1、工程結構荷載與可靠度設計原 理-復習資料荷載與結構設計原理總復習題一、判斷題1.嚴格地講，狹義的荷載與直接作用等價，廣義的荷載與間接作用等價。 （N）2.狹義的荷載與直接作用等價，廣義的荷載與作用等價。 （Y）3.廣義的荷載包括直接作用和間接作用。 （Y ）4.按照間接作用的定義， 溫度變化、 基礎不均勻沉降、 風壓力、地震等均是間接作用。（N）5.由于地震、溫度變化、基礎不均勻沉降、焊接等引起的結構內力變形等效應的因素 稱為間接作用。（Y）6. 土壓力、風壓力、水壓力是荷載，由爆炸、離心作用等產生的作用在物體上的慣性 力不是荷載。（ N）7. 由于雪荷載是房屋屋面的主要荷載之一， 所以基本雪

2、壓是針對屋面上積雪荷載定義 的。（ N ）8. 雪重度是一個常量，不隨時間和空間的變化而變化。 （ N）9. 雪重度并非一個常量，它隨時間和空間的變化而變化。 （N）10. 雖然最大雪重度和最大雪深兩者有很密切的關系， 但是兩者不一定同時出現。 （ Y）11. 汽車重力標準是車列荷載和車道荷載，車列荷載是一集中力加一均布荷載的汽車重力形式。（ N ）12. 烈度是指某一地區遭受一次地震影響的強弱程度，與震級和震源深度有關，一次 地震有多個烈度。 （ Y） 13考慮到荷載不可能同時達到最大，所以在實際工程設計時，當出現兩個或兩個 以上荷載時，應采用荷載組合值。 （ N）14. 當樓面活荷載的影響

3、面積超過一定數值需要對均布活荷載的取值進行折減。（ Y）15. 土的側壓力是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產生的土壓力。（ Y）16. 波浪荷載一般根據結構型式不同，分別采用不同的計算方法。（ Y）17. 先張法是有粘結的預加力方法，后張法是無粘結的預加力方法。（ Y）18. 在同一大氣環境中，各類地貌梯度風速不同，地貌越粗糙，梯度風速越小。（ N）19. 結構構件抗力 R 是多個隨機變量的函數，且近似服從正態分布。 （ N ）20. 溫度作用和變形作用在靜定結構中不產生內力， 而在超靜定結構中產生內力。 （ Y）21. 結構可靠指標越大，結構失效概率越小，結構越可靠。 （ Y）22

4、. 朗肯土壓力理論中假設擋土墻的墻背豎直、光滑、填土面水平無超載。（ Y）23. 在朗肯土壓力理論的假設中，墻背與填土之間既無摩擦力也無剪力存在。（Y）24. 在朗肯土壓力理論的假設中，墻背與填土之間雖然無摩擦力，但仍有剪力存在。（ N ）25. 土的自重應力為土自身有效重力在土體中引起的應力。 （ Y）26. 不但風的作用會引起結構物的共振，水的作用也會引起結構物的共振。（ Y）27. 平均風速越大，脈動風的幅值越大，頻率越高。 （ N ）28. 風壓是指風以一定的速度向前運動受到阻塞時對阻塞物產生的壓力。（ Y）29. 地震作用中的體波可以分為橫波和縱波，兩者均可在液體和固體中傳播。（ N

5、）30. 如果波浪發生破碎的位置距離直墻在半個波長以內，這種破碎波就稱為近區破碎波。（Y）31 遠區破碎波與近區破碎波的分界線為波浪破碎時發生在一個波長的范圍內。（N）32 在實際工程設計時，當出現可變荷載，應采用其荷載組合值。（N）33 對于靜定結構，結構體系的可靠度總大于或等于構件的可靠度。（N）34 對于超靜定結構，當結構的失效形態不唯一時，結構體系的可靠度總小于或等于 結構每一失效形態對應的可靠度。（Y）35 結構設計的目標是確保結構的承載能力足以抵抗內力，而變形控制在結構能正常使用的范圍內。（Y）36 對實際工程問題來說，由于抗力常用多個影響大小相近的隨機變量相乘而得，則 其概率分布

6、一般來說是正態的。（N）37 結構可靠度是指結構可靠性的概率度量，是結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率。選擇題I. 車輛荷載屬于（2） （4） （7）。風荷載屬于 （2） （4） （7）。地震屬于（3） （5） （7）。基礎沉降屬于（1） （6）。（1）永久作用 （2）可變作用 （3）偶然作用（4）直接作用 （5）間接作用（6）靜態作用 （7）動態作用2下面幾個物理量中，表征地面運動強弱程度的有（1） （2） （3） （4）。（1）強度（2）頻譜（3）強烈振動的持續時間（4）最大振幅3在相同基本風壓和高度的前提下，哪一種地理環境下風壓最大（1）。（1）海岸、湖岸、海島地區（

7、2）中小城市（3）大城市市郊（4）大城市市區4.下列哪一個變量不是隨機變量？ （ 2）。（1）荷載最大值 Q （2）永久荷載標準值 （3）功能函數 Z （4）結構抗力5當結構處在（1） （3）范圍，結構會發生橫向共振。（1）亞臨界范圍（2）超臨界范圍（3）跨臨界范圍（4）上述三種范圍均會發生6 纟吉構可靠度定義中所說的結構規定的時間應為（4）。（1） 10 年（2） 30 年（3） 40 年（4） 50 年7當結構為 O 時，結構中任一構件的失效，則整個結構體系失效。（1）串聯模型（2）并聯模型（3）串并聯模型（4）上述三個模型之一8.混凝土的徐變是沿著受力方向發生的塑性變形。（1）在交變荷載

8、作用下（2）在沖擊荷載作用下（3）在振動荷載作用下（4）在長期靜荷載作用下9目前結構設計所用材料強度值是（4）o（1）材料的平均強度值（2）材料的最大強度值（3）材料的最小強度值（4）具有一定保證率的材料強度10 測得某次地震的震級為 M=3，則下列哪一種說法是正確的？（3）（1） 震中處的地面運動幅值為一 0.001m（2） 距震中 100Km 處的地面運動幅值為 0.001m（3） 距震中 100Km 處的最大水平地面運動幅值為 0.001m（4） 距震中 100Km 處的最大豎向地面運動幅值為 0.001mII.預應力屬于（A B C）。溫度變化屬于（B）。A 永久作用 B 靜態作用 C

9、 直接作用 D 動態作用12. 我國建筑結構荷載規范規定的基本風壓的地貌為（ C）。A 空曠的山地丘陵 B 中小城鎮 B 空曠平坦地面 C 大城市市區13. 下列各項除（ D ）外，其余各項均為可變荷載的代表值A 標準值 B 準永久值 C 組合值 D 設計值14. 以下幾項中屬于間接作用的是（ C） A 土壓力 B 離心力 C 地震 D 風壓力14. 以下幾項中屬于間接作用的是（ D ） A 風壓力 B 離心力 C 土壓力 D 溫度變化15. 一般所說的結構可靠性是指（ D ）A 安全性 B 適用性 C 耐久性 D 安全性、適用性、耐久性的總稱16 車輛荷載屬于（B C）。基礎沉降屬于（A D

10、 ）A 永久作用 B 可變作用 C 直接作用 D 間接作用17 設防烈度一般定義為設計基準期內超越概率為（B）的水平A 5 B 10 C 15 D 3018. 一般情況下，地下室外墻所受的土壓力為（ C）A 主動土壓力 B 被動土壓力 C 靜止土壓力 D 不能確定19. 對結構施加預應力可以提高它的（ B D）A 延性 B 剛度 C 極限承載力 D 抗裂性20. 以下幾項中屬于間接作用的有（ C）A 離心力 B 土壓力 C 基礎不均勻沉降 D 水壓力21 我國基本雪壓分布圖是按照（C） 一遇的重現期確定的。A 10 年 B 30 年 C 50 年 D 100 年22 地震屬于（B）。風荷載屬于

11、（C D）。A 永久作用 B 偶然作用 C 可變作用 D 直接作用23 當結構設計基準期為（D）時，中震即為基本烈度地震影響。A 10 年 B 30 年 C 40 年 D 50 年24. 我國建筑結構荷載規范規定基本風壓的標準高度為（ B）。A 5m B 10 m C 15 m D 20 m25. 永久荷載的代表值有（A），可變荷載的代表值有（B C D）。A 標準值 B 準永久值 C 組合值 D 設計值26. 在相同基本風壓和高度的前提下，（C）地理環境下的風壓最小。A 海岸、湖岸、海島地區 B 中小城鎮 C 大城市中心 D 大城市市郊27 地震屬于（B E F）,風荷載屬于（C D E ）

12、。A 永久作用 B 偶然作用 C 可變作用 D 直接作用E 動態作用 F 間接作用 G 靜態作用28 當（B）波的周期與場地土的特征周期一致時，會發生共振反應。A 縱波 B 橫波 C 瑞雷波 D 洛夫波 E 以上四種波29. 影響結構抗力的主要因素有（ B C D） A 荷載大小的不定性 B 材料性能的不定性C 計算模式的不定性 D 幾何參數的不定性30. 結構設計目標可靠度的確定應以達到結構可靠與經濟上的最佳平衡為原則，一般需要考慮（ABC D）A 公眾心理 B 結構重要性 C 結構破壞性質 D 社會經濟承受力 填空題1我國“建筑荷載規范”規定：基本風壓的標準高度為 10m，標準地貌為空曠平

13、坦地 貌，標準時距為 10 分鐘，最大風速的樣本時間為 1 年，重現期為 50 年。2 世界上主要的地震帶主要環太平洋地震帶和歐亞地震帶，這種地震帶狀分布可以通過板塊構造理論來解釋。3. 爆炸的空氣沖擊波對結構產生的荷載主要有沖擊波超壓和沖擊波動壓4. 對于線彈性結構，荷載效應和荷載之間存在線性比例關系， 荷載效應系數與結構形 式、荷載形式及效應類型有關，一個跨度為 L 的簡支梁在均布荷載 q 的作用下其大彎矩的荷載效應系數為L2/8。4土的側向壓力分為靜止土壓力、 主動土壓力和被動土壓力。 地下室外墻產生靜止土 壓力，拱橋橋臺背后的土產生被動土壓力，基坑開挖時，圍護結構背后的土產生主 _ 動

14、土壓力。5. 般直墻上的波浪荷載應按三中波浪進行設計，這三種波分別是立波、近區破碎 波和遠區破碎波。6. 影響結構構件抗力的三種主要因素是： 材料性能的不定性、幾何參數的不定性和計算模式的不定性。-7地震波可以分為體波和面波，其中，體波又分為縱波和橫波，面波分為瑞雷波和洛_ 夫波。8按照結構的反應分類，作用可以分為靜態作用和動態作用。9.車輛重力荷載標準有兩種形式：分別為車列荷載和車道荷載。10 造成屋面雪壓與地面積雪不同的主要原因有風對屋面積雪的影響、屋面坡度對積 雪的影響和屋面溫度對積雪的影響。11 基本風壓通常應符合以下五個規定：標準高度的規定、地貌的規定、公稱風速的 規定、最大風速的樣

15、本時間和基本風速的重現期。12 表征地面運動特征的主要物理量主要有：強度、頻譜和強震持續時間。13 根據波浪前進時是否有流量產生把波分為輸移波和振動波。振動波根據波前進方 向又可分為推進波和立波。14 按荷載隨時間的變異，可把荷載分為永久作用、可變作用和偶然作用三種。15 按荷載隨空間位置的變異，可把荷載分為固定作用和可動作用。名詞解釋及簡答題1荷載與作用在概念上有何不同？2計算樓面活荷載效應時，為什么當活荷載影響面積超過一定數值需要對均布活荷載 取值加以折減？3. 基本風壓是如何定義的？4. 說明影響基本風壓的主要因素。5計算順風向風效應時，為什么要區分平均風與脈動風？6說明風載體型系數、風

16、壓高度變化系數、風振系數的意義。7.解釋橫風向風振產生的原因。8在什么條件下需要考慮結構橫風向風效應？10 震級與烈度有何差別？有何聯系？11 地震反應譜的實際是什么？12 影響地震反應譜的主要因素有哪些?13 結構有哪些功能要求？14 結構有哪些極限狀態？15. 結構的可靠性與安全性有何區別？計算題1.矩形咼層建筑結構，咼度H = 40m，建造在城市市郊，地面粗糙度指數a= 0. 16, 基本風壓Wo=0.5kN/m2,體形系數申caJ3,標準地貌的地面粗糙指數為3 = 0.16,風壓 高度變化系數巴（z）JHi皿i蘭i,假設不考慮順風向脈動風的影響。求：順風向風產生的建筑底部彎矩？（沿Z高

17、度分成四段進行近似計算）解：沿高度將該結構分成 4 段，每個區段 10m 高，取其中點位置的風載值作為該區 段的平均風載值。AZ1=0.801，卩Z2=1.1385，巴3=1.3407, 巴4=1493由于不考慮順風向脈動風的作用，所以匚=1.0 i =14W=21Sz1w0=1.0 1.3 0.801 0.5 =0.521kN/m2W2二烏人-卩。=1.0 1.3 1.1385 0.5 = 0.74kN/m2w3= ：3Sz3w0=1.0 1.3 1.3407 0.5 = 0.871 kN /mw4= “4W0=1.0 1.3 1.493 0.5 =0.97kN/m2則由風產生的該結構底部彎

18、矩為M =100.521 5 0.74 15 0.871 25 0.97 35 = 694.3kN m/m2.平面為矩形咼層建筑結構，咼度H = 50m，迎風面寬度B = 30m，建造在市中心， 地面粗糙度指數:a=0.20 , Za=10m,HTa=400m，設標準地貌為空曠平坦地面,二=0.16, 、舉=0.5kN/m，體形系數 巴=0.7+12，風壓咼度變化解：沿高度將該結構分成 5 段，每個區段 10m 高，取其中點位置的風載值作為該區 段的平均風載值。1體形系數=1.3；2高度系數巴（z）=、2CSHTS:HTaZs丿在各區段中點高度處的風壓高度變化系數， 分1別為2 :a:a， 由

19、亍0.16S八a， 所以HTS二HTa， 貝有 丿（Z z10zS=10m,HTS= 350m，基本風壓 系數E（z）二匕理1求：順風向風產生的建筑底部彎矩?丿心Z1=0.540,2=0.839, 匕3=1.029, 鶴4=1.177, 匕5=1.301各區段中點高度處的風壓值wi八ifw。由于不考慮順風向脈動風的作用，所以=1.015ryW1SZ1W0=1.0 1.3 0.540 0.5 =0.351kN/m求風載體形系數1 2巴=0.7十-=1.3；求風壓咼度變化系數Q f沁f 、2勸.16 $4、/畑2巴（z）Hi皿=伴f400j在各區段中點高度處的風壓高度變化系數，分別為102 0.2

20、0.4= 0-3 10m2=5x 10kg / -K2=3x 104kN/m2求各振型參與系數j，第 j 階振型的振型參與系數為廠斗3重力荷載代表值GEk；、m24采用底部剪力法計算該結構在地震作用下底部最大剪力HEk及各質點所受剪，各質點所受剪力為Fj =nj jFEko、0.9為GiHi0.16 = 00887；6610t40.48871 5 5|04041211.233;-0.233o9.8=1078kNoFEk= 0.85 1078 0.0887 =81.28kN1 質點所受最大剪力為G2H25THF2=n2 2FEk=-匯81.28 =50.8kN4. 中心點法：教材 P140 例題

21、 9i9M、P16l2 例題2&2o5. 驗算點法：教材 P149 例題 9-3。2.圖 1 所示為一個三層剪切型結構。已知：周期：T 0.467s,T3= 0.134s,T 0.208s;振型：叮=3T=(4.019 -3.035 1.000設計反應譜的有關參數見圖 1,Tg= 0.40s，: max=0.16,=0.85,g=9.8N/kgo求解：求各階地震影響系數；/max則由風產生M =30*3.下圖所rTg 0.923 0.839 0.5F.545kN/m2.3 1.029 0.5 =0.669kN/m2.3 1.177 0.5 = .765kN/mI.3 1.301 0.5

22、 =0.846kN/miW2 = p2sPz2WoW3kL03匹卜匚產#八f f K1=5x 10/kNmP4AsLW5=龍違耳厶。=1.0的該結構底部彎矩為0.351x 5 + 0.545x 15十0.169漢25076g35 + 0.846% 45 = 2745(TkN鬲上個剪切結構，已知 L.88,他 = 1.711，設計反應譜的有關參數見圖，Tg=0.2sm1=6x 1.八y -f.F F= 1.0cZ3W0t.O X0.45amaxZ 4W0= 1 .0疋m周期：T1地震影響系數曲線56s；振型：= 0.16,0.85on求：求各階地震影響系數二冷;7 mi ji力,解:T底部最大剪

23、力FEk二G求各階地震影響系數=0.358s Tg=0.2s，厲Ek m：GEk罕T、0.9Ig；0.1號丁2=0.156svTg=0.2s , 4T/2各振型參與系數4 i4604X0.488+5X1O4X11廠葉2i =2護瑜1424 23重力荷載代表值Gj/E 104101044采用底部剪力法計算底部最大剪力Fi2 質點所受最大剪力為G1H1lnFEk、GiHii =181.28 =30.48kN6H 5 2Hm2=2.7X 105kg/丿/ / / / /K20.45amax伴ajni -J的振型參與系數為GEk;_丨 丨計算該結構在地震作用下底部最大剪力FE：及各質點所受水水平地震F

24、Ek=鼻GEJ,各質點所受地震響系數標準值為Fj =nj jFEk； 送GHi72求各振型參3重力荷載代表值4采用底部剪力法作用標準值，底部5計算各層層間剪力ViiFEk最大剪力圖 1 三層框架解：求各階地震影響系數第一振型，:j090.40S,0.9(0.40 ).max = -I 0.16=0.139；ScTg=O.40S，”c(2max=0.16；70.1s : T3=0.134s ：Tg=0.40s,：3- ：max=0.16。5 52.7 1050.334 2.7 1050.667 1.8 1051.0007 T1 -0.467 s.：-1 1：0.1s vT2=0.Tb80.40

25、x40鴿7第二振型， 第三振型，2各振型參與系數3y _ 號1m中 J 2 2、匸 2 wrwrwr_363；=_ 亍二227Wf050.3302662.7075岡0566匸0：666)10581偵浙匚)。；428 磐m詁 2277100遜46672.72誡10為.005666.8汨淤個眄.。?。33_ 52_ 52523重力荷載代表值06化樓.7210倫.7尿停109.81.900。4采用底部剪力法計算底部最大剪力FEk = G一層地震作用標準值為FEkEk ：二085 7056 0.139二8337kNG1H12.7HR= 一FEk833.7 =166.7kN、_u2.7H2.7 2H 1

26、.8 3H一GiHi2 層地震作用標準值為F2=字出FEk27出833.7 =333.5kN3 層地震作用標準值為 GH2.7H 2.7 2H 1.8 3Hi仝F3二，出FEk18塑833.7 =333.5kN計算各層層間剪力-GiHi2.7H 2.7 2H 1.8 3H一層層間剪力為：V/=F1F2F833.7kN；二層層間剪力為：V F2F3=667.0kN；三層層間剪力為：22 333.5kN。例題 9-3解：極限狀態方程=Wt=0屈服強度f服從對數正態分布1I假設f*的初值為其平均值 人=262 106N/m2cg1二In 262 106In _丈106疋儷右石6262 10cosf日

27、產栄WO服從正態分布：f.:f= 262 1*N /gH2二W62= 26.13 10 N /mfjLlf卜噸炷884.9漢10_63m號10： m3= 44.250( m3#0.05漢884J二士+ ( Pf換公式得設計驗算點在原坐標系的坐標0.895 26.13 106-6X*：7W.90100古44.25就)1446)錄44.25辺10可得 冊44.25 102_J2260i1041O6 23.39060 X884.9X019.740厘0 )-128.8100解方程可得.代入 極限狀態方程-1.15 1048翩細2260匕=4.269代回坐標轉換公式得設計驗算點坐標f*二 J ：cos”=260.70 1064.269 -0.895 26.13 106W* = % +0 cosW?rW=884.90+4.269氣-0.446)匯44.250與第一次假定的初值相比相差很大，-所以必須進行第二次迭代。= 160.86 106800.65 10II對f進行當量正cos -Jf，2f = 1610