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荷载答案

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2、 已知某市基本雪压S 0=0.5kN/m 2，某建筑物为拱形屋面，拱高f =5m ，跨度l =21m ，试求该建筑物的雪压标准值。

解：(1)屋面积雪分布系数525.08==flr μ (2) 该建筑物的雪压标准值S k =μr S 0=0.525⨯0.50=0.2625kN/m 2风荷载作业参考答案1. 已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变。

H =100m ，B =33m ，地面粗糙度为A 类，基本风压W 0=0.44kN/m 2。

结构的基本自振周期T 1=2.5s 。

求风产生的建筑底部弯矩。

(注：为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m 高，取其中点位置的风荷载值作为该区段的平均风载值)解：(1）体型系数μs =1.3(2)风压高度变化系数μz在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别：μz （10）=1.38；μz （30）=1.80；μz （50）=2.03；μz (70）=2.20；μz (90）=2.34 (3)风振系数β①第一振型函数φ1(z)16.0100104tan 4tan )10(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z ；35.0100304tan 4tan )30(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z53.0100504tan 4tan )50(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z ；70.0100704tan 4tan )70(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z89.0100904tan 4tan )90(7.07.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππφH z②脉动影响系数ν H/B=3，ν=0.49 ③脉动增大系数ξW 0T 12=1.38⨯0.44⨯2.52=3.795 查表得：ξ=2.2795 ④风振系数β(z)各区段中点高度处，风振系数)()(1)(z z z z μξνϕβ+=β(10)=1.130；β(30)=1.217；β(50)=1.292；β(70)=1.355；β(90)=1.425 （4）计算各区段中点处的风压标准值W k （z ）=βz μs μz W 0W k （10）=0.8916；W k （30）=1.2532；W k （50）=1.5000；W k （70）=1.7056；W k （90）=1.9071(5) 风产生的建筑底部弯矩M kM k =(0.8916⨯10+1.2532⨯30+1.5000⨯50+1.7056⨯70+1.9071⨯90) ⨯20⨯33=272272.5kN.m 2. 钢筋混凝土烟囱H =100m ，顶端直径为5m ，底部直径为10m ，顶端壁厚0.2m ，底部壁厚0.4m 。

基本频率f 1=1Hz ，阻尼比ξ=0.05。

地貌粗糙度指数α=0.15，空气密度ρ=1.2kg/m 3。

10m 高处基本风速v 0=25m/s 。

问烟囱是否发生横风向共振，并求横风向风振等效风荷载。

[解]（1）横风向风振判别烟囱顶点风速：s m H v v H /31.3510100251015.010=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=α取结构2/3高度处计算共振风速，该处直径D=6.67m 。

临界风速为：H cr v s m T D v <=⨯==/33.33167.655 近似取烟囱2/3高度处的风速和直径计算雷诺数，该处风速为：s m H v v H/23.33103/21032=⎪⎭⎫⎝⎛=α雷诺数Re=69000vD=15.29⨯106>3.5⨯106 属跨临界范围，会出现强风共振。

（2）共振区范围共振区起点高度H 1：m vv H H H cr06.6831.3533.3310015.0/1/11=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=α共振区终点高度H 2：m m vv H cr10007.3912533.333.1103.11015.0/1/102>=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=α取H 2=H ，即该烟筒共振区范围为68.06-100m(3)强风共振等效风荷载跨临界强风共振引起在z 高度处的等效荷载：j zj cr czj v w ζϕλ12800/21=由H 1/H=0.68，查表λ1=0.982。

对应于H 1的第1振型系数ϕz1=0.564，对应于烟囱顶点H 的第1振型系数ϕz1=1.00。

混凝土结构的阻尼比ζ1=0.05。

共振起点处等效风荷载：w c1=0.961kN/m 2 烟囱顶点H 处等效荷载：w c2=1.705kN/m 2 共振区范围等效风荷载按指数规律变化。

3. 在某大城市中心有一钢筋混凝土框架——核心筒结构的大楼(图1)，外形和质量沿房屋高度方向均基本呈均匀分布。

房屋总高H =120m ，通过动力特性分析，已知T 1=2.80s ，房屋的平面L ⨯B =40m ⨯30m ，该市基本风压为0.6kN/m 2。

试计算该楼迎风面顶点(H =120m)处的风荷载标准值。

图1解: (1)风压高度变化系数μz地面粗糙度为C 类，H=120m 处风压高度变化系数μz =0.616（z/10）0.44=1.84 (2)风荷载体型系数μs 迎风面风荷载体型系数μs =0.8 (3)风振系数βz0.62W 0T 12=0.62⨯0.6⨯2.82=2.92 查表得：脉动增大系数ξ=1.59 H/B=120/40=3， 查表得：脉动影响系数ν=0.49振型系数14tan )120(7.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=H z πφ42.11=+=zzz μξνϕβ (4)风荷载标准值WkW k =βz μs μz W 0=1.42⨯0.8⨯1.84⨯0.6=1.254kN/m 2地震作用作业参考答案1. 某二层钢筋混凝土框架如图1所示，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等(房屋假定为框-剪体系)，G 1=G 2=1200kN ，场地为II 类，设防烈度为8度罕遇地震，设计分组为第二组。

T g =0.4s ，T 1=1.028s ，ξ=0.05，试按底部剪力法计算水平地震作用。

解：（1）地震影响系数α特征周期T g=0.4s抗震设防烈度8度，罕遇地震，地震影响系数系数最大值αmax =0.90 T g <T 1<5T g阻尼比ξ=0.05时，取γ=0.9，η2=1.03849.090.00.1028.14.09.0max 2=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=αηαγTT g（2）水平地震作用标准值F EKkN G G G eq 2040)(85.021=+=kN G F eq EK 785==α(3)水平地震作用T 1>1.4T g 顶部附加地震作用系数δn =0.08T 1+0.01=0.09224kN F H G H G H G F n EK 5.237)1(2211111=-+=δkN F H G H G H G F n EK 1.475)1(2211222=-+=δkN F F EK n n 4.72==∆δ2. 已知一个三层剪切型结构，如图2所示。

已知该结构的各阶结构周期和振型T 1=0.433s 、T 2=0.202s 、T 3=0.136s 。

{φ1}={0.301，0.648，1.000}T 、{φ2}={-0.676，-0.601，1.000}T 、{φ3}={2.47，-2.57，1.000}T 。

设计反应谱的有关参数为T g =0.2s ，γ=0.9，max α=0.16。

试采用振型分解反应谱法求该三层剪切型结构在地震作用下的底部最大剪力和顶部最大位移。

解：(1)求底部最大剪力①第一振型水平地震作用5T g >T 1=0.433s>T g 阻尼比ξ=0.05时，取γ=0.9，η2=1.00798.016.00.1433.02.09.0max 21=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=αηαγTT g421.18.9)100000.11500648.02000301.0(8.9)100000.11500648.02000301.0(22231213111=⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯=ΦΦ=∑∑==i iii ii G G γ kN G F 6698.92000301.0421.10798.01111111=⨯⨯⨯⨯=Φ=γαkN G F 10808.91500648.0421.10798.02121112=⨯⨯⨯⨯=Φ=γαkN G F 11118.9100000.1421.10798.03131113=⨯⨯⨯⨯=Φ=γα②第二振型水平地震作用5T g >T 1=0.202s>T g 阻尼比ξ=0.05时，取γ=0.9，η2=1.01586.016.00.1202.02.09.0max 22=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=αηαγTT g5104.08.9)100000.11500)601.0(2000)676.0[(8.9)100000.11500601.02000676.0(22231223122-=⨯⨯+⨯-+⨯-⨯⨯+⨯-⨯-=ΦΦ=∑∑==i iii ii G G γkN G F 10738.92000)676.0()5104.0(1586.01212221=⨯⨯-⨯-⨯=Φ=γαkN G F 7158.91500)601.0()5104.0(1586.02222222=⨯⨯-⨯-⨯=Φ=γαkN G F 7938.9100000.1)5104.0(1586.03232223-=⨯⨯⨯-⨯=Φ=γα③第三振型水平地震作用0.1s<T 1=0.136s<T g 阻尼比ξ=0.05时，取γ=0.9，η2=1.0 16.016.00.1max 23=⨯==αηα0902.08.9)100000.11500)57.2(200047.2[(8.9)100000.1150057.2200047.2(22231233133=⨯⨯+⨯-+⨯⨯⨯+⨯-⨯=ΦΦ=∑∑==i iii ii G G γ kN G F 6998.9200047.20902.016.01313331=⨯⨯⨯⨯=Φ=γαkN G F 5458.91500)57.2(0902.016.02323332-=⨯⨯-⨯⨯=Φ=γαkN G F 1418.9100000.10902.016.03333333=⨯⨯⨯⨯=Φ=γα④底部最大剪力Vmax通过振型组合求最大底部剪力：()kNV 3042)141545699()7937151073(111110806692221=+-+-++++=若取前两阶振型反应组合，可取： 1221211'13028V kN V V V ≈=+=（2）求顶部最大位移各振型地震作用产生的顶部位移： m k F k F F k F F F u 33132131211312111310266.6-⨯=+++++=m k F k F F k F F F u 33232232211322212310838.0-⨯-=+++++=m k F k F F k F F F u 33332333213332313310083.0-⨯=+++++=通过振型组合求最大顶部位移： m u u u u 3233223213310333.5-⨯=++=前两阶振型组合顶部位移：m u u u 3223213'310332.5-⨯=+=通过上述分析：（1）结构的低阶振型反应比高阶振型反应大，一般情况下，振型反应随振型的阶数增大而减小。

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风荷载作业答案

风荷载作业答案

某大城市郊区有一28层的高层建筑，如图所示。

地面以上高度为90米，平面为一外径26m 的圆形。

基本风压数值为0.502/kN m 。

1.当结构基本自振周期1 1.6T s =时，风荷载脉动增大系数ξ最接近于何项数值A 1.360B 1.521C 1.407D 1.470解：由题可知，该地貌为B 类地貌，故200.5/kN m ω=，故有222210/28.16.15.0m s kN T a ⋅=⨯=ω，又由混凝土结构，阻尼比05.01=ξ，查表可得脉动增大系数47.1=ξ，故D 选项最接近。

2.已知屋面处的风振系数90 1.68β=，试问，屋面高度处的风荷载标准值（2/kN m ）与下列何项数值接近？A 1.730B 1.493C 1.271D 1.357解：由该地貌为B 类地貌，故有02.2)1090()(32.02===a s z z z αμ 又由截面为与圆形，故8.02.18.0=+=n s μ所以风荷载的标准值为2090/357.15.002.28.068.1m kN z s =⨯⨯⨯==ωμμβω故D 项最接近。

3.已知作用于90m 高度屋面处的风荷载标准值21.55/k kN m ω=，作用于90m 高度屋面处的突出屋面小塔风荷载标准值90600P kN ∆=。

假定风荷载沿高度是倒三角形分布（地面处为0），则在高度30z m =处风荷载产生的倾覆力矩设计值（kN m ⋅）与下列何项数值最为接近A 129388B 92420C 78988D 152334解：由 1.552640.3/k kF d kN mω==⨯=()3090124122()23923331211.460060 1.440.313.46060 1.413.46060232 129360kk w w k wFM P H z F H H H HkN mγγγ=∆-+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⋅故A项最接近。

《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5

《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5

1.（8分）某民用建筑结构设计时考虑的荷载有：恒荷载G 、持久性活荷载1()L t 、临时性活荷载2()L t 、风荷载()Y W t 、雪荷载()S W t 。

已知设计基准期50T =年，恒荷载、活荷载、风荷载和雪荷载的分时段长度τ分别取为50年、10年、1年、1年。

试按照JCSS 组合规则，列出上述荷载的组合表达式。

解答（每个2分）：因1234550101011τττττ=>===>===，故有：112234[0,]max ()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t t S S S t S t S t S t τττ∈∈∈∈=++++212230[0,]()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t S S S t S t S t S t ττ∈∈∈=++++312200[0,]()()max ()max ()Y S M G L L W W t T t S S S t S t S t S t τ∈∈=++++412000[0,]()()()max ()Y S M G L L W W t T S S S t S t S t S t ∈=++++2.（12分）已知某地区年最大风速服从极值Ⅰ型分布，通过大量观测，统计得出该地区年最大风速样本的平均值为18.9m/s ，标准差为2.5m/s 。

（1） 求出该地区50年最大风速的概率分布函数； （2） 计算100年一遇的最大风速标准值；（3） 计算100年一遇最大风速不被超越的概率k p 。

（设计基准期50=T 年）已知：极值Ⅰ型概率分布函数为)]}(exp[exp{)(u x x F ---=α，其分布参数为：αμ5772.0-=X u ，Xσα2825.1=(ln )()[()]exp exp exp exp exp exp T T V V T T x u x u T F x F x T x u αααα⎧-⎫⎧-+⎫⎡⎤⎡⎤==--=--⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭⎩⎭⎧⎫⎡⎤-⎪⎪=--⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭50T = 1.2825/ 1.2825/2.50.514T αασ====ln 0.5772ln 19.7878T u u T T αμαα=+=-+=19.7878()exp exp 0.514T V x F x ⎧-⎫⎡⎤=--⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(2) 解答（4分）1()1V kF x T =-, 1111(1)ln ln(1)V k k x F u T T α-⎧⎫⎡⎤⎪⎪=-=----⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭,100k T =,10011ln ln(1)8.8273/100V u m s α⎧⎫⎡⎤=----=⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(3) 解答（4分）1(1)Tk kp T =- 50T =,100k T =,501(1)0.6050100k p =-=3.（15分）已知某悬臂钢梁受均布荷载q 作用（如图所示），其均值和变异系数分别为 2.5/q KN m μ=，0.20q V =；钢梁截面的塑性抵抗矩W 为确定性量，33884.910W m -=⨯；材料屈服强度y f 的均值262y f MPa μ=的，变异系数为0.10y f V =。

工程荷载与可靠度设计原理试卷及答案

工程荷载与可靠度设计原理试卷及答案

一、是非题（1分×10题=10分）1、间接作用大小与结构本身性能有关。

（√）2、在数理统计学上荷载仅有随机过程概率模型这唯一模式来描述。

（×）3、屋面均布活载不应与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者。

（√）4、在民用建筑梁设计时，楼面活荷载应按楼面从属面积考虑折减系数。

（√）5、基本风速是按当地空旷平坦地面上10m高度处1年内的平均风速观测数据，经概率统计得出的50年一遇的年最大风速。

（×）6、主动土压力大于被动土压力。

（×）7、浅源地震即震源深度小于60km的地震。

（√）8、如果柱截面配筋过多，混凝土收缩会导致收缩裂缝。

（√）9、结构极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

（√）10、国际结构安全度联合委员会推荐使用中心点法计算可靠指标。

（×）二、填空题（1分×15题=15分）1、屋面积雪分布系数受风对雪的漂积作用、屋面坡度等因素影响。

2、吊车工作级别由使用等级、载荷状态级别两种因素确定。

3、基本风速通常按规定的标准地貌、标准离地高度、公称风速时距、最大法师样本、基本风速重现期5个条件确定。

4、土压力按挡土墙的移动情况划分为主动土压力、被动土压力、静止土压力三类。

5、结构构件抗力不定性包含材料性能不定性、几何参数不定性、计算模式不定性。

二、选择题（2分×5题=10分）1、由密集建筑群的城市市区属（C ）类地面粗糙度。

A. A类；B. B类；C. C类；D. D类。

2、教室楼面活载标准值为（B ）KN/m2。

A．2.0；B．2.5；C．3.0；D．3.5。

3、只有在（A）设计状况下才考虑准永久组合台。

A.持久 B 短暂 C.偶然 D 地震4、永久荷载设计基准期内最大值服从（A ）分布。

A.正态分布B.标准正态分布C.对数正态分布D.极值Ⅰ型分布5、计算作用效应基本组合当恒载起控制作用是恒载分项系数取值（C ）。

A. 1.0B. 1.2C. 1.35D. 1.4三、简答题（5分×3题=15分）1、什么是多余地震烈度和罕遇地震烈度？它们与基本烈度有何关系？2、何为结构可靠性和可靠度？两者有什么联系？3、简述正常使用极限状态的各种组合五、计算题（50分）α=,木檩条沿屋面方向间距1.5m，计算跨度1、某屋盖为木屋架结构体系，屋面坡度1:2，26.573m ，该地区基本雪压200.65/s kN m =，求作用在木檩条上由屋面积雪产生的均布线荷载的标准值。

荷载考试试题

荷载考试试题

1.引起结构产生作用效应的原因有哪些？
答：一种是施加于结构上的集中力，即直接施加于结构；另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，即间接作用于结构。
2.何谓静止土压力？
答：当挡土墙在土压力的作用下，不产生任何位移或转动，墙后土体处于弹性平衡状态，此时，墙背所受的土压力称为静止土压力。
3.简述我国基本雪压分布特点是什么？
24.结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.
25.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
26.1、建筑结构的功能是指：、、。
27.【答案】：适用性 安全性 耐久性
28.2、我国的结构设计的基准期规定为。
29.【答案】：50年
30.3、作用在结构上的荷载的类型有：、、三种。
【答案】D
4、安全等级为二级的建筑结构的混凝土梁，当进行斜截面受剪承载力计算时，要求可靠指标 不应小于下列（ ）数值。
A B C D
【答案】C
5、我国钢筋混凝土结构规范度量混凝土结构可靠性的原则是（ ）。
A用分项系数，不用 B用分项系数和结构重要性系数，不用 C用 ，不用 D用 代替 ，并在形式上采用分项系数和结构重要性系数代替
61.18、可靠指标 =，安全等级为二级的构件延性破坏和脆性破坏时的目标可靠指标分别是和。
62.【答案】 ；3.2；3.7。
63.19、可变荷载的准永久值是指。
64.【答案】可变荷载中在整个设计基准期内出现时间较长(总持续时间不低于25年)的那部分荷载。
65.20、工程设计时，一般先按极限状态设计结构构件，再按
3.绕流阻力由（AD）组成。
A.压强阻力B.水流阻力C.静水压力D.摩擦阻力