荷载与结构分析研究报告方法作业二(风荷载参考答案)
荷载与结构设计方法解答
1.简要回答地震震级和烈度的差别与联系答：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：0321I M ⋅+=；非震中区， 烈度与震级的关系： ()1lg 323210+∆⋅⋅+⋅+=h C I M 。
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。
3.简要说明结构的荷载与荷载效应有何区别与联系答：荷载是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
效应：作用在结构上的荷载使结构产生内力、变形。
例：应力、应变、位移、速度。
4.说明基本风压应符合的规定答：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。
6.直接荷载与间接荷载的区别答：①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。
简述直接作用和间接作用的区别.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。
《荷载与结构设计方法》试题 参考答案5
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5一、简答题（每小题6分，共计36分）1. 试绘图说明结构可靠指标β的几何意义。
可靠指标β是标准空间R S ''-坐标系中坐标原点到极限状态曲面0Z =的最短距离。
2. 试绘图说明非正态随机变量当量正态化的两个基本条件，并列出当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式。
非正态随机变量当量正态化的两个基本条件：在设计点*i x 处，（1）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率分布值（尾部面积）相等，即（2）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率密度函数值（纵坐标）相等，即当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式分别为：3. 简述结构构件可靠度设计的实用表达式包括哪些内容，并列出具体表达式。
(1) 承载能力极限状态设计表达式(2) 正常使用极限状态设计表达式1) 标准组合设计表达式2) 频遇组合设计表达式3) 准永久组合设计表达式4. 简述荷载代表值有哪些类型，并说明每种代表值的确定方法。
标准值（或特征值）：设计基准期内结构上可能出现的最大荷载值。
有两种确定方法：根据设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位数确定，或者根据荷载值的重现期确定。
频遇值：设计基准期内结构上时而出现的较大可变荷载值。
可根据可变荷载超越频率值的持续期或次数来确定。
准永久值：设计基准期内结构上经常出现的可变荷载值。
可根据可变荷载达到或超过准永久值的总持续时间来准永久值系数。
组合值：作用在结构上有两种或两种以上的可变荷载时，荷载的代表值可采用其组合值，组合值系数可根据校准法来确定。
5. 简述影响结构构件抗力随机性的几类因素，并说明每一类因素主要包括哪些内容。
影响结构构件抗力随机性的主要影响因素有：材料性能的随机性：0///m r k r t t k f f f f f f f ξξξ==⋅=⋅几何参数的随机性：/g k a a ξ=计算模式的随机性：/p c R R ξ=结构构件抗力的概率模型：11(,,,,,)n p c r r l R R f f a a ξ=⋅6. 列出具有正相关的串联系统和并联系统的一阶界限公式，并说明每个界限值的物理意义。
2023年荷载与结构设计方法复习题库含答案
荷载题库(一)填空题1．作用随时间变化可分为永久作用、可变作用、偶尔作用；按空间位置变异分为固定作用、自由作用；按构造反应分类分为静态作用、动态作用。
2.导致屋面积雪与地面积雪不一样旳重要原因是风旳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积极土压力被动土压力。
５．一般土旳侧向压力计算采用朗肯土压力理论或库仑土压力理论。
６.波浪按波发生旳位置不一样可分为表面波内波。
7.根据冻土存在旳时间可将其分为数年冻土季节冻土瞬时冻土。
８．冻土旳基本成分有四种：固态土颗粒，冰,液态水,气体和水汽。
9.冻土是一种复杂旳多相天然复合体，构造构造也是一种非均质、各向异性旳多孔介质。
１0．土体产生冻胀旳三要素是水分土质负温度。
１1.冻土旳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旳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,常将风辨别为１３等级。
14.我国《建筑构造荷载规定》规定以10m高为原则高度,并定义原则高度处旳最大风速为基本风速。
1５.基本风压是根据规定旳高度,规定旳地貌，规定旳时距和规定旳样本时间确定最大风速旳概率分布，按规定旳重现期(或年保证率）确定旳基本风速，然后根据风速与风压旳关系所定义旳。
16．由风力产生旳构造位移速度加速度响应等称为构造风效应。
17．脉动风是引起构造振动旳重要原因。
18.在地面粗糙度大旳上空，平均风速小ﻩ脉动风旳幅度大且频率高。
19.脉动风速旳均方差也可根据其功率谱密度函数旳积分求得。
20.横向风也许会产生很大旳动力效应,即风振。
21．横向风振是由不稳定旳空气动力特性形成旳,它与构造截面形状及雷诺数有关。
22.在空气流动中，对流体质点起重要作用旳是两种力惯性力和粘性力。
2３.根据气流旋涡脱落旳三段现象，工程上将圆桶试构造分三个临界范围,即亚临界范围超临界范围跨临界范围。
荷载与结构设计方法荷载的统计分析
2024/8/6
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7.1 荷载的概率模型
2）随机过程的几个概念 （1）样本函数 Qi(t)
在一个确定的设计基准期T内，对荷载随机过程作一次连续观测 (如对某地的风压连续观测1年)，所获得依赖于观测时间的数据
（2） 随机过程 R(t)—Q(t),t0,T表示
一组（大量）样本函数Q1(t)、Q2(t)、…… Qn(t)的总称
按照上述平稳二项随机过程模型及其转化关系，也可以直接由任意
时点荷载概率分布的统计参数推求设计基准期T内荷载概率分布的统计
参数，即建立FT(x)与 Fi(x)统计参数的关系
1） Fi(x)为正态分布
Fi x
x
1
2π i
exp
y
i
2
2 i
2
dy
若已知设计基准期T内荷载的平均变动次数为N，可以证明
f (x)dx 1
求 P(0 X )
4
1
f (x)dx
2aΒιβλιοθήκη cosxdx1
2
a 2
P(0 X )
4
1
cos
xdx
2
4 02
4
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例 设随机变量X具有概率密度
求：（1）常数a；（2）
解
（3）X的分布函数F(x)
（1）由概率密度的性质可知
所以 a＝1/2
ln X
1 ln 2
1
2 X
ln X
ln
1
2 X
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7.1 荷载的概率模型
一、随机过程的基本概念
《荷载与结构设计方法》(柳炳康)思考题解答
《荷载与结构设计方法》(柳炳康)习题解答1 荷载与作用1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。
引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。
另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都是间接作用于结构，称为间接作用。
“荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。
1.2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固定作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。
1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值：标准值，组合值，频遇值和准永久值。
荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值，其中荷载标准值是荷载的基本代表值，其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。
2 重力作用2.1 成层土的自重应力如何确定？地面以下深度z处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力，对于均匀土自重应力与深度成正比，对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。
2.2 土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？根据挡土墙的移动情况和墙后土体所处应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类别。
土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。
荷载与结构设计方法复习题库(含答案)
荷载题库（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。
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＝2～4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。
36.底部剪力法是把地震作用当作等效静力作用在结构上，以次计算结构的最大地震反应。
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。
39.影响结构构件抗力的因素很多，主要因素有3种，分别是材料性能的不定性Xm几何参数的不定性Xa 计算模式的不定性Xp 。
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. 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. 地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。
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. 单质点体系：当结构的质量相对集中在某一确定位置，可将结构处理成单质点体系进行地震反映分析。
5. 基本风压：基本风压是根据全国各气象站50年来的最大风速记录，按基本风压的标准要求，将不同高度的年最大风速统一换算成离地面10m 的最大风速按风压公式计算得的风压。
风工程研究报告
风工程研究报告摘要：本研究报告深入探讨了风工程的概念、研究内容、研究方法、应用领域、重要成果以及面临的挑战和未来发展趋势。
通过对风工程相关理论和实际应用的综合分析，阐述了风工程在现代工程领域中的关键作用和重要意义。
一、引言风作为一种自然现象，对人类的生产生活和各类工程结构产生着显著的影响。
风工程作为一门交叉学科，旨在研究风与工程结构的相互作用，为工程设计和建设提供科学依据，以确保结构在风荷载作用下的安全性和可靠性。
二、风工程的概念与研究内容（一）概念风工程是研究风的特性、风对工程结构的作用以及工程结构在风荷载下的响应和性能的学科。
（二）研究内容1.风的特性包括风速、风向、风谱、湍流强度等的测量、分析和模拟。
2.风荷载计算确定工程结构所承受的风压力、风吸力等荷载的大小和分布。
3.结构风响应研究结构在风荷载作用下的振动、位移、应力等响应。
4.风致灾害评估预测和评估风灾对建筑物、桥梁、塔架等结构的破坏程度。
5.防风减灾措施研发和应用有效的防风、抗风设计方法和加固措施。
三、风工程的研究方法（一）风洞试验在风洞中模拟实际风场，对缩尺模型进行测试，获取风荷载和结构响应数据。
（二）数值模拟利用计算流体动力学（CFD）等方法，对风场和结构的相互作用进行数值计算和分析。
（三）现场实测在实际工程结构上安装监测设备，直接测量风荷载和结构响应。
（四）理论分析基于力学原理和数学模型，推导风荷载和结构响应的计算公式和理论。
四、风工程的应用领域（一）建筑结构确保高层建筑、大跨度屋盖结构等在风荷载下的安全性和舒适性。
（二）桥梁工程设计抗风性能良好的桥梁，避免风致振动和破坏。
（三）能源领域优化风力发电设备的设计，提高风能利用效率。
（四）航空航天研究飞行器在大气中的飞行特性和稳定性，保障飞行安全。
（五）体育场馆设计通风良好、无明显风干扰的体育场馆，提高运动员和观众的体验。
（六）城市规划考虑风环境对城市布局、建筑物密度和高度分布的影响。
《荷载和结构设计方法》课后思考题答案解析
《荷载与结构设计方法》习题解答1 荷载与作用1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。
引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。
另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都是间接作用于结构，称为间接作用。
“荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。
1.2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固定作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。
1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值：标准值，组合值，频遇值和准永久值。
荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值，其中荷载标准值是荷载的基本代表值，其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。
2 重力作用2.1 成层土的自重应力如何确定？地面以下深度z处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力，对于均匀土自重应力与深度成正比，对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。
2.2 土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？根据挡土墙的移动情况和墙后土体所处应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类别。
土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。
《荷载与结构设计方法》试题参考答案
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5一、简答题（每小题6分，共计36分）1. 试绘图说明结构可靠指标β的几何意义。
可靠指标β是标准空间R S ''-坐标系中坐标原点到极限状态曲面0Z =的最短距离。
2. 试绘图说明非正态随机变量当量正态化的两个基本条件，并列出当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式。
非正态随机变量当量正态化的两个基本条件：在设计点*i x 处， （1）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率分布值（尾部面积）相等，即**()()i i X i X i F x F x '=（2）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率密度函数值（纵坐标）相等，即**()()i i X i X i f x f x '=当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式分别为：OR 'R*1*()iiiX i X i X x F x μσ-''⎡⎤=-Φ⎣⎦{}1**()()iii X i X X i F x f x ϕσ-'⎡⎤Φ⎣⎦=3. 简述结构构件可靠度设计的实用表达式包括哪些内容，并列出具体表达式。
(1) 承载能力极限状态设计表达式1102()(,,,)i i inG Gk Q Q k Q C Q k R k k i S S S R f a γγγγψγ=++≤∑01()(,,,)iiinG Gk Q C Q k R k k i S S R f a γγγψγ=+≤∑(2) 正常使用极限状态设计表达式1) 标准组合设计表达式112[]i i nGk Q k C Q k i S S S f ψ=++≤∑2) 频遇组合设计表达式122[]i i i nGk f Q k q Q k i S S S f ψψ=++≤∑ii i X i X i '3) 准永久组合设计表达式31[]i i nGk q Q k i S S f ψ=+≤∑4. 简述荷载代表值有哪些类型，并说明每种代表值的确定方法。
《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。
荷载与结构设计方法作业二(风荷载参考答案)
风荷载作业参考答案1. 已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变。
H =100m ，B =33m ，地面粗糙度为A 类，基本风压W 0=0.44kN/m 2。
结构的基本自振周期T 1=2.5s 。
求风产生的建筑底部弯矩。
(注：为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m 高，取其中点位置的风荷载值作为该区段的平均风载值)解：(1）体型系数μs =1.3(2)风压高度变化系数μz在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别：μz （10）=1.38；μz （30）=1.80；μz （50）=2.03；μz (70）=2.20；μz (90）=2.34(3)风振系数β①第一振型函数φ1(z)16.0100104tan 4tan )10(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z ；35.0100304tan 4tan )30(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z53.0100504tan 4tan )50(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z ；70.0100704tan 4tan )70(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z89.0100904tan 4tan )90(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z②脉动影响系数νH/B=3，ν=0.49③脉动增大系数ξW 0T 12=1.38⨯0.44⨯2.52=3.795 查表得：ξ=2.2795④风振系数β(z)各区段中点高度处，风振系数)()(1)(z z z z μξνϕβ+= β(10)=1.130；β(30)=1.217；β(50)=1.292；β(70)=1.355；β(90)=1.425（4）计算各区段中点处的风压标准值W k （z ）=βz μs μz W 0W k （10）=0.8916；W k （30）=1.2532；W k （50）=1.5000；W k （70）=1.7056；W k （90）=1.9071(5) 风产生的建筑底部弯矩MkMk=(0.8916⨯10+1.2532⨯30+1.5000⨯50+1.7056⨯70+1.9071⨯90) ⨯20⨯33=272272.5kN.m2. 钢筋混凝土烟囱H =100m ，顶端直径为5m ，底部直径为10m ，顶端壁厚0.2m ，底部壁厚0.4m 。
摩天轮结构分析以及风荷载下的受力分析
摩天轮结构分析以及风荷载下的受力分析【摘要】：以摩天轮为例，建立力学受力模型，分析摩天轮各部分受力以及强度条件对材料的选择，以及在几种风速作用下对摩天轮的受力分析，判断停运风速。
【关键词】：摩天轮结构分析风荷载稳定性1.摩天轮的简单介绍：摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施。
摩天轮游艺机是目前国内外最高大，最壮观的超大型游乐设施。
通常也是游乐场所的标志性设备，作为绕水平轴旋转的观赏车类游艺机，其设备机体庞大，结构宏伟造型美观舒适，并具有集观赏及美化观景和游人乘坐于一体的功能，目前世界上著名的摩天轮有“伦敦眼”、“南昌之星”。
图1 伦敦眼图2 南昌之星2.摩天轮的主要结构（以本文所采用的北京朝阳公园摩天轮为例）：摩天轮结构主要由轮缘，轮辐锁，轮轴，轮毂，A型塔架已经拱形桁架组成。
整个结构示意如图3所示：轮缘分内外两层，内轮缘杆件为130*20钢管。
外轮缘杆件为圆管与方钢管组合截面660*30+HW400*400，内外轮缘之间为空间三角桁架，48个座舱通过支撑连接在外轮缘。
内轮与轮毂之间通过钢索盘由四十根140钢索交错连接。
轮轴为2250*300的铸钢件。
整个摩天轮由A型支架支撑另有2*4根120稳定索作为摩天轮的稳定支撑。
桁架拱为摩天轮提供侧向支撑，支撑驱动和导向系统以及作为防暴风固定装置。
构件截面型号以及材料如表1.引用自《北京摩天轮设计验算与分析轮盘主要形式有刚性，柔性和刚柔相结合等形式。
刚性结构形式是指轮盘全部采用桁架结构体系；柔性结构是指轮盘采用钢缆索体系；刚柔相结合体系是指轮盘结构以缆索为主并设置一定数量的桁架。
随着高强度缆索的发展与应用，为了使结构外观轻盈，现多采用刚缆索体系以及缆索和桁架相结合的体系，例如“伦敦眼”和“新加坡飞轮”等摩天轮。
柔性巨型摩天轮中刚性轮缘和柔性轮辐索的主要优势在于张紧的轮辐索为轮缘提供连续支撑构成一个自平衡的体系，而索内的拉力被转化为圆形轮缘内的环形拉力，充分发挥了拉锁材料高强抗拉的优点和圆形轮缘结构环向受压的特点。
荷载与结构设计方法的3套考试试题
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。
大工19秋《荷载与结构设计方法》在线作业2满分答案
大工19秋《荷载与结构设计方法》在线
作业2满分答案
正确的选择是:错误
温度变化可分为均匀温度作用和梯度温度作用。
这是正确的。
原子核裂变或聚变反应释放核能所形成的爆炸称为核爆炸。
这也是正确的。
面波比体波衰减快。
这是错误的。
动力系数值与地震烈度大小无关，因此这是错误的。
对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按80年重现期的风压值采用。
这也是错误的。
动力系数表示质点最大绝对加速度反应对地面最大加速度的放大倍数。
这是正确的。
对于围护结构，包括玻璃幕墙在内，脉动引起的振动很大，需要考虑风振影响。
这是错误的。
地震中，地面的前后运动由S波和P波引起，而不是S
波和R波。
因此这是错误的。
对于安全等级为二级的烟囱，基本风压应按100年一遇的风压采用。
这也是错误的。
振型分解反应谱法中频率最高的几个振型并不一定控制着结构的最大地震反应，因此这是错误的。
动冰压力指河流流冰产生的冲击动压力。
这是正确的。
一般而言，震中距越远，烈度越小，因此这也是错误的。
(整理)《荷载与结构设计方法》试题+参考答案4.
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案4一、填空题（每空1分，共计20分）1. 当功能函数服从 正态分布 时，可靠指标与失效概率具有一一对应关系。
2结构构件可靠度计算的一次二阶矩法包括 中心点法 和 验算点法 。
3. 结构可靠指标β的几何意义是 随机变量空间坐标原点到极限状态曲面的最短距离。
随机变量标准空间坐标原点到极限状态曲面的最短距离。
4. 荷载简单组合是 恒荷载 与 可变荷载 的组合。
5. 确定结构目标可靠度水准的方法有 事故对比法 、 校准法 和 优化法 。
6. 荷载的代表值一般包括 标准值 、 组合值 、 频遇值 和 准永久值 。
7. 荷载效应组合规则一般有 、 、和 。
8. 我国“建筑结构可靠度设计统一标准”（GB50068—2001）将设计状况分为 、 和 。
9. 荷载效应组合问题的实质是 综合荷载效应最大值的概率分布问题 。
二、判断对错（在括号内：对的画“√”，错的画“×”） （每空2分，共计16分）1. 可靠指标β越大，结构可靠程度越高。
（ 对 ）2. 结构可靠度设计的基准期就是结构的使用期。
（ 错 ）3. 结构的失效概率f P 等于结构抗力R 和荷载效应S 的概率密度干涉面积。
（ 错 ）4. 极限状态方程表达了结构荷载效应与抗力之间的平衡关系。
（ 对 ）5. 结构重要性系数是用来调整不同安全等级结构的目标可靠指标的。
（ 对 ）6. 延性破坏构件的目标可靠指标要大于脆性破坏构件的相应值。
（ 错 ）7. 荷载标准值是设计基准期内在结构上时而出现的较大可变荷载值。
（ 错 ）（最大荷载）8. 对于结构不同的设计状况，均应进行正常使用极限状态设计。
（ 错 ）三、简述题（每小题8分，共计24分）1. 简述结构设计方法经历了哪几个发展阶段，并说明每个阶段结构设计方法的主要特点。
2. 简述影响结构构件抗力随机性的几类因素，并说明每一类因素主要包括哪些内容。
3. 简述结构构件可靠度设计的实用表达式包括哪些内容，并列出具体表达式。
荷载结构设计与方法课后思考题答案（白国良）
荷载结构设计与方法课后思考题答案（白国良）第一章1、工程结构得基本功能就是什么？①能为人类生活与生产提供良好得服务，满足人类使用要求，审美要求得结构空间与实体②承受与低于结构服役过程中可能出现得各种环境作用2、说明直接作用与间接作用得区别①直接作用直接以力得不同集结形式作用于结构，包括结构得自重，行人及车辆得自重，各种物品及设备得紫红，风压力，土压力，雪压力，水压力，冻胀力，积灰荷载德不孤，这一类作用通常也称为荷载②间接作用不直接以力得某种集结形式出现，而就是引起结构得振动，约束变形或外加变形，但也能使结构产生内力或变形等效应，包括温度变化，材料得收缩与膨胀变形。
地基不均匀沉降、地震、焊接等。
3、什么就是作用效应？作用在结构上产生得内力与变形称为作用效应4、作用有哪些类型？①按随时间变化分类：永久作用、可变作用、偶然作用②按随空间变化分类：固定作用、自由作用③按结构得反应特点分类：静态作用、动态作用5、永久作用、可变作用主要就是指哪些荷载永久作用指在设计基准期内作用随时间变化或其变化与平均值相比可以忽略不计得作用。
如结构自重、土压力、水位不变得水压力、预加压力、地基变形、钢材焊接、混凝土收缩变形等。
可变作用指在设计基准期内作用随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略得作用。
如结构施工过程中得人员与物体重力、车辆重力、吊车荷载、服役结构中得人越与设备重力、风荷载、雪荷载、冰荷载、波浪荷载、水位变化得水压力、温度变化等。
6、我国结构设计方法就是怎样演变得？容许应力法，破损阶段法，极限状态设计法与概率极限状态设计四个阶段。
7、何为概率极限状态设计法？就是以概率论为基础，视作用效应与影响结构拉力得主要因素为随机变量，根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠性得结构设计法。
第二章自重：指组成结构得材料自身重量产生得重力，属于永久作用。
土得自重应力：颗粒间压力在土体中引起得应力。
雪压：就是指单位面积上得积雪重量。
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风荷载作业参考答案
1. 已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变。
H =100m ，B =33m ，地面粗糙度为A 类，基本风压W 0=0.44kN/m 2。
结构的基本自振周期T 1=
2.5s 。
求风产生的建筑底部弯矩。
(注：为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m 高，取其中点位置的风荷载值作为该区段的平均风载值)
解：(1）体型系数μs =1.3 (2)风压高度变化系数μz
在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别：
μz （10）=1.38；μz （30）=1.80；μz （50）=2.03；μz (70）=2.20；μz (90）=2.34 (3)风振系数β
①第一振型函数φ1(z)
16.0100104tan 4tan )10(7.07
.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z ；35.0100304tan 4tan )30(7.07.0=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z
53.0100504tan 4tan )50(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z ；70.0100704tan 4tan )70(7.07.0=⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z
89.0100904tan 4tan )90(7.07.0=⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z
②脉动影响系数ν
H/B=3，ν=0.49 ③脉动增大系数ξ
W 0T 12=1.38⨯0.44⨯2.52=3.795 查表得：ξ=2.2795 ④风振系数β(z)
各区段中点高度处，风振系数)
()
(1)(z z z z μξνϕβ+
=
β(10)=1.130；β(30)=1.217；β(50)=1.292；β(70)=1.355；β(90)=1.425 （4）计算各区段中点处的风压标准值
W k （z ）=βz μs μz W 0
W k （10）=0.8916；W k （30）=1.2532；W k （50）=1.5000；W k （70）=1.7056；W k （90）=1.9071
(5) 风产生的建筑底部弯矩Mk
Mk=(0.8916⨯10+1.2532⨯30+1.5000⨯50+1.7056⨯70+1.9071⨯90) ⨯20⨯33=272272.5kN.m
2. 钢筋混凝土烟囱H =100m ，顶端直径为5m ，底部直径为10m ，顶端壁厚0.2m ，底部壁厚0.4m 。
基本频率f 1=1Hz ，阻尼比ξ=0.05。
地貌粗糙度指数α =0.15，空气密度ρ =1.2kg/m 3。
10m 高处基本风速v 0=25m/s 。
问烟囱是否发生横风向共振，并求烟囱顶端横风向的最大位移。
解：（1）横向风振判别
烟囱顶点风速s m H V V H /31.3510100251010=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=α
α
烟囱顶点共振风速H t s cr V s m S D f V <=⨯==
/67.163
.05
1)100( St —斯脱罗哈数 f s =f 1
雷诺数R e =6900⨯V cr ⨯D=69000⨯16.67⨯5=5.75⨯106>3.5⨯106
属跨临界范围，故横风向发生共振。
（2）锁住区域的确定
①临界风速起始点高度H 1 t
s cr S H D f V )(1=
)2(5)(H z
z D -=
3
.0)1002(5110251
15
.01H H -⨯=
⎪⎭
⎫
⎝⎛
迭代法H 1=26.55m
②风速大于结构共振风速1.3倍时的高度H 2
3
.0)1002(53.110252
15
.02H H -⨯=
⎪⎭
⎫
⎝⎛
迭代法H 2=52.0m
(3)求烟囱顶点横风向最大位移 ①为简化计算，近似取H
z z =
)(1φ ②烟囱内径与高度关系 )2(6.4)(H z z d -= ③任意高度烟囱截面面积与高度关系 []
222
)2(02.3)()(4
)(H
z z d z D z A -
=-=
π
则任意高度烟囱质量分布为：
2)2(7248)(2400)(H
z z A z m -
== ④计算烟囱横风向顶点位移 dz z z D V M H y L cr H H i )()(2
11121)
100()(12
2
1*1112
1
φμρωζφ⎰
= dz z z
dz z z m M H
H
2
2
210
*
1100)
100
2(7248)()(⎪⎭
⎫ ⎝⎛-==
⎰
⎰
φ 1100
100
)100(1==
φ 05.0=i ζ ππω2211==f 2.1=ρ 15
.01025⎪
⎭
⎫
⎝⎛=z V cr
2.0=L μ
⎰
⎰⎪⎭
⎫
⎝⎛⎪
⎭
⎫ ⎝⎛
--⨯⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯
=100
2
2
0.5255.262
15.0110010027248100)1002(52.010252.12105
.0211)(dz z z dz z z z H y
m 662.0386560
76
.256001.01=⨯=
3. 在某大城市中心有一钢筋混凝土框架——核心筒结构的大楼(图1)，外形和质量沿房屋高度方向均基本呈均匀分布。
房屋总高H =120m ，通过动力特性分析，已知T 1=2.80s ，房屋的平面L ⨯B =40m ⨯30m ，该市基本风压为0.6kN/m 2。
试计算该楼迎风面顶点(H =120m)处的风荷载标准值。
图1
解: (1)风压高度变化系数μz
地面粗糙度为C 类，H=120m 处风压高度变化系数μz =0.616（z/10）0.44=1.84 (2)风荷载体型系数μs
迎风面风荷载体型系数μs =0.8 (3)风振系数βz
0.62W 0T 12=0.62⨯0.6⨯2.82=2.92 查表得：脉动增大系数ξ=1.59 H/B=120/40=3， 查表得：脉动影响系数ν=0.49
振型系数14tan )120(7.0=⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=H z πφ
42.11=+
=z
z
z μξνϕβ
(4)风荷载标准值Wk
W k =βz μs μz W 0=1.42⨯0.8⨯1.84⨯0.6=1.254kN/m 2。