土木工程建筑结构设计知识考点

综合试卷第=PAGE1*2-11页（共=NUMPAGES1*22页） 综合试卷第=PAGE1*22页（共=NUMPAGES1*22页）PAGE①姓名所在地区姓名所在地区身份证号密封线1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和所在地区名称。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3.不要在试卷上乱涂乱画，不要在标封区内填写无关内容。一、选择题1.土木工程建筑结构设计的基本原理包括哪些？

A.结构的几何不变性

B.结构的静力平衡

C.材料的力学功能

D.结构的变形和内力分析

E.结构的耐久性设计

答案：A,B,C,D,E

解题思路：基本原理是结构设计的理论基础，包括几何不变性保证结构不发生破坏，静力平衡保证结构的稳定，材料的力学功能为设计提供参数，变形和内力分析保证结构的安全性和功能性，耐久性设计则保证结构的使用寿命。

2.结构设计中的力学模型主要包括哪些？

A.有限元模型

B.连续介质模型

C.单元模型

D.假定模型

E.材料模型

答案：A,B,C,D,E

解题思路：力学模型是结构分析的核心，包括有限元模型用于复杂结构的模拟，连续介质模型用于连续材料分析，单元模型用于简化结构分析，假定模型基于简化的物理假设，材料模型用于描述材料行为。

3.结构设计的荷载分类有哪些？

A.恒载

B.活载

C.风荷载

D.地震荷载

E.水载

答案：A,B,C,D,E

解题思路：荷载分类是根据荷载的特性进行划分，恒载是长期作用在结构上的荷载，活载是可变荷载，风荷载是作用于结构的风力，地震荷载是地震波对结构的影响，水载是水对结构的作用力。

4.结构设计中，材料的力学功能主要包括哪些？

A.抗拉强度

B.抗压强度

C.弹性模量

D.剪切强度

E.屈服强度

答案：A,B,C,D,E

解题思路：材料的力学功能决定了结构能否承受各种荷载，包括抗拉强度和抗压强度分别衡量材料抗拉和抗压的能力，弹性模量描述材料在受力时的变形能力，剪切强度衡量材料抗剪能力，屈服强度是材料开始塑性变形的强度。

5.结构设计中，常用的结构体系有哪些？

A.桁架结构

B.筒体结构

C.剪力墙结构

D.桥梁结构

E.桁架剪力墙混合结构

答案：A,B,C,D,E

解题思路：结构体系是根据功能和使用要求设计的，桁架结构适用于跨度较大的建筑，筒体结构适用于高层建筑，剪力墙结构适用于抗震要求较高的地区，桥梁结构是用于跨河或跨峡谷，混合结构结合多种体系的优势。

6.结构设计中，建筑抗震设计的基本原则是什么？

A.遵循抗震规范

B.结构的整体稳定性

C.结构的局部稳定性

D.结构的适应性

E.结构的经济性

答案：A,B,C,D,E

解题思路：抗震设计原则包括遵循相关规范以保证设计的安全性，保证结构整体和局部的稳定性，适应不同地震作用的特性，同时考虑设计的经济性。

7.结构设计中，建筑结构可靠性设计的基本概念是什么？

A.结构的安全功能

B.结构的使用功能

C.结构的环境功能

D.结构的耐久功能

E.结构的经济功能

答案：A,B,C,D,E

解题思路：可靠性设计强调结构在预期使用条件下满足安全、使用、环境、耐久和经济等多方面的功能要求。

8.结构设计中，建筑结构抗震设计的基本要求有哪些？

A.结构的抗震等级

B.抗震设防烈度

C.抗震构造措施

D.抗震计算分析

E.抗震试验验证

答案：A,B,C,D,E

解题思路：抗震设计的基本要求包括确定结构的抗震等级、根据设防烈度设计，采取必要的抗震构造措施，进行抗震计算分析，以及必要时进行抗震试验验证以保证结构的安全性。二、填空题1.结构设计中，结构的安全性、适用性和耐久性是设计的基本要求，简称为“三性”。

2.结构设计中，结构计算方法主要包括静力计算方法、动力计算方法和可靠度计算方法。

3.结构设计中，建筑结构抗震设计的主要内容包括抗震设防烈度确定、抗震等级划分和抗震构造措施。

4.结构设计中，建筑结构设计的主要依据包括国家相关设计规范、建筑使用功能要求和施工条件。

5.结构设计中，建筑结构荷载主要包括永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

6.结构设计中，建筑结构材料主要包括混凝土、钢材和木材。

7.结构设计中，建筑结构体系主要包括框架结构、剪力墙结构和混合结构。

8.结构设计中，建筑结构抗震设计的主要目的是保证建筑物在地震作用下的安全与可靠。

答案及解题思路：

1.答案：三性

解题思路：根据结构设计的基本原则，安全性、适用性和耐久性是保证结构功能的关键，简称“三性”。

2.答案：静力计算方法、动力计算方法、可靠度计算方法

解题思路：结构计算方法涉及静态和动态分析，以及保证结构可靠性的计算。

3.答案：抗震设防烈度确定、抗震等级划分、抗震构造措施

解题思路：抗震设计需根据设防烈度进行等级划分，并采取相应的构造措施。

4.答案：国家相关设计规范、建筑使用功能要求、施工条件

解题思路：设计依据包括国家规范、建筑功能和使用条件，保证设计的合理性和实用性。

5.答案：永久荷载、可变荷载、偶然荷载

解题思路：荷载分类有助于分析结构在不同情况下的受力状态。

6.答案：混凝土、钢材、木材

解题思路：常见结构材料包括这些，它们各自具有不同的功能特点。

7.答案：框架结构、剪力墙结构、混合结构

解题思路：建筑结构体系影响结构的受力行为和设计方法。

8.答案：保证建筑物在地震作用下的安全与可靠

解题思路：抗震设计的目标是保证建筑物在地震中保持稳定，避免倒塌。三、判断题1.结构设计中，结构的适用性是指结构在正常使用条件下应满足各项功能要求。

答案：正确

解题思路：结构的适用性是结构设计中的一个基本要求，保证结构在使用过程中能够满足功能、使用需求和美观等方面的要求。这是保证结构在正常使用条件下功能稳定的基础。

2.结构设计中，结构的耐久性是指结构在规定的使用年限内应保持良好的功能。

答案：正确

解题思路：结构的耐久性是指结构在预期的使用年限内，能够在各种自然环境和人为作用下保持其功能，不易发生破坏。这是结构设计中重要的考虑因素之一。

3.结构设计中，结构的可靠性是指结构在规定的使用年限内应满足安全性、适用性和耐久性要求。

答案：正确

解题思路：结构的可靠性是指在结构的设计和使用过程中，能够保证结构在规定的时间内满足安全性、适用性和耐久性等方面的要求，是结构设计的基本原则。

4.结构设计中，建筑结构抗震设计的主要目的是减少地震对建筑物的破坏。

答案：正确

解题思路：抗震设计是建筑结构设计中的一个重要环节，主要目的是通过合理的设计和构造措施，降低地震对建筑物的破坏程度，保障人员生命安全和财产安全。

5.结构设计中，建筑结构荷载主要包括恒载、活载和偶然荷载。

答案：正确

解题思路：建筑结构荷载是指在结构设计过程中需要考虑的各种外部作用力，包括恒载（如自重、固定设备等）、活载（如使用荷载、积雪等）和偶然荷载（如地震、爆炸等），合理计算和考虑这些荷载对结构设计。

6.结构设计中，建筑结构材料主要包括混凝土、钢材和木材。

答案：正确

解题思路：建筑结构材料是结构设计的基础，混凝土、钢材和木材是常见的建筑结构材料，它们各具特点，广泛应用于不同类型的建筑结构中。

7.结构设计中，建筑结构体系主要包括框架结构、排架结构和网架结构。

答案：正确

解题思路：建筑结构体系是指结构中各构件之间的连接方式和整体受力形态，框架结构、排架结构和网架结构是常见的建筑结构体系，具有各自的特点和适用范围。

8.结构设计中，建筑结构设计的主要依据包括建筑规范、结构规范和施工规范。

答案：正确

解题思路：建筑结构设计需要遵循相关规范和标准，如建筑规范、结构规范和施工规范等，以保证结构设计的合理性和安全性。这些规范和标准为结构设计提供了必要的参考依据。

：四、简答题1.简述结构设计中，结构的安全性、适用性和耐久性的含义。

解答：

结构设计中的安全性是指结构在预期使用年限内，在各种可能的荷载作用下，均能保持其整体稳定和局部稳定，不发生破坏。适用性是指结构在使用过程中能够满足预定功能要求，包括尺寸、形状、空间等。耐久性是指结构在使用过程中抵抗环境因素（如腐蚀、冻融、老化等）作用的能力。

2.简述结构设计中，力学模型的主要类型及其特点。

解答：

力学模型主要有以下几种类型：

（1）静力模型：适用于描述在静态荷载作用下结构的受力情况，特点是计算简单，适用于工程中常见的简单结构。

（2）动力模型：适用于描述在动态荷载作用下结构的受力情况，特点是能够考虑结构在振动过程中的动态特性。

（3）有限元模型：将连续体离散成有限个单元，通过单元的相互作用来模拟结构的受力情况，特点是能处理复杂结构，但计算量较大。

3.简述结构设计中，荷载的分类及其对结构设计的影响。

解答：

荷载可分为以下几类：

（1）永久荷载：如结构自重、设备自重等，对结构设计的影响是确定结构的尺寸和配筋。

（2）可变荷载：如楼面活荷载、屋面活荷载等，对结构设计的影响是计算结构的内力和稳定性。

（3）偶然荷载：如地震、爆炸等，对结构设计的影响是保证结构的抗震能力和抗冲击能力。

4.简述结构设计中，材料的力学功能对结构设计的影响。

解答：

材料的力学功能主要包括弹性模量、泊松比、屈服强度、极限强度等。这些功能对结构设计的影响主要体现在以下方面：

（1）确定结构截面尺寸：材料的屈服强度决定了截面尺寸的合理取值。

（2）配筋设计：根据材料的极限强度，确定配筋率。

（3）结构稳定性：材料的弹性模量决定了结构的抗弯能力。

5.简述结构设计中，建筑结构体系的主要类型及其适用范围。

解答：

建筑结构体系主要分为以下几种类型：

（1）框架结构：适用于多层和高层住宅、办公楼等。

（2）剪力墙结构：适用于高层住宅、办公楼等，特别是地震区的建筑。

（3）框架剪力墙结构：适用于大跨度和高层数的建筑。

（4）筒中筒结构：适用于超高层建筑，具有较好的抗震功能。

6.简述结构设计中，建筑抗震设计的基本原则。

解答：

建筑抗震设计的基本原则包括：

（1）抗震设防标准：根据地区抗震设防等级确定结构抗震等级。

（2）结构体系：采用合适的结构体系，提高结构的抗震能力。

（3）材料选择：选择具有较高抗震功能的材料。

（4）抗震构造措施：加强结构的节点、连接和构件的抗震功能。

（5）施工质量控制：保证结构的施工质量。

7.简述结构设计中，建筑结构可靠性设计的基本概念。

解答：

建筑结构可靠性设计是指在设计阶段，根据工程特点和实际需求，采用科学的设计方法，保证结构在预定使用年限内能够安全、适用、经济地完成其预定功能。

8.简述结构设计中，建筑结构抗震设计的主要目的和任务。

解答：

建筑结构抗震设计的主要目的和任务包括：

（1）提高结构的抗震功能，保证结构在地震作用下的安全性。

（2）保证结构的适用性和耐久性，满足正常使用要求。

（3）降低结构的震害损失，保障人民生命财产安全。

答案及解题思路：

1.结构的安全性、适用性和耐久性的含义

答案：安全性指结构在各种荷载作用下不发生破坏；适用性指结构满足预定功能要求；耐久性指结构抵抗环境因素作用的能力。

解题思路：从结构设计的角度理解这三个方面的含义，分别解释。

2.力学模型的主要类型及其特点

答案：静力模型适用于描述静态荷载作用下的结构受力情况；动力模型适用于描述动态荷载作用下的结构受力情况；有限元模型适用于处理复杂结构。

解题思路：列举常见的力学模型类型，说明其特点。

3.荷载的分类及其对结构设计的影响

答案：永久荷载影响结构尺寸和配筋；可变荷载影响结构的内力和稳定性；偶然荷载影响结构的抗震能力和抗冲击能力。

解题思路：列举荷载类型，分析其对结构设计的影响。

4.材料的力学功能对结构设计的影响

答案：材料的力学功能包括弹性模量、泊松比、屈服强度、极限强度等，这些功能影响结构尺寸、配筋设计和抗震功能。

解题思路：分析材料力学功能对结构设计的具体影响。

5.建筑结构体系的主要类型及其适用范围

答案：框架结构适用于多层和高层住宅、办公楼等；剪力墙结构适用于高层住宅、办公楼等；框架剪力墙结构适用于大跨度和高层数的建筑；筒中筒结构适用于超高层建筑。

解题思路：列举建筑结构体系类型，说明其适用范围。

6.建筑抗震设计的基本原则

答案：抗震设防标准、结构体系、材料选择、抗震构造措施、施工质量控制。

解题思路：从抗震设计的角度阐述基本原则。

7.建筑结构可靠性设计的基本概念

答案：可靠性设计是指在设计阶段，保证结构在预定使用年限内能够安全、适用、经济地完成其预定功能。

解题思路：从可靠性设计的角度阐述其基本概念。

8.建筑结构抗震设计的主要目的和任务

答案：提高结构的抗震功能，保证结构的适用性和耐久性，降低震害损失。

解题思路：从抗震设计的角度阐述目的和任务。五、计算题1.计算一单层刚架结构的支座反力和弯矩。

题目描述：

一单层刚架结构，两端铰接，中间受均布荷载作用，已知结构尺寸和荷载分布，求支座反力和各节点的弯矩。

解题步骤：

1.建立坐标系，绘制结构简图。

2.对结构进行受力分析，列出平衡方程。

3.解方程求得支座反力。

4.利用弯矩分配法或直接计算法求各节点的弯矩。

2.计算一多层框架结构的内力。

题目描述：

一多层框架结构，两端固定，中间受集中荷载作用，已知结构尺寸和荷载分布，求各层柱的内力。

解题步骤：

1.建立坐标系，绘制结构简图。

2.对结构进行受力分析，列出平衡方程。

3.采用分层法或连续梁法计算各层柱的内力。

4.校核结构的整体稳定性。

3.计算一悬臂梁在荷载作用下的最大弯矩和挠度。

题目描述：

一悬臂梁，自由端受集中荷载作用，已知梁的尺寸和材料特性，求最大弯矩和挠度。

解题步骤：

1.建立坐标系，绘制梁的受力图。

2.利用弯矩和挠度公式计算最大弯矩和挠度。

3.检查梁的强度和刚度是否满足要求。

4.计算一圆柱形基础的承载力。

题目描述：

一圆柱形基础，地基土为均匀分布的沙土，已知基础尺寸和土的物理力学性质，求基础的承载力。

解题步骤：

1.计算基础底面的面积。

2.根据地基土的性质，采用相应的承载力计算公式。

3.计算基础的承载力。

5.计算一矩形梁在荷载作用下的剪力和弯矩。

题目描述：

一矩形梁，两端简支，中间受均布荷载作用，已知梁的尺寸和荷载分布，求剪力和弯矩。

解题步骤：

1.建立坐标系，绘制梁的受力图。

2.利用剪力和弯矩公式计算剪力和弯矩。

3.检查梁的强度和刚度是否满足要求。

6.计算一圆拱桥在荷载作用下的最大弯矩和挠度。

题目描述：

一圆拱桥，两端固定，中间受均布荷载作用，已知桥的尺寸和材料特性，求最大弯矩和挠度。

解题步骤：

1.建立坐标系，绘制桥梁受力图。

2.利用弯矩和挠度公式计算最大弯矩和挠度。

3.检查桥梁的强度和刚度是否满足要求。

7.计算一斜撑结构在荷载作用下的内力。

题目描述：

一斜撑结构，受水平荷载作用，已知结构尺寸和材料特性，求斜撑的内力。

解题步骤：

1.建立坐标系，绘制结构受力图。

2.利用结构力学的方法（如虚功原理、平衡方程等）计算斜撑的内力。

3.检查斜撑的强度和刚度是否满足要求。

8.计算一空间结构在荷载作用下的稳定性。

题目描述：

一空间结构，受均匀分布的荷载作用，已知结构尺寸和材料特性，求结构的稳定性。

解题步骤：

1.建立坐标系，绘制结构受力图。

2.计算结构的特征值和特征向量。

3.判断结构的稳定性。

答案及解题思路：

由于题目涉及的具体数值和结构参数未给出，以下仅提供解题思路概述，具体答案需根据实际数据进行计算。

1.单层刚架结构：

支座反力：根据平衡方程求解。

弯矩：采用弯矩分配法或直接计算法。

2.多层框架结构：

内力：分层法或连续梁法计算各层柱的内力。

3.悬臂梁：

最大弯矩：利用弯矩公式。

挠度：利用挠度公式。

4.圆柱形基础：

承载力：根据地基土的性质和承载力公式计算。

5.矩形梁：

剪力：根据剪力公式。

弯矩：根据弯矩公式。

6.圆拱桥：

最大弯矩：利用弯矩公式。

挠度：利用挠度公式。

7.斜撑结构：

内力：利用结构力学方法计算。

8.空间结构：

稳定性：计算特征值和特征向量，判断稳定性。六、论述题1.论述结构设计中，结构安全性、适用性和耐久性的关系。

答案：

结构安全性、适用性和耐久性是结构设计中不可分割的三个基本方面。安全性是保证结构在各种不利荷载作用和突发状况下不发生破坏的基本要求；适用性则要求结构在正常使用条件下满足使用功能和空间需求；耐久性则强调结构在长期使用过程中保持稳定、可靠。这三者之间的关系是：安全性是基础，没有足够的安全性，结构的适用性和耐久性无从谈起；适用性是前提，结构在满足使用要求的前提下，其安全性才有实际意义；耐久性是补充，它要求结构在长期使用中保持良好的状态，保证结构的持久安全。

解题思路：

首先明确安全性、适用性和耐久性的定义。

分析三者之间的关系，从基础性、前提性和补充性三个方面进行论述。

结合实际工程案例，说明如何在实际设计中体现这三者的关系。

2.论述结构设计中，力学模型在结构设计中的作用。

答案：

力学模型是结构设计的基础，它通过模拟结构的受力情况，预测结构在各种荷载作用下的反应，从而指导结构设计。力学模型在结构设计中的作用主要包括：预测结构的内力和变形；评估结构的承载能力；指导材料选择和截面设计；优化结构体系。

解题思路：

阐述力学模型的基本概念和作用。

分析力学模型在结构设计中的应用，如预测结构反应、评估承载能力等。

举例说明力学模型在实际结构设计中的应用案例。

3.论述结构设计中，荷载分类对结构设计的影响。

答案：

荷载分类是结构设计的重要环节，它直接影响到结构的内力、变形和安全性。荷载分类包括静荷载、动荷载、偶然荷载和地震荷载等。不同的荷载分类对结构设计的影响不同，例如动荷载可能导致结构发生共振，地震荷载则需要结构具有足够的抗震能力。

解题思路：

列举常见的荷载分类及其特点。

分析每种荷载分类对结构设计的影响。

结合具体工程实例，说明荷载分类如何影响结构设计。

4.论述结构设计中，材料力学功能对结构设计的影响。

答案：

材料的力学功能直接影响结构的设计和安全性。材料力学功能包括强度、刚度、延性、韧性等。不同的材料力学功能会导致结构在不同荷载作用下的响应不同，因此在设计过程中需要根据材料特性选择合适的结构形式和尺寸。

解题思路：

列举影响结构设计的材料力学功能指标。

分析不同力学功能对结构设计的影响。

举例说明材料力学功能如何指导结构设计。

5.论述结构设计中，建筑结构体系对结构设计的影响。

答案：

建筑结构体系是指建筑物中各个部分相互连接和作用的总体。不同的结构体系具有不同的力学特性和适用范围，对结构设计产生显著影响。选择合适的结构体系可以提高结构的稳定性、耐久性和适用性。

解题思路：

描述常见的建筑结构体系及其特点。

分析结构体系对结构设计的影响，如稳定性、耐久性和适用性。

结合具体工程案例，说明如何选择合适的结构体系。

6.论述结构设计中，建筑抗震设计的基本原则和主要任务。

答案：

建筑抗震设计的基本原则包括：防止倒塌、减轻震害、提高抗震能力、保证人员生命财产安全等。主要任务包括：评估地震作用、确定结构抗震措施、设计抗震构造等。

解题思路：

列举建筑抗震设计的基本原则。

阐述抗震设计的主要任务。

结合实际地震案例，说明如何应用抗震设计原则和任务。

7.论述结构设计中，建筑结构可靠性设计的基本概念和主要原则。

答案：

建筑结构可靠性设计是指在保证结构安全性和适用性的基础上，通过合理的计算和构造措施，使结构在各种使用条件下都能满足设计要求。主要原则包括：概率可靠性原则、结构优化原则、综合安全原则等。

解题思路：

介绍建筑结构可靠性设计的基本概念。

列举可靠性设计的主要原则。

分析这些原则在结构设计中的应用。

8.论述结构设计中，建筑结构抗震设计的主要目的和任务。

答案：

建筑结构抗震设计的主要目的是保障人员生命财产安全，减轻地震灾害造成的损失。主要任务包括：评估地震对结构的影响、设计合理的抗震措施、提高结构的抗震能力、保证结构在地震后的稳定性和可靠性。

解题思路：

明确建筑结构抗震设计的主要目的。

列出抗震设计的主要任务。

分析如何实现这些任务，如通过地震作用评估和抗震措施设计等。七、应用题1.设计一单层刚架结构，包括支座反力、弯矩和剪力计算。

题目：

已知一单层刚架结构，其长度为8m，跨中有一集中荷载P=20kN，两端支座为固定支座。求支座反力、弯矩图和剪力图。

答案：

解题思路：

利用力法或直接应用平衡方程求解支座反力。

利用弯矩分配法或直接应用结构力学原理计算弯矩。

利用剪力法或直接应用结构力学原理计算剪力。

2.设计一多层框架结构，包括内力计算和截面设计。

题目：

设计一五层框架结构，每层楼面宽度为6m，层高为3m，楼层荷载为每平方米2.5kN。要求进行结构内力计算，并设