昆明理工大学荷载与结构设计方法复习题.doc

2015-2016荷载与结构设计方法复习题 1

一、判断题（正确填T、错误填F）
[ F ]1、在实际工程设计时，当出现可变荷载，应采用其荷载组合值。F
[ T ]2、土的自重应力为土自身有效重力在土体中引起的应力。T
[ T ]3、建筑结构的永久荷载的代表值只有标准值。T
[ T ]4、屋面均布活荷载，可与积灰荷载同时组合。T
[ F ] 5、基本雪压就是当地历史记录中曾出现的最大的雪压值F
[ F ]6、雪的重度是一个常量，不随时间和空间而变化。F
[ F ]7、由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。F
[T ]8、我国规范中，地面粗糙度分为A、B、C、D 四类，当为A类时，风压随高度增加的变化最快；当为D类时，风压随高度增加的变化最慢。T
[ F ]9、计算风荷载标准值的公式Wk=βzμsμzw0中，风压高度变化系数μz仅与离地面或海平面高度有关。F
[ F ] 10、基本风压就是当地历史记录中曾出现的最大的风压值。F
[ F ]11、在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。F
[T ]11、对大多数建筑结构，横风向风振较顺风向风振小得多。因此，可以不考虑横风向动力效应。T
[ T ]13、温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力，而在超静定结构中产生内力。T
[ T ] 14、永久荷载效应对结构承载能力有利时，其分项系数应取1.0。T
[ T ] 15、对于可变荷载的标准值为5.0 kN/m2的工业厂房，楼面活荷载的分项系数取1.3 T
[ F ] 16、 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。
[ T ]17、结构设计的目标是确保结构的承载能力足以抵抗内力，而变形控制在结构能正常使用的范围内。T
[ F ]18、建筑结构中，可变荷载一般有3个代表值，分别是标准值、准永久值和频遇值。F
[ F ]19、结构构件抗力R是多个随机变量的函数，且近似服从正态分布。F

[ F ]20、结构因受力而变为机动体系时，即可认为结构达到正常使用的极限状态。F
[ T ]21、我国规范对于承载能力极限状态的目标可靠指标规定：脆性破坏的[β]大于延性破坏的[β]。T
[ F ] 22、结构因受力而变为机动体系时，即可认为结构达到正常使用的极限状态。F
[ F ]23、考虑到荷载不可能同时达到最大，所以在实际工程设计时，当出现两个或两个以上荷载时，应采用荷载组合值。F
[ F ]24、对实际工程问题来说，由于抗力常用多个影响大小相近的随机变量相乘而得，则其概率分布一般来说是正态的。F
[ T ]25、当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要对均布活荷载的取值进行折减。T
[ T ]26、严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。T

二、 填空题
1、为了简化起见，对于常见的楼面活荷载、风荷载、雪荷载等采用了（）概率模型 。
2、为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数是( )。现行的结构设计规范中该时间参数为( )年。
3、造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因是 （ ） （ ）（ ） 等。
4、基本风压是根据（ ）、（ ）、（ ）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。
5、横向风振是由不稳定的空气动力特征形成的，它与（） 及 有关。
6、对于高度大于（　 　　）m 且高宽比大于（ 　）的房屋，以及基本自振周期T1 大于（　 　）s 的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。
7、结构极限状态分为（　 　　）极限状态和（　　 ）　极限状态。
8、施加在结构上的集中力或分布力称为（　 　　）作用；引起结构外加变形或约束力变形的原因称为（　　 　）作用，（　　 ）作用可以称之为荷载。
9、结构极限状态分为（　 　　）极限状态和（　　 　）极限状态.
10、风荷载标准值计算公式　　Wk=βzμsμzw0　中，βz为高度z处的（ ）系数；μs为风荷载（ ）系数 ；μz为风压 （ ）系数，μz 可根据 地面粗糙度类别及离地面或海平面高度查表确定； w0 为（ ）。
11、影响结构构件抗力不定性的主要影响因素有：（ ） 　 的不定性，（ ）的不定性；（ ）的不定性。这些影响因素都是随机变量，则结构构件的抗力是这些随机变量的函数。
12、工程结构在规定的设计使用年限内应满足（　 　　）性、（　　 　　）性和（　　 　　）性的功能要求。

三、 简答题
1. 什么是抗力？试以钢筋混凝土受弯构件截面承载力公式为例，说明影响构件截面抗力的主要因素有那些？（5分）

答：抗力是结构或结构构件承受作用效应的能力，如承载能力等。（1分）
以钢筋混凝土受弯构件截面承载力公式为例
影响结构构件截面抗力的主要因素有：
1) 结构材料性能（主要是强度）如fc、fy’的不定性；（1分）
2) 结构构件几何尺寸如h0、b、As的不定性；（1分）
3) 设计时采用的截面抗力计算模式如系数α1计算的不定性。（2分）

2、什么是梯度风高度？（5分）
答：由于地表摩擦的结果，使接近地表的风速随着离地距离的减小而降低。只有在离地某一个高度以上的大气中，风才不受地表的影响，能够在气压梯度的作用下自由流动，达到所谓的梯度风速，将对应于刚好达到梯度风速的高度称为梯度风高度。

3、谈谈你对可靠性设计中中心点法的理解。（5分）
答：中心点法没有考虑基本变量的分布形式，其前提是假定基本变量服从正态分布，因此不是严格意义上的概率分析法，当功能函数为非线性时，只能在中心点附近取线性近似，所得的b也是近似的，且中心点离真正的极限状态有相当距离；数学形式的变换也会导致b的变化。（验算点法考虑了基本变量的分布形式，且能够无限接近验算点的位置，从而可以保证计算结果的精确性。）
4、么是抗力？试以钢筋混凝土受压构件截面承载力公式为例，说明影响构件截面抗力的主要因素有那些？（5分）

答：抗力是结构或结构构件承受作用效应的能力，如承载能力等。（1分）
以钢筋混凝土受压构件截面承载力公式为例
影响结构构件截面抗力的主要因素有：
1)结构材料性能（主要是强度）如fc、fy’的不定性；（1分）
2)结构构件几何尺寸如A、As’的不定性；（1分）
3)设计时采用的截面抗力计算模式如系数φ计算的不定性。（2分）

5、当结构或结构构件出现哪些状态时，即认为超过了正常使用极限状态？（5分）
答：1.影响正常使用或外观的变形
2.影响正常使用或耐久性能的局部损坏
3.影响正常使用的振动
4.影响正常使用的其他特定状态

/6、“经设计的结构，若结构抗力（R）大于荷载效应（S）,即功能函数
Z=R-S > 0,则结构是绝对安全的”，这个观点是否正确？请从可靠度角度阐述你的观点。（5分）
答：不正确，因为R和S都是随机变量，因此绝对安全是不存在的，从概率的观点，结构设计的目标就是保障结构的可靠概率Ps足够大或失效概率Pf足够小，达到人们可以接受的程度。R > S，只能说明该结构在一定的概率保证下是安全的，而不能保证结构100%的安全。

四、 计算题
1 、某一宿舍楼走廊简支板，钢筋混凝土楼板厚100mm, 楼板板面上部做法为20mm厚水泥砂浆面层，楼板板底抹灰为15mm石灰砂浆，求该板在1.0mm宽度计算单元上：（1）按极限承载力极限状态设计的跨中弯矩基本组合的设计值M及（2）按正常使用极限状态设计的跨中弯矩标准组合的设计值。(要求必须列出每一步完整的计算公式)（已知条件：结构设计使用年限为50年，钢筋混凝土自重：25kN/m3
水泥砂浆自重：20 kN/m3；石灰砂浆自重：17 kN/m3，宿舍楼走廊板面均布活荷载标准值为2kN/m2 ;组合值系数ψc=0.7, 频遇值系数ψf=0.5；准永久值系数ψq=0.4，结构设计使用年限为50年，可变荷载考虑使用年限调整系数γL=1.0，板计算跨度值L=3.6m).

2、已知某悬臂钢梁受均布荷载作用（如图所示），其均值和变异系数分别为μq=3 kN/m，δq=0.2；梁所能承受的极限弯矩Mu
（μMu= 200kN.m, 变异系数为δMu=0.1），
（1） 列出梁固端B处弯曲破坏的功能函数；
根据该功能函数求B端截面的可靠指标及可靠度Ps及失效概率Pf。（pf可由表1中数值按线性插值法计算）
A
B
q
10m

β
1.5
1.8
2.0
2.2
2.70
3.09
Pf
6.68×10-2

3.59×10-2

2.27
×10-2

1.39
×10-2

3.47
×10-3

1.00
×10-3

表1 可靠度指标与失效概率对应表

3、某框架梁跨中永久荷载作用下弯矩标准值为。可能承受如下两种可能同时出现的可变荷载：
第一种可变荷载作用下，跨中弯矩标准值、组合值系数ψc1=0.9 、频遇值系数ψf1=0.9、准永久值系数ψq1=0.8；
第二种可变荷载作用下，跨中弯矩标准值 、组合值系数ψc2=0.6、频遇值系数ψf2=0.4、准永久值系数ψq2=0。
如果该结构安全等级为二级，设计使用年限为50年(=1.0)。试求：
(1)承载能力极限状态跨中弯矩基本组合设计值;
(2）按正常使用极限状态设计的跨中弯矩标准组合的设计值
(3) 按正常使用极限状态设计的跨中弯矩准永久组合的设计值。
(要求必须列出每一步完整的计算公式)（本题20分）

4. 已知一伸臂梁如图所示。梁所能承担的极限弯矩为Mu，若梁内弯矩M>Mu时，梁便失效。现已知各变量均服从正态分布，其各自的平均值及标准差为：荷载统计参数， 跨度统计参数，；极限弯矩统计参数， 。试用中心点法计算该构件的可靠指标β 。(本题20分)

.
7