《荷载与结构设计方法》试题+参考答案

1《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1一、填空题（每空1分，共20分）1．作用按时间的变异分为:永久作用,可变作用,偶然作用_2．影响结构抗力的因素有：材料性能的不定性,几何参数的不定性,计算模式的不定性..3．冻土的四种基本成分是_固态的土颗粒,冰,液态水,气体和水汽.4．正常使用极限状态对应于结构或者构件达到_正常使用或耐久性能_的某项规定限值.5．结构的可靠性是_安全性,适用性,耐久性__的总称.6．结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.7．结构可靠度的确定应考虑的因素,除了公众心理外,还有结构重要性,社会经济承受力,结构破坏性质二.名词解释(10分)1.作用：能使结构产生效应(内力,应力,位移,应变等)的各种因素总称为作用（3分）2.地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度.（3分）3.承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形,这种状态称为承载能力极限状态.（4分）三.简答题.(共20分)1.结构抗力的不定性的影响有哪些?答：①结构材料性能的不定性、②结构几何参数的不定性、③结构计算模式的不定性。（每点1分）2.基本风压的5个规定.答：基本风压通常应符合以下五个规定。①标准高度的规定。我国《建筑结构荷载规范》规定以10m高为标准高度。②地貌的规定。我国及世界上大多数国家规定，基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。③公称风速的时距。规定的基本风速的时距为10min。④最大风速的样本时间。我国取1年作为统计最大风速的样本时间。⑤基本风速的重现期。我国规定的基本风速的重现期为30年。（每点1分）(5)3.简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6)答：①地震震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。②地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。③一次地震发生，震级只有一个，然而在不同地点却会有不同的地震烈度，但确定地点上的烈度是一定的，且定性上震级越大，确定地点上的烈度也越大。④震中一般是一次地震烈度最大的地区，其烈度与震级有关。在环境条件基本相同的情况下，震级越大，震中烈度越高⑤震中烈度与震级近似关系：0321IM；非震中区，烈度与震级的关系：1lg323210hCIM。（前2点1分，后2点2分）4.简述直接作用和间接作用的区别.(6)答：①将能使结构产生效应得各种因素总称为作用；将作用在结构上的因素称为直接作用，②将不是作用，但同样引起结构效应的因素称为间接作用。③直接荷载为狭义的荷载，广义的荷载包括直接荷载和间接荷载。（每点2分）四、计算题（50分）1.计算下图中的土层各层底面处的自重应力。（10分）2解：aczKPh0.340.217111（2分）aczKPhh2.1068.3190.21722112（2分）aczKPhhh6.1402.4102.188.3190.2173322113（3分）aczKPhhhh8.1590.2106.192.4102.188.3190.217443322114（3分）2.设标准地貌为空旷地面，标准高度为10m，条件下测得的风速变化指数15.0s，梯度风高mHTS365，基本风压20/7.0mKNw。计算某市中心3.0a，mHa390，高度为25m处的风压。（10分）解：根据非标准条件下风压的换算公式：2soaazzwzw（2分）已知：mz25，mzs10，3.0，将高度为25m处的风压换算成该地貌标准高度处的风压则：3.02102525oaawwoaaww73.125（1）（2分）又根据非标准地貌的风压换算公式：asaTssTsooazHzHww22（2分）已知：2/7.0mKNwo，15.0s，365TsH，30.0a，390TaH，将该地貌处得基本风压换算成标准地貌的基本风压。则：30.0215.0225390103657.0oaw（2分）2/393.0mKNwoa（1）（2）代入（1）得2/68.0393.073.1mKNwwaa（1分）答：上海市中心某地的标准风压为0.68KN/m2。3《荷载与结构设计方法》试题+参考答案2一、填空题（20分）8．作用按时间的变异分为:永久作用,可变作用,偶然作用.9．土的侧压力分为_静止土压力,主动土压力,被动土压力_.10．冻土的四种基本成分是__固态的土颗粒,冰,液态水,气体和水汽_.11．预应力构件按预应力施加先后分为__先张法,后张法12．目前国际上采用的抗震设计原则是_小震不坏,中震可修,大震不倒13．结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.14．由风力产生的_结构位移,速度,加速度响应__称为结构风效应.二.名词解释(3+3+4=.10分)1.作用：能使结构产生效应(内力,应力,位移,应变等)的各种因素总称为作用2.震级：衡量一次地震规模大小的数量等级,国际上常用里氏震级3.震中距：地面某处到震中的距离称为震中距三.简答题.(5x4=20分)5.结构可靠度是怎么定义的?6.什么叫基本风压?怎样定义.7..写出单质点体系在单向水平地面运动作用下的运动方程.8.简述直接作用和间接作用的区别.四计算题（50分）2.已知一矩形平面钢筋多层建筑，位于城市中心，建筑高度45m，平面沿高度保持不变，迎风面宽B＝20m地面粗糙度指数2.0a，基本风压按地面粗糙度指数的地貌16.0s，离地面10m高风速确定的基本风压为20/55.0mkN，风振系数沿高度不变为0.1z，求建筑物底部弯矩。（标准地貌的梯度风高为350m；该城市梯度风高为400m，建筑物沿高度划分为三段计算）（20分）解：0wzzzwzsgk2′矩形结构，风载体形系数3.1s；1′20/55.0mkN1′0.1z1′风压高度变化系数z15m15m15m20m44.02.022.0216.0222222210713.0101040010350101010zzzHHzzZHZHzTaTSsTaSTSzaaSaaS2′838.01106.12301.133′kpa592.055.0828.00.13.112′kpa79.055.0106.10.13.122′kpa93.055.0301.10.13.132′mkNHHHM43.744593.03079.015592.03322114′《荷载与结构设计方法》考试试题（2002级）参考答案二计算分析（共计30分）：2某单跨工业厂房排架，有桥式吊车，A柱柱底在几种荷载作用下的弯矩标准值为：恒载mKNMGk35；风荷载mKNMk101；吊车竖向荷载mKNMk53；吊车水平荷载mKNMk154；屋面活荷载mKNMk32，求A柱柱底弯矩设计值（只考虑承载能力极限状态）。（本题10分）解：根据题意，这里只考虑标准组合。1）永久荷载效应控制的组合根据《规范》规定，当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的荷载仅限于竖向荷载，于是有A柱柱底弯矩设计值为mKNM09.55)53(7.04.13535.12）由可变荷载效应控制的组合（1）风荷载为第一可变荷载mKNM54.78)3155(7.04.1104.1352.1（2）吊车水平荷载为第一可变荷载mKNM24.79106.04.1)35(7.04.1154.1352.1（2）吊车竖向荷载为第一可变荷载mKNM04.75106.04.1)315(7.04.154.1352.1可以看出，应采用吊车水平荷载控制的组合作为弯矩设计值。3假定钢梁承受确定性的弯矩mKNM140，钢梁截面的塑性抵抗矩W和屈服强度f都是随机变量，已知其分布类型和统计参数：抵抗矩W：正态分布，36100.850mW，05.0W屈服强度f：正态分布，MPaf270，10.0f用中心点法和验算点法计算钢梁的可靠指标（本题14分）解：功能函数为：抗力列式140000fWMfWZ，或应力列式WfWMfZ1400001）中心点法（1）取用抗力列式mNWfZ8950014000，mNfWWffWWfZ9.25658222222可知可靠指标48.3（2）应力列式MPaMWfZ3.105，MPaMMWWffWWfZ0.2722222225可知可靠指标9.3可见中心点法采用不同的功能函数形式计算结果不同。2）验算点法抗力列式选用：140000fWMfWZ均为正态分布，不须进行当量转换，ffffˆˆ，于是在新坐标系中，极限状态方程为：0)ˆ)(ˆ(MWfWWff2*2**1)()(WffffWW，2*2**2)()(WfWWfWf，第一次迭代*W，*f用平均值代入，于是有：0))((M，求出，计算过程如下表所示。迭代步Xi*iXi1fW0610270610850-0.894-0.4473.74（舍弃52.2）3.742fW3.74610180610779-0.940-0.3423.71（舍弃65.41）-0.033fW3.71610176610796-0.944-0.3293.71（同上舍弃方法）0.00由上表可以看出，采用验算点法两步即可达到收敛。6《荷载与结构设计方法》试题+参考答案3（一）填空题1.作用随时间变化可分为永久作用、可变作用、偶然作用；按空间位置变异分为固定作用、自由作用；按结构反应分类分为静态作用、动态作用。2.造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因是风的飘积作用屋面形式屋面散热等。3.在公路桥梁设计中人群荷载一般取值为3KN／m2市郊行人密集区域取值一般为3.5KN／m2-4.土压力可以分为静止土压力主动土压力被动土压力。5.一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论或库仑土压力理论。6.波浪按波发生的位置不同可分为表面波内波。7.根据冻土存在的时间可将其分为多年冻土季节冻土瞬时冻土。8.冻土的基本成分有四种：固态土颗粒，冰，液态水，气体和水汽。9.冻土是一种复杂的多相天然复合体，结构构造也是一种非均质、各向异性的多孔介质。10.土体产生冻胀的三要素是水分土质负温度。11.冻土的冻胀力可分为切向冻胀力法向冻胀力水平冻胀力。12.水平向冻胀力根据它的形成条件和作用特点可以分为对称和非对称。13.根据风对地面（或海面）物体影响程度，常将风区分为13等级。14.我国《建筑结构荷载规定》规定以10m高为标准高度，并定义标准高度处的最大风速为基本风速。15.基本风压是根据规定的高度，规定的地貌，规定的时距和规定的样本时间确定最大风速的概率分布，按规定的重现期（或年保证率）确定的基本风速，然后根据风速与风压的关系所定义的。16.由风力产生的结构位移速度加速度响应等称为结构风效应。17.脉动风是引起结构振动的主要原因。18.在地面粗糙度大的上空，平均风速小脉动风的幅度大且频率高。19.脉动风速的均方差也可根据其功率谱密度函数的积分求得。20.横向风可能会产生很大的动力效应，即风振。21.横向风振是由不稳定的空气动力特征形成的，它与结构截面形状及雷诺