工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理

一、推斷題

《工程構(gòu)造荷載與牢靠度設(shè)計(jì)原理》復(fù)習(xí)資料嚴(yán)格地講，狹義的荷載與直接作用等價(jià)，廣義的荷載與間接作用等價(jià)〔N〕狹義的荷載與直接作用等價(jià)，廣義的荷載與作用等價(jià)〔Y〕廣義的荷載包括直接作用和間接作用〔Y〕依據(jù)間接作用的定義，溫度變化、根底不均勻沉降、風(fēng)壓力、地震等均是間接作用〔N〕〔Y〕土壓力、風(fēng)壓力、水壓力是荷載，由爆炸、離心作用等產(chǎn)生的作用在物體上的慣性力不是〔N〕由于雪荷載是房屋屋面的主要荷載之一。N〕雪重度是一個(gè)常量，不隨時(shí)間和空間的變化而變化〔N〕雪重度并非一個(gè)常量，它隨時(shí)間和空間的變化而變化〔N〕雖然最大雪重度和最大雪深兩者有很親熱的關(guān)系，但是兩者不肯定同時(shí)消滅〔Y〕12.烈度是指某一地區(qū)患病一次地震影響的強(qiáng)弱程度，與震級(jí)和震源深度有關(guān)，一次地震有〔Y〕當(dāng)樓面活荷載的影響面積超過(guò)肯定數(shù)值需要對(duì)均布活荷載的取值進(jìn)展折減〔Y〕土的側(cè)壓力是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的土壓力〔Y〕18.在同一大氣環(huán)境中，各類(lèi)地貌梯度風(fēng)速不同，地貌越粗糙，梯度風(fēng)速越小〔N〕朗肯土壓力理論中假設(shè)擋土墻的墻背豎直、光滑、填土面水平無(wú)超載〔Y〕在朗肯土壓力理論的假設(shè)中，墻背與填土之間既無(wú)摩擦力也無(wú)剪力存在〔Y〕在朗肯土壓力理論的假設(shè)中，墻背與填土之間雖然無(wú)摩擦力，但仍有剪力存在〔N〕土的自重應(yīng)力為土自身有效重力在土體中引起的應(yīng)力〔Y〕不但風(fēng)的作用會(huì)引起構(gòu)造物的共振，水的作用也會(huì)引起構(gòu)造物的共振〔Y〕平均風(fēng)速越大，脈動(dòng)風(fēng)的幅值越大，頻率越高〔N〕風(fēng)壓是指風(fēng)以肯定的速度向前運(yùn)動(dòng)受到堵塞時(shí)對(duì)堵塞物產(chǎn)生的壓力〔Y〕地震作用中的體波可以分為橫波和縱波，兩者均可在液體和固體中傳播〔N〕二．選擇題1.車(chē)輛荷載屬于24〕。風(fēng)荷載屬于2〔〕。地震屬于3〔5〔7〕。根底沉降屬于1〔〕?！?〕永久作用〔2〕可變作用〔3〕偶然作用〔4〕直接作用〔5〕間接作用〔6〕靜態(tài)作用〔7〕動(dòng)態(tài)作用下面幾個(gè)物理量中，表征地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱程度的有34〕。〔1〕強(qiáng)度〔2〕頻譜〔3〕猛烈振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間〔4〕最大振幅在一樣根本風(fēng)壓和高度的前提下，哪一種地理環(huán)境下風(fēng)壓最大〔1〕。〔1〕海岸、湖岸、海島地區(qū)〔2〕中小城市〔3〕大城市市郊 〔4〕大城市市區(qū)當(dāng)構(gòu)造處在13〕范圍，構(gòu)造會(huì)發(fā)生橫向共振。〔1〕亞臨界范圍〔2〕超臨界范圍〔3〕跨臨界范圍〔4〕上述三種范圍均會(huì)發(fā)生構(gòu)造牢靠度定義中所說(shuō)的構(gòu)造規(guī)定的時(shí)間應(yīng)為〔4〕?！?〕10〔2〕30〔3〕40〔4〕5018.混凝土的徐變是〔4〕沿著受力方向發(fā)生的塑性變形?！?〕在交變荷載作用下〔2〕在沖擊荷載作用下〔3〕在振動(dòng)荷載作用下〔4〕在長(zhǎng)期靜荷載作用下10.測(cè)得某次地震的震級(jí)為M=3，則以下哪一種說(shuō)法是正確的？〔3〕0.001m100Km0.001m100Km0.001m100Km0.001m1．預(yù)應(yīng)力屬于AB。溫度變化屬于。ABCD動(dòng)態(tài)作用12C。A空曠的山地丘陵B中小城鎮(zhèn)BC14.以下幾項(xiàng)中屬于間接作用的是〔C〕A土壓力B離心力C地震D14.以下幾項(xiàng)中屬于間接作用的是〔D〕A風(fēng)壓力BCD車(chē)輛荷載屬于B。根底沉降屬于AAB可變作用CD設(shè)防烈度一般定義為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)超越概率為〔B〕的水平A5％B10％C15％D30％一般狀況下，地下室外墻所受的土壓力為〔C〕A主動(dòng)土壓力B被動(dòng)土壓力C靜止土壓力D不能確定以下幾項(xiàng)中屬于間接作用的有〔C〕A離心力B土壓力C根底不均勻沉降D水壓力我國(guó)根本雪壓分布圖是依據(jù)〔C〕一遇的重現(xiàn)期確定的。A10B30C50D100地震屬于。風(fēng)荷載屬于CD。A永久作用B偶然作用C可變作用D直接作用當(dāng)構(gòu)造設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為〔D〕時(shí)，中震即為根本烈度地震影響。A10B30C40D50我國(guó)建筑構(gòu)造荷載標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定根本風(fēng)壓的標(biāo)準(zhǔn)高度為BA5mB10mC15mD20m2．在一樣根本風(fēng)壓和高度的前提下〔〕A海岸、湖岸、海島地區(qū)B中小城鎮(zhèn)C大城市中心D27BE，風(fēng)荷載屬于CD。A永久作用B偶然作用C可變作用D直接作用EF間接作用G靜態(tài)作用28.當(dāng)〔B〕波的周期與場(chǎng)地土的特征周期全都時(shí)，會(huì)發(fā)生共振反響。A縱波BC瑞雷波DE三．填空題2我國(guó)“建筑荷載標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定：根本風(fēng)壓的標(biāo)準(zhǔn)高度為10ｍ，標(biāo)準(zhǔn)地貌為空曠平坦地貌，10150世界上主要的地震帶主要環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶板塊構(gòu)造理論來(lái)解釋。爆炸的空氣沖擊波對(duì)構(gòu)造產(chǎn)生的荷載主要有沖擊波超壓和沖擊波動(dòng)壓土的側(cè)向壓力分為靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力。地下室外墻產(chǎn)生靜止土壓力，拱橋橋臺(tái)背后的土產(chǎn)生被動(dòng)土壓力，基坑開(kāi)挖時(shí)，圍護(hù)構(gòu)造背后的土產(chǎn)生主動(dòng)土壓力。5．一般直墻上的波浪荷載應(yīng)按三中波浪進(jìn)展設(shè)計(jì)，這三種波分別是立波、近區(qū)裂開(kāi)波和遠(yuǎn)區(qū)裂開(kāi)波。地震波可以分為體波和面波，其中，體波又分為縱波和橫波，面波分為瑞雷波和洛夫波。依據(jù)構(gòu)造的反響分類(lèi)，作用可以分為靜態(tài)作用和動(dòng)態(tài)作用。車(chē)輛重力荷載標(biāo)準(zhǔn)有兩種形式：分別為車(chē)列荷載和車(chē)道荷載。造成屋面雪壓與地面積雪不同的主要緣由有風(fēng)對(duì)屋面積雪的影響、屋面坡度對(duì)積雪的影和屋面溫度對(duì)積雪的影響。根本風(fēng)壓通常應(yīng)符合以下五個(gè)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)高度的規(guī)定、地貌的規(guī)定、公稱(chēng)風(fēng)速的規(guī)定、最大風(fēng)速的樣本時(shí)間和根本風(fēng)速的重現(xiàn)期。表征地面運(yùn)動(dòng)特征的主要物理量主要有：強(qiáng)度、頻譜和強(qiáng)震持續(xù)時(shí)間。按荷載隨時(shí)間的變異，可把荷載分為永久作用、可變作用和偶然作用三種。按荷載隨空間位置的變異，可把荷載分為固定作用和可動(dòng)作用。四．簡(jiǎn)答題荷載與作用在概念上有何不同？以折減？根本風(fēng)壓是如何定義的？說(shuō)明影響根本風(fēng)壓的主要因素。計(jì)算順風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)時(shí)，為什么要區(qū)分平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng)？說(shuō)明風(fēng)載體型系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)振系數(shù)的意義。解釋橫風(fēng)向風(fēng)振產(chǎn)生的緣由。在什么條件下需要考慮構(gòu)造橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)？震級(jí)與烈度有何差異？有何聯(lián)系？地震反響譜的實(shí)際是什么？影響地震反響譜的主要因素有哪些？1.簡(jiǎn)要答復(fù)地震震級(jí)和烈度的差異與聯(lián)系烈度，但確定地點(diǎn)上的烈度是肯定的，且定性上震級(jí)越大，確定地點(diǎn)上的烈度也越大級(jí)越大，震中烈度越高⑤震中烈度與震級(jí)近似關(guān)系：

23

I0；非震中區(qū)，3M12I2Clg h烈度與震級(jí)的關(guān)系：h

3 0 3 1。簡(jiǎn)要說(shuō)明構(gòu)造的荷載與荷載效應(yīng)有何區(qū)分與聯(lián)系荷載使構(gòu)造產(chǎn)生內(nèi)力、變形。例：應(yīng)力、應(yīng)變、位移、速度。說(shuō)明根本風(fēng)壓應(yīng)符合的規(guī)定10m壓按空曠平坦地貌而定。③公稱(chēng)風(fēng)速的時(shí)距。規(guī)定的根本風(fēng)速的時(shí)距為10min。④最大風(fēng)速130直接荷載與間接荷載的區(qū)分②不是作用，但同樣引起構(gòu)造效應(yīng)的因素稱(chēng)為間接作用；③直接荷載為狹義的荷載，廣義的荷載包括直接荷載和間接荷載。簡(jiǎn)述屋面形式對(duì)雪壓的影響答：風(fēng)對(duì)屋面積雪的影響：較低的物體上。的漂積荷載。壓越小。受日照時(shí)間的不同，引進(jìn)屋面積雪分布系數(shù)不同。屋面溫度對(duì)雞血的影響。土壓力的影響因素答：墻體的形式與剛度，墻背豎直、墻背傾斜受壓力形式不同。①不同剛度的墻體抵抗土壓力產(chǎn)生的變形不同；②墻后土體的性質(zhì)，墻后土體的重度不同，產(chǎn)生的應(yīng)力不同；③填土面的形式，水平和傾斜不同，相當(dāng)于水平地面上加一附加壓力；④外施荷載的形式，均布荷載，基坑側(cè)向地面上有已建建筑不同；例如：局部均布荷載，在基坑側(cè)的地面局部布建筑；可變荷載，地面施工機(jī)械、車(chē)輛荷載；集中荷載，山坡建水塔，雷達(dá)站。靜止土壓力、主動(dòng)土壓力形成機(jī)理置，墻后土體沒(méi)有破壞，土體處于彈性平衡狀態(tài)。此時(shí)墻背土壓力為靜止土壓力。某一位置時(shí)，墻后土體壓力減小，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一位移時(shí)，墻后土體開(kāi)頭下滑主動(dòng)土壓力。朗肯土壓力理論的根本假設(shè)答：朗肯土壓力理論的根本假設(shè):①對(duì)象為彈性半空間土體；②地基土具有水平界面，肯定的深度和廣度；③假定土體為彈性介質(zhì)，符合廣義虎克定律；④不考慮擋土墻及回填土的施工因素，不擾動(dòng)土體，不轉(zhuǎn)變其自然的應(yīng)力狀態(tài)；4擋土墻墻背豎直，光滑，填土面水平，無(wú)超載。墻背與土體不產(chǎn)生摩擦力，無(wú)剪應(yīng)力作用，無(wú)超載，水平向無(wú)剪應(yīng)力，使土體在豎向和水平向應(yīng)力的主應(yīng)力狀態(tài)。風(fēng)振形成機(jī)理構(gòu)造正面風(fēng)速受到障礙減小，漸漸降低，風(fēng)總要繞過(guò)建筑物，則沿AB繞行，風(fēng)速漸漸增大在B點(diǎn)達(dá)最大值。繞過(guò)構(gòu)造后，風(fēng)要恢復(fù)自由狀態(tài)，沿BC流淌，受摩擦風(fēng)速減小，在某處摩擦力耗損使風(fēng)速降為零，在BC段消滅風(fēng)停滯現(xiàn)象，形成漩渦，引起風(fēng)振。當(dāng)漩渦脫落頻率與構(gòu)造自振頻率接近時(shí)，構(gòu)造發(fā)生猛烈共振，產(chǎn)生橫風(fēng)向風(fēng)振。我國(guó)烈度的分類(lèi)答：依據(jù)超越概率將地震烈度分為以下幾類(lèi)：5063.2％對(duì)應(yīng)的烈度。5010國(guó)地震烈度表》獲得。502-3％的地震烈度；依據(jù)的地震烈度。用公式表示單質(zhì)點(diǎn)體系的地震作用的受力狀況gfg

cfI

m

；阻尼力，

f cc

f；彈性恢復(fù)力，k

kxIfI

f fc

kx。g底部剪力法的原理及根本假設(shè)g將剪力安排到構(gòu)造各質(zhì)點(diǎn)上。兩個(gè)假設(shè)：①構(gòu)造地震反響以第一振型為主；②任意質(zhì)點(diǎn)得振型坐標(biāo)與該質(zhì)點(diǎn)離地面得高度成正比。四.計(jì)算題

cHji i某擋土墻高7m，墻背豎直，光滑，填土面水平，墻后為粘性土，18.5kN/m3

300 C10kpaE，求其主動(dòng)土壓力a和被動(dòng)土E壓力Ep。5解題思路：解： 主動(dòng)土壓力：1 2CKaE H2KKaa 2

2CH E 118.572tan(4530)2 2107tan(4530)21071.2kNa 2 2 2 18.5被動(dòng)土壓力：1KPE H2KKPp 2

2HCE 118.572tan(4530)2 2107tan(4530)467.3kNP 2 2 2設(shè)有一單質(zhì)點(diǎn)體系，質(zhì)點(diǎn)重為100KN，體系自振周期為1.0秒，位于根本烈度8度區(qū)，體系所在地設(shè)計(jì)反響譜特征周期Tg＝0.4sb=0.7，動(dòng)力系數(shù)最 2.25大值 max 體系構(gòu)造設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年求體系所受小震烈度的水平地震作用。解題思路：解：求地震系數(shù)。因小地震烈度比根本地震烈度小1.5度，則計(jì)算地震烈度為：I=8-1.5＝6.5地震系數(shù)公式k=0.125×2I-7=0.125×26.5-7=0.088依據(jù)我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，地震系數(shù)取平均值的85％k0.850.0880.075計(jì)算動(dòng)力系數(shù)。因T>Tg，則 T2.250.40.7 1.0地震作用為FGkT1000.0751.188.85KN一矩形平面鋼筋多層建筑如圖1，位于城市中心，建筑高度27m，平面沿高度保持不變，迎風(fēng)面寬B＝40m地面粗糙度指數(shù)a0.2，根本風(fēng)壓按地面粗糙度指數(shù)的地貌 0.16s 10m

0.55kN/m2，風(fēng)振系數(shù)沿高度不變?yōu)?/p>

1.0z ，求建筑物底部彎矩〔350m；該城市梯度風(fēng)高為400m，建筑物沿高度劃分為三段計(jì)算〕69m9m9m40m40m解題思路：

1w z 解： k g s

z zw0s矩形構(gòu)造，風(fēng)載體形系數(shù)

1.3；0 0.55kN/m20 1.0zz風(fēng)壓高度變化系數(shù)HH SH

a

2

a H

2

SH

2

azaz ZTS Ta TS

Ta Z z 10S s

10 1035020.1640020.2z20.2 z0.41010 1010 z

0.713 1010 101010.68420.90231.0611 1.31.00.6840.550.489kpa121.31.00.9020.550.645kpa3 1.31.01.0610.550.759kpa3MHAHAHA

1 1

2 2

3 3 37一各三層剪切型構(gòu)造，如圖2，m1=116kg,m2=110kg,m3=59kg,該構(gòu)造的第一階周期為T(mén)1＝0.617s，場(chǎng)地土為類(lèi)，αmax=0.16，場(chǎng)地土特征周期為T(mén)g=0.445s，承受底部剪力法計(jì)算地震作用產(chǎn)生的底部最大剪力及構(gòu)造各層的地震作用。m2m1m3m2m16m6m6.6m

TTg1

b maxTTg頂層放大系數(shù)δn2Tg≤0.350.35—0.55T1＞1.4Tg0.08T1-0.070.08T1-0.01T1≤1.4Tg0>0.550.08T1-0.02解題思路：解：確定地震影響系數(shù)α Tg0.9 T求底部最大剪力

max

0.4450.90.160.1192 0.617

60.85F GE 1

,因質(zhì)點(diǎn)數(shù)n＝3，

7F0.85(11611059)9.80.11920.284KN各質(zhì)點(diǎn)地震作用：1.4Tg＝1.4×0.445＝0.632>T1=0.617不考慮其他振型影響。GH 1166.6F1 1 1 F 0.2840.0659KNGH EKi iGH

1166.611012.65918.611012.6F22 2 F

0.2840.1209KNGH EKi iGH

1166.611012.65918.65918.6F3

3 3 FGH i i

0.2840.0961KN1166.611012.65918.6某三層框架構(gòu)造如圖3，各質(zhì)量分別為m1=300t、m2=300t、m3=220t；設(shè)防烈度為88 度， max

，第一組，Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地，

T0.35gg

。阻尼比為0.05。用振型分解反響譜法計(jì)算框架層間地震力。該構(gòu)造振型周期如下：X11 0.324 X21 0.729X31 4.416X12

X220.762X32

3.281 X13 1.000 T0.5333s T1

0.203s T3

0.130s3解題思路：TT

5T解：第一振型g 1Tb

g0.30 0.9 g1 T 1

0.16=0.1100.533其次振型

0.1sTTg

2

max

0.16其次振型

0.1sTTg

3

max

0.16各振型參與系數(shù)3i11 3

mi1im2

3000.3243000.6532201.0000.32423000.65322201.0002

i1

i 1i3 i12 3

mi2im2

0.411i 2ii193m i3i

3004.416-3003.2812201.000i1 33m23

3004.41623003.28122201.0002

0.060i 3ii1..0..0..3....KNF11

F Gji i j j jiF 0.110.3520.6533009.8285.5KN12F 0.110.3521.0002209.8320.6KN13F 0.160.4110.7293009.8140.9KN21F 0.160.4110.7623009.8147.3KN22F 0.160.411(1.000)2209.8141.8KN23F 0.160.0604.4163009.8124.6KN31F 0.160.060(3.218)3009.892.6KN32F 0.160.0601.0002209.820.7KN33F21F21F22F23747.82146.42747.82146.4252.72606.12606.125.52(719)2V 610.4KN320.62320.62(1418)220.72V 351.2KN3某鋼筋混凝土煙筒，平面為圓形，直徑7m,總高度H=100m，地貌變化指數(shù)0.16，1根本風(fēng)壓00.55KN/m，根本風(fēng)速v29.67m/sT1

1.07s,0.05。確定共振區(qū)范圍。解題思路：解：橫風(fēng)向風(fēng)振的推斷1000.16v 29.67 42.89m/s頂部風(fēng)速H

10T1

臨界風(fēng)速：

v 5Df5Dcr

157 1 32.59m/sT 1.074頂部風(fēng)速大于臨界風(fēng)速，發(fā)生共振。R 690007ve2 670.16H取3 處風(fēng)速計(jì)算雷諾數(shù)，

v 29.67 2H 103

40.22m/seR19.431063.5106 會(huì)消滅強(qiáng)共振。e10vH1Hvcr

32.5910.16 100 100

18.02m H1.3v

1.332.5910.16H2H

cr10

29.67

92.67m共振范圍： 0 7.4圖4解題思路：

h11

172.034.0KPacz2

h11

h22

172.0193.8106.2KPa hhh cz3 11 22 33 a計(jì)算題H=8.0m,墻背豎直、光滑，填土外表水平。墻后填土為無(wú)黏性中砂，重度=18.0kN/m3,有效內(nèi)摩擦角=30°。試計(jì)算作用在擋土墻上的靜止土壓力E和主0E。a〔1〕靜止土壓力E=1H2K0 2

=118.082(1cos30)=288.0kN/m2E點(diǎn)位于距墻底H/3=2.67m0〔2〕主動(dòng)土壓力12K

=1

302 2

=192kN/m2E 18.08tan(45 )2a a 2 2H/3=2.67ma11一個(gè)三層剪切型構(gòu)造，如圖計(jì) 2-1所示。該構(gòu)造的各階段周期和振型為0.301 0.676 2.47T0.433s、T

0.202s、T

0.136s、{

、{

、{2.57，設(shè)計(jì)1 2 3

0.6481

0.601 2 31.000 1.000 1.00 反響譜的有關(guān)參數(shù)為T(mén) 0.2s，b0.9，a 0.16〔1〕承受振型分解反響譜法求該g max2-1三層剪切型構(gòu)造2-1三層剪切型構(gòu)造【解】(1)①求有關(guān)參數(shù)各階地震影響系數(shù)T g

0.910.20.90.160.0798

T max1 0.433 0.20.90.160.1592 20.202 =0.163各階振型參與參數(shù)

m = ii1 M m2111.50.64820.3011121.50.648220.3012 0.5102 0.0903②各階振型地震作用第一振型地震作用

1 1 i1iF G29.81.4210.3010.07980.669kN11 11111F 1.59.81.4210.6480.07981.080kN12F 1.09.81.4211.0000.07981.111kN13其次振型地震作用F 1.074kN F21

0.716kN F23

0.795kN第三振型地震作用F 0.697kN F31

0.529kN F33

0.141kN③求最大底部剪力各振型地震作用產(chǎn)生的底部剪力為V F11 11V F21

F F12 13F F22

2.860kN0.995kN12V F F F31 31 32

0.309kN通過(guò)振型組合求最大底部剪力V2V2V2V21

3.043kN假設(shè)只取前兩階振型反響組合，可得V2V2V21 11

3.028kNV21 1④求最大頂部位移各振型地震作用產(chǎn)生的頂部位移為FFF

FF

2.860

1.111u 21 1213 k1

13

12 13 k k2 3

1800

1200

6005.266103mFFF FF Fu 21 2213 k1

23

22 23 k k2 3

0.838103mFFF F F Fu 31 3233 k1

33

32 33 k k2 3

0.083103m通過(guò)振型組合求最大頂部位移u2u2u2u2313 23

5.333103m33假設(shè)只取前兩階振型反響組合，可得u2u2u23 13

5.332103mu23 3〔2〕①求底部剪力1

0.9

0.20.9 max 0.433

0.160.0798T 1構(gòu)造總重力荷載為G (1.01.52.0)9.844.1kNE因構(gòu)造質(zhì)點(diǎn)數(shù)n=3>1，近似取0.85，則VF1

GE

0.8544.10.07982.991kN②各質(zhì)點(diǎn)地震作用不考慮高階振型影響，則GH 25 F 1 1 F 2.9910.819kN1 GH j j

251.591.013 1.59 2 251.591.013

2.9911.106kNF3

1.013 251.59