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A卷）课程代码：050041学期：2013-2014学年第2学期任课教师：周小林本试卷共6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•“广义荷载”与下列哪个等价（D）直接作用 B.间接作用 C.永久作用 D.作用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•我国根据建筑功能的重要性将建筑分几类？（C）A.2 B.3 C.4 D.54•设计计算时，地震作用的大小与下列哪此因素无关？（D）A.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，何项属于超过承载能力极限状态的情形？（D）影响正常使用的振动墙面抹灰层严重脱落混凝土构件的裂缝宽度超过3mm结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载上人屋面的屋面均布活荷载与不应小于下列何值？（B）A.1.5kN/m2 B.2.0kN/m2C.2.5kN/m2 D.3.0kN/m28•风荷载的组合值系数、准永久系数分别是多少？（C）A.0.5，0.1 B.0.6,0.2 C.0.6,0.4 D.0.6,0风压高度变化系数与下列哪个因素有关？（C）A.建筑物的体型 B.屋面坡度C建筑物所处地面的粗糙程度 D建筑面积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12•下列哪项屋于楼面活荷载（A）A.教室里的课桌B.钢筋混凝土楼板C.楼面水磨石装修层 D.框架填充墙二、判断题（2x8=16分）TOC\o"1-5"\h\z永久荷载代表值只有标准值。 （7）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。 （7）结构刚度越大，自震周期越大。 （x）5.8度地区的多层结构必须考虑竖向地震作用。 （x）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）正方形的建筑比圆形建筑的风荷载体型系数大。 （7）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）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。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。偶然作用（3分）在设计基准期内不一定出现，而一旦出现，其量值可能很大且持续时间短的作用。四、 填空题（2x8=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.工程结构的安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件时，其结构重要性系数不应小于1.1。3•工程结构的的功能要求可概括为安全性、适用性、耐久性。4•我国把结构功能的极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态两类。五、简答题（共10分）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）简述影响目标可靠度指标的因素。（4分）答：（1）公众心理：公众对结构失效概率可接受的程度直接影响到可靠度指标的确定。（1分）（2）结构重要性：对于重要的结构，可靠度应定高一些；对次要的结构，可靠度可定低些。（1分）（3）结构破坏的性质：延性破坏的结构破坏时有明显的变形和征兆，破坏后果较轻，可靠度水准可放轻一些；脆性破坏的结构破坏是无征兆，破坏后果较严重，其可靠度水准应提高。（1分）（4）结构功能失效后果：失效后果严重，可靠度水准应高些；效后果稍轻，可靠度水准可低些。（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=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/mk恒荷载在产生的最大弯矩在跨中，最大弯矩值M=—g/2=x2.5x62=11.25KN-m（3GK8k8分）（2）梁上活荷载在跨中产生的最大弯矩值M=1ql2=-x6.5x62=29.25KN-mQk8k8安全等级为二级，Y0=1.0；当由可变荷载效应控制时，丫二1.2;y二1.4gQ则最大弯矩设计值：M二y（yM+yM）二1.0x（1.2x11.25+1.4x29.25）二54.45kN•m （3分）max0GGk Q〔Qk当由永久荷载效应控制时,y二1.35;y二1.4;屮二0.7G Q] c1则最大弯矩设计值：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二G二G二G二5000kN，12 3 4G5二3000kN。已知场地类别为II类，结构基本自振周期T二0.52s，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）表1水平地震影响地震影响系数最大值地翼影响6度7度多遇地K0.04「0.16(&24}" 0.32罕遇地*0.280.50(0*72)0.90(1.20)1,40表2特征周期（s）设计地分组场地类别Ioli11K0.100.2S6.350.65第二组0.25①300.40ass(1*75第三组0-350.450.90

0.Q5-?

oTos+TX63—0.Q5-?

oTos+TXJ+32fT（<s）Ti>L4Te•亿0.08T）+0.07O+G0*35<T^O.55a08T1+0-01Te>0*55A08T}一0,029表3顶部附加作用力系数9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二0.8s,T<T<5T1 gigTOC\o"1-5"\h\zT 04所以地震影响系数a二二（ ）0.9x1x0.08二0.0632 （3分）1T2max0.521结构等效重力荷载取G=0.85G二0.85x23000二19550kNeq E底部总剪力F=aG=0.0632x19550=1235.56kN （1分）Ek 1eqT=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 Ek£GHjj15000x4.2x1235.565000x4.2+5000x7.2+5000x10.2+5000x13.2+3000x16.221000x1235.56=116.56kN222600第2层地震作用力:GH口 2 2F号 Ek£GHjj1=5000x7.2x1235.56=199.82kN222600第3层地震作用力:GH3 3—F5 Ek乙GHjj=