为无穷大（C）楼盖结构无扭转
10通常，竖向较均匀的结构釆用振型分解反应谱法时，。
（A）第一振型的底部剪力与第二振型的底部剪力大致相等
（B）第一振型的底部剪力大于第二振型的底部剪力
（C）第一振型的底部剪力小于第二振型的底部剪力
11常用高层建筑结构的自振周期的一般规律为。
（A）框架结构〈框架一剪力墙结构〈剪力墙结构
（B）框架一剪力墙结构〈剪力墙结构〈框架结构
（C）框架结构〉框架一剪力墙结构〉剪力墙结构
12多层框架薄弱楼层指
（A）弹塑性位移增大系数以较小（B）楼层屈服承载力系数J较小（C）楼层侧移刚度£口最小
（D）楼层剪力最大
13根据高层建筑结构的基木假定，同一楼层上原为一直线的各点，受力后。
（A）将保持为一平行线（B）仍保持为一直线（C）将变为一曲线
14框架柱的净高与截面长边尺寸之比宜,以避免形成短柱。
（A）大于或等于4（B）大于6（C）大于4
15按一、二级抗震等级设计的框架节点应进行受剪承载力验算，
（A）三、四级和非抗震设计的框架节点可不进行受剪承载力验算
（B）三级框架节点也应进行受剪承载力验算，四级和非抗震设计的框架节点可不进行受剪承载力验算
（0三、四级和非抗震设计的框架节点也应进行受剪承载力验算
16框架结构的主要优点是。
（A）施工进度快（B）建筑平面布置灵活，可形成较大空间（C）抗震性能好
17用D值法计算框架内力吋，上部各层柱的反弯点越接近于1/2柱高处，
（A）梁柱线刚度比越大（B）梁柱线刚度比越小（C）梁柱线刚度比相等
18某一纯框架结构，在按框架结构设计后，又加了几片剪力墙，此时o
（A）因为已偏于安全，可不必按框架一剪力墙结构进行验算
（B）仍需按框架一剪力墙结构进行验算，否则框架结构的下部将偏于不安全
（C）仍需按框架一剪力墙结构进行验算，否则框架结构的上部将偏于不安全
19用分层法计算竖向荷载下框架内力时，。
（A）柱的线刚度均取0.9k,传递系数取为1/3
（B）除底层柱外，上部各层柱的线刚度均取0.9k；各层柱的传递系数均取1/3
（C）除底层柱外，上部各层柱的线度均取0.9k；上部各层柱的传递系数均取1/3
20用反弯点法计算水平荷载下框架内力吋，假定。
（A）柱上反弯点均位于1/2柱高处（B）梁上反弯点均位于中点
（C）上部各层柱的反弯点均位于1/2柱高处，底层柱的反弯点位于2/3柱高处
21框架一剪力墙结构中，横向剪力墙宜均匀对称地设置在建筑的端部附近，以提高整个结构的
（A）使用面积（B）抗侧刚度（C）抗扭刚度
22框架柱轴压比过高会使柱产生
（A）大偏心受压破坏（B）小偏心受压破坏（C）剪切破坏
23强柱弱梁是指
（A）柱线刚度大于梁线刚度（B）柱抗弯承载力大于梁抗弯承载力（C）柱抗剪承载力大于梁抗剪承载力24强剪弱弯是指
（A）抗剪承载力大于抗弯承载力（B）剪切破坏发牛在弯曲破坏Z后（C）设计剪力大于设计弯矩
《抗震结构设计》
抗震工程学
是将地球物理学、地质学、地震学、工程力学（材料力学、结构静力学、结构动力学）、结构工程学（钢筋混凝土结构学、钢结构学、地基与基础）、施工技术等多方面理论丫以综合，针对建造的建筑物在地震作用下必须安全这一0的而产牛一门科学休系。
学习本门课要达到如下目的
1.掌握抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解抗震设计的一般规律；
2•培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算能力；
3.了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理论、方法的发展趋势。
第一章绪论
学习要求：
1.了解地震震害
2.了解地震分类
3.理解地震波、地震震级与地震烈度的定义
4.深刻理解抗震设防烈度的概念
5.理解多遇地震、罕遇地震的定义
6.了解地震震害
7.掌握“三水准”抗震设防目标，了解建筑结构抗震设计方法
8.了解抗震设计的基本要求
要点、难点分析：
一、“三水准”抗震设防目标
当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,一般不受损坏或不需修理可继续使用。
（小震不坏）。
当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。
（中震可修）。
当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
（大震不倒）。
二、建筑结构抗震设计方法
第一阶段：
对绝大多数
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