《荷载与结构设计方法》考试试题

《《荷载与结构设计方法》考试试题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《荷载与结构设计方法》考试试题（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、综合试题（一卷）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

2、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）三.简答题. (共20分)1. 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。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。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。公称风速的时距。规定的基本风速的时距为10min。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。基本风速的重现期。我国规定的基本风速的重现期为50年。（每点1分）(5)2. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6) 答：地震震级是衡量一次地震规模大小的数量

3、等级。地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。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。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，震中烈度越高震中烈度与震级 近似关系：；非震中区，烈度与震级的关系： 。（前2点1分，后2点2分）3. 简述直接作用和间接作用的区别.(6)答：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，不是作用，但同样引起结构效应的因素称为间接作用。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

4、。（每点2分）四、计算题（50分 1. 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，梯度风高，基本风压。计算某市中心，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分）已知： ，将高度为25m处的风压换算成该地貌标准高度处的风压则 ： （1） （2分）又根据非标准地貌的风压换算公式： （2分）已知：，将该地貌处得基本风压换算成标准地貌的基本风压。则： （2分） （1）（2）代入（1）得 （1分）答：上海市中心某地的标准风压为0.68KN/m2 。3. 设有一单质点体系，质点重为100KN，体系自振周期为1.0秒，位于基本烈度8度区，体系所在地

5、设计反应谱特征周期Tg0.4s，设计反应谱下降段指数为b=0.7，动力系数最大值，体系结构设计基准期为50年，求体系所受小震烈度的水平地震作用。（10分）解：求地震系数。因小地震烈度比基本地震烈度小1.5度，则计算地震烈度为：I=8-1.56.5 (2分)地震系数公式 k=0.1252I-7=0.12526.5-7=0.088 (2分)根据我国建筑抗震设计规范，地震系数取平均值的85 (2分)计算动力系数。因TTg，则 (2分)地震作用为 (2分)4.已知一各三层剪切型结构，如下图，已知该结构的第一阶周期为T10.433s，设计反应谱的有关参数Tg=0.2s、b=0.9、max=0.16，采用

6、底部剪力法计算地震作用产生的底部最大剪力及结构各层的地震作用。（20分）解：确定地震影响系数 (2分)求底部最大剪力 ,因质点数n3， (2分) (4分)各质点地震作用： (4分) (4分) (4分)综合试题（二卷）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_.

7、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. 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2. 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)4. 结构可靠度是怎么定义的?5. 什么叫基本风压?怎样定义.6. .写出单质点体系在单向水平地面运动作用下的运动方程.7. 简述直接作用和间接作用的区别.四 计算题（50分）1. 设有一单质点体系，质点重为100KN，体系自振周期为1.0秒，位于基本烈度8度区，体系所在地设计反应谱特征周期Tg0.4s，设计反应谱下降段指数为b=0.7，动力系数最大值，体系结构

8、设计基准期为50年，求体系所受小震烈度的水平地震作用。（10分）解：求地震系数。因小地震烈度比基本地震烈度小1.5度，则计算地震烈度为：I=8-1.56.5 1地震系数公式 k=0.1252I-7=0.12526.5-7=0.088 3根据我国建筑抗震设计规范，地震系数取平均值的85 1计算动力系数。因TTg，则 2地震作用为 32.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B20m地面粗糙度指数，基本风压按地面粗糙度指数的地貌，离地面10m高风速确定的基本风压为，风振系数沿高度不变为，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

9、为400m，建筑物沿高度划分为三段计算）（20分）15m15m15m20m解： 2矩形结构，风载体形系数； 1 1 1风压高度变化系数 2 3 2 2 2 4荷载与结构设计方法考试试题（2002级）参考答案一 概念理解题（共计70分）：1在结构荷载计算中，一般主要考虑的有哪些荷载？（5分）答：一般考虑的荷载为恒载和活载两类，对于偶然荷载（特殊荷载考虑较少）。2 基于可靠度的结构设计（概率极限状态设计）与传统的安全系数设计有何区别？对于功能函数（以两个变量为例），当变量为正态分布时，可靠度指标有何含义，试作图表示；（10分）答：可靠度设计是考虑荷载和抗力是一种随机变量，而传统的安全系数设计方法则

10、将这些参数看作固定值，前者更为合理。3 为何对于不同的荷载在进行荷载效应组合时，取一定的分项系数？（5分）答：主要是考虑到不同荷载的概率分布形式不一致，而为了计算的简便，将各种荷载的概率分布的不同通过的荷载分项系数以使按极限状态设计表达式设计的各种结构可靠指标b与规定的设计可靠指标b0之间在总体上误差最小。4 计算风荷载时需要考虑几个方面的因素；（5分）答：风荷载的计算主要与三种独立的因素有关：基本风压、风压高度变化系数、房屋体型系数有关。5 设计基准期和设计使用寿命的概念，两者有何区别；（5分）答：设计基准期是统计各种荷载（作用）和抗力随机变量的年限，一般取50年，而设计使用寿命则是结构物使

11、用年限，一般为20、50、100年，当超过设计基准期之后，结构物的可靠度会降低。6 荷载代表值的类型及含义；（10分）答：荷载代表值包括荷载的标准值、组合值、频遇值和准永久值，前两者是在承载能力极限状态中使用，而后两种则在主要在正常使用极限状态中使用。代表值：为设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值，我国一般取0.95分位数。组合值：以荷载代表值为基础，考虑当出现两种或两种以上的可变荷载时，荷载不可能同时以其最大值出现，此时荷载代表值可采用组合值或荷载组合系数出现。荷载频遇值主要是为了对结构正常使用极限状态的短期性能进行校核，一般取系数0.50.9（具体参见建筑结构荷载设计规范，荷载的准永久

12、值系指经常作用在结构上的荷载，同样乘以一个系数即可。总的说来，后三者均是对可变荷载来说的。8 材料强度的取值是可靠性设计的一个重要方面，材料强度的标准值可以取其平均值吗？为什么？如何取值？（5分）答：为结构设计的安全起见，材料强度的标准值不取平均值，而是取概率分布的0.05分位值，即在平均值的基础上减去1.645。9 作用与荷载的区别与联系，在本书中是如何对其分析的？（5分）答：荷载是指直接作用在结构上的力，而作用是泛指在结构上产生效应（应力、变形等）的一切外界因素，通常将两种概念同等对待。11 作用在跨河桥梁上的荷载有哪些？（5分）答：恒载：桥梁自身重力；活载：风荷载、地震荷载、流水压力、船

13、只（漂浮物）的撞击力、车辆荷载（汽车制动力、汽车离心力、汽车撞击力、汽车冲击力）。二 计算分析（共计30分）：1 某结构在抗震设计时可简化成单质点体系，如图所示。已知该结构位于设防烈度为7度的III类场地上，设计地震分组为第一组。集中质量，结构阻尼比，自振周期为1.64s，求多遇地震时水平地震作用标准值。（本题6分）解：根据已知条件，查书中表4-4、4-5得，水平地震影响系数最大值，特征周期，根据结构阻尼比可知：g0.9，h10.02，h21.0，因，故于是水平地震作用一填空题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

14、为3KNm2市郊行人密集区域取值一般为3.5 KNm2 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。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。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

15、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 。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 及雷诺数 有关。22.在空气流动中，对流体质点起主要作用的是两种力 惯性力 和 粘性力 。24.地震按产生的原因，可以分为

16、火山地震 陷落地震 和 构造地震 25. 由于地下空洞突然塌陷而引起的地震叫陷落地震而由于地质构造运动引起的地震则称为 构造地震 。26. 地幔的热对流是引起地震运动的主要原因。27. 震中 至 震源 的距离为震源深度，地面某处到震中的距离为震中距。28.地震按震源的深浅分，可分为浅源地震 中源地震 深源地震。29.板块间的结合部类型有：海岭 海沟 转换断层及 缝合线 。30.震级是衡量一次地震规模大小的 数量等级 。31.M小于 2 的地震称为微震M 24 为有感地震M 5 为破坏性地震。32.将某一地址遭受一次地震影响的强弱程度定义为地震烈度 。33.地震波分为地球内部传播的 体波 和在地

17、面附近传播的 面波 。34.影响地面运动频谱主要有两个因素： 震中距 和 场地条件 。35.目前国际上一般采用 小震不坏 中震可修 大震不倒 的抗震原则。37.混凝土在长期作用下产生随时间而增长的变形称为 徐变 。38. 可变荷载有3个代表值 分别是 标准值 和 准永久值 组合值。40.结构的极限状态可以分为 承载能力极限状态 和 正常使用的极限状态 。（二）名词解释1. 基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压。2. 路面活荷载：路面活荷载指房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设备等产生的重力荷载。3. 土的侧压力：土的侧压力是指挡土墙后的填土因自

18、重或外荷载作用对墙背产生的土压力。4. 静水压力：静水压力指静止的液体对其接触面产生的压力。5. 混凝土徐变：混凝土在长期外力作用下产生随时间而增长的变形。6. 混凝土收缩：混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象叫混凝土收缩。7. 荷载标准值：是荷载的基本代表值，其他代表值可以在标准值的基础上换算来。它是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，是建筑结构在正常情况下，比较有可能出现的最大荷载值。8. 荷载准永久值：结构上经常作用的可变荷载，在设计基准期内有较长的持续时间，对结构的影响类似于永久荷载。9. 结构抗力：结构承受外加作用的能力。10. 可靠：结构若同时满足安全性、适用性、耐久性要求

19、，则称结构可靠。11. 超越概率：在一定地区和时间范围内，超过某一烈度值的烈度占该时间段内所有烈度的百分比。12. 震级：衡量一次地震规模大小的数量等级。是地震本身强弱程度的等级，震级的大小表示地震中释放能量的多少。13. 雷诺数: 惯性力与粘性力的比。14. 脉动风: 周期小于10min的风，它的强度较大，且有随机性，周期与结构的自振周期较接近，产生动力效应，引起顺风向风振。15. 平均风: 周期大于10min的风，长周期风，该类风周期相对稳定，周期远离结构的自振周期，不发生共振，产生静力效应。16. 雪压: 单位面积地面上积雪的自重。17. 偶然荷载: 在设计基准期内不一定出现，一旦出现其

20、值很大持续时间较短的荷载。18. 直接荷载：直接作用在结构上的各种荷载。受力物体与施力物体相互接触，有形荷载。19. 震级: 一次地震的强烈等级。（三）简答题2.叙述结构的功能要求有哪些 答：能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；在正常使用时具有良好的工作性能；在正常维护下具有足够的耐久性能；在偶然时间发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。5.什么是荷载的代表值，它们是如何确定的 答：荷载代表值是设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。荷载的标准值：是荷载的基本代表值，其他代表值可以在标准值的基础上换算来。它是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值。是建筑结构在正常情况下，比较有可

21、能出现的作大荷载值。永久荷载均用荷载标准值来表示。准永久值：结构上经常作用的可变荷载，在设计基准期内有较长的持续时间，对结构的影响类似于永久荷载。准永久值是在标准值基础上进行折减。折减系数根据荷载的类型不同而不同。荷载组合值：当荷载在结构上有两种或两种以上的可变荷载时，荷载的代表值采用组合值。荷载频遇值：可变荷载在结构上较频繁出现较大值，主要用于荷载短期效应组合中。6.直接荷载与间接荷载的区别 答：能使结构产生效应得各种因素总称为作用；将作用在结构上力的因素称为直接作用；不是作用，但同样引起结构效应的因素称为间接作用；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。7.简述屋面形式对雪

22、压的影响 答：风对屋面积雪的影响： 漂积作用：在下雪过程中，风会把部分将飘落在屋顶上的雪积到附近的地面上或其它较低的物体上。 具有高低跨屋面的情况下，高屋面的雪吹落在较低屋面上。在低屋面上形成局部较大的漂积荷载。屋面坡度对积雪的影响：由于风的作用和雪的滑移特征，坡度越大，滑落的雪越多，雪压越小。受日照时间的不同，引进屋面积雪分布系数不同。11.风振形成机理 答：横风向力主要引起风振。对于高层结构风振是由气流本身的动力特性形成的。在结构正面风速受到障碍减小，逐渐降低，风总要绕过建筑物，则沿AB绕行，风速逐渐增大在B点达最大值。绕过结构后，风要恢复自由状态，沿BC流动，受摩擦风速减小，在某处摩擦力

23、耗损使风速降为零，在BC段出现风停滞现象，形成漩涡，引起风振。当漩涡脱落频率与结构自振频率接近时，结构发生剧烈共振，产生横风向风振。12.我国烈度的分类 答：根据超越概率将地震烈度分为以下几类： 多遇地震烈度：在50年内，超越概率为63.2对应的烈度。 基本烈度：在50年内，超越概率为10的地震烈度。每一地区的基本烈度可查中国地震烈度表获得。 罕遇地震烈度：在50年内，超越概率为2-3的地震烈度；设防烈度：是是否进行抗震设计的依据，是按国家批准权限审定的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。16.简述先张法预应力和后张法预应力的实现过程 答：先张法预加力：先张拉钢筋，后浇筑包裹钢筋的混凝土，当混

24、凝土达到设计强度后钢筋和混凝土之间产生粘结力，钢筋的弹性恢复对混凝土产生的压力。后张法预加力：先浇筑混凝土，混凝土中预留放置钢筋的孔道，待混凝土达到设计强度后张拉钢筋，通过锚固使钢筋的弹性变形传给混凝土。17.荷载组合值的三种形式及其计算式 答：当荷载在结构上有两种或两种以上的可变荷载时，荷载的代表值采用组合值。永久荷载为主体：可变荷载为主体：频遇荷载为主体： 19.建筑结构的两种极限状态的表现形式 答：承载能力的极限状态：这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（倾覆、折断、断开）； 结构构件产生过大变形不适于继续承载； 结

25、构变为机动体系； 结构丧失稳定性（压曲）。正常使用的极限状态：这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的规定限值。 影响正常使用的外观变形； 影响正常使用或耐久性的局部破坏(裂缝)； 影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特征（墙皮脱落，防水失效）。21.结构设计的目标要考虑哪些个因素 答：结构设计的目标有四个因素需要考虑： 公众心理：失效概率为110-4； 结构重要性：结构重要性高，可靠度应定得高； 结构破坏性质：脆结构设计的目标可靠度要高于延性破坏的结构； 社会经济承受力：经济越发达，公众对工程可靠度要求越高。（四）计算题1.某挡土墙高7m，墙背竖直，光滑，填土面水平，墙后为粘性土

26、， ，求其主动土压力 和被动土压力 。解题思路：解： 主动土压力： 被动土压力： 图2顶层放大系数n的取值：TgT11.4TgT11.4Tg0.350.08T1-0.0700.350.550.08T1-0.010.550.08T1-0.02解题思路：解：确定地震影响系数 求底部最大剪力 ,因质点数n3， 各质点地震作用：1.4Tg1.40.4450.632T1=0.617 不考虑其他振型影响。 6.某钢筋混凝土烟筒，平面为圆形，直径7m,总高度H=100m，地貌变化指数 为0.16，基本风压 为0.55KN/m，基本风速 ， 。确定共振区范围。解题思路：解： 横风向风振的判断顶部风速 对应T1临界风速： 顶部风速大于临界风速，发生共振。 取 处风速计算雷诺数， 会出现强共振。共振范围：