荷载与结构设计方法的期末考试试卷二

2016-2017年第一学期《荷载与结构设计方法》科目考查卷（二）

一、填空题（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． 土的侧压力分为_静止土压力,主动土压力,被动土压力_.

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． 预应力构件按预应力施加先后分为__先张法,后张法

5． 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 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． 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)

1. 结构可靠度是怎么定义的

2. 什么叫基本风压怎样定义.

3. .写出单质点体系在单向水平地面运动作用下的运动方程.

4. 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 ，体系自振周期为秒，位于基本烈 度8度区，体系所在地设计反应谱特征周期Tg ＝，设计反应谱下降段指数 为b=，动力系数最大值25.2m ax =β，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度，则计算地震烈度为：

I=＝ 1′ 地震系数公式 k=×2I-7=×= 3′

根据我国建筑抗震设计规范，地震系数取平均值的85％

075.0088.085.0=⨯='k 1′

计算动力系数。因T>Tg ，则

()18

.10.14.025.27

.0=⎪

⎭

⎫

⎝⎛⨯=T β

2′

地震作用为

()KN T k G F 85.818.1075.0100=⨯⨯='=β 3′

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 α，基本风压按地

面粗糙度指数的地貌16.0=s

α，离地面

10m 高风速确定的基本风压为

20/55.0m kN =ω，风振系数沿高度不变为0.1=z β，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：()()()0w z z z w z s g k μμβ= 2′ 矩形结构，风载体形系数3.1=s μ； 1′

20/55.0m kN =ω 1′

0.1=z β 1′

风压高度变化系数z μ

4

.02

.022

.0216.0222222210713.0101040010350101010⎪

⎭

⎫ ⎝⎛=⎪⎭

⎫

⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛

⎪

⎭

⎫ ⎝⎛=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=⨯⨯-⨯z z z H H z z Z H Z

H z Ta TS s Ta S

TS

z a

a

S

a

a

S

μμαααααα 2′

838.01=μ106.12=μ301.13=μ 3′

kpa 592.055.0828.00.13.11=⨯⨯⨯=ϖ 2′ kpa 79.055.0106.10.13.12=⨯⨯⨯=ϖ 2′ kpa 93.055.0301.10.13.13=⨯⨯⨯=ϖ 2′

m kN H H H M ⋅=⨯+⨯+⨯=++=43.744593.03079.015592.0332211ωωω 4′

15m 15m 15m

20m

《荷载与结构设计方法》考试试题参考答案

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将这些参数看作固定值，前者更为合理。

对于0),(=-==S R S R g Z ，在SOR 坐标系，首先将变量进行标准化变换，对基本变量作标准化变换S

S

S S σ

μ-=

，R

R

R R σ

μ-=

，此时将变量转化成了)1,0(N 分

布，形成新的坐标系R O S

'

，原坐标与新坐标的关系为：

S

S

S S μ

σ+=

，R

R

R R μ

σ

+=

，得出新坐标系的极限状态方程：

0=-+-S

R

S

R

S R μμσσ

，令22cos S

R

R

R

σ

σσ

θ+-

=，22cos S

R

S

S

σ

σσ

θ

+=

，22

S

R

S R σ

σμ

μ

β+-=

于是有：0cos cos =-+βθθ

S

R

S R

，如图所示R O S

'

坐标系，