荷载与结构设计方法复习资料

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1、一、填空题（每空1分，共30分）1结构上的作用分类方法有多种，按随时间的变异分类：2我国工程结构的设计方法经历了、和四个阶段。3根据冻土存在的时间可将其分为以下三类： 4结构工程中遇到的爆炸主要有四类：5. 荷载代表值是指。荷载代表值包括、和。6. 水对结构物既有又有，化学作用表现在水对结构物的 或作用，物理作用表现在水对结构物的 作用，即水对结构物表面产生的和。7水是否能渗入基底是产生水浮力的前提条件，因此水浮力 与、和以及等因素有关。二、简答题（每题15分，共30分）1什么是震级？什么是烈度？他们的关系如何？2整体结构自重如何计算？三、计算题（1题25分，2题15分，共40分）1. 挡土墙

2、高6 m,填土的物理力学性质指标如下：二34 , c = 0, Y二19 kN/m3，墙背 直立、光滑，填土面水平并有均布荷载q = 10 kN/nt。试求挡土墙的主动土压力Ea ,并绘 出土压力分布图。2. 某单跨厂房排架，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M =23GkkNm；风荷载M = 107 kNm（在几种可变荷载中，风荷载在A柱柱底产生的效应最大）；1k屋面活荷载M二2 kNm；吊车竖向荷载M =13kNm；吊车水平荷载M =36 kNm。求：2k3k4kA柱柱底基本组合弯矩设计值。一、填空题（每空1分，共30分）1. 结构上的作用分类方法有多种，按随空间位置

3、的变异分类：、2. 根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为三种、 。3. 对于钢筋混凝土结构，存在着两种特殊的变形作用，即混凝土的和。4. 民用建筑楼面活荷载一般分为和两类。5. 基本雪压是，屋面的雪荷载由于、及等各种因素的影响，往往与不同。6. 般根据土体冻胀力对结构物的不同作用方向和作用效果，将冻胀力分为、和。7. 作用于结构任一截面上的风可使结构产生三种力，即、和。8. 地震按其产生的原因，可分为、和。9. 在预应力混凝土结构中建立预加应力，按结构上加力方式的不同，主要分为、和。10. 根据风的形成，可以将自然界常见的风分为以下几类：、和等。二、简答题（每题15分，共30

4、分）1. 简述土的冻胀机理。设计中如何考虑有关因素？2. 基本风压是如何规定的？三、计算题（1题25分，2题15分，共40分）1. 某三层框架结构如图所示。各层的质量分别为m = 2.56X 106 kg，m = 2.55X 106 kg, m123=5.59X 105 kg，已知该框架结构位于设防烈度为8度的II类场地上，设计地震分组为第 二组。阻尼比匚=0.05。经计算，该框架结构的基本自振周期T = 0.71S。试用底部剪力1法计算在多遇地2. 某结构，抗震设计时可以简化成单质点体系如图，已知该结构位于设防烈度为8度的II类 场地上，设计地震分组为第一组。集中质量m = 7.15X104

5、 kg,结构阻尼比Z= 0.05,自振 周期T为1.64S。求多遇地震时水平地震作用标准值一、填空题（每空1分，共30分）1、结构上的作用分类方法有多种，按随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用。2、我国工程结构的设计方法经历了容许应立法、破损阶段法、极限状态设计法和概率极限状态设计法四个阶段。3、根据冻土存在的时间可将其分为以下三类：多年冻土、季节冻土、瞬时冻土。4、结构工程中遇到的爆炸主要有四类：燃料爆炸、工业粉尘爆炸、武器爆炸、定向爆破。5、荷载代表值是指 在设计中用以验证极限状态的荷载量值。荷载代表值包括 标准值、组 合值、频遇值和准永久值。6、水对结构物既有物理作用又有化学作

6、用，化学作用表现在水对结构物的腐蚀或侵蚀作用,物理作用表现在水对结构物的力学作用,即水对结构物表面产生 的 静水压力和 动水压力。7、水是否能渗入基底是产生水浮力的前提条件，因此水浮力与地基土的渗透性、地基与基 础的接触状态、和 水压大小 以及 漫水时间 等因素有关。二、简答题（每题15分，共30分） 1、什么是震级？什么是烈度？他们的关系如何？地震的震级是衡量一次地震大小的等级。目前，国际上比较通用的是里氏震级， 其原始 定义是在1935年由里希特（Rich ter ）给出，即地震震级。烈度是指某一地区的地面和各类建、构筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。 地震的震级表示一次地震释放能量的大小

7、， 地震烈度则是对经受一次地震时一定地区内 地震影响强弱程度的综合评价， 二者概念不同。一般说， 一次地震的震级越大， 对于确定地 点上的烈度也越大。震中区是一次地震烈度最大的地区， 震中烈度是震级和震源深度的某种函数。在环境条 件基本相同的情况下， 震级越大， 震源深度越小，震中烈度就越高。根据全国范围内既有宏观资料，又有仪器测定震级的35次地震资料统计分析，根据宏观资料估计震级的经验公式。M = 0.58I + 1.502、整体结构自重如何计算？ 结构的自重是指组成结构的材料自身重量产生的重力， 属永久作用。进行结构设计时， 只要明确结构设计规定的尺寸和材料或结构构件单位体积的自重（ 或单

8、位面积的自重） ， 就 可算出构件的重量工程结构中常用材料和构件的重度，可参考本书附录A。对于自重变异较大的材料和构件（ 如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等） ， 自重的计算应根据其对结构的不利或有利 作用，取上限值或下限值。计算结构总自重时， 应根据结构各构件的材料重度的不同将结构人 为地划分为多种容易计算的基本构件， 先计算基本构件的重量， 然后叠加即得到结构的总自 重。三、计算题（1题25分，2题15分，共40分）1、挡土墙高6 m,填土的物理力学性质指标如下：二34 , c = 0, Y二19 kN/m3，墙背 直立、光滑，填土面水平并有均布荷载q = 10 kN/m2。试求挡土墙

9、的主动土压力Ea ,并绘 出土压力分布图。解将地面均布荷载换算成填土的当量土层厚度,a 10 kN/in $1=亠=“ “ -0. 526 illY 19 kN, in在填土面处的土压力强度五=沁=qK2 =10 kN/m2 45 -=2. 83 kN/in2在墙底处的土压力强度仍=昭 h + H)恳=(q + 1) tan2 45kN/m2 =35.1 kN/m2、 34(10 +19X 6) tan 45 -二总主动土压力= 伍 + 巫丿/= 宁（2. 83 +35. 1丿 X 6 kN/m=113.8 kN/ni 2 2主动土压力分布如图2 - 16示。2、某单跨厂房排架，有桥式吊车，A

10、柱柱底在几种荷载作用下的弯矩标准值为：恒载M =23GkkNm；风荷载M = 107 kNm（在几种可变荷载中，风荷载在A柱柱底产生的效应最大）；1k屋面活荷载M二2 kNm；吊车竖向荷载M =13kNm；吊车水平荷载M =36 kNm。求：2k3k4kA柱柱底基本组合弯矩设计值。解；（1丿由永久荷载控制的组合荷载规范规定当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。由式（625丿可得理柱柱底组合弯矩值为Af = fl.35X 23 +1.4X 0.7X kN/m = 8X IO4 kN/mk2= - 3X 104 kN/mk22 =k2 =3X 10 kN/m 由

11、结构力学的知识可知频率方程为=0- nil coT代入刚度系数和质点质量后，即8X 104 - 60 w-3X 104-3X IO43X IO4 - 50(o=0将行列式展开得解得0.000 03 W - 0.058 CD2 + 15 =0g =17.54 rad/sg)2 =40.32 iad/s2jt= 2 兀射17.542兀 2 hco； 40.32iad/s =0. 156由结构力学知识可知第一振型12“ UM - k60X 307.6 - 8X 104111-3X 104一0.488第二振型2 2nil-60X1 625.8 - 8Xio4121ku-3X 104_ 1.71所以主振

12、型为U0.488211.710121.00022-1.000振型图如图4 - 16所示。(2)求水平地震作用第一振型水平地震作用根据已知条件，查表44、表4 - 5得c =0.16, Ts =0.25s根据结构阻尼比=0.05,可知丫=0.9, 4=1.0因为 Tx =0.358 s,人 八 5Te11冷 11.0216 0.S G6 0.488X 6X io4 + 1.000X 5X 104； X 9.8单= 刀!=1Fu = g 丫i iiG =fO.116X 1.23X 0.488X 6X24(0.488 X 6X 10 +1.0002X 5X 104?X 9. 8 12jio4x9.8

13、；N = 4.094X 104 N = 40.94 kN10 X9.8；N = 6.991X 10 N = 69.91 kNFu = g yi 12G2 = , 0.116X 1.23X 1.000X 5X 第二振型水平地震作用因为T2 =0. 156 s, 0. 1 T2 = 71=0.23亍 2/1.710X 6X 10 +, 1.000； X 5X 10 ；X 9.8/ j 2,G缶/1.710X 6X 10 +/ - 1.000丿 X 5X 10 /X 9.8i =1羊“G =f0.16X 0.23X 1.710X 6X 10+X 9.8)N = 3. 700X 1(/ N=37.00

14、 kN F2z = a 12 d =yo.l6X 0.23X ( - 1.000丿 X 5X 104X 9.8/N= - 1.803X 104 N= - 1&03 kN 根据以上计算结果，对应于第一、二振型的地震作用及剪力图如图4 - 17ab所示。(3)层间地震剪力V =110. 852 +18.972 kN = 112.46 kN7 18.03丿 kN=72.20 kN2 .V1 =69.91 +框架的层间剪力图如图417c所示。(a)第-振型的水平地 農作用及剪力图图417水平地震作用及剪力(单位为kN丿(b)第二振型的水平地 鳶作用及剪力图2、某结构，抗震设计时可以简化成单质点体系如图，已知该结构位于设防烈度为8度的II类 场地上，设计地震分组为第一组。集中质量m = 7.15X104 kg,结构阻尼比Z= 0.05,自振 周期T为1.64S。求多遇地震时水平地震作用标准值F。EK解：根据已知条件.查表4 - 4、表45得=0.16.人=0.35 S。根据结构阻尼比1=0.05,可知丫=0.9, rp =1.0 因为T = 1.64 s, TST5T,怪故a= 半 rp amax =X 1. OX 0. 16 =0.040水平地震作用Fek= aG= oong= 0.040X 7. 15X 104X 9.8 N = 2.803X 104 N=28.03 kN