《荷载与结构设计方法》计算题

1、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 。 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B2

2、0m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）15m15m15m20m解： 2矩形结构，风载体形系数； 1 1 1风压高度变化系数 2 3 2 2 2 4二 计算分析（共计30分）：3 假定钢梁承受确定性的弯矩，钢梁截面的塑性抵抗矩和屈服强度都是随机变量，已知其分布类型和统计参数：抵抗矩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

3、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结果不同。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（同上舍弃方法）0.00由上表可以看出，采用验算点法两步即可达到收敛。（四）计算题3.已知一矩形平面钢筋多层建筑如图1，位于城市中心

4、，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）9m9m9m40m图1解题思路：解： 矩形结构，风载体形系数 ； 风压高度变化系数 四、计算题（共30分）2设一构件安全等级为二级。已知抗力R和荷载效应S均服从正态分布，统计参数为：R =907.2kN，R =136 kN；S =544.3kN，S =113.4 kN。极限状态方程为：R-S=0。求:结构可靠指标？该结构构件能

5、否满足规定的可靠度要求？（6分）解：3. 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，基本风压，体形系数，风压高度变化系数，假设不考虑顺风向脉动风的影响。求：顺风向风产生的建筑底部弯矩？（12分）（注：沿高度将该结构分成5段，每个区段10m高，取其中点位置的风载值作为该区段的平均风载值） 解：四 计算题（50分）1. 设有一单质点体系，质点重为100KN，体系自振周期为1.0秒，位于基本烈度8度区，体系所在地设计反应谱特征周期Tg0.4s，设计反应谱下降段指数为b=0.7，动力系数最大值，体系结构设计基准期为50年，求体系所受小震烈度的水

6、平地震作用。（10分）解：求地震系数。因小地震烈度比基本地震烈度小1.5度，则计算地震烈度为：I=8-1.56.5 1地震系数公式 k=0.1252I-7=0.12526.5-7=0.088 3根据我国建筑抗震设计规范，地震系数取平均值的85 1计算动力系数。因TTg，则 2地震作用为 32.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）（

7、20分）15m15m15m20m解： 2矩形结构，风载体形系数； 1 1 1风压高度变化系数 2 3 2 2 2 4二 计算分析（共计30分）：1 某结构在抗震设计时可简化成单质点体系，如图所示。已知该结构位于设防烈度为7度的III类场地上，设计地震分组为第一组。集中质量，结构阻尼比，自振周期为1.64s，求多遇地震时水平地震作用标准值。（本题6分）解：根据已知条件，查书中表4-4、4-5得，水平地震影响系数最大值，特征周期，根据结构阻尼比可知：g0.9，h10.02，h21.0，因，故于是水平地震作用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

8、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。3 假定钢梁承受确定性的弯矩，钢梁截面的塑性抵抗矩和屈服强度都是随机变量，已知其分布类型和统计参数：抵抗矩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结果不同。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