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荷载与构造设计措施试题+参照答案1一、填空题（每空1分，共20分）1 作用准时间的变异分为:永久作用,可变作用,偶尔作用_2 影响构造抗力的因素有：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 正常使用极限状态相应于构造或者构件达到_正常使用或耐久性能_的某项规定限值.5 构造的可靠性是_安全性,合用性,耐久性_的总称.6 构造极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.7 构造可靠度的拟定应考虑的因素,除了公众心理外,尚有构造重要性,社会经济承受力,构造破坏性质二.名词解释(10分)1. 作用：能使构造产生效应(内力,应力,位移,应变等)的多种因素总称为作用（3分）2. 地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱限度.（3分）3. 承载能力极限状态：构造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. 构造抗力的不定性的影响有哪些?答：构造材料性能的不定性、构造几何参数的不定性、构造计算模式的不定性。（每点1分）2. 基本风压的5个规定.答：基本风压一般应符合如下五个规定。原则高度的规定。国内建筑构造荷载规范规定以10m高为原则高度。地貌的规定。国内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。国内取1年作为记录最大风速的样本时间。基本风速的重现期。国内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：地震震级是衡量一次地震规模大小的数量级别。地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱限度。一次地震发生，震级只有一种，然而在不同地点却会有不同的地震烈度，但拟定地点上的烈度是一定的，且定性上震级越大，拟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。在环境条件基本相似的状况下，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）4. 简述直接作用和间接作用的区别.(6)答：将能使构造产生效应得多种因素总称为作用；将作用在构造上的因素称为直接作用，将不是作用，但同样引起构造效应的因素称为间接作用。直接荷载为狭义的荷载，广义的荷载涉及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）解： （2分） （2分） （3分）（3分） 2. 设原则地貌为空旷地面，原则高度为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： 根据非原则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原则高度处的风压则 ： （1） （2分）又根据非原则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原则地貌的基本风压。则： （2分） （1）（2）代入（1）得 （1分）答：上海市中心某地的原则风压为0.68KN/m2 。 荷载与构造设计措施试题+参照答案2一、填空题（20分）8 作用准时间的变异分为: 永久作用,可变作用,偶尔作用.9 土的侧压力分为_静止土压力,积极土压力,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 构造极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.14 由风力产生的_构造位移,速度,加速度响应_称为构造风效应.二.名词解释(3+3+4=.10分)1. 作用：能使构造产生效应(内力,应力,位移,应变等)的多种因素总称为作用2. 震级：衡量一次地震规模大小的数量级别,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. 构造可靠度是怎么定义的?6. 什么叫基本风压?如何定义.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，位于都市中心，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高风速拟定的基本风压为，风振系数沿高度不变为，求建筑物底部弯矩。（原则地貌的梯度风高为350m；该都市梯度风高为400m，建筑物沿高度划分为三段计算）（20分）15m15m15m20m解： 2矩形构造，风载体形系数； 1 1 1风压高度变化系数 2 3 2 2 2 4荷载与构造设计措施考试试题（级）参照答案二 计算分析（合计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原则值为：恒载；风荷载；吊车竖向荷载；吊车水平荷载；屋面活荷载，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，这里只考虑原则组合。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2）由可变荷载效应控制的组合（1）风荷载为第一可变荷载（2）吊车水平荷载为第一可变荷载（2）吊车竖向荷载为第一可变荷载可以看出，应采用吊车水平荷载控制的组合伙为弯矩设计值。3 假定钢梁承受拟定性的弯矩，钢梁截面的塑性抵御矩和屈服强度都是随机变量，已知其分布类型和记录参数：抵御矩W：正态分布，屈服强度f：正态分布，用中心点法和验算点法计算钢梁的可靠指标b（本题14分）解：功能函数为：抗力列式，或应力列式1）中心点法（1）取用抗力列式，可知可靠指标（2）应力列式，可知可靠指标可见中心点法采用不同的功能函数形式计算成果不同。2）验算点法抗力列式选用：均为正态分布，不须进行当量转换，于是在新坐标系中，极限状态方程为：，第一次迭代，用平均值代入，于是有：，求出b，计算过程如下表所示。迭代步Xibb1fW0-0.894-0.4473.74（舍弃52.2）3.742fW3.74-0.940-0.3423.71（舍弃65.41）-0.033fW3.71-0.944-0.3293.71（同上舍弃措施）0.00由上表可以看出，采用验算点法两步即可达到收敛。荷载与构造设计措施试题+参照答案3（一）填空题1.作用随时间变化可分为永久作用、可变作用、偶尔作用 ；按空间位置变异分为固定作用、自由作用；按构造反映分类分为静态作用、动态作用。2.导致屋面积雪与地面积雪不同的重要因素是 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3KNm2市郊行人密集区域取值一般为3.5 KNm2 -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近年冻土 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，构造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）物体影响限度，常将风辨别为 13 级别。14.国内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拟定最大风速的概率分布，按规定的重现期（或年保证率）拟定的基本风速，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 是引起构造振动的重要因素。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.横向风也许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性形成的，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的是两种力 惯性力 和 粘性力 。23.根据气流旋涡脱落的三段现象，工程上将圆桶试构造分三个临界范畴，即亚临界范畴 超临界范畴 跨临界范畴。24.地震按产生的因素，可以分为火山地震 陷落地震 和 构造地震 25. 由于地下空洞忽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重要因素。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 数量级别 。31.M不不小于 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限度定义为地震烈度 。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.影响地面运动频谱重要有两个因素： 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构造上，以次计算构造的最大地震反映。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 原则值 和 准永久值 组合值。39.影响构造构件抗力的因素诸多，重要因素有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.构造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 。（三）简答题2.论述构造的功能规定有哪些 答：能承受在正常施工和正常使用时也许浮现的多种作用；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；在偶尔时间发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。3.简要阐明构造的荷载与荷载效应有何区别与联系 答：荷载是由多种环境因素产生的直接作用在构造上的多种力。效应：作用在构造上的荷载使构造产生内力、变形。例：应力、应变、位移、速度。4.阐明基本风压应符合的规定 答：基本风压一般应符合如下五个规定。原则高度的规定。国内建筑构造荷载规范规定以10m高为原则高度。地貌的规定。国内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。国内取1年作为记录最大风速的样本时间。基本风速的重现期。国内规定的基本风速的重现期为50年。5.什么是荷载的代表值，它们是如何拟定的 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。荷载的原则值：是荷载的基本代表值，其她代表值可以在原则值的基本上换算来。它是设计基如期内最大荷载记录分布的特性值。是建筑构造在正常状况下，比较有也许浮现的作大荷载值。永久荷载均用荷载原则值来表达。准永久值：构造上常常作用的可变荷载，在设计基如期内有较长的持续时间，对构造的影响类似于永久荷载。准永久值是在原则值基本上进行折减。折减系数根据荷载的类型不同而不同。荷载组合值：当荷载在构造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：可变荷载在构造上较频繁浮现较大值，重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：能使构造产生效应得多种因素总称为作用；将作用在构造上的因素称为直接作用；不是作用，但同样引起构造效应的因素称为间接作用；直接荷载为狭义的荷载，广义的荷载涉及直接荷载和间接荷载。7.简述屋面形式对雪压的影响 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他较低的物体上。 具有高下跨屋面的状况下，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性，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。8.土压力的影响因素 答：墙体的形式与刚度，墙背竖直、墙背倾斜受压力形式不同。不同刚度的墙体抵御土压力产生的变形不同；墙后土体的性质，墙后土体的重度不同，产生的应力不同；填土面的形式，水平和倾斜不同，相称于水平地面上加一附加压力；外施荷载的形式，均布荷载，基坑侧向地面上有已建建筑不同；例如：局部均布荷载，在基坑侧的地面局部布建筑；可变荷载，地面施工机械、车辆荷载；集中荷载，山坡建水塔，雷达站。9.静止土压力、积极土压力形成机理 答：静止土压力：支挡构造在土压力作用下不产生任何方向的位移或转动，保持原有位置，墙后土体没有破坏，土体处在弹性平衡状态。此时墙背土压力为静止土压力。积极土压力：支挡构造在土压力作用下，向墙内移动或转动，墙后土压力逐渐减小，当达到某一位置时，墙后土体压力减小，当达到某一位移时，墙后土体开始下滑，作用在挡土墙上的土压力最小，滑动契体体内应力处在积极极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力成为积极土压力。10.朗肯土压力理论的基本假设 答：朗肯土压力理论的基本假设: 对象为弹性半空间土体； 地基土具有水平界面，一定的深度和广度； 假定土体为弹性介质，符合广义虎克定律； 不考虑挡土墙及回填土的施工因素，不扰动土体，不变化其自然的应力状态；挡土墙墙背竖直，光滑，填土面水平，无超载。墙背与土体不产生摩擦力，无剪应力作用，无超载，水平向无剪应力，使土体在竖向和水平向应力的主应力状态。11.风振形成机理 答：横风向力重要引起风振。对于高层构造风振是由气流自身的动力特性形成的。在构造正面风速受到障碍减小，逐渐减少，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。绕过构造后，风要恢复自由状态，沿BC流动，受摩擦风速减小，在某处摩擦力耗损使风速降为零，在BC段浮现风停滞现象，形成漩涡，引起风振。当漩涡脱落频率与构造自振频率接近时，构造发生剧烈共振，产生横风向风振。14.底部剪力法的原理及基本假设 答：底部剪力法是振型分解反映谱法的简化措施，一方面计算地震产生的底部最大剪力，将剪力分派到构造各质点上。两个假设：构造地震反映以第一振型为主；任意质点得振型坐标与该质点离地面得高度成正比。 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。18.简述影响构造抗力的不定性 答：不定性因素涉及：材料性能的不定性、几何参数的不定性、计算模式的不定性。构造材料性能是指制成构件的强度、弹性模量、泊松比等物理性能。受材料自身差别，制作工艺、环境条件因素影响；构造几何参数指构造截面几何特性，高度、宽度、面积、惯性距、抵御矩等。受制作、安装会使构造尺寸浮现偏差的影响。构造构件计算模式的不定性指抗力计算中采用的基本假设不完全符合实际或计算公式的近似引起的变异。受采用抱负弹性、抱负塑性，均质性、各项同性，采用铰支座，固定支座替代边界条件等因素影响。19.建筑构造的两种极限状态的体现形式 答：承载能力的极限状态：这种极限状态相应于构造或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。 整个构造或构造的一部分作为刚体失去平衡（倾覆、折断、断开）； 构造构件产生过大变形不适于继续承载； 构造变为机动体系； 构造丧失稳定性（压曲）。正常使用的极限状态：这种极限状态相应于构造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；影响正常使用的其她特性（墙皮脱落，防水失效）。20.什么是构造的可靠度，如何理解该概念 答：构造可靠度是构造可靠性的概率量度。构造在规定期间内，在规定条件下，完毕预定功能的概率。规定期间指构造设计的基如期，50年。规定条件指正常设计、正常施工、正常使用条件，不考虑人为过错因素。其数学体现式为21.构造设计的目的要考虑哪些个因素 答：构造设计的目的有四个因素需要考虑： 公众心理：失效概率为110-4； 构造重要性：构造重要性高，可靠度应定得高； 构造破坏性质：脆构造设计的目的可靠度要高于延性破坏的构造；社会经济承受力：经济越发达，公众对工程可靠度规定越高。22.民用建筑楼面活荷载在工程设计时如何拟定 答：民用建筑楼面活荷载是指建筑物中人群、家具、设施等产生的重力作用，这些荷载的量值随时间发生变化，位置也是可以移动的，又称可变荷载。工程设计上一般将楼面活荷载解决为等效均布荷载，均布荷载的取值与房屋的功能有关。荷载规范根据楼面上人员活动状态和设施分布状况给出了各类房屋或荷载的取值。当楼面上的活荷载不也许同步满布时，在计算构造或构件到楼面荷载效应时可对楼面均布活荷载予以合适折减。23.工业建筑楼面活荷载如何考虑 答：工业建筑楼面活荷载是指厂房车间在生产使用或安装检修时，工艺设备、加工原料和成品部件等产生的重力作用。由于厂房加工的性质不同，楼面活荷载的取值有较大的差别。在设计多层工业厂房时，活荷载应由工艺提供，或由土建人员根据有关资料自行拟定，常用的工业建筑楼面活荷载按规范取值。24.工业厂房中吊车荷载如何考虑 答：工业厂房构造设计应考虑吊车荷载作用，吊车按其工作的繁重限度分为8个级别作为设计根据。吊车的竖向荷载以最大轮压和最小轮压的形式给出；吊车的水平荷载由运营机构启动或制动时产生的水平惯性力引起。当厂房内设有多台吊车时，考虑到各吊车同步汇集在同一柱范畴内也许性小且每台吊车影响范畴有限，各台吊车同步处在最不利状态的概率更小，需对参与组合的吊车数量加以限制，考虑多台吊车荷载的折减。25.形体不均匀高层建筑中地震作用如何考虑 答：地震时地面会发生水平运动和竖向运动，从而引起构造的水平振动和竖向振动，当构造体型复杂、质心和刚心不重叠时，还会引起构造扭转振动。一般状况下，水平地震作用对构造起控制作用，可沿构造两主轴方向分别计算水平地震力；对明显不均匀、不对称的构造应考虑水平地震力引起的扭转影响；高烈度区的高耸及高层建筑构造、大跨度及长悬臂构造应考虑竖向地震作用。（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， ，求其积极土压力 和被动土压力 。解题思路：解： 积极土压力： 被动土压力： 3.已知一矩形平面钢筋多层建筑如图1，位于都市中心，建筑高度27m，平面沿高度保持不变，迎风面宽B40m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高风速拟定的基本风压为 ，风振系数沿高度不变为 ，求建筑物底部弯矩。（原则地貌的梯度风高为350m；该都市梯度风高为400m，建筑物沿高度划分为三段计算）9m9m9m40m图1解题思路：解： 矩形构造，风载体形系数 ； 风压高度变化系数 76.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 ， 。拟定共振区范畴。解题思路：解： 横风向风振的判断顶部风速 相应T1临界风速： 顶部风速不小于临界风速，发生共振。 取 处风速计算雷诺数， 会浮现强共振。共振范畴：
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