荷载结构与设计原理

填空题

1. 施加在结构上的集中力或分布力称为（ 直接作用 ）；引起结构外加变形或约束的原因称为（ 间接作用 ）。
2. 地震波分为地球内部传播的（体波）和在地面附近传播的（面波）。
3. 结构功能极限状态分别为（承载能力极限状态）和（正常使用极限状态）。
4. （脉动风）是引起结构振动的主要原因。
5. 影响地面运动频谱主要有两个因素：（震中距）和（场地条件）。
6. 结构可靠度的确定应考虑的因素，除了公众心理外，还有（结构的重要性），（结构破坏性质 ），（结构功能的失效后果 ）。
7. 构造地震释放的（能量大），（影响范围广），（发生频率高）和（破坏作用强）。
8. 卓越周期的（数值）与场地土的（厚度）及（性质）有关。
9. 水工建筑物地震作用效应的计算方法分为（拟静力法）和（动力分析法）。
10. 抗震设防的目标是（ 小震不坏 ）；（ 中震可修 ）；（ 大震不倒 ）。
11. 概念设计包括（地震影响）、（场地选址）、（建筑布置）、（结构体系）、（构件选型）和（细部构造）的各种原则。
12. 影响结构构件抗力的因素很多，主要因素有3种，分别为（材料性能），（构件的几何参数），（计算模式的精确性）。
13. 地震反应谱除了（加速度反应谱）反应谱外，还可以得出（位移反应谱）、（速度反应谱）反应谱。
14. 地震影响系数应根据（烈度）、（场地类别）、（设计地震分组）、（结构自振周期）以及（阻尼比）确定。
15. 《建筑抗震设计规范》规定，高度不超过（40）m、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，以及近似于（单质点体系）的结构，可采用底部剪力法等简化方法。
16. 在风的顺风向风速时程曲线中，包括两种成分，一种是（长周期）成分，另一种是（短周期）成分。
17. 桥梁结构的整体计算采用（车道荷载）；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算采用（车辆荷载）。
18. 由于荷载的动力作用使桥梁发生（竖向振动）而造成（内力加大）的现象称为冲击作用。
19. 制动力实质上是为了克服车辆在桥上刹车时的（惯性力）在车轮与路面之间产生的（滑动摩擦力）。
20. 公路桥梁规范是以（结构可靠性）理论为基础，采用（分项系数）表示的（概率极限状态）设计法。
21. 扬压力是由水工建筑上、下游（水位差）产生的（渗透水压力）和下游水深产生的（浮托力）两部分组成，其大小是根据建筑物计算截面上的（扬压力分布图形）计算确定。
22. 结构或结构构件达到（最大承载能力）或（不适于继续承载）的变形状态，为承载能力极限状态。

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名词解释

1. 作用：施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。
2. 设计特征周期：是考虑了震级和震中距影响的场地土的卓越周期在描述一次强震地面运动时，其特征参数有加速度峰值、持续时间和主要周期。主要周期随场地类别、震中距远近而变化，此主要周期称为设计特征周期。
3. 承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。
4. 结构抗力：是指结构本身对各种作用效应的抵抗能力。
5. 震级：表明地震本身强度的大小和释放能量的多少的等级。
6. 雪压：单位面积地面上积雪的自重，是积雪深度与积雪重度的乘积。
7. 偶然荷载：在设计基准期内不一定会出现，而一旦出现，其量值可能很大且持续时间短。
8. 卓越周期：发生地震时，震源的地震能量一部分转化为热能，一部分则以地震波的形式向四周传播。场地土对由基岩传来的地震波的分量有放大作用，但不同的场地土对地震波的各个分量的放大作用不同，有的放大得多，有的放大得少。被场地土放大得最多的波的周期，称为场地土的卓越周期。
9. 荷载代表值：作用在工程结构上的各种荷载，都具有不同性质的变异性，不仅随地而异，而且随时而异，其量值具有明显的随机性，只是恒荷载的变异性较小，活荷载的变异性较大。如果在设计中直接引用反映荷载变异性的各种统计参数，通过复杂的概率运算进行具体设计，将会给设计带来许多困难。因此，在设计时，除了采用能便于设计者使用的设计表达式外，对荷载仍规定具体的量值，这些规定的荷载值称为荷载代表值。
10. 众值烈度：50年超越概率约为63%的地震烈度值，比基本烈度约低1.5度，相当于50年一遇的烈度值。
11. 雷诺数：惯性力与粘性力的比值

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简答题

1. 叙述结构的功能要求有哪些？
   • 安全性：工程结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用，以及应能在设计规定的偶然事件发生时及发生后保持必需的整体稳定性，防止出现结构的连续倒塌。
   • 适用性：工程结构在正常使用过程中应具有良好的工作性能。
   • 耐久性：工程结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性能，即能完好地使用到设计规定的年限。
2. 简要回答地震震级和烈度的差别和联系。

• 区别：
  • 含义：震级表明地震本身强度的大小和释放能量的多少的等级；烈度是指地震对某一地区的地表及建筑物影响的强弱程度；
  • 相关因素：震级与震源发出的地震波能量有关；震级与震源深度、震中距、方位角、地质构造以及土壤性质有关；
  • 划分依据：震级是表示地震规模的指标，其衡量尺度是地震释放出能量的多少；烈度的等级按照地震时人的感觉、地震所造成的自然环境和建筑物的破坏程度划分。
  • 一次地震发生，震级只有一个，然而在不同地点有不同的地震烈度
• 联系：一般震级越高，烈度越高；对于震级相同的地震，震源越浅，震中距越短，烈度越高。

3. 简要说明结构的荷载与荷载效应有何区别与联系。
   区别：
   • 荷载是各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
   • 荷载效应是施加在结构上的荷载产生的内力和变形。
     联系：荷载是荷载效应产生的原因，荷载效应是荷载的表现形式。
4. 我国烈度的分类。
   • 基本烈度：在50年内，超越概率为10%的地震烈度值；
   • 多遇地震烈度：在50年内，超越概率约为63%的地震烈度值；
   • 罕遇地震烈度：在50年内，超越概率为2~3%的概率。
5. 底部剪力法的原理及基本假设。

• 原理：是振型分解反应谱法的简化方法，首先计算地震产生的底部最大剪力，将剪力分配到结构各质点上。
• 基本假设：
  • 结构地震反应以第一振型为主；
  • 任意质点的振型坐标与该质点离地面的高度成正比。

6. 民用建筑楼面活荷载在工程设计时如何确定？
   • 对于楼面上的人群、家具、物品及设施等一般楼面活荷载，均视为楼面均布荷载，按房间面积的平均荷载作为统计对象，给出单位面积荷载作为荷载标准值，设计时直接从《建筑结构荷载规范》中查表使用；
   • 规范中未规定的楼面活荷载，当有足够的资料并能对其统计分布作出合理估计时，按概率模型的统计方法确定荷载标准值；
   • 规范中未规定的楼面活荷载，当不能取得充分资料进行统计时，可根据已有的工程实践经验，通过分析判断确定荷载标准值；
   • 对于比较固定的较大的局部和在可以简化为等效均布荷载。
7. 形体不均匀高层建筑中地震作用如何考虑？
   • 一般情况下，水平地震作用对结构起控制作用，可沿结构两主轴方向分别计算水平地震力；
   • 对明显不均匀、不对称的结构应考虑水平地震力引起的扭转影响；
   • 高烈度地区的高耸及高层建筑结构、大跨度及长悬臂结构应考虑竖向地震作用。
8. 为何对于不同的荷载在进行荷载效应组合时，取一定的分项系数？

• 在承载能力极限状态设计中，为了充分考虑荷载的变异性以及计算内力时简化所带来的不利影响，通过可靠度的校准，需对荷载标准值乘以荷载分项系数。

9. 荷载代表值的类型及含义。
   • 标准值：是指结构在设计基准期内可能出现的最大荷载值。
   • 频遇值：是指结构上时而出现的较大可变荷载值。
   • 准永久值：代表结构上经常作用的持续时间长的可变荷载值。
   • 组合值：对于可变荷载，使组合后的作用效应在设计基准期内的超越概率与该作用单独出现时的相应概率趋于一致的作用值；或组合后使结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。
10. 风振形成机理。

• 由于风的不规则性引起的强度随时间随即变化的脉动风，其周期较短，可能与某工程结构的自振周期较接近，容易引起结构顺风向振动，即风振。

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选择题

1. 当结构为（ 串联模型）时，结构中任一构件失效，则整个结构体系失效。

2. 下面几个物理量中，表征地面运动强弱强度的有（ ABCD ）。
   A.强度
   B.频谱
   C.强烈震动的持续时间
   D.最大振幅

3. 下列哪一个变量不是随机变量（ B ）。
   A.荷载最大值QT
   B.永久荷载标准值
   C.跨临界范围
   D.结构抗力

4. 当结构处在（ AC ）范围，结构会发生横向共振。
   A.亚临界范围
   B.超临界范围
   C.跨临界范围
   D.上诉三种范围均会发生

5. 测得某次地震的震级为M=3，下列哪一种说法正确（ C ）。
   A.震中处的地面运动幅度值为0.001m
   B.距震中100Km处的地面运动幅度为0.001m
   C.距震中100Km处的最大水平地面运动幅度为0.001m
   D.距震中100Km处的最大竖向地面运动幅度为0.001m

6. 当（ B ）波的周期与场地土的特征周期一致时，会发生共振反应。
   A.纵波
   B.横波
   C.瑞利波
   D.洛夫波

7. 雪荷载属于（ B ）。
   A.永久荷载
   B.可变荷载
   C.偶然荷载
   D.间接荷载

8. 我国的建筑结构荷载规范规定的基本风压标准高度是（ B ）。
   A.5m
   B.10m
   C.15m
   D.20m

9. 基本烈度一般定义为结构设计基准周期内超越概率为（ B）的地震烈度值。
   A.5%
   B.10%
   C.15%
   D.30%

10. 地震波在传递的过程中，其中质点的振动方向与波的行进方向一致时，这种波称为（D）。
    A.体波
    B.面波
    C.横波
    D.纵波

11. 结构上经常作用的可变荷载值，在设计的基准期内具有较长的持续时间，把它叫做（ C ）。
    A.永久值
    B.标准值
    C.准永久值
    D.频遇值

12. 结构在规定时间内和规定条件下，完成预定功能的概率相同时，可靠指标越大，结构的可靠程度（ B ）。
    A.越低
    B.越高
    C.不变
    D.视情况而定

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整理自国岛收集

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