工程荷载习题答案.docx

1、工程荷载习题答案荷载与设计原则习题答案第1章 荷载与作用一、填空题1作用是施加在结构上的 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作用是使结构或构件产生 效应 的 各种原因 。3结构上的作用可分为 直接 作用和 间接 作用，荷载是 直接 作用。4施加在结构上的集中力或分布力称为 直接作用 ，与结构本身性能 无关 ；引起结构外加变形或约束的原因称为 间接作用 ，该作用的大小与结构自身的性质 有关 。5土木工程是 建造各类工程设施 的科学技术的统称。它既指工程建设的 对象 ，也指所应用的 材料、设备 和所进行的 勘测、设计、施工、保养、维修 等专业技术。6土木工程结构是指由

2、若干个 构件 组成的 受力体系 ，是土木工程的骨架，也是它们赖以存在的 基础 。它的主要功能是 承受 工程在 使用 期间可能出现的 各种荷载 并将它们 传递给 地基。7现代土木工程的建造必须经过 论证策划 、 设计 、 施工 3个主要环节。8土木工程设计包括 功能设计 和 结构设计 。 功能设计 是实现工程建造的目的、用途； 结构设计 是决定采用怎样形式的骨架将其支撑起来，怎样抵御和传递作用力，各部分尺寸如何，用什么材料制造等等。9工程结构设计是在工程结构的 可靠 与经济、 适用 与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构满足预定的各项 功能要求 。10工程结构的“功能要求”是指工程

3、结构 安全性 、 适用性 和 耐久性 ，统称为 可靠性 。11 荷载效应 和 结构抗力 之间最佳的合理的平衡，就是使工程结构既经济又具有一定的可靠度。二、多项选择1、下列作用属于直接作用的为（ A、B、E ）A自重 B土压力 C混凝土收缩徐变 D焊接变形 E、桥梁上的车辆重量2、下列作用属于间接作用的为（ A、C、D ）A 地基变形 B水压力 C温度变化 D地震作用 E水中漂浮物对结构的撞击力3、荷载效应是指（ A、C、D、E ）A内力 B温度 C位移 D裂缝 E应力三、单项选择1、工程结构的“功能要求”（或“可靠性”）是指工程结构的（ B ） A可靠、经济、适用、美观 B安全性、适用性和耐用

4、性 C安全性、经济、适用 D可靠、耐用、美观2、荷载取值和荷载计算正确与否直接影响（ C ）的计算A结构抗力 B结构可靠度 C荷载效应 D结构尺寸四、简答题1、荷载与作用对土木工程设计有何意义？ 工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构能满足预定的各项功能要求。要在工程结构的可靠与经济之间建立“最佳的合理平衡”，就要根据结构型式、外荷载的大小和作用形式，计算外荷载产生的效应，还要根据结构的型式、材料、尺寸等，计算“结构抗力”。“荷载效应”和“结构抗力”之间“最佳的合理的平衡”，就是使工程结构既经济又具有一定的可靠度。如果没有正确的荷载取值和

5、荷载计算，就不可能准确地计算荷载效应，工程结构也不可能符合规定可靠度的要求。所以合理确定和正确计算结构的荷载，是土木工程结构设计中一个十分重要的问题，也是结构设计首先要考虑的问题。2、举例说明直接作用与间接作用的区别。直接作用是施加在结构上的集中力或分布力，如结构的自重、土压力、风压力、车辆荷载等；间接作用是引起结构外加变形或约束变形的原因，如地基变形、混凝土收缩徐变、温度变化、焊接变形、地震作用等。直接作用与间接作用的区别在于直接作用是以外力的形式直接施加在结构上，它们与结构本身性能无关；而间接作用不是以外力的形式直接施加在结构上，它们的大小与结构本身性能有关。例如，风水平作用于建筑物和水平

6、地震作用于建筑物，其结果都是使建筑物的结构产生内力和侧向位移等效应，但风水平作用是一个与结构无关的外力直接施加在结构上，而水平地震作用是建筑物自身由静止到运动的惯性产生，它的大小与结构自身的性能（例如结构的刚度、振型等）有关。第2章 土木工程荷载的分类及代表值一、填空题1在工程结构设计中，设计者不仅重视荷载产生的原因及荷载的大小，更关注 荷载效应 及其 对结构的影响 。2我国的国家标准工程结构可靠度设计统一标准（GB50153-92）对土木工程结构上的作用统一分类，按 随时间的变异 、 随空间的变异 及 结构的动力反应 把作用分为3大类。3按随时间的变异，将作用分为 永久作用 、 可变作用 和

7、 偶然作用 3个类别。4永久作用是在设计基准期内量值 不随时间 变化，或其变化与平均值相比 可以忽略 的作用。其统计规律与 与时间 参数无关，其随机性只是表现在 空间位置 的变异上。5可变作用是在设计基准期内量值 随时间变化 ，且其变化与平均值相比 不可忽略 的作用。其统计规律与 时间参数 有关。6偶然作用是在设计基准期内 不一定会出现 ，而一旦出现，其量值可能 很大 且持续时间短 的作用。7按随空间位置的变异，可将作用分为 固定作用 和 自由作用 两类。8固定作用是在结构上具有 固定 分布的作用，自由作用是在结构上一定范围内可以 任意 分布的作用。9作用按结构的动力反应分为 动态作用 和 静

8、态作用 两类。10静态作用对结构或构件不产生 加速度 ，或者所产生的 加速度 可以忽略不计。11动态作用使结构或构件产生的 加速度 不可忽略。12划分静态和动态作用的原则，不在于作用本身是否具有 动力特性 ，而主要在于它是否使结构产生不可忽略的 加速度 。13按荷载作用方向可将荷载分为 水平荷载 和 竖向荷载 。结构在水平荷载作用下，不仅产生内力，而且产生明显的 侧向位移 。14对结构高频重复作用的荷载称为 重复荷载 ，可使结构构件产生 疲劳 ，承载力降低。15我国的国家标准工程结构可靠度设计流标准（GB5015392）对房屋建筑，铁路，公路，港口，水利水电工程相等，规定了荷载的3种代表值，它

9、们是 标准值 、频遇值 和 准永久值 。其中 标准值 是荷载的基本代表值，是工程设计时采用的主要代表值，其他代表值都可在其基础上 乘以相应的系数 后得出。16结构构件自重，可按图纸上的 名义尺寸值 与材料的 单位体积自重 的乘积确定。17活荷载短期作用，若极限状态被超越，并将对结构产生永久性的损害时，荷载的代表值采用 标准值 。若极限状态被超越，并将对结构产生局部的损害，较大变形、短暂振动或不适感时，荷载的代表值采用 频遇值 ；长期荷载采用 准永久值 为荷载代表值。18建筑结构的可变荷载有4个代表值，它们是 标准值 、频遇值 和 准永久值 和 组合值 。19荷载组合值是对于 可变荷载 组合后使

10、结构具有统一规定的 可靠指标 的荷载值。二、多项选择1、下列作用中属于永久作用的有（ A、B、D ）A预加应力 B结构自重 C风荷载 D地基变形2、下列作用中属于可变作用的有（ B、D ） A混凝土收缩 B路桥结构上的车辆荷载 C土压力 D温度变化3、下列作用中属于偶然作用的有（ B、C、D ） A钢材焊接变形 B爆炸力 C龙卷风 D罕遇地震 E厂房吊车荷载4、可变荷载的代表值一般有（ A、C、D ）A标准值 B代表值 C频遇值 D准永久值三、单项选择题1、按3种不同的分类方法，车辆荷载属于（ D ）A可变荷载、固定荷载、动态荷载 B永久荷载、自由荷载、静态荷载C可变荷载、自由荷载、静态荷载

11、D可变荷载、自由荷载、动态荷载2、永久荷载只有一个代表值（ B ）A频遇值 B准永久值 C标准值 D组合值3、永久作用中的直接作用，就是通常所指的（ B ）A活荷载 B恒荷载C自重荷载 D土压力4、可变作用中的直接作用，就是通常所指的（ A ）A活荷载 B恒荷载C车辆荷载 D桥面活荷载四、简答题1、 什么是荷载的代表值？永久荷载、可变荷载各有哪些代表值？可变荷载的各种代表值分别在什么情况下使用？设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值称为荷载的代表值。永久荷载的代表值只有一个：标准值。可变荷载的代表值有：标准值、频遇值、准永久值及组合值。 活荷载短期作用，若极限状态被超越，并将对结构产生永久性的

12、损害时，即承载能力极限状态，荷载的代表值采用标准值；若极限状态被超越，并将对结构产生局部的损害，较大变形、短暂振动或不适感时，即正常使用极限状态，荷载的代表值采用频遇值；长期荷载，正常使用极限状态，采用准永久值为荷载代表值。五、名词解释1荷载的代表值设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。2荷载的频遇值对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。3荷载的标准值是荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如均值、众值、中值或某个分位值）。4荷载的准永久值对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。5荷载的组合

13、值对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。第3章 地震作用一、填空题1地震按其成因通常可分为 构造 地震 、 火山 地震和 陷落 地震。一般工程结构抗震设计时，主要考虑构造 地震的影响。2我国对抗震对策主要集中在 控制地震 、 地震预报 、 抗震防灾 3个方面，其中以抗震防灾 为重点。3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。一次地震只有 一个 震级。震级越大，造成的危害越 大 。4地震烈度是衡量 地震引起的后果 的一种度量，可作为判断地震 强烈程度 的宏

14、观依据。5地震作用和荷载的区别在于荷载是对结构的 直接作用 ，地震作用是由于地面运动引起结构的 动态作用 ，属于 间接作用 。地震作用的大小不仅取决于烈度、震中距等情况，还与结构的 动力特性 有关。6土木工程结构抗震设计，是指对土木工程结构进行的 抗震概念设计 、 地震作用及其计算 、 抗震承载能力计算 和 采取抗震措施 以达到抗震的效果。7按照建筑抗震设计规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标概括来说就是： 小震不坏 、 中震可修 、 大震不倒 。8根据场地土的坚硬或密实程度，将场地土分为 坚硬场地土 、 中硬场地土 、 中软场地土 、 软弱场地土 4种类型。划分场地土的目的是为了 确定场地

15、土类别 。9、类场地是根据 场地土的刚性 和 场地覆盖层厚度 划分的。将场地划分类型是为了在计算地震作用时，反映 场地的影响 。不同场地上的建筑物的震害差异很大，土质越软、覆盖层越厚，建筑物震害越 严重 ，反之越 轻 。10卓越周期的数值与场地土的 厚度 及 性质 有关。坚硬场地土的卓越周期比软弱场地土的 短 ，基岩以上土层愈厚，场地土的卓越周期越 长 。11结构的自震周期是 结构刚度大小 的反映。结构刚度越大，自震周期越 短 ，地震作用也越 大 。12在我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）中，地震加速度反映谱曲线是以 地震影响系数曲线 的形式表示的。二、名词解释1震源地震发生时，

16、在地球内部产生地震波的位置，即发震点。2震中震源在地表的垂直投影点。3震源深度震源至地面的垂直距离。4震中距地面某处至震中的距离。5震级表明地震本身强度的大小和释放出能量的多少的等级。6地震烈度地震对某一地区的地表及建筑物影响的强弱程度。7地震基本烈度某地的地震基本烈度，是指根据该地区地震发生概率的统计分析，在一般场地条件下，50年内，超越概率为10%的地震烈度值。8抗震设防烈度按国家规定的批准权限审定，作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。9场地土的卓越周期被场地土放大得最多的波的周期。10设计特征周期Tg考虑了震级和震中距影响的场地卓越周期。11结构自震周期T结构按某一振型完成一次自由振动所

17、需要的时间。12地震加速度反映谱以结构自振周期为横坐标，最大加速度反应为纵坐标，在特写地面加速度的作用下，各质占最大加速度与各自相应质点周期的关系曲线。13地震影响系数单质点弹性体系在地震时的最大反应加速度。三、单项选择题1结构抗震设计是（ C ）的主要内容之一。A控制地震 B地震预报 C抗震防灾 2某地进行建筑结构抗震设计时，依据的是当地的（ B ）。A震级 B地震烈度 C场地土类型 D设计特征周期3设计特征周期应根据其所在地的（ A ）确定。A设计地震分组和场地类别 B地震烈度和场地土类型C场地土类型和震中距 D地震震级和场地土的卓越周期4已知拟建工程所在城镇，即可从建筑抗震设计规范附录中

18、查得该地的抗震设防烈度、（ D ）和设计地震分组。A场地类别 B场地土卓越周期C场地土类型 D设计基本地震加速度值四、简答题1结构抗震设计中的抗震概念设计、抗震承载力计算及抗震构造措施的工作内容分别是什么？抗震概念设计，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，以及对非结构构件及建筑材料与施工方面的最低要求等。抗震承载力计算，包括荷载、地震作用及其效应的计算，构件抗力的计算，以及根据结构可靠度要求在“效应”和“抗力”之间建立平衡。抗震构造措施，是根据抗震概念设计原则，一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。2绘制地震影响系数曲线，说明曲线各段

19、的意义。AB段：直线上升段，周期小于0.1s的区段，地震影响系数与结构自振周期成正比；BC段：水平段，自0.1s至特征周期区段，地震影响系数为最大值（）；CD段：曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段；DE段：直线下降段，自5倍特征周期至6.0区段。3影响地震作用大小的因素有哪些？它们对地震作用大小有何影响？影响地震作用大小的因素有抗震设防烈度、场地及场地土、设计特征周期、阻尼、结构自振周期、建筑物的重力荷载代表值及设计基本地震加速度。 抗震设防烈度越高，设计基本地震加速度也越大，地震作用越大；坚硬场地土的卓越周期比较软弱场地短，基岩以上土层愈厚，场地土的卓越周期越长，设计特征周期越大，地震

20、作用越大；阻尼比越小，地震反应谱值越大，地震作用越大；结构自振周期越大，地震作用越小；建筑物的重力荷载代表值越大，地震作用也越大。4什么是地震作用？地震对建筑物产生怎样的作用？在什么情况下要考虑竖向地震作用？发生地震时，由于地震波的作用，地面产生加速运动，从而带动房屋的基础产生运动，房屋的上部结构因基础运动而被迫产生加速运动，从而产生一个与加速度方向相反的惯性力，这个惯性力如同作用在结构上的荷载一样，使结构构件产生内力、位移等效应，这个惯性力称为地震作用。地震时建筑物在各种地震波的作用下，既左右摇晃，又上下颠簸。使建筑物左右摇晃的地震作用称为水平地震作用，它可使建筑物产生内力和侧向位移；使建筑

21、物上下颠簸的地震作用称为竖向地震作用，可使结构产生内力。由于使建筑物产生上下颠簸的地震波衰减较快，所以在一般情况下竖向地震作用并不明显，因此建筑结构抗震设计规范规定，对于8度和9度抗震设防地区的大跨度结构、长悬臂结构、烟囱和类似的高耸结构，9度抗震设防地区的高层建筑，应考虑竖向地震作用。第4章 建筑结构的荷载一、填空题1作用在建筑结构上的主要作用有 恒荷载 、 楼面和屋面活荷载 、 吊车荷载 、 雪荷载 、 风荷载 及 地震作用 6类。2基本风压是指在规定的标准条件下的风压。建筑结构荷载规范规定基本风压的标准条件为：记录风速的标准高度是离地面 10m 处，地面条件 开阔平坦的市郊地区 ，基本风

22、速时距取 10分钟 ，最大风速的样本时间取 1年 ，基本风速重现期限为 50年 。3风荷载的标准值，是指建筑物某一高度处，垂直于其表面的 单位面积上 的风荷载，是当地 基本风压 和 风压高度变化 系数、结构的风荷载 体型 系数以及相应高度处的 风振 系数的乘积。4风压高度变化系数，是z高度处的风压与 基本风压w0 的比值。反映风压随不同 场地 、 地貌 和 高度 变化规律的系数。5风荷载体型系数，是指风作用在建筑物表面所引起的实际压力（或吸力）与 基本风压 的比值。它表示建筑物表面在稳定风压作用下的 静态压力 分布规律，主要与建筑物的 体型和尺寸 有关。6风振系数是反映风速中 高频脉动 部分对

23、建筑结构不利影响的 风压动力 系数。7雪荷载是屋面活荷载，雪荷载标准值，是指作用在屋面 水平投影面 的单位面积上的雪荷载，以当地 基本雪压 和 屋面积雪分布 系数的乘积表示。8雪压是指单位面积上积雪的自重，它是 积雪深度 与 积雪重度 的乘积。我国建筑结构荷载规范规定的基本雪压，是以当地 一般空旷平坦地面上 统计所得 50年 一遇 最大积雪 的自重确定的雪压。9. 结构自重主要是指 楼面板 、 梁 、 柱 、 墙体 、 基础 等构件的自重，可以表示为 面荷载 、 线荷载 或 集中力 等。10 一般民用建筑的楼面活荷载包括 楼面上的人群 、 家具 、 物品及 一般设施 等，是随 时间和空间 发生

24、变异的，楼面活荷载标准值为 单位面积荷载 。二、简答题1、在什么情况下对楼面活荷载进行折减？为什么要折减？在下列情况下对楼面活荷载进行折减：设计楼面梁时，当楼面梁从属面积较大；汽车通道及停车库的单向板楼盖的主梁和次梁、槽形板的纵肋、双向板楼盖的梁。设计墙、柱和基础时，楼面的从属面积较大；汽车通道及停车库的单向板楼盖、双向板楼盖和无梁楼盖；楼层数大于等于2层时。楼面均布荷载，可以理解为楼面各单位面积上存在相同的活荷载。但是，作用在楼面上的活荷载，并不是以所给定的标准值同时布满所在的楼面的，梁、墙、柱和基础的从属楼面面积越大、楼层数越多，楼面活荷载布满的可能性就越小。因此，在设计梁、墙、柱和基础时

25、，应对楼面活荷载标准值进行折减。2、 如何理解楼面等效均布活荷载的“等效”？工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔墙产生的局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用等效均布活荷载。楼面等效均布活荷载的“等效”是按荷载效应等效，是指构件在均布荷载作用下，在其设计控制部位上的某一效应（例如内力中的弯矩、剪力，变形及裂缝等）与实际荷载作用时相等。当然不可能将散布在建筑面积上大小不等的局部荷载，换算为构件的所有部位、所有效应均等效的均布荷载。因此，在将楼面分散的局部荷载“等效”为均布荷载时，正确选取“等效部位”和“等效的效应”非常重要。三、单项选择题1按作用的3种不同的分类

26、方法，楼面活荷载属于（ B ）。A可变作用、固定作用、动态作用； B永久作用、自由作用、静态作用；C可变作用、自由作用、动态作用； D可变作用、自由作用、静态作用第五章 桥梁工程的荷载一、填空题1公路桥涵设计规范（JTG D602004）规定汽车荷载由 车辆荷载 和车道荷载组成，车道荷载由 均布荷载 和集中荷载组成。2当桥涵设计车道数等于或大于 2 时，由汽车荷载产生的效应应考虑多车道折减，但折减后的效应不得小于 两设计车道 的荷载效应。3公路桥涵设计时，汽车荷载分为 公路级 和 公路级 两个等级。4. 由于荷载的 动力作用 使桥梁发生 竖向振动 造成的内力加大的现象称为 冲击作用 。一般说来

27、，车辆荷载对桥梁的冲击作用随着跨径的增加而 减小 。5. 在移动车辆作用下，通常把 纵向动力效应 称为 车辆重力 对 桥梁结构 的制动力；理论上讲，桥上制动力等于 车轮与桥面 的 滑动摩擦系数 乘以同时参与制动的 车辆重力总和 。6. 作用在桥梁上的风力由 迎风面 的压力和 背风面 的吸力所组成，可以分为垂直桥轴方向的 横桥向风荷载 、顺桥轴方向的 纵向风荷载 以及 竖向风荷载 。7. 新规范中规定，公路桥涵结构设计应考虑结构上可能出现的作用，按 承载能力极限状态 和 正常使用极限状态 进行荷载效应组合，取其 最不利组合 进行设计。二、单项选择题1依据公路桥涵设计规范（JTG D602004）

28、，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数，冲击系数的取值与（ C ）有关。A桥梁跨径；B桥梁结构形式；C结构基频；D汽车吨位2公路桥涵设计规范（JTG D602004）规定汽车荷载可分为车辆荷载和车道荷载，公路级和公路级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值，车辆重力标准值为（ A ）。A550kN； B300kN； C600 kN； D500 kN第七章 工程结构的设计方法一、填空题1. 土木工程结构在结构理论上经历了从 弹性理论 到 极限状态理论 的转变，在设计方法上经历了从 定值法到 概率法的发展，主要表现为 容许应力设计法 、 破损阶段设计法、 半概率半经验极限状态设计法 和 近

29、似概率的极限状态设计方法四个阶段。2.国际上将以概率理论为基础的极限状态设计方法按 发展阶段 和 精确程度 不同分为 半概率半经验极限状态设计法 、 近似概率极限状态设计法和 全概率极限状态设计法 三个阶段。第八章 结构可靠度的基本概念复习题一、填空题1结构的可靠性，就是结构在规定的 时间 内，在规定的 条件 下，满足 预定功能 的能力，也就是结构 安全性 、 适用性 和 耐久性 的总称。2安全性是指工程结构应能承受 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 。3 适用性是指工程结构在 使用 过程中应具有良好的 工作性能 。

30、4 耐久性是指工程结构在 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。5 结构与功能函数可表示为Z=R-S，其中R为 结构抗力 ，S为 荷载效应 。6 当结构的一部分或整个结构超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，此特定状态就称为该功能的 极限状态 。7 仅考虑荷载效应S和结构抗力R两个基本变量，结构极限状态方程可表示为 Z = R S = 0 。8 我国工程结构可靠度设计统一标准把结构功能极限状态分为 承载能力 极限状态和 正常使用 极限状态两类。9 承载能力极限状态主要考虑关于结构 安全性 的功能。结构或结构构件达到 最大承载能力 或 不适于继续承

31、载 的变形状态，为承载能力极限状态10.正常使用极限状态主要考虑有关结构 适用性 和 耐久性 的功能。结构或构件达到正常使用 和 耐久性能 的某项规定限值的状态，为正常使用极限状态。11.影响结构可靠性的两方面主要因素是 作用效应 和 结构的抗力 ，它们都具有 随机性。12.结构的可靠度，是指结构在 规定的时间 内，在 规定的条件 下，完成 预定功能 的概率 。结构可靠度是结构 可靠性 的概率度量，即对结构可靠性的一种 定量 描述。13.结构能够完成预定功能的概率称为 可靠概率 ，用 Ps 表示。而结构不能完成预定功能的概率称为 失效概率 ，用 Pf 表示。14.从概率的观点，结构设计的目标就是