(完整word版)试题：工程结构荷载与可靠度设计原理

1、- -立烈度与震级的关系。般烈度衰减关系为：式中工程结构荷载与可靠度设计原理复习题第一章荷载类型荷载：各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力2作用：能使结构产生效应(结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等)的各种因素总称。3荷载与作用的区别与联系.区别：荷载不一定产生效应，但作用一定能产生效应。联系：作用属于荷载的范畴。第二章重力1土是由土颗粒、水和气体组成的三项非连续介质。雪压：单位面积地面上积雪的自重。基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。第三章侧压力1根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土

2、压力和被动土压力。三种土压力的受力特点：静止土压力：挡土墙在土压力作用下，不产生任何方向的位移或转动而保持原有的位置，墙后土体处于弹性平衡状态。主动土压力：挡土墙在土压力的作用下，背离墙背方向移动或转动时，墙后土压力逐渐减小，当达到某一位移量值时，墙后土体开始下滑，作用在挡土墙上的土压力达到最小值，滑动楔体内应力处于主动极限平衡状态。被动土压力：挡土墙在外力作用下向墙背方向移动或转动时，墙体挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，墙后土体开始上隆，作用在档土墙上的土压力达到最大值，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态。水对结构物的力学作用表现在对结构物表面产生静水压力和动水压力。静水压力

3、可能导致结构物的滑动或倾覆；动水压力，会对结构物产生切应力和正应力，同时还可能引起结构物的振动，甚至使结构物产生自激振动或共振。(1)冻胀力：在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，这个力称为冻胀力。冻土：具有负温度或零温度，其中含有冰，且胶结着松散固体颗粒的土，称为冻土。冻胀现象：冬季低温时结构物开裂、断裂，严重者造成结构物倾覆等；春融期间地基沉降，对结构产生形变作用的附加荷载。影响冻土的因素：土颗粒的大小和土颗粒外形。第四章风荷载1基本风压：按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压称为基本风压。通常应符合以下五个规定：标准高度的规定、地貌的规定、公称风

4、速的时距、最大风速的样本时间和基本风速重现期。风效应可以分为顺风向结构风效应和横风向结构风效应两种。速度为的风流经任意截面物体，都将产生三个力：物体单位长度上的顺风向力pD、横风向力PL以及扭力矩PM。第五章地震作用地震按其产生的原因，可分为火山地震、陷落地震和构造地震。(1)震源：即发震点，是指岩层断裂处。震中：震源正上方的。震源深度：震中至震源的距离。震中距：地面某处到震中的距离。震级：衡量一次地震规模大小的数量等级。地震能：一次地震所释放的能量。烈度与震级的关系烈度与震级虽是两个不同的概念，但一次地震发生，震级是一定的，对于确定地点上的烈度也是一定的，且定性上震级越大，确定地点上的烈度也

5、越大。震中一般是一次地震烈度的最大地区，其烈度与震级和震源深度有关。在环境条件基本相同的情况下，震级越大、震源深度越小，则震中烈度越高。根据我国的地震资料，对于发生最多的浅源地震，可建立震中烈度I0与震级2M的近似关系：M=1+I30对于非震中区，可利用烈度随震中距衰减的关系，建A-震中距h-震源深度I-震中距为A处的烈度c-烈度衰减参数由式I=I-clg(?+1)知,地震烈度随震中距按对0h数规律衰减。一般平原地区衰减快，山区衰减慢，则平原地区c值大于山区。另外，震级越大，烈度衰减越快。可见，参数c与地貌、震级等因素有关。将式I=I-clg(?+1)代入M=1+21式得0h30m=1+31+

6、3clg+1)上式为任意地点烈度与震级间的数值关系式。地震波分为在地球内部传播的体波和在地面附近传播的面波。第七章荷载的统计分析平稳二项随机过程荷载模型的假定为：（1）根据荷载每变动一次作用在结构上的时间长短，将设计基准期T等分为r个相等的时段T,或认为设计基准期T内荷载均匀变动r二T/t次。（2）在每个时段t内，荷载Q出现（即Q0）的概率为p，不出现（即Q0）的概率为q=1-P；（3）在每一时段t内，荷载出现时，其幅值是非负的随机变量，且在不同时段上概率分布是相同的，记时段内的荷载概率分布（也称为任意时点荷载分布）为F（x）二PQ（t）0结构可靠；Z0结构失效；Z二0结构处于极限状态3中心点

7、法的优缺点：P1464可靠指标和功能函数（P138-P139）5.结构体系失效模型（P152）第十章结构概率可靠度设计法1.（1）荷载能力极限状态设计式丫SR式中丫一结构重要性系数S荷载效应组00合的设计值R结构构件抗力的设计值，按不同结构的有关规范确定。说明：荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：由可变荷载效应控制的组合S二丫S+YS+工Y9SGGkQ1Q1kQiciQiki=2由永久荷载效应控制的组合S=YS+工Y9SGGkQiciQiki=1上述荷载效应组合中的荷载分项系数，按下列规定采用：永久荷载的分项系数丫G1）当其效应对结构不利时对由可变荷载效应控制的组合，应取1.

8、2；对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；2）当其效应对结构有利时一般情况应取1.0；对结构的倾覆、滑移或漂浮验算时，应取0.9.可变荷载的分项系数Y小Qi一般应取1.4；对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活载应取1.3.（2）正常使用极限状态设计表达式SC式中C结构或结构构件体达到正常使用要求的规定限值，例如变形、裂缝、振幅、加速度、应力等的限值。说明：（1）对于标准组合S=S+S+工申SGkQ1kciQiki=2(2)对于频遇组合S=S+QS+才申SGkf1Q1kqiQiki=2(3)对于准永久组合S=S+2申SGkqiQiki=1其中9厂可变荷载Q.的组合值系数；f厂可变荷

9、载Q的频遇值系数；9可变荷载Q的准永久值系数q.对于一般住宅和办公楼的楼面活荷载，其组合值、频遇值和永久值系数分别为0.7、0.5、0.4；对于风荷载，其组合值、频遇值和永久值系数分别为0.6、0.4、0.（1）由于各国荷载和抗力标准值确定的方式不同，设计目标可靠度的水准也有差异，因此不同国家结构设计表达式的分项数值取值均不一致。（2）各个国家的荷载分项系数、抗力分项系数和荷载标准值和抗力标准值是配套使用的，它们作为设计表达式中的一个整体有确定的概率可靠度意义。千万不能采用一个国家的荷载标准或抗力标准值，而套用另一个国家的设计表达式进行结构设计。- -计算题1已知某挡土墙高度H=80m,墙背竖

10、直、光滑，填土表面【解】求有关参数各阶地震影响系数a1厂T0.9amax水平。墙后填土为无黏性中砂，重度丫=18.0kN/m3,有效内摩擦角申=30。试计算作用在挡土墙上的静止土压力（02、0.9X0.16=0.0798（0.433丿E和主动土压力E。0a【解】（1）静止土压力E=丄yH2K=-X18.0X82X（1-cos300）=288.0kN/m02_/0.2丫92_10.202丿X0.16_0.159E点位于距墙底H/3=2.67m处。0（2）主动土压力E=yH2K=丄x18.0 x82xtan2（45。-）=192kN/ma2a22a=0.163各阶振型参与参数_OwW_.5x0.6

11、48+2x0.301y1_6If_工mb21X12+1.5X0.6482+2x0.301211i1iy_-0.5102E点位于距墙底H/3=2.67m处。ay_-0.09032.已知一个三层剪切型结构，如图计2-1所示。已知该结构的各阶段周期和振型为T=0.433s、T=0.202s、T=0.136s0.301-0.6762.470.6480_-0.601、0_o-2.571.000J-21.000J-31.00J丿129忙各阶振型地震作用第一振型地震作用F_GyQa_2x9.8x1.421x0.301x0.0798_0.669kN1111111F_1.5x9.8x1.421x0.648x0.

12、0798_1.080kN12F_1.0 x9.8x1.421x1.000 x0.0798_1.111kN13第二振型地震作用F_-0.795kN23设计反应谱的有关参数为Tg二02s，b=0.9,F_1.074kNF_0.716kN2122F_0.141kN33a=0.16o（1）采用振型分解反应谱法求该三层剪切型max结构在地震作用下的底部最大剪力和顶部最大位移。（2）采用底部剪力法计算地震作用下结构底部最大剪力和顶部最大位移。第三振型地震作用F_0.697kNF_-0.529kNTOC o 1-5 h z3132求最大底部剪力各振型地震作用产生的底部剪力为_F+F+F_2.860kN111

13、11213_F+F+F_0.995kN21212223_F+F+F_0.309kN31313233通过振型组合求最大底部剪力m21500kg2+V2+V2_3.043kNV_若只取前两阶振型反应组合，可得V_叮V2+V2_3.028kNV111211=L200kN/mW|-2000kg求最大顶部位移各振型地震作用产生的顶部位移为k=1800kN./m777777图计2-1三层剪切型结构F+F+FF+FFU_211213+1213+1313kkk123_5.266x10-3mu132122k1232.8601.080+1.1111.1112223+盲_-0.838x10

14、-3mkk23485X0XX0- -F+F+FF+FFu=313233+3233+33=0.083X10-3m33kkk123通过振型组合求最大顶部位移Rfyy5fy卩X比0kf0k240=1.076和5=心0352+0.。762=00840yu=.ju2+u2+u2=5.333x10-3m3132333若只取前两阶振型反应组合，可得4已知：一种钢管的外径D的均值为卩d=302cm变异系数5=0.03,壁厚t的均值R=1.25cm，变异系数Dtu=1，近似取z=0.85，则V=F=/Ga=0.85x44.1x0.0798=2.991kNTOC o 1-5 h z1EkE1各质点地震作用不考虑高

15、阶振型影响，则R=KR(Rr)=kX1.25X(30.21.25)=113.7cm2AtDt钢管面积的方差为型2型/b2=|b2+|b2AdtmtdDmDFF+FF2.9911.065+1.1061.065u=Ek+23+3=+3kkk18001200600123=5.246x10-3m3求Q235沸腾钢屈服强度的统计参数已知：试件材料屈服强度的平均值卩=280.3N/mm2，标准fy差b=21.3N/mm2。由于加荷速度及上、下屈服点的差别,fy构件中材料的屈服强度低于试件材料的屈服强度，经统计，两者比值X的均值卩=0.92，标准差b=0.032。规范规0X0X0dA=ktdDGH2x5F=

16、F=x2.991=0.819kN工GHEk2x5+1.5x9+1.0 x131.5x9F=x2.991=1.106kN2x5+1.5x9+1.0 x131.0 x13F=x2.991=1.065kN2x5+1.5x9+1.0 x13顶部位移定的构件材料屈服强度值为k0f=240N/mm2。因TOC o 1-5 h zdA/、=k(D2t)dt则|=k(r2r)=k(30.2-2x1.25)=87.0cmdtmDtdAI=kr=kx1.25=3.9cmdDmt而b=R5=1.25x0.05=0.063cmtttb=R5=30.2x0.03=0.906cmDDD因此b2=87.02x0.0632+

17、3.92x0.9062=42.5cm4A钢管面积的变异系数为b52=a=0.057AR113.7A5简支梁，如图计5-1所示。其中P为跨中集中荷载，q为均部荷载，L为梁跨度。则该梁的承载功能函数为11Z=M(-PL+一qL2)已知：R=10kN,R=2kN/m,pq解】S=-=0.076fy卩280.3fy0.0320.92=0.035- P=18kNm;6=0.10,6=0.15,6=0.05。L为常数MpqM图计5-1简支梁及其受载L/2.d.JL=4m。采用中心点法计算可靠指标。【解】p=Pm-P-iLPzM441=18一x10一x42x2=4kNm8q48o=P6=10 x0.10=1.0kNpppo=P6=2x0.15=0.3kN/mqqq解】11P=PP一PPPP2zwf4pL8qL11=0.9x20一x10 x4一x2x4?=4kNm48=P6=0.036x10-4m3wwPp二P6=1x104kN/mff二P6=0.2mLL=1.0kNoqQg=0.3kN/mQWpQglpx=p=20 x104kN/m2fQPlpX=P6=18x0.05=0.90kNmMMerO2+P0.902+一x1.02+42、2x0.32=1.473由此计算可靠度指标4=2.7151.4736.一简支梁如图计6-