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1、四、计算题(50分) 1. 设标准地貌为空旷地面,标准高度为10m,条件下测得的风速变化指数,梯度风高,基本风压。计算某市中心,高度为25m处的风压。(10分)解: 根据非标准条件下风压的换算公式: (2分)已知: ,将高度为25m处的风压换算成该地貌标准高度处的风压则 : (1) (2分)又根据非标准地貌的风压换算公式: (2分)已知:,将该地貌处得基本风压换算成标准地貌的基本风压。则: (2分) (1)(2)代入(1)得 (1分)答:上海市中心某地的标准风压为0.68KN/m2 。 四 计算题(50分)2.已知一矩形平面钢筋多层建筑,位于城市中心,建筑高度45m,平面沿高度保持不变,迎风面
2、宽B20m地面粗糙度指数,基本风压按地面粗糙度指数的地貌,离地面10m高风速确定的基本风压为,风振系数沿高度不变为,求建筑物底部弯矩。(标准地貌的梯度风高为350m;该城市梯度风高为400m,建筑物沿高度划分为三段计算)(20分)15m15m15m20m解: 2矩形结构,风载体形系数; 1 1 1风压高度变化系数 2 3 2 2 2 4二 计算分析(共计30分):3 假定钢梁承受确定性的弯矩,钢梁截面的塑性抵抗矩和屈服强度都是随机变量,已知其分布类型和统计参数:抵抗矩W:正态分布,屈服强度f:正态分布,用中心点法和验算点法计算钢梁的可靠指标b(本题14分)解:功能函数为:抗力列式,或应力列式1
3、)中心点法(1)取用抗力列式,可知可靠指标(2)应力列式,可知可靠指标可见中心点法采用不同的功能函数形式计算结果不同。2)验算点法抗力列式选用:均为正态分布,不须进行当量转换,于是在新坐标系中,极限状态方程为:,第一次迭代,用平均值代入,于是有:,求出b,计算过程如下表所示。迭代步Xibb1fW0-0.894-0.4473.74(舍弃52.2)3.742fW3.74-0.940-0.3423.71(舍弃65.41)-0.033fW3.71-0.944-0.3293.71(同上舍弃方法)0.00由上表可以看出,采用验算点法两步即可达到收敛。(四)计算题3.已知一矩形平面钢筋多层建筑如图1,位于城
4、市中心,建筑高度27m,平面沿高度保持不变,迎风面宽B40m地面粗糙度指数 ,基本风压按地面粗糙度指数的地貌 ,离地面10m高风速确定的基本风压为 ,风振系数沿高度不变为 ,求建筑物底部弯矩。(标准地貌的梯度风高为350m;该城市梯度风高为400m,建筑物沿高度划分为三段计算)9m9m9m40m图1解题思路:解: 矩形结构,风载体形系数 ; 风压高度变化系数 四、计算题(共30分)2设一构件安全等级为二级。已知抗力R和荷载效应S均服从正态分布,统计参数为:R =907.2kN,R =136 kN;S =544.3kN,S =113.4 kN。极限状态方程为:R-S=0。求:结构可靠指标?该结构
5、构件能否满足规定的可靠度要求?(6分)解:3. 一平面为矩形高层建筑结构,高度,迎风面宽度,建造在市中心,地面粗糙度指数,设标准地貌为空旷平坦地面,基本风压,体形系数,风压高度变化系数,假设不考虑顺风向脉动风的影响。求:顺风向风产生的建筑底部弯矩?(12分)(注:沿高度将该结构分成5段,每个区段10m高,取其中点位置的风载值作为该区段的平均风载值) 解:四 计算题(50分)1. 设有一单质点体系,质点重为100KN,体系自振周期为1.0秒,位于基本烈度8度区,体系所在地设计反应谱特征周期Tg0.4s,设计反应谱下降段指数为b=0.7,动力系数最大值,体系结构设计基准期为50年,求体系所受小震烈
6、度的水平地震作用。(10分)解:求地震系数。因小地震烈度比基本地震烈度小1.5度,则计算地震烈度为:I=8-1.56.5 1地震系数公式 k=0.1252I-7=0.12526.5-7=0.088 3根据我国建筑抗震设计规范,地震系数取平均值的85 1计算动力系数。因TTg,则 2地震作用为 32.已知一矩形平面钢筋多层建筑,位于城市中心,建筑高度45m,平面沿高度保持不变,迎风面宽B20m地面粗糙度指数,基本风压按地面粗糙度指数的地貌,离地面10m高风速确定的基本风压为,风振系数沿高度不变为,求建筑物底部弯矩。(标准地貌的梯度风高为350m;该城市梯度风高为400m,建筑物沿高度划分为三段计
7、算)(20分)15m15m15m20m解: 2矩形结构,风载体形系数; 1 1 1风压高度变化系数 2 3 2 2 2 4二 计算分析(共计30分):1 某结构在抗震设计时可简化成单质点体系,如图所示。已知该结构位于设防烈度为7度的III类场地上,设计地震分组为第一组。集中质量,结构阻尼比,自振周期为1.64s,求多遇地震时水平地震作用标准值。(本题6分)解:根据已知条件,查书中表4-4、4-5得,水平地震影响系数最大值,特征周期,根据结构阻尼比可知:g0.9,h10.02,h21.0,因,故于是水平地震作用2 某单跨工业厂房排架,有桥式吊车,A柱柱底在几种荷载作用下的弯矩标准值为:恒载;风荷
8、载;吊车竖向荷载;吊车水平荷载;屋面活荷载,求A柱柱底弯矩设计值(只考虑承载能力极限状态)。(本题10分)解:根据题意,这里只考虑标准组合。1)永久荷载效应控制的组合根据规范规定,当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时,参与组合的荷载仅限于竖向荷载,于是有A柱柱底弯矩设计值为2)由可变荷载效应控制的组合(1)风荷载为第一可变荷载(2)吊车水平荷载为第一可变荷载(2)吊车竖向荷载为第一可变荷载可以看出,应采用吊车水平荷载控制的组合作为弯矩设计值。3 假定钢梁承受确定性的弯矩,钢梁截面的塑性抵抗矩和屈服强度都是随机变量,已知其分布类型和统计参数:抵抗矩W:正态分布,屈服强度f:正态分布,用中心点法
9、和验算点法计算钢梁的可靠指标b(本题14分)解:功能函数为:抗力列式,或应力列式1)中心点法(1)取用抗力列式,可知可靠指标(2)应力列式,可知可靠指标可见中心点法采用不同的功能函数形式计算结果不同。2)验算点法抗力列式选用:均为正态分布,不须进行当量转换,于是在新坐标系中,极限状态方程为:,第一次迭代,用平均值代入,于是有:,求出b,计算过程如下表所示。迭代步Xibb1fW0-0.894-0.4473.74(舍弃52.2)3.742fW3.74-0.940-0.3423.71(舍弃65.41)-0.033fW3.71-0.944-0.3293.71(同上舍弃方法)0.00由上表可以看出,采用验算点法两步即可达到收敛。