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荷载与结构设计原理总复习题

一、 判定题
1.严格地讲, 狭义荷载与直接作用等价, 广义荷载与间接作用等价。（N）
2.狭义荷载与直接作用等价, 广义荷载与作用等价。（Y）
3.广义荷载包含直接作用和间接作用。（Y）
4.根据间接作用定义, 温度改变、 基础不均匀沉降、 风压力、 地震等均是间接作用。（N）
5.因为地震、 温度改变、 基础不均匀沉降、 焊接等引发结构内力变形等效应原因称为间接作用。（Y）
6.土压力、 风压力、 水压力是荷载, 由爆炸、 离心作用等产生作用在物体上惯性力不是荷载。（N）
7.因为雪荷载是房屋屋面关键荷载之一, 所以基础雪压是针对屋面上积雪荷载定义。（N）
8.雪重度是一个常量, 不随时间和空间改变而改变。（N）
9.雪重度并非一个常量, 它随时间和空间改变而改变。（N）
10.即使最大雪重度和最大雪深二者有很亲密关系, 不过二者不一定同时出现。（Y）
11.汽车重力标准是车列荷载和车道荷载, 车列荷载是一集中力加一均布荷载汽车重力形式。（N）
12.烈度是指某一地域遭受一次地震影响强弱程度, 与震级和震源深度相关, 一次地震有多个烈度。（Y）
13．考虑到荷载不可能同时达成最大, 所以在实际工程设计时, 当出现两个或两个以上荷载时, 应采取荷载组合值。（N）
14.当楼面活荷载影响面积超出一定数值需要对均布活荷载取值进行折减。（Y）
15.土侧压力是指挡土墙后填土因自重或外荷载作用对墙背产生土压力。（Y）
16.波浪荷载通常依据结构型式不一样, 分别采取不一样计算方法。（Y）
17.先张法是有粘结预加力方法, 后张法是无粘结预加力方法。（Y）
18.在同一大气环境中, 各类地貌梯度风速不一样, 地貌越粗糙, 梯度风速越小。（N）
19.结构构件抗力R是多个变量函数, 且近似服从正态分布。（N）
20.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。（Y）
21.结构可靠指标越大, 结构失效概率越小, 结构越可靠。（Y）
22.朗肯土压力理论中假设挡土墙墙背竖直、 光滑、 填土面水平无超载。（Y）
23.在朗肯土压力理论假设中, 墙背与填土之间既无摩擦力也无剪力存在。（Y）
24.在朗肯土压力理论假设中, 墙背与填土之间即使无摩擦力, 但仍有剪力存在。（N）
25.土自重应力为土本身有效重力在土体中引发应力。（Y）
26.不仅风作用会引发结构物共振, 水作用也会引发结构物共振。（Y）
27.平均风速越大, 脉动风幅值越大, 频率越高。（N）
28.风压是指风以一定速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生压力。（Y）
29.地震作用中体波能够分为横波和纵波, 二者均可在液体和固体中传输。（N）
30.假如波浪发生破碎位置距离直墙在半个波长以内, 这种破碎波就称为近区破碎波。（Y）
31.远区破碎波与近区破碎波分界线为波浪破碎时发生在一个波长范围内。（N）
32.在实际工程设计时, 当出现可变荷载, 应采取其荷载组合值。（N）
33.对于静定结构, 结构体系可靠度总大于或等于构件可靠度。（N）
34.对于超静定结构, 当结构失效形态不唯一时, 结构体系可靠度总小于或等于结构每一失效形态对应可靠度。（Y）
35.结构设计目标是确保结构承载能力足以抵御内力, 而变形控制在结构能正常使用范围内。（Y）
36.对实际工程问题来说, 因为抗力常见多个影响大小相近变量相乘而得, 则其概率分布通常来说是正态。（N）
37.结构可靠度是指结构可靠性概率度量, 是结构在要求时间内, 在要求条件下, 完成预定功效概率。
选择题
1. 车辆荷载属于（2）（4）（7） 。风荷载属于 （2）（4）（7） 。
地震属于（3）（5）（7） 。基础沉降属于（1）（6） 。
（1）永久作用 （2）可变作用 （3）偶然作用
（4）直接作用 （5）间接作用 （6）静态作用 （7）动态作用
2.下面多个物理量中, 表征地面运动强弱程度有（1）（2）（3）（4） 。
（1）强度 （2）频谱 （3）强烈振动连续时间 （4）最大振幅
3.在相同基础风压和高度前提下, 哪一个地理环境下风压最大（1） 。
（1）海岸、 湖岸、 海岛地域 （2）中小城市
（3）大城市市郊 （4）大城市市区
4.下列哪一个变量不是变量？（2） 。
（1）荷载最大值 （2）永久荷载标准值 （3）功效函数Z （4）结构抗力
5.当结构处于（1）（3）范围, 结构会发生横向共振。
（1）亚临界范围（2）超临界范围（3）跨临界范围（4）上述三种范围均会发生
6.结构可靠度定义中所说结构要求时间应为（4） 。
（1）（2）30年（3）40年（4）50年
7.当结构为（1）时, 结构中任一构件失效, 则整个结构体系失效。
（1）串联模型（2）并联模型（3）串并联模型（4）上述三个模型之一
8.混凝土徐变是4）沿着受力方向发生塑性变形。
（1）在交变荷载作用下（2）在冲击荷载作用下
（3）在振动荷载作用下（4）在长久静荷载作用下
9.现在结构设计所用材料强度值是（4） 。
（1）材料平均强度值（2）材料最大强度值
（3）材料最小强度值（4）含有一定确保率材料强度
10.测得某次地震震级为M=3, 则下列哪一个说法是正确？ （3）
（1）震中处地面运动幅值为0.001m
（2）距震中100Km处地面运动幅值为0.001m
（3）距震中100Km处最大水平地面运动幅值为0.001m
（4）距震中100Km处最大竖向地面运动幅值为0.001m
11．预应力属于（A B C）。温度改变属于（B）。
A永久作用 B静态作用 C直接作用 D 动态作用
12.中国建筑结构荷载规范要求基础风压地貌为（C）。
A 空旷山地丘陵 B 中小城镇 B空旷平坦地面 C大城市市区
13.下列各项除（D）外, 其它各项均为可变荷载代表值
A 标准值 B准永久值 C组合值 D设计值
14.以下几项中属于间接作用是（C）
A 土压力B离心力 C地震 D风压力
14.以下几项中属于间接作用是（D）
A 风压力B离心力 C土压力 D温度改变
15.通常所说结构可靠性是指（D）
A安全性 B适用性 C耐久性 D安全性、 适用性、 耐久性总称
16.车辆荷载属于（B C）。基础沉降属于（A D）
A永久作用 B 可变作用C直接作用 D间接作用
17.设防烈度通常定义为设计基准期内超越概率为（B）水平
A 5％ B 10％ C 15％ D 30％
18.通常情况下, 地下室外墙所受土压力为（C）
A 主动土压力B 被动土压力C 静止土压力D 不能确定
19.对结构施加预应力能够提升它（B D）
A 延性B 刚度C 极限承载力D 抗裂性
20.以下几项中属于间接作用有（C）
A 离心力B 土压力C 基础不均匀沉降D 水压力
21.中国基础雪压分布图是根据（C）一遇重现期确定。
A B 30年 C 50年 D 1
22.地震属于（B）。风荷载属于C D）。
A 永久作用B 偶然作用C 可变作用D 直接作用
23.当结构设计基准期为（D）时, 中震即为基础烈度地震影响。
A B 30年 C 40年 D 50年
24.中国建筑结构荷载规范要求基础风压标准高度为（B）。
A 5m B 10 m C 15 m D 20 m
25．永久荷载代表值有（A）, 可变荷载代表值有（B C D）。
A 标准值B 准永久值C 组合值D设计值
26．在相同基础风压和高度前提下, （C）地理环境下风压最小。
A 海岸、 湖岸、 海岛地域B 中小城镇C 大城市中心D大城市市郊
27.地震属于（B E F）, 风荷载属于（C D E）。

A 永久作用B 偶然作用C 可变作用D 直接作用
E动态作用 F间接作用G 静态作用
28.当（B）波周期与场地土特征周期一致时, 会发生共振反应。
A 纵波B 横波C 瑞雷波D洛夫波 E以上四种波
29．影响结构抗力关键原因有（B C D）
A 荷载大小不定性B 材料性能不定性
C 计算模式不定性D几何参数不定性
30.结构设计目标可靠度确定应以达成结构可靠与经济上最好平衡为标准, 通常需要考虑（A B C D）
A 公众心理B 结构关键性C 结构破坏性质D社会经济承受力
填空题
1.中国“建筑荷载规范”要求: 基础风压标准高度为10ｍ, 标准地貌为空旷平坦地貌, 标按时距为10分钟, 最大风速样本时间为1年, 重现期为50年。
2.世界上关键地震带关键环太平洋地震带和欧亚地震带, 这种地震带状分布能够经过板块结构理论来解释。
3.爆炸空气冲击波对结构产生荷载关键有冲击波超压和冲击波动压
4.对于线弹性结构, 荷载效应和荷载之间存在线性百分比关系, 荷载效应系数与结构形式、 荷载形式及效应类型相关, 一个跨度为Ｌ简支梁在均布荷载ｑ作用下其最大弯矩荷载效应系数为。
4.土侧向压力分为静止土压力、 主动土压力和被动土压力。地下室外墙产生静止土压力, 拱桥桥台背后土产生被动土压力, 基坑开挖时, 围护结构背后土产生主动土压力。
5．通常直墙上波浪荷载应按三中波浪进行设计, 这三种波分别是立波、 近区破碎波和远区破碎波。
6.影响结构构件抗力三种关键原因是: 材料性能不定性、 几何参数不定性和计算模式不定性。
7.地震波能够分为体波和面波, 其中, 体波又分为纵波和横波, 面波分为瑞雷波和洛夫波。
8.根据结构反应分类, 作用能够分为静态作用和动态作用。
9．车辆重力荷载标准有两种形式: 分别为车列荷载和车道荷载。
10.造成屋面雪压与地面积雪不一样关键原因有风对屋面积雪影响、 屋面坡度对积雪影响和屋面温度对积雪影响。
11.基础风压通常应符合以下五个要求: 标准高度要求、 地貌要求、 公称风速要求、 最大风速样本时间和基础风速重现期。
12.表征地面运动特征关键物理量关键有: 强度、 频谱和强震连续时间。
13.依据波浪前进时是否有流量产生把波分为输移波和振动波。振动波依据波前进方向又可分为推进波和立波。
14.按荷载随时间变异, 可把荷载分为永久作用、 可变作用和偶然作用三种。
15.按荷载随空间位置变异, 可把荷载分为固定作用和可动作用。

名词解释及简答题
1.荷载与作用在概念上有何不一样？
2.计算楼面活荷载效应时, 为何当活荷载影响面积超出一定数值需要对均布活荷载取值加以折减？
3.基础风压是怎样定义？
4.说明影响基础风压关键原因。
5.计算顺风向风效应时, 为何要区分平均风与脉动风？
6.说明风载体型系数、 风压高度改变系数、 风振系数意义。
7.解释横风向风振产生原因。
8.在什么条件下需要考虑结构横风向风效应？
10.震级与烈度有何差异？有何联络？
11.地震反应谱实际是什么？
12.影响地震反应谱关键原因有哪些？
13.结构有哪些功效要求？
14.结构有哪些极限状态？
15．结构可靠性与安全性有何区分？
计算题
1.一矩形高层建筑结构, 高度, 建造在城市市郊, 地面粗糙度指数, 基础风压, 体形系数, 标准地貌地面粗糙指数为, 风压高度改变系数, 假设不考虑顺风向脉动风影响。
求: 顺风向风产生建筑底部弯矩？（沿高度分成四段进行近似计算）

解: 沿高度将该结构分成4段, 每个区段10m高, 取其中点位置风载值作为该区段平均风载值。
①体形系数;
②高度系数, 因为, 所以, 则有

在各区段中点高度处风压高度改变系数, 分别为
, , ,
因为不考虑顺风向脉动风作用, 所以

则由风产生该结构底部弯矩为

2. 一平面为矩形高层建筑结构, 高度, 迎风面宽度, 建造在市中心, 地面粗糙度指数, , , 设标准地貌为空旷平坦地面, , , , 基础风压, 体形系数, 风压高度改变系数, 假设不考虑顺风向脉动风影响。
求: 顺风向风产生建筑底部弯矩？
解: 沿高度将该结构分成5段, 每个区段10m高, 取其中点位置风载值作为该区段平均风载值。
①求风载体形系数
;
②求风压高度改变系数

在各区段中点高度处风压高度改变系数, 分别为
, , , ,
③各区段中点高度处风压值
因为不考虑顺风向脉动风作用, 所以

则由风产生该结构底部弯矩为

3.下图所表示一个剪切结构, 已知: 周期: , ; 振型:
, , 设计反应谱相关参数见图, , , 。
求: ①求各阶地震影响系数;
②求各振型参与系数, 第j阶振型振型参与系数为;
③重力荷载代表值;
④采取底部剪力法计算该结构在地震作用下底部最大剪力及各质点所受剪力, 底部最大剪力, 各质点所受剪力为。
解: ①求各阶地震影响系数
, ;
, 。
②各振型参与系数
;
。
③重力荷载代表值。
④采取底部剪力法计算底部最大剪力

1质点所受最大剪力为

2质点所受最大剪力为

4．中心点法: 教材P140例题9-1、 P142例题9-2。
5．验算点法: 教材P149例题9-３。
2.图1所表示为一个三层剪切型结构。
已知:
周期: , , ;
振型:

设计反应谱相关参数见图1, , , , 。
求解:
①求各阶地震影响系数;
②求各振型参与系数, 第j阶振型振型参与系数为;
③重力荷载代表值;
④采取底部剪力法计算该结构在地震作用下底部最大剪力及各质点所受水平地震作用标准值, 底部最大剪力, 各质点所受地震作用标准值为;
⑤计算各层层间剪力。

解: ①求各阶地震影响系数
第一振型, ,
;
第二振型, , ;
第三振型, , 。
②各振型参与系数
;
。
③重力荷载代表值。
④采取底部剪力法计算底部最大剪力

一层地震作用标准值为

2层地震作用标准值为

3层地震作用标准值为

⑤计算各层层间剪力
一层层间剪力为: ;
二层层间剪力为: ;
三层层间剪力为: 。

例题9-3
解: 极限状态方程

屈服强度服从对数正态分布, 当量处理以下:
Ⅰ假设初值为其平均值

服从正态分布:

由坐标转换公式得设计验算点在原坐标系坐标为

代入极限状态方程可得

解方程可得

代回坐标转换公式得设计验算点坐标

与第一次假定初值相比相差很大, 所以必需进行第二次迭代。

Ⅱ对进行当量正态变换,

由坐标转换公式得设计验算点在原坐标系坐标为

代入极限状态方程可得

解方程可得

代回坐标转换公式得设计验算点坐标

与第二次假定初值相比相差已经不大, 进行第三次迭代。
Ⅲ对进行当量正态变换

由坐标转换公式得设计验算点在原坐标系坐标为

代入极限状态方程可得

解方程可得:
代回坐标转换公式得设计验算点坐标

经过3次迭代后收敛, 最终结果为
, , 。