1、荷载与结构设计方法考试试题 汇总综合试题（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)作用：能使结构产生
2、效应(内力,应力,位移,应变等)的各种因素总称为作用（3分） 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分结构抗力的不定性的影响有哪些?答：结构材料性能的不定性、结构几何参数的不定性、结构计算模式的不定性。1. 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。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。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。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。我国取1年作为统计最大风速的样本时间。
3、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)2. 简述直接作用和间接作用的区别.(6)答：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，不是作用，但同样引起结构效应的因素称为间接作用。直接荷载为狭义的荷载，广义的荷载包括直接荷载和间接荷载。（每四、计算题（50分）设标准地貌为空旷地面，标准高度为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： 根据非标准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标准高度处的风压则 ： （1） （2分）又根据非标准地貌
4、的风压换算公式： （2分）已知：，将该地貌处得基本风压换算成标准地貌的基本风压。则： （2分） （1）（2）代入（1）得 （1分）答：上海市中心某地的标准风压为0.68KN/m2 。 (2分)综合试题（二卷）一、填空题（20分）作用按时间的变异分为: 永久作用,可变作用,偶然作8 土的侧压力分为_静止土压力,主动土压力,被动土压力_.9 预应力构件按预应力施加先后分为_先张法,后张法10 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11 结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.12 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+
5、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三.简答题.(5x4=20分)结构可靠度是怎么定义的? 什么叫基本风压?怎样定义.写出单质点体系在单向水平地面运动作用下的运动方程 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，位于城市中心，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高风速确定的基本风压为，风振系数沿高度不变为，求建筑物底部弯矩。（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： 2矩形结构，风载体形系数
6、； 1 1 1风压高度变化系数 2 3 2 2 2 4一 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）。3 为何对于不同的荷载在进行荷载效应组合时，取一定的分项系数？（5分）答：主要是考虑到不同荷载的概率分布形式不一致，而为了计算的简便，将各种荷载的概率分布的不同通过的荷载分项系数以使按极限状态设计表达式设计的各种结构可靠指标 与规定的设计可靠指标 0之间在总体上误差最小。4 计算风荷载时需要考虑几个方面的因素；（5分）风荷载的计算主要与三种独立的因素有关：基本风压、风压高度变化系数、房屋体
7、型系数有关。5 设计基准期和设计使用寿命的概念，两者有何区别；（5分）答：设计基准期是统计各种荷载（作用）和抗力随机变量的年限，一般取50年，而设计使用寿命则是结构物使用年限，一般为20、50、100年，当超过设计基准期之后，结构物的可靠度会降低。6 荷载代表值的类型及含义；（10分）答：荷载代表值包括荷载的标准值、组合值、频遇值和准永久值，前两者是在承载能力极限状态中使用，而后两种则在主要在正常使用极限状态中使用。代表值：为设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值，我国一般取0.95分位数。组合值：以荷载代表值为基础，考虑当出现两种或两种以上的可变荷载时，荷载不可能同时以其最大值出现，此时荷
8、载代表值可采用组合值或荷载组合系数出现。荷载频遇值主要是为了对结构正常使用极限状态的短期性能进行校核，一般取系数0.50.9（具体参见建筑结构荷载设计规范，荷载的准永久值系指经常作用在结构上的荷载，同样乘以一个系数即可。总的说来，后三者均是对可变荷载来说的。7 如何确定结构的目标可靠指标；（5分）答：确定结构的目标可靠指标是在原有的定值设计基础上，采用的主要方法有：类比法；校准法，后者是建筑结构可靠度设计统一标准所采用的方法，并根据安全等级和结构的破坏类型来确定可靠指标 。8 材料强度的取值是可靠性设计的一个重要方面，材料强度的标准值可以取其平均值吗？为什么？如何取值？（5分）答：为结构设计的
9、安全起见，材料强度的标准值不取平均值，而是取概率分布的0.05分位值，即在平均值的基础上减去1.645。9 作用与荷载的区别与联系，在本书中是如何对其分析的？（5分）答：荷载是指直接作用在结构上的力，而作用是泛指在结构上产生效应（应力、变形等）的一切外界因素，通常将两种概念同等对待。10 试说明梁、柱从属面积的含义。（5分）答：对于结构计算来说，要分析构件受力情况，要对荷载作用进行分析，求其作用在梁或柱上的荷载，即将作用在楼面上的活荷载以及楼面本身的恒载进行分析。11 作用在跨河桥梁上的荷载有哪些？（5分）答：恒载：桥梁自身重力；活载：风荷载、地震荷载、流水压力、船只（漂浮物）的撞击力、车辆荷
10、载（汽车制动力、汽车离心力、汽车撞击力、汽车冲击力）。12 谈谈你对可靠性设计中中心点法和验算点法的理解。（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 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 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。二 计算分析（共计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标准值为：恒载；风荷载；吊车竖向荷载；吊车水平荷载；屋面
11、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，这里只考虑标准组合。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作为弯矩设计值。（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
12、风的飘积作用 屋面形式 屋面散热 等。4.土压力可以分为静止土压力 主动土压力 被动土压力。7.根据冻土存在的时间可将其分为多年冻土 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，结构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）物体影响程度，常将风区分为 13 等级。14.我国建筑结构荷载规定规定以 10m 高为标准高度，
13、并定义标准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。16.由风力产生的结构位移 速度 加速度响应等称为结构风效应。17. 脉动风 是引起结构振动的主要原因。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 。20.横向风可能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征形成的，它与结构截面形状 及雷诺数 有关。22.在空气流动中，对流体质点起主要作用的是两种力 惯性力 和 粘性力 。23.根
14、据气流旋涡脱落的三段现象，工程上将圆桶试结构分三个临界范围，即亚临界范围 超临界范围 跨临界范围。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 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. 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
15、。3. 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。4. 结构可靠度：结构可靠性的概率量度。结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。5. 荷载代表值 ：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。6. 基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压。土的侧压力：土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。7. 静水压力：静水压力指静止的液体对其接触面产生的压力。8. 混凝土徐变：混凝土在长期外力作用下产生随时间而
16、增长的变形。9. 混凝土收缩：混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象叫混凝土收缩。10. 荷载标准值：是荷载的基本代表值，其他代表值可以在标准值的基础上换算来。它是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，是建筑结构在正常情况下，比较有可能出现的最大荷载值。11. 荷载准永久值：结构上经常作用的可变荷载，在设计基准期内有较长的持续时间，对结构的影响类似于永久荷载。12. 结构抗力：结构承受外加作用的能力。13. 雷诺数: 惯性力与粘性力的比。14. 脉动风: 周期小于10min的风，它的强度较大，且有随机性，周期与结构的自振周期较接近，产生动力效应，引起顺风向风振。15. 平均风: 周期大于1
17、0min的风，长周期风，该类风周期相对稳定，周期远离结构的自振周期，不发生共振，产生静力效应。 结构风效应: 由风力产生的结构位移、速度、加速度。既风力作用在结构上结构产生的反应。16. 风压: 风以一定速度向前运动，遇到建筑物对建筑物产生的压力。17. 雪压: 单位面积地面上积雪的自重。18. 结构的自重: 是由地球引起的具有质量的材料重力。19. 偶然荷载: 在设计基准期内不一定出现，一旦出现其值很大持续时间较短的荷载。20. 直接荷载：直接作用在结构上的各种荷载。受力物体与施力物体相互接触，有形荷载。21. 震级: 一次地震的强烈等级。（三）简答题2.叙述结构的功能要求有哪些答：能承受在
18、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。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。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。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。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。我国取1
19、年作为统计最大风速的样本时间。基本风速的重现期。我国规定的基本风速的重现期为30年。5.什么是荷载的代表值，它们是如何确定的 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。荷载的标准值：是荷载的基本代表值，其他代表值可以在标准值的基础上换算来。它是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值。是建筑结构在正常情况下，比较有可能出现的作大荷载值。永久荷载均用荷载标准值来表示。准永久值：结构上经常作用的可变荷载，在设计基准期内有较长的持续时间，对结构的影响类似于永久荷载。准永久值是在标准值基础上进行折减。折减系数根据荷载的类型不同而不同。荷载组合值：当荷载在结构上有两种或两种以上的可变荷载时，荷
20、载的代表值采用组合值。荷载频遇值：可变荷载在结构上较频繁出现较大值，主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；不是作用，但同样引起结构效应的因素称为间接作用；直接荷载为狭义的荷载，广义的荷载包括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它较低的物体上。 具有高低跨屋面的情况下，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征，坡度越大，滑落的雪
21、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。不同刚度的墙体抵抗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，相当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。11.风振形成机理 答：横风向力主要引起风振。对于高层结构风振是由气流本身的动力特性形成的。在结构正面风速受到障碍减小，逐渐降低，风总要绕过建筑物
22、，则沿AB绕行，风速逐渐增大在B点达最大值。绕过结构后，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段出现风停滞现象，形成漩涡，引起风振。当漩涡脱落频率与结构自振频率接近时，结构发生剧烈共振，产生横风向风振。17.荷载组合值的三种形式及其计算式 答：当荷载在结构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。永久荷载为主体：可变荷载为主体：频遇荷载为主体： 18.简述影响结构抗力的不定性 答：不定性因素包括：材料性能的不定性、几何参数的不定性、计算模式的不定性。结构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。受材料本身差异，制作工艺、环
23、境条件因素影响；结构几何参数指结构截面几何特征，高度、宽度、面积、惯性距、抵抗矩等。受制作、安装会使结构尺寸出现偏差的影响。结构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。受采用理想弹性、理想塑性，均质性、各项同性，采用铰支座，固定支座代替边界条件等因素影响。19.建筑结构的两种极限状态的表现形式答：承载能力的极限状态：这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。1 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（倾覆、折断、断开）；2 结构构件产生过大变形不适于继续承载；3 结构变为机动体系；4 结构丧失稳定性（压曲）。正常使用的极
24、限状态：这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的规定限值。1 影响正常使用的外观变形；2 影响正常使用或耐久性的局部破坏(裂缝)；3 影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特征（墙皮脱落，防水失效）。20.什么是结构的可靠度，如何理解该概念答：结构可靠度是结构可靠性的概率量度。结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。规定时间指结构设计的基准期，50年。规定条件指正常设计、正常施工、正常使用条件，不考虑人为过失因素。其数学表达式为21.结构设计的目标要考虑哪些个因素 答：结构设计的目标有四个因素需要考虑：1 公众心理：失效概率为110-4；2 结构重要性：结构重要性高，可靠
25、度应定得高；3 结构破坏性质：脆结构设计的目标可靠度要高于延性破坏的结构；社会经济承受力：经济越发达，公众对工程可靠度要求越高。22.民用建筑楼面活荷载在工程设计时如何确定 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处理为等效均布荷载，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情况给出了各类房屋或荷载的取值。当楼面上的活荷载不可能同时满布时，在计算结构或构件到楼面荷载效应时可对楼面均布活荷载予以适当折减。23.工业建筑楼面活荷载如何考虑 答：工业建筑
26、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异。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确定，常见的工业建筑楼面活荷载按规范取值。工业厂房中吊车荷载如何考 答工业厂房结构设计应考虑吊车荷载作用，吊车按其工作的繁重程度分为8个等级作为设计依据。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行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，考虑到各吊车同时聚集在同一柱范围内可能性小且每台吊车影响范围有限，各台吊车同时处于最不利状态的概率更小
27、，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。6.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 ， 。确定共振区范围。解： 横风向风振的判断 顶部风速 对应T1临界风速： 顶部风速大于临界风速，发生共振。 取 处风速计算雷诺数， 会出现强共振。共振范围： 工程结构荷载与可靠度设计原理复习资料一、判断题1.严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。（N）2.狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。（Y）3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。（Y）4.按照间接作用的定义，温度变化
28、、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。（N）5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。（Y）6.土压力、风压力、水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力不是荷载。（N）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。（N）8.雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。（N）9.雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。（N）10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定同时出现。（Y）14.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。（Y）
29、15.土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。（Y）18.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。（N）26.不但风的作用会引起结构物的共振，水的作用也会引起结构物的共振。（Y）27.平均风速越大，脉动风的幅值越大，频率越高。（N）28.风压是指风以一定的速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生的压力。（Y）二选择题车辆荷载属于（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
30、 2.下面几个物理量中，表征地面运动强弱程度的有（1）（2）（3）（4） 。（1）强度 （2）频谱 （3）强烈振动的持续时间 （4）最大振幅3.在相同基本风压和高度的前提下，哪一种地理环境下风压最大（1） 。 （1）海岸、湖岸、海岛地区 （2）中小城市 （3）大城市市郊 4）大城市市区5.当结构处在（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的结构规定的时间应为（4） 。（1）10年（2）30年（3）40年（4）50年8.混凝土的徐变是（4）沿着受力方向发生的塑性变形。1）在交变荷载作用下2）在冲击荷载
31、作用下3）在振动荷载作用下4）在长期静荷载作用下11预应力属于（A B C）温度变化属于（BA永久作用 B静态作用 C直接作用 D 动态作用12.我国建筑结构荷载规范规定的基本风压的地貌为（C）。A 空旷的山地丘陵 B 中小城镇 B空旷平坦地面 C大城市市区14.以下几项中属于间接作用的是（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的是（D）A 风压力B离心力 C土压力 D温度变化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18.一般情况下，地下室外墙所受的土压力为（C）A 主动土压力B 被动土压力C 静止土压力D 不能确定20.以下几项中属于间接作用的有（C）A 离心力B 土
