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荷载与结构设计原理-试卷及答案-B

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(B 卷)

课程代码:050041

学 期:2013-2014学年第2学期 考 试 形 式:开卷( ) 闭卷(√) 任课教师: 周小林

适用专业年级: 土木12级

本试卷共6道大题,满分100分。

一、单项选择题(2×12=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 )

A. 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 )

A.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 )

A.建筑高度为27m 、基本自振周期0.3s 、高宽比3.0;

B.建筑高度为32m 、基本自振周期0.2s 、高宽比4.5;

C.建筑高度为34m 、基本自振周期0.3s 、高宽比1.8;

D.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 )

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,何项不属于超过正常使用极限状态的情形?(D )

A.影响正常使用的振动

B.影响正常使用或外观的变形

C.混凝土构件的裂缝宽度超过规定的限值

D.结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载

7.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.4.1,2.1==Q G γγ

B.4.1,35.1==Q G γγ

C.3.1,35.1==Q G γγ

D.3.1,2.1==Q G γγ

8.基本雪压是在下面哪种条件下确定?(C)

A.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

B.当地低洼地面上统一所得的30年一遇最大积雪自重

C.当地一般平坦地面统一所得的50年一遇的最大积雪自重

D.建筑物使用期内可能遇到的最大积雪自重

9.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

10.荷载效应的基本组合是指下列哪种组合?(B)

A.永久荷载效应与可变荷载效应、偶然荷载效应的组合。

B.永久荷载效应与可变荷载效应的组合

C.永久荷载效应与偶然荷载效应的组合

D.仅考虑永久荷载效应

11.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.《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(2×8=16分)

1.荷载的分项系数数大于1,材料强度分项系数小于1。(×)

2.屋顶花园活荷载标准值包括花圃土石等材料自重。(×)

3.斜屋面活荷载标准值是指沿水平投影的数值。(√)

4.对应于一次地震,震级只有一个,烈度也只有一个。(×)

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。

(×)

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。(×)

7.公路桥梁的离心力属于偶然荷载。(×)

8.房屋建筑结构设计使用年限就是设计基准期。(×)

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(2×8=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 最大 值。

3.建筑结构设计基准期为 50 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m kN q k /5.6=。(10分)(已知:钢筋混凝土容重25kN/m3,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:m kN g k /5.25.02.025=??= 恒荷载在产生的最大弯矩在跨中,最大弯矩值m kN l g M k G k ?=??==25.1165.28

1

8122(3分)

(2)梁上活荷载在跨中产生的最大弯矩值m kN l q M k Q k ?=??==25.2965.68

1

8122

安全等级为二级,0.10=γ;

①当由可变荷载效应控制时,4.1;2.11==Q G γγ 则最大弯矩设计值:

m kN M M M k k Q Q G G ?=?+??=+=45.54)25.294.125.112.1(0.1)(10max γγγ (3分)

②当由永久荷载效应控制时,7.0;4.1;35.111===c Q G ψγγ 则最大弯矩设计值:

m kN M M M k k Q Q G G ?=??+??=+=85.43)25.297.04.125.1135.1(0.1)(10max γγγ (3

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 kN M ?=45.54max (1分)

2.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kN G G G G 50004321====,

kN G 30005=。已知场地类别为Ⅱ类,结构基本自振周期s T 52.01=,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

荷载与结构设计原理-试卷及答案-B

表2 特征周期(s)

荷载与结构设计原理-试卷及答案-B

荷载与结构设计原理-试卷及答案-B

图1 地震影响系数曲线

荷载与结构设计原理-试卷及答案-B

表3 顶部附加作用力系数

荷载与结构设计原理-试卷及答案-B

解:结构总重力荷载代表值:

kN G G G G G G E 230003000500050005000500054321=++++=++++=, 地类别为Ⅱ类,设计地震分组第二组,则特征周期s T g 4.0=;

s T 8.01=,g g T T T 51<< 所以地震影响系数0632.008.01)52

.04.0(

)(

9

.0max 21

1=??==αηαγT T g (3分)

结构等效重力荷载取kN G G E eq 195502300085.085.0=?== 底部总剪力kN G F eq Ek 56.1235195500632.01=?==α

(1分) s T s T g 56.04.152.01=<=,所以不需要考虑顶部附加地震作用系数;

(1分)

第1层地震作用力:

kN F H

G H G F Ek

j

j 56.11656.12352226002100056.12352.1630002.1350002.1050002.750002.450002

.450005

1

1

11=?=??+?+?+?+??=

=

(2分)

第2层地震作用力:kN F H

G H G F Ek j

j 82.19956.1235222600

2

.750005

1

2

22=??=

=

(2分)

第3层地震作用力:kN F H

G H G F Ek j

j 08.28356.1235222600

2

.1050005

1

3

33=??=

=

(2分)

第4层地震作用力:kN F H

G H G F Ek j

j 34.36656.1235222600

2

.1350005

1

4

44=??=

=

(2分)

第5层地震作用力:kN F H

G H G F Ek j

j 76.26956.1235222600

2

.1630005

1

5

55=??=

=

(2分)