荷载与结构设计原理

西南科技大学城市学院课程考试《荷载及结构设计方法原理》答案及评分标准《荷载及结构设计方法原理》答案及评分标准（B卷）课程代码：课程代码：050041考试形式：开卷（）闭卷（v）适用专业年级：土木12级学期：2013-2014学年第2学期任课教师：周小林本试卷共6道大题，满分100分。一、单项选择题（2x12=24分）1•地震按其成因可划分为四种类型，其中分布最广，危害最大的是（C）火山地震B.陷落地震 C.构造地震 D.诱发地震2•地震作用是属于（C）直接作用B.间接作用 C偶然作用D.偶然荷载3•在计算建筑结构的风荷载标准值时，下列哪种情况必须考虑风振系数？（C）建筑高度为27m、基本自振周期0.3s、高宽比3.0；建筑高度为32m、基本自振周期0.2s、高宽比4.5；建筑高度为34m、基本自振周期0.3s、高宽比1.8；建筑高度为30m、基本自振周期0.2s、高宽比1.5；4•设计计算时，地震作用的大小与下列哪此因素无关？（D）建筑物质量B.场地烈度C.建筑本身动力特性D.地震持续时间5•极限状态设计状况不含下列哪种？（D）A.持久状况 B.短暂状况 C.偶然状况D.随机状况6•下列各项中，何项不属于超过正常使用极限状态的情形？（D）影响正常使用的振动影响正常使用或外观的变形混凝土构件的裂缝宽度超过规定的限值结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载对于永久荷载效应对结构或构件的承载能力不利的情况，若永久荷载效应在极限状态设计表达式中起控制作用时，荷载分项系数取下列何种？（B）A.y=1.2,y=1.4 B.y=1.35,y=1.4G Q G QC.y二1.35,y二1.3 D.y二1.2,y二1.3G Q G Q8•基本雪压是在下面哪种条件下确定？（C）当地一般空旷平坦地面上统一所得的30年一遇的最大积雪自重当地低洼地面上统一所得的30年一遇最大积雪自重当地一般平坦地面统一所得的50年一遇的最大积雪自重建筑物使用期内可能遇到的最大积雪自重雪荷载的组合值系数和频遇值系数分别为？（C）A.0.6,0.5 B.0.6,0.2 C.0.7,0.6 D.0.7,0荷载效应的基本组合是指下列哪种组合？（B）永久荷载效应与可变荷载效应、偶然荷载效应的组合。永久荷载效应与可变荷载效应的组合永久荷载效应与偶然荷载效应的组合仅考虑永久荷载效应实际地震烈度与下列何种因素有关？（B）A.建筑物类型 B.离震中的距离 C.行政区划 D.城市大小《抗震规范》给出的设计反应谱中，当结构自振周期在0.1s〜Tg之间时，谱曲线为（A）A.水平直线 B.斜直线 C.抛物线 D.指数曲线二、 判断题（2x8=16分）TOC\o"1-5"\h\z1•荷载的分项系数数大于1，材料强度分项系数小于1。 （X）屋顶花园活荷载标准值包括花圃土石等材料自重。 （X）斜屋面活荷载标准值是指沿水平投影的数值。 （v）4•对应于一次地震，震级只有一个，烈度也只有一个。 （x）5•按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。（X）6•重点设防类建筑，应按高于本地区抗震烈度一度的要求加强抗震构造措施；同时应按高于本地区抗震烈度一度确定地震作用。 （x）7•公路桥梁的离心力属于偶然荷载。 （x）房屋建筑结构设计使用年限就是设计基准期。 （x）三、 名词解释（共9分）1•地震烈度（3分）指地震对某一地区的地表及建筑物影响的强弱程度。2•荷载标准值（3分）指结构设计基准期内可能出现的最大荷载值。3•承载能力极限状态（3分）指结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形状态。四、 填空题（2卅=16分）1•作用按随时间变异可分为永久作用、可变作用、偶然作用。2•荷载的标准值是该荷载在结构设计基准期内可能达到的的主大值。3•建筑结构设计基准期为丑年，桥梁结构的设计基准期为100年。4•风压高度变化系数影响因素有地面粗糙度、高度。五、 简答题（共10分）1.简述建筑结构地震作用计算的底部剪力法的适用条件。（4分）答：高度不超过40米；（1分）以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构；（2分）以及近似于单质点体系的结构。（1分）2•简述我国抗震规范的抗震设防目标以及两阶段抗震设计方法？（6分）答：第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；（1分）第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；（1分）第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏（1分）两阶段设计方法：第一阶段设计：工程结构在多遇地震下的承载力和弹性变形计算。（2分）第二阶段设计：工程结构（如特别重要或抗侧能力较弱的结构）在罕遇地震下的弹塑性变形验算。（1分）六、 计算题（共25分）1.一钢筋混凝土简支梁，两端简支，计算跨度l=6m，该建筑安全等级为二级，梁截面200mmX500mm，梁上活荷载标准值为q二6.5kN/m。（10分）（已知：钢筋混凝土容重25kN/m3,k楼面活荷载小于4kN/m2；活荷载组合值系数为0.7）。求：（1） 梁的恒荷载产生的最大弯矩标准值。（3分）（2） 按承载力极限状态计算梁最大弯矩值（基本组合）。（7分）解：（1）该梁的恒荷载只有自重组成。梁自重线荷载标准值：g二25x0.2x0.5二2.5kN/mk11恒荷载在产生的最大弯矩在跨中，最大弯矩值M二—g12二-x2.5x62二11.25kN-m（3Gk8k8分）11（2）梁上活荷载在跨中产生的最大弯矩值M二-q12二-x6.5x62二29.25kN-mQk8k8

安全等级为二级，Y=1.0;0当由可变荷载效应控制时，Y二1.2;y二1.4TOC\o"1-5"\h\zG Qi则最大弯矩设计值：\o"CurrentDocument"M二Y（YM+YM）二1.0x（1.2x11.25+1.4x29.25）二54.45kN-m （3分）max0GGk QxQk当由永久荷载效应控制时,Y二1.35;Y二1.4;屮二0.7\o"CurrentDocument"G Q] C1则最大弯矩设计值：\o"CurrentDocument"M二Y（YM+YM）二1.0x（1.35x11.25+1.4x0.7x29.25）二43.85kN-m （3max0GGk QQk分）可见，梁跨中最大弯矩设计值由可变荷载效应控制的组合确定，即最大弯矩为M=54.45kN-m（1分）max2•某5层钢筋混凝土框架结构办公楼，位于四川省绵阳市游仙区，底层层高4.2m，其余各层层高3m,。集中于各楼层的重力荷载代表值分别为G=G=G=G=5000kN，12 3 4G5=3000kN。已知场地类别为II类，结构基本自振周期T=0.52s，求该房屋水平地震作用。（计算出将各层的水平地震作用力即可）（15分）（已知：四川省绵阳市游仙区抗震设防烈度7度，设计基本加速度0.10g,设计地震第二组;钢筋混凝土结构阻尼比为0.05）0~01ZL 0~01ZL 5T. 61)表1水平地震影响地震影响系数最大值地廉影恫6度7度8度一少度务遇地震0.040.08(0.12)a16(0.24)i 0.32罕遇地靂0.280.50(0.72)0.90(1.20)1.40表2特征周期（s）设计地分组别IoIj1IK第一组0.10n.25m350.430.65第二组0.25①300.400,55(1*75第三组0.300.350.45A650.90图1地震影响系数曲线0.05—0.05—了0.3^6?1| 0.05—『十0.08+1.6了9表3顶部附加作用力系数叽（3）Ti>1.4TkmmT&0.350,087]+0.070.00.35<Ta<0.550*08Ti+0.0LTg>0.550.OSTi-O.02解：结构总重力荷载代表值:G二G+G+G+G+G二5000+5000+5000+5000+3000二23000kN,E1 2 3 4 5地类别为II类，设计地震分组第二组，则特征周期T二0.4s;gT=0.8s,T<T<5T1 gigTOC\o"1-5"\h\zT 04所以地震影响系数a=（~）Ea=（ ）0.9x1x0.08=0.0632 （3分）1T2max0.521结构等效重力荷载取G二0.85G二0.85x23000二19550kNeq E底部总剪力F G二0.0632x19550二1235.56kN （1分）Ek1eqT=0.52s<1.4T=0.56s，所以不需要考虑顶部附加地震作用系数； （1分）1 g第1层地震作用力：GH1_1—F5 EktGHjj15000x4.2x1235.565000x4.2+5000x7.2+5000x10.2+5000x13.2+3000x16.221000x1235.56=116.56kN222600第2层地震作用力:GH 2 2FZEkGHjj1=5000x7.2x1235.56=199.82kN222600