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荷载与结构设计方法复习题


(一)填空题

1.作用随时间变化可分为永久作用、可变作用、偶然作用 按结构反应分类分为静态作用、动态作用。

;按空间位置变异分为固定作用、自由作用; 等。
2

2.造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因是 风的飘积作用 屋面形式 屋面散热
2

3.在公路桥梁设计中人群荷载一般

取值为 3KN/m 市郊行人密集区域取值一般为 3.5 KN/m 4.土压力可以分为静止土压力 主动土压力 被动土压力。 5.一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论或库仑土压力理论。 6.波浪按波发生的位置不同可分为表面波 7.根据冻土存在的时间可将其分为多年冻土 内波。 季节冻土 瞬时冻土。

8.冻土的基本成分有四种:固态土颗粒,冰,液态水 ,气体和水汽。 9. 冻土是一种复杂的多相天然复合体,结构构造也是一种非均质、各向异性的多孔介质。 10.土体产生冻胀的三要素是水分 土质 负温度。 11.冻土的冻胀力可分为切向冻胀力 法向冻胀力 水平冻胀力。 。 等级。

12.水平向冻胀力根据它的形成条件和作用特点可以分为对称和非对称 13.根据风对地面(或海面)物体影响程度,常将风区分为 13

14.我国《建筑结构荷载规定》规定以 10m 高为标准高度,并定义标准高度处的最大风速为基本风速。 15.基本风压是根据规定的高度,规定的地貌,规定的时距和规定的样本时间确定最大风速的概率分布, 按规定的重现期(或年保证率)确定的基本风速,然后根据风速与风压的关系所定义的。 16.由风力产生的结构位移 17. 脉动风 速度 加速度响应等称为结构风效应。 小 脉动风的幅度 。 及雷诺数 有关。 和 粘性力 。 超临界范围 惯性力 大 且频率 高 。 是引起结构振动的主要原因。

18.在地面粗糙度大的上空,平均风速

19.脉动风速的均方差也可根据其功率谱密度函数的积分求得。 20.横向风可能会产生很大的动力效应,即风振

21.横向风振是由不稳定的空气动力特征形成的,它与结构截面形状 22.在空气流动中,对流体质点起主要作用的是两种力 跨临界范围。 24.地震按产生的原因,可以分为火山地震 陷落地震 震 。 至 震源 和 构造地震

23.根据气流旋涡脱落的三段现象,工程上将圆桶试结构分三个临界范围,即亚临界范围

25. 由于地下空洞突然塌陷而引起的地震叫陷落地震而由于地质构造运动引起的地震则称为 26. 地幔的热对流是引起地震运动的主要原因。 27. 震中 的距离为震源深度,地面某处到震中的距离为震中距。 中源地震 深源地震。 缝合线 。 为有感地震 M> 。 。 。 5 为破坏性地震。 。

构造地

28.地震按震源的深浅分,可分为浅源地震

29.板块间的结合部类型有:海岭 海沟 转换断层及 30.震级是衡量一次地震规模大小的 31.M 小于 2 的地震称为微震 M= 数量等级 2~4

32.将某一地址遭受一次地震影响的强弱程度定义为地震烈度 33.地震波分为地球内部传播的 体波 34.影响地面运动频谱主要有两个因素: 震中距

和在地面附近传播的 面波 和 场地条件 的抗震原则。 徐变 。

35.目前国际上一般采用 小震不坏 中震可修 大震不倒

36.底部剪力法是把地震作用当作等效静力作用在结构上,以次计算结构的最大地震反应。 37.混凝土在长期作用下产生随时间而增长的变形称为

38. 可变荷载有 3 个代表值 分别是 几何参数的不定性 Xa

标准值



准永久值 组合值。 。 和 正常使用的极限状态 。

39.影响结构构件抗力的因素很多,主要因素有 3 种,分别是材料性能的不定性 Xm 计算模式的不定性 Xp 承载能力极限状态

40.结构的极限状态可以分为

(二)名词解释 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 作用:能使结构产生效应(内力、应力、位移、应变等)的各种因素总称为作用。 地震烈度:某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。 承载能力极限状态:结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形,这种状态称为承载能力 极限状态。 单质点体系:当结构的质量相对集中在某一确定位置,可将结构处理成单质点体系进行地震反映分 析。 基本风压:基本风压是根据全国各气象站 50 年来的最大风速记录,按基本风压的标准要求,将不 同高度的年最大风速统一换算成离地面 10m 的最大风速按风压公式计算得的风压。 结构可靠度:结构可靠性的概率量度。结构在规定时间内,在规定条件下,完成预定功能的概率。 荷载代表值 :设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。 基本雪压:当地空旷平坦地面上根据气象记录经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压。 路面活荷载:路面活荷载指房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设备等产生的重力荷载。

10. 土的侧压力:土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。 11. 静水压力:静水压力指静止的液体对其接触面产生的压力。 12. 混凝土徐变:混凝土在长期外力作用下产生随时间而增长的变形。 13. 混凝土收缩:混凝土在空气中结硬时其体积会缩小,这种现象叫混凝土收缩。 14. 荷载标准值:是荷载的基本代表值,其他代表值可以在标准值的基础上换算来。它是设计基准期内 最大荷载统计分布的特征值,是建筑结构在正常情况下,比较有可能出现的最大荷载值。 15. 荷载准永久值:结构上经常作用的可变荷载,在设计基准期内有较长的持续时间,对结构的影响类 似于永久荷载。 16. 结构抗力:结构承受外加作用的能力。 17. 可靠:结构若同时满足安全性、适用性、耐久性要求,则称结构可靠。 18. 地震作用: 19. 超越概率:在一定地区和时间范围内,超过某一烈度值的烈度占该时间段内所有烈度的百分比。 20. 震级:衡量一次地震规模大小的数量等级。是地震本身强弱程度的等级,震级的大小表示地震中释 放能量的多少。 21. 雷诺数: 惯性力与粘性力的比。 22. 脉动风: 周期小于 10min 的风,它的强度较大,且有随机性,周期与结构的自振周期较接近,产生 动力效应,引起顺风向风振。 23. 平均风: 周期大于 10min 的风,长周期风,该类风周期相对稳定,周期远离结构的自振周期,不发 生共振,产生静力效应。 24. 结构风效应: 由风力产生的结构位移、速度、加速度。既风力作用在结构上结构产生的反应。 25. 风压: 风以一定速度向前运动,遇到建筑物对建筑物产生的压力。 26. 雪压: 单位面积地面上积雪的自重。 27. 结构的自重: 是由地球引起的具有质量的材料重力。 28. 偶然荷载: 在设计基准期内不一定出现,一旦出现其值很大持续时间较短的荷载。 29. 直接荷载:直接作用在结构上的各种荷载。受力物体与施力物体相互接触,有形荷载。 30. 震级: 一次地震的强烈等级。

(三)简答题

1.简要回答地震震级和烈度的差别与联系 答:①地震震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。②地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影 响的强弱程度。③一次地震发生,震级只有一个,然而在不同地点却会有不同的地震烈度,但确定地点 上的烈度是一定的,且定性上震级越大,确定地点上的烈度也越大。④震中一般是一次地震烈度最大的 地区,其烈度与震级有关。在环境条件基本相同的情况下,震级越大,震中烈度越高⑤震中烈度与震级 近似关系:
2 M ? 1? ? I0 3 ;非震中区,

烈度与震级的关系:

M ? 1?

2 2 ? I 0 ? ? C ? lg ? ? 1 h 3 3 。

?

?

2.叙述结构的功能要求有哪些 答:能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用;在正常使用时具有良好的工作性能;在正 常维护下具有足够的耐久性能;在偶然时间发生时及发生后,仍能保持必须的整体稳定性。 3.简要说明结构的荷载与荷载效应有何区别与联系 答:荷载是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。效应:作用在结构上的荷载使结构产 生内力、变形。例:应力、应变、位移、速度。 4.说明基本风压应符合的规定 答:基本风压通常应符合以下五个规定。①标准高度的规定。我国《建筑结构荷载规范》规定以 10m 高为标准高度。②地貌的规定。我国及世界上大多数国家规定,基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。 ③公称风速的时距。规定的基本风速的时距为 10min。④最大风速的样本时间。我国取 1 年作为统计最大 风速的样本时间。⑤基本风速的重现期。我国规定的基本风速的重现期为 30 年。 5.什么是荷载的代表值,它们是如何确定的 答:荷载代表值是设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。 ①荷载的标准值:是荷载的基本代表值,其他代表值可以在标准值的基础上换算来。它是设计基准期 内最大荷载统计分布的特征值。是建筑结构在正常情况下,比较有可能出现的作大荷载值。永久荷载 均用荷载标准值来表示。 ②准永久值:结构上经常作用的可变荷载,在设计基准期内有较长的持续时间,对结构的影响类似于 永久荷载。准永久值是在标准值基础上进行折减。折减系数根据荷载的类型不同而不同。 ③荷载组合值:当荷载在结构上有两种或两种以上的可变荷载时,荷载的代表值采用组合值。 ④荷载频遇值:可变荷载在结构上较频繁出现较大值,主要用于荷载短期效应组合中。 6.直接荷载与间接荷载的区别 答:①能使结构产生效应得各种因素总称为作用;将作用在结构上的因素称为直接作用; ②不是作用,但同样引起结构效应的因素称为间接作用; ③直接荷载为狭义的荷载,广义的荷载包括直接荷载和间接荷载。 7.简述屋面形式对雪压的影响 答:风对屋面积雪的影响: ① 漂积作用: 在下雪过程中, 风会把部分将飘落在屋顶上的雪积到附近的地面上或其它较低的物体上。 ② 具有高低跨屋面的情况下,高屋面的雪吹落在较低屋面上。在低屋面上形成局部较大的漂积荷载。 屋面坡度对积雪的影响:由于风的作用和雪的滑移特征,坡度越大,滑落的雪越多,雪压越小。受日照时 间的不同,引进屋面积雪分布系数不同。 8.土压力的影响因素 答:墙体的形式与刚度,墙背竖直、墙背倾斜受压力形式不同。 ①不同刚度的墙体抵抗土压力产生的变形不同; ②墙后土体的性质,墙后土体的重度不同,产生的应力不同;

③填土面的形式,水平和倾斜不同,相当于水平地面上加一附加压力; ④外施荷载的形式,均布荷载,基坑侧向地面上有已建建筑不同; 例如:局部均布荷载,在基坑侧的地面局部布建筑;可变荷载,地面施工机械、车辆荷载;集中荷载,山 坡建水塔,雷达站。 9.静止土压力、主动土压力形成机理 答:静止土压力:支挡结构在土压力作用下不产生任何方向的位移或转动,保持原有位置,墙后土 体没有破坏,土体处于弹性平衡状态。此时墙背土压力为静止土压力。 主动土压力:支挡结构在土压力作用下,向墙内移动或转动,墙后土压力逐渐减小,当达到某一位置时, 墙后土体压力减小,当达到某一位移时,墙后土体开始下滑,作用在挡土墙上的土压力最小,滑动契体体 内应力处于主动极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力成为主动土压力。 10.朗肯土压力理论的基本假设 答:朗肯土压力理论的基本假设: ① 对象为弹性半空间土体; ② 地基土具有水平界面,一定的深度和广度; ③ 假定土体为弹性介质,符合广义虎克定律; ④ 不考虑挡土墙及回填土的施工因素,不扰动土体,不改变其自然的应力状态; 挡土墙墙背竖直,光滑,填土面水平,无超载。墙背与土体不产生摩擦力,无剪应力作用,无超载,水平 向无剪应力,使土体在竖向和水平向应力的主应力状态。 11.风振形成机理 答:横风向力主要引起风振。对于高层结构风振是由气流本身的动力特性形成的。在结构正面风速 受到障碍减小,逐渐降低,风总要绕过建筑物,则沿 AB 绕行,风速逐渐增大在 B 点达最大值。绕过结 构后,风要恢复自由状态,沿 BC 流动,受摩擦风速减小,在某处摩擦力耗损使风速降为零,在 BC 段出 现风停滞现象,形成漩涡,引起风振。当漩涡脱落频率与结构自振频率接近时,结构发生剧烈共振,产 生横风向风振。

12.我国烈度的分类 答:根据超越概率将地震烈度分为以下几类: ① 多遇地震烈度:在 50 年内,超越概率为 63.2%对应的烈度。 ② 基本烈度:在 50 年内,超越概率为 10%的地震烈度。每一地区的基本烈度可查《中国地震烈度 表》获得。 ③ 罕遇地震烈度:在 50 年内,超越概率为 2-3%的地震烈度; ④设防烈度:是是否进行抗震设计的依据,是按国家批准权限审定的作为一个地区抗震设防依据的地震烈 度。 13.用公式表示单质点体系的地震作用的受力情况 答:当结构的质量相对集中在某一确定位置,可将结构处理成单质点体系进行地震反映分析。 惯 ? f c ? ?cx 性力,

f I ? ?m??? ? ??g ? x x



阻尼力,

? f c ? ?c?x ? ;弹性恢复力, f k ? ?kx

三力平衡得

? f I ? f c ? f k ? 0; m?? ? cx ? kx ? ?m??g x x



14.底部剪力法的原理及基本假设 答:底部剪力法是振型分解反映谱法的简化方法,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。两个假设: ①结构地震反应以第一振型为主; ②任意质点得振型坐标与该质点离地面得高度成正比。 17.荷载组合值的三种形式及其计算式 答:当荷载在结构上有两种或两种以上的可变荷载时,荷载的代表值采用组合值。 ①永久荷载为主体: ②可变荷载为主体: ③频遇荷载为主体: 18.简述影响结构抗力的不定性 答:不定性因素包括:材料性能的不定性、几何参数的不定性、计算模式的不定性。 ①结构材料性能是指制成构件的强度、弹性模量、泊松比等物理性能。受材料本身差异,制作工艺、 环境条件因素影响; ②结构几何参数指结构截面几何特征,高度、宽度、面积、惯性距、抵抗矩等。受制作、安装会使结 构尺寸出现偏差的影响。 ③结构构件计算模式的不定性指抗力计算中采用的基本假设不完全符合实际或计算公式的近似引起的变 异。受采用理想弹性、理想塑性,均质性、各项同性,采用铰支座,固定支座代替边界条件等因素影响。 19.建筑结构的两种极限状态的表现形式 答:承载能力的极限状态:这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的 变形。 ① ② ③ ④ ① ② ③ 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(倾覆、折断、断开) ; 结构构件产生过大变形不适于继续承载; 结构变为机动体系; 结构丧失稳定性(压曲) 。 影响正常使用的外观变形; 影响正常使用或耐久性的局部破坏(裂缝); 影响正常使用的振动;

? ji ? c ? H i

S ? S ak ? ? ?ci Sik

S ? S ak ? S1k ? ? ?ci Sik S ? Sak ? ? f 1S1k ? ? ?ci Sik
i ?2 i ?2 n

n

正常使用的极限状态:这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的规定限值。

影响正常使用的其他特征(墙皮脱落,防水失效) 。 20.什么是结构的可靠度,如何理解该概念 答:结构可靠度是结构可靠性的概率量度。结构在规定时间内,在规定条件下,完成预定功能的概 率。规定时间指结构设计的基准期,50 年。规定条件指正常设计、正常施工、正常使用条件,不考虑人 为过失因素。其数学表达式为
?

ps ? P ? Z ? 0 ? ? ? f ? Z ? dz
0

21.结构设计的目标要考虑哪些个因素 答:结构设计的目标有四个因素需要考虑:

① ② ③

公众心理:失效概率为 1×10 ; 结构重要性:结构重要性高,可靠度应定得高; 结构破坏性质:脆结构设计的目标可靠度要高于延性破坏的结构;

-4

社会经济承受力:经济越发达,公众对工程可靠度要求越高。 22.民用建筑楼面活荷载在工程设计时如何确定 答:民用建筑楼面活荷载是指建筑物中人群、家具、设施等产生的重力作用,这些荷载的量值随时间 发生变化,位置也是可以移动的,又称可变荷载。工程设计上一般将楼面活荷载处理为等效均布荷载,均 布荷载的取值与房屋的功能有关。 《荷载规范》根据楼面上人员活动状态和设施分布情况给出了各类房屋或 荷载的取值。当楼面上的活荷载不可能同时满布时,在计算结构或构件到楼面荷载效应时可对楼面均布活 荷载予以适当折减。 23.工业建筑楼面活荷载如何考虑 答:工业建筑楼面活荷载是指厂房车间在生产使用或安装检修时,工艺设备、加工原料和成品部件等 产生的重力作用。由于厂房加工的性质不同,楼面活荷载的取值有较大的差异。在设计多层工业厂房时, 活荷载应由工艺提供,或由土建人员根据有关资料自行确定,常见的工业建筑楼面活荷载按规范取值。 24.工业厂房中吊车荷载如何考虑 答:工业厂房结构设计应考虑吊车荷载作用,吊车按其工作的繁重程度分为 8 个等级作为设计依据。 吊车的竖向荷载以最大轮压和最小轮压的形式给出;吊车的水平荷载由运行机构启动或制动时产生的水平 惯性力引起。当厂房内设有多台吊车时,考虑到各吊车同时聚集在同一柱范围内可能性小且每台吊车影响 范围有限,各台吊车同时处于最不利状态的概率更小,需对参与组合的吊车数量加以限制,考虑多台吊车 荷载的折减。 25.形体不均匀高层建筑中地震作用如何考虑 答:地震时地面会发生水平运动和竖向运动,从而引起结构的水平振动和竖向振动,当结构体型复杂、 质心和刚心不重合时,还会引起结构扭转振动。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。 (四)计算题

3.已知一矩形平面钢筋多层建筑如图 1,位于城市中心,建筑高度 27m,平面沿高度保持不变,迎风面 宽 B=40m 地面粗糙度指数

? a ? 0.2 ,基本风压按地面粗糙度指数的地貌 ? s ? 0.16 ,离地面 10m 高

风速确定的基本风压为

? 0 ? 0.55kN / m 2 , ? ? 1.0 , 风振系数沿高度不变为 z 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)

9m

9m

9m 40m

图1 解题思路: 解:

wk ? ? g ?z ?? s ?z ?? z ?z ?w0

矩形结构,风载体形系数 ? s ? 1.3 ;

? 0 ? 0.55kN / m 2
? z ? 1.0
风压高度变化系数 ? z

?H ? z ? ? TS ? Z ? S

? ? ? ?

2? S

? H Ta ? ? Z ?

? ? ? ?

?2? a

? z ? ?z ? s

? ? ? ?

2? a

?H ? ? ? TS ? ? 10 ?

2? S

? H Ta ? ? ? ? 10 ?
0 .4

? 2? a

? z ? ? ? ? 10 ?

2? a

? 350 ? ?z ? ? ? ? 10 ?

2?0.16

? 400 ? ? ? ? 10 ? ? ?

? 2?0.2

? z ? ? ? ? 10 ?

2?0.2

? z ? ? 0.713? ? ? 10 ?

?1 ? 0.684 ? 2 ? 0.902 ? 3 ? 1.061 ? 1 ? 1.3 ?1.0 ? 0.684? 0.55 ? 0.489kpa ? 2 ? 1.3 ?1.0 ? 0.902? 0.55 ? 0.645kpa ? 3 ? 1.3 ?1.0 ?1.061? 0.55 ? 0.759kpa
M ? ?1 H 1 A1 ? ? 2 H 2 A2 ? ?3 H 3 A3 ? ?0.489 ? 9 ? 0.645 ? 18 ? 0.759 ? 27 ?40 ? 9 ? 1.314 ? 10 4 kN ? m

4.已知一各三层剪切型结构,如图 2,m1=116kg,m2=110kg,m3=59kg,已知该结构的第一阶周期为 T1= 0.617s,场地土为类,α max=0.16,场地土特征周期为 Tg=0.445s,采用底部剪力法计算地震作用产生的 底部最大剪力及结构各层的地震作用。

m3 6m m2 6m m1

?
? max
? Tg ? ?? ?T ? 1 ? ? ? max ? ?
b

6.6m
T
0.1
图2 顶层放大系数δ n 的取值: Tg ≤0.35 T1>1.4Tg 0.08T1-0.07 T1≤1.4Tg 0

Tg

0.35—0.55 >0.55 解题思路: 解:确定地震影响系数α

0.08T1-0.01 0.08T1-0.02

? ??

? Tg ? ? ?T ?

0.9

? 0.445 ? ? ? max ? ? ? ? 0.617 ?

0.9

? 0.16 ? 0.1192

求底部最大剪力

F ? ?GE?1
各质点地震作用: 1.4Tg=1.4×0.445=0.632>T1=0.617 不考虑其他振型影响。

,因质点数 n=3,

??

3?n ? 1? 6 ? ? 0.85 2?2n ? 1? 7

F ? 0.85 ? (116 ? 110 ? 59) ? 9.8 ? 0.1192 ? 0.284 KN

F1 ? F2 ?

G1 H 1 116 ? 6.6 FEK ? ? 0.284 ? 0.0659 KN Gi H i 116 ? 6.6 ? 110 ? 12.6 ? 59 ? 18.6 ? FEK ?
i

?G H
i

G2 H 2

110 ? 12.6 ? 0.284 ? 0.1209 KN 116 ? 6.6 ? 110 ? 12.6 ? 59 ? 18.6

F3 ?

G3 H 3 59 ? 18.6 FEK ? ? 0.284 ? 0.0961 KN 116 ? 6.6 ? 110 ? 12.6 ? 59 ? 18.6 ? Gi H i

5. 某三层框架结构如图 3, 各质量分别为 m1=300t、 m2=300t、 m3=220t; 设防烈度为 8 度,

? max ? 0.16 ,

第一组,Ⅱ类场地, 周期如下:

Tg ? 0.35g

。阻尼比为 0.05。用振型分解反应谱法计算框架层间地震力。该结构振型

? X 1 1? ? ? ? X 1 2?? ? X 1 3? ? ?

4 ? 0 . 3 2? ? X 2 1? ? ? ? ? 3 ? 0 . 6 5? ? X 2 2?? ? 1 . 0 0? ? X 2 3? 0 ? ? ? ?

6 ? 0 . 7 2 9 X 3 1? ? 4 . 4 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 8 ? 0 . 7 6 2 X 3 2 ? ? ? 3 . 2? 1 ? ? ? ? 1. 0 0? X 3 3 ? 1 . 0 0 0 ? ? ? ? 0 ? ? ? ? ? ?

T1 ? 0.5333s

T2 ? 0 . 2 0 3 s T3 ? 0.130s

图3

解题思路: 解:第一振型

Tg ? T1 ? 5Tg
? Tg ? ? 0.30 ? ? ? max ? ? ? T1 ? ? ? 0.533 ?
b 0.9

?1 ? ?

0.16=0.110

第二振型 第二振型

0.1s ? T2 ? Tg 0.1s ? T3 ? Tg

? 2 ? ? max ? 0.16 ?3 ? ? max ? 0.16

各振型参与系数

?1 ?

?m? ?m?
i ?1 i 3 i 2i i ?1 3

3

i 1i

?

2 1i

300 ? 0.324 ? 300 ? 0.653 ? 220 ? 1.000 ? 1.352 300 ? 0.3242 ? 300 ? 0.6532 ? 220 ? 1.0002

?2 ?

?m? ?m?
i ?1 i 3 i ?1 3 i ?1 3

?

2 2i

300 ? 0.729 ? 300 ? 0.762-220 ?1.000 ? 0.411 300 ? 0.7292 ? 300 ? 0.7622 ? 220 ? 1.0002

?3 ?

?m? ?m?
i ?1 i

i 3i

?

2 3i

300 ? 4.416-300 ? 3.281 ? 220 ?1.000 ? 0.060 300 ? 4.4162 ? 300 ? 3.2812 ? 220 ?1.000 2
F ji ? Gi ? j ? j ? ji

根据地震力公式:

=0.11×0.1325×0.324×300×9.8=141.7KN F11 ? 0.11? 01.352 ? 0.324 ? 300 ? 9.8=141.7KN

F12 ? 0.11? 0.352 ? 0.653 ? 300 ? 9.8 ? 285.5KN F13 ? 0.11? 0.352 ? 1.000 ? 220 ? 9.8 ? 320.6KN F21 ? 0.16 ? 0.411? 0.729 ? 300 ? 9.8 ? 140.9KN F22 ? 0.16 ? 0.411? 0.762 ? 300 ? 9.8 ? 147.3KN F23 ? 0.16 ? 0.411? ( ?1.000) ? 220 ? 9.8 ? ?141.8KN F31 ? 0.16 ? 0.060 ? 4.416 ? 300 ? 9.8 ? 124.6KN F32 ? 0.16 ? 0.060 ? ( ?3.218) ? 300 ? 9.8 ? 92.6KN F33 ? 0.16 ? 0.060 ?1.000 ? 220 ? 9.8 ? 20.7KN
各层间剪力: F ?

F 21 ? F 2 2 ? F 2 3 ? ??

V1 ? 747 .8 2 ? 146 .4 2 ? 52 .7 2 ? 76 .28 KN V 2 ? 606 .12 ? 5.5 2 ? (?719 ) 2 ? 610 .4 KN V3 ? 320 .6 2 ? (?1418 ) 2 ? 20 .7 2 ? 351 .2 KN

6.某钢筋混凝土烟筒,平面为圆形,直径 7m,总高度 H=100m,地貌变化指数

? 为 0.16,基本风压 ?0

为 0.55KN/m,基本风速 解题思路: 解: 横风向风振的判断

v ? 29.67 m / s , T1 ? 1.07 s, ? ? 0.05 。确定共振区范围。

顶部风速

? 100 ? v H ? 29.67? ? ? 10 ?

0.16

? 42 .89 m / s
1 1 ? 5? 7? ? 32.59 m / s T 1.074

对应 T1 临界风速:

vcr ? 5Df ? 5D

顶部风速大于临界风速,发生共振。

Re ? 69000 ? 7 ? v



2 H 3

v2
处风速计算雷诺数,
3

H

? 67 ? ? 29 .67 ? ? ? 10 ?

0.16

? 40 .22 m / s

Re ? 19.43 ? 10 6 ? 3.5 ? 10 6 会出现强共振。
?v H 1 ? H ? cr ?v ? H ? ? 32 .59 ? ? ? 100 ? ? ? ? ? 42.89 ? ?
1 0.16

? 18 .02 m
1 0.16

? 1.3vcr H2 ? H? ? v ? 0 共振范围:

? 1.3 ? 32.59 ? ? ? 10 ? ? ? ? ? ? 29 .67 ? ?

? 92.67 m

7. 计算图 4 中的土层各层底面处的自重应力。

图 4 解题思路: 解:

? cz1 ? ? 1 h1 ? 17 ? 2.0 ? 34.0 KPa

? cz 2 ? ? 1h1 ? ? 2 h2 ? 17 ? 2.0 ? 19 ? 3.8 ? 106 .2 KPa
? ? cz 3 ? ? 1h1 ? ? 2 h2 ? ? 3 h3 ? 17 ? 2.0 ? 19 ? 3.8 ? ?18.2 ? 10 ? ? 4.2 ? 140 .6 KPa

4. 简述荷载代表值有哪些类型,并说明每种代表值的确定方法。 标准值(或特征值) :设计基准期内结构上可能出现的最大荷载值。有两种 确定方法: 根据设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位数确定,或者根据 荷载值的重现期确定。 频遇值: 设计基准期内结构上时而出现的较大可变荷载值。可根据可变荷载 超越频率值的持续期或次数来确定。 准永久值: 设计基准期内结构上经常出现的可变荷载值。可根据可变荷载达 到或超过准永久值的总持续时间来准永久值系数。 组合值: 作用在结构上有两种或两种以上的可变荷载时,荷载的代表值可采 用其组合值,组合值系数可根据校准法来确定。 5. 简述影响结构构件抗力随机性的几类因素,并说明每一类因素主要包括哪些 内容。 影响结构构件抗力随机性的主要影响因素有: 材料性能的随机性: ?m ? f r / f k ? f r / ft ? ft / f k ? ?0 ? ? f 几何参数的随机性: ? g ? a / ak 计算模式的随机性: ? p ? R / Rc 结构构件抗力的概率模型: R ? ? p ? Rc ( f r1 ,?, f rn , a1 , ?, al )

1. (8 分) 某民用建筑结构设计时考虑的荷载有: 恒荷载 G 、 持久性活荷载 L1 (t ) 、 临时性活荷载 L2 (t ) 、风荷载 WY (t ) 、雪荷载 WS (t ) 。已知设计基准期 T ? 50 年, 恒荷载、活荷载、风荷载和雪荷载的分时段长度 ? 分别取为 50 年、10 年、1 年、 1 年。试按照 JCSS 组合规则,列出上述荷载的组合表达式。 解答(每个 2 分) : 因 ?1 ? 50 ? ? 2 ? 10 ? ? 3 ? 10 ? ? 4 ? 1 ? ? 5 ? 1 ,故有:
S M1 ? SG ? max S L1 (t ) ? max S L2 (t ) ? max SWY (t ) ? max SWS (t )
t?[0,T ] t?? 2 t?? 3 t?? 4

S M 2 ? SG ? S L1 (t0 ) ? max S L2 (t ) ? max SWY (t ) ? max SWS (t )
t?[0,T ] t?? 2 t?? 3

S M 3 ? SG ? S L1 (t0 ) ? S L2 (t0 ) ? max SWY (t ) ? max SWS (t )
t?[0,T ] t?? 2

S M 4 ? SG ? S L1 (t0 ) ? S L2 (t0 ) ? SWY (t0 ) ? max SWS (t )
t?[0,T ]

2.(12 分)已知某地区年最大风速服从极值Ⅰ型分布,通过大量观测,统计得 出该地区年最大风速样本的平均值为 18.9m/s,标准差为 2.5m/s。 (1) 求出该地区 50 年最大风速的概率分布函数; (2) 计算 100 年一遇的最大风速标准值; (3) 计算 100 年一遇最大风速不被超越的概率 p k 。 (设计基准期 T ? 50 年) 已知:极值Ⅰ型概率分布函数为 F ( x) ? exp{? exp[ ?? ( x ? u)]} ,其分布参数为:
u ? ?X ? 0.5772

?

,? ?

1.2825

?X

(1) 解答(4 分)
? ? ? x ? u ?? ? x ? (u ? ? ln T ) ? ? FVT ( x) ? [ FV ( x)]T ? exp ??T exp ? ? ? ? exp ?? exp ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? x ? uT ? ? ? ? ? exp ?? exp ? ? ?? ? ? ?T ? ? ? ? T ? 50

?T ? ? ? 1.2825 / ? ? 1.2825 / 2.5 ? 0.514
uT ? u ? ? ln T ? ? ? 0.5772? ? ? ln T ? 19.7878
? ? x ? 19.7878 ? ? FVT ( x) ? exp ?? exp ? ? ? 0.514 ? ? ? ? ?

(2) 解答(4 分)
FV ( x) ? 1 ?
? 1 1? 1 ?? 1 ? ? , x ? FV?1 (1 ? ) ? u ? ?? ln ? ? ln(1 ? ) ? ? , Tk ?? Tk ? ? Tk ? ? ?

Tk ? 100 , V100 ? u ?

1? 1 ?? ? ) ? ? 8.8273m / s ?? ln ? ? ln(1 ? ?? 100 ? ? ? ?

(3) 解答(4 分)
pk ? (1 ? 1 T ) Tk

T ? 50 , Tk ? 100 , pk ? (1 ?

1 50 ) ? 0.6050 100

荷载与结构设计原理总复习题

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一、判断题 1.严格地讲,狭义的荷载与直接作用等价,广义的荷载与间接作用等价。 (N) 2.狭义的荷载与直接作用等价,广义的荷载与作用等价。 (Y) 3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。 (Y) 4.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。 (N) 5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间 接作用。 (Y) 6.土压力、风压力、水压力是荷载,由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力不是 荷载。 (N)
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7.由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一, 所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。N) (
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8.雪重度是一个常量,不随时间和空间的变化而变化。 (N) 9.雪重度并非一个常量,它随时间和空间的变化而变化。 (N) 10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系,但是两者不一定同时出现。 (Y) 11.汽车重力标准是车列荷载和车道荷载,车列荷载是一集中力加一均布荷载的汽车重力形 式。 (N) 12.烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度,与震级和震源深度有关,一次地震有 多个烈度。 (Y) 13.考虑到荷载不可能同时达到最大,所以在实际工程设计时,当出现两个或两个以上荷载 时,应采用荷载组合值。 (N) 14.当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要对均布活荷载的取值进行折减。 (Y) 15.土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。 (Y) 16.波浪荷载一般根据结构型式不同,分别采用不同的计算方法。 (Y) 17.先张法是有粘结的预加力方法,后张法是无粘结的预加力方法。 (Y) 18.在同一大气环境中,各类地貌梯度风速不同,地貌越粗糙,梯度风速越小。 (N) 19.结构构件抗力 R 是多个随机变量的函数,且近似服从正态分布。 (N) 20.温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力,而在超静定结构中产生内力。 (Y) 21.结构可靠指标越大,结构失效概率越小,结构越可靠。 (Y) 22.朗肯土压力理论中假设挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平无超载。 (Y) 23.在朗肯土压力理论的假设中,墙背与填土之间既无摩擦力也无剪力存在。 (Y) 24.在朗肯土压力理论的假设中,墙背与填土之间虽然无摩擦力,但仍有剪力存在。 (N)
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25.土的自重应力为土自身有效重力在土体中引起的应力。 (Y) 26.不但风的作用会引起结构物的共振,水的作用也会引起结构物的共振。 (Y) 27.平均风速越大,脉动风的幅值越大,频率越高。 (N) 28.风压是指风以一定的速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生的压力。 (Y) 29.地震作用中的体波可以分为横波和纵波,两者均可在液体和固体中传播。 (N) 30.如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波长以内, 这种破碎波就称为近区破碎波。 (Y)
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31.远区破碎波与近区破碎波的分界线为波浪破碎时发生在一个波长的范围内。 (N) 32.在实际工程设计时,当出现可变荷载,应采用其荷载组合值。 (N) 33.对于静定结构,结构体系的可靠度总大于或等于构件的可靠度。 (N) 34.对于超静定结构,当结构的失效形态不唯一时,结构体系的可靠度总小于或等于结构每 一失效形态对应的可靠度。 (Y)
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35.结构设计的目标是确保结构的承载能力足以抵抗内力,而变形控制在结构能正常使用的 范围内。 (Y) 36.对实际工程问题来说,由于抗力常用多个影响大小相近的随机变量相乘而得,则其概率 分布一般来说是正态的。 (N) 37.结构可靠度是指结构可靠性的概率度量,是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。 选择题 1. 车辆荷载属于(2) (7) 。风荷载属于 (2) (7) 。 (4) (4) 地震属于(3) (7) 。基础沉降属于(1) (5) (6) 。 (1)永久作用 (2)可变作用 (3)偶然作用 (4)直接作用 (5)间接作用 (6)静态作用 (7)动态作用
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2.下面几个物理量中,表征地面运动强弱程度的有(1) (3) (2) (4) 。 (1)强度 (2)频谱 (3)强烈振动的持续时间 (4)最大振幅 3.在相同基本风压和高度的前提下,哪一种地理环境下风压最大(1) 。 (1)海岸、湖岸、海岛地区 (2)中小城市 (3)大城市市郊 (4)大城市市区 4.下列哪一个变量不是随机变量?(2) 。 (1)荷载最大值 (2)永久荷载标准值(3)功能函数 Z (4)结构抗力 5.当结构处在(1) (3)范围,结构会发生横向共振。 (1)亚临界范围(2)超临界范围(3)跨临界范围(4)上述三种范围均会发生 6.结构可靠度定义中所说的结构规定的时间应为(4) 。 (1)10 年(2)30 年(3)40 年(4)50 年
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7.当结构为(1)时,结构中任一构件的失效,则整个结构体系失效。 (1)串联模型(2)并联模型(3)串并联模型(4)上述三个模型之一 8.混凝土的徐变是(4)沿着受力方向发生的塑性变形。 (1)在交变荷载作用下(2)在冲击荷载作用下 (3)在振动荷载作用下(4)在长期静荷载作用下 9.目前结构设计所用材料强度值是(4) 。 (1)材料的平均强度值(2)材料的最大强度值 (3)材料的最小强度值(4)具有一定保证率的材料强度 10.测得某次地震的震级为 M=3,则下列哪一种说法是正确的? (3) (1)震中处的地面运动幅值为 0.001m (2)距震中 100Km 处的地面运动幅值为 0.001m (3)距震中 100Km 处的最大水平地面运动幅值为 0.001m (4)距震中 100Km 处的最大竖向地面运动幅值为 0.001m 11.预应力属于(A B C) 。温度变化属于(B) 。
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1 X* l' y ; O8 R/ w2 u , x- [

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A 永久作用 B 静态作用 C 直接作用 D 动态作用 12.我国建筑结构荷载规范规定的基本风压的地貌为(C) 。 A 空旷的山地丘陵 B 中小城镇 B 空旷平坦地面 C 大城市市区

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13.下列各项除(D)外,其余各项均为可变荷载的代表值 A 标准值 B 准永久值 C 组合值 D 设计值 14.以下几项中属于间接作用的是(C) A 土压力 B 离心力 C 地震 D 风压力 14.以下几项中属于间接作用的是(D) A 风压力 B 离心力 C 土压力 D 温度变化 15.一般所说的结构可靠性是指(D) A 安全性 B 适用性 C 耐久性 D 安全性、适用性、耐久性的总称 16.车辆荷载属于(B C) 。基础沉降属于(A D) A 永久作用 B 可变作用 C 直接作用 D 间接作用 17.设防烈度一般定义为设计基准期内超越概率为(B)的水平 A 5% B 10% C 15% D 30% 18.一般情况下,地下室外墙所受的土压力为(C)
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A 主动土压力 B 被动土压力 C 静止土压力 D 不能确定 19.对结构施加预应力可以提高它的(B D) A 延性 B 刚度 C 极限承载力 D 抗裂性
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20.以下几项中属于间接作用的有(C) A 离心力 B 土压力 C 基础不均匀沉降 D 水压力 21.我国基本雪压分布图是按照(C)一遇的重现期确定的。 A 10 年 B 30 年 C 50 年 D 100 年 22.地震属于(B) 。风荷载属于(C D) 。 A 永久作用 B 偶然作用 C 可变作用 D 直接作用 23.当结构设计基准期为(D)时,中震即为基本烈度地震影响。 A 10 年 B 30 年 C 40 年 D 50 年 24.我国建筑结构荷载规范规定基本风压的标准高度为(B) 。 A 5m B 10 m C 15 m D 20 m 25.永久荷载的代表值有(A) ,可变荷载的代表值有(B C D) 。 A 标准值 B 准永久值 C 组合值 D 设计值 26.在相同基本风压和高度的前提下, (C)地理环境下的风压最小。 A 海岸、湖岸、海岛地区 B 中小城镇 C 大城市中心 D 大城市市郊 27.地震属于(B E F) ,风荷载属于(C D E) 。 A 永久作用 B 偶然作用 C 可变作用 D 直接作用 E 动态作用 F 间接作用 G 静态作用 28.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。
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A 纵波 B 横波 C 瑞雷波 D 洛夫波 E 以上四种波 29.影响结构抗力的主要因素有(B C D) A 荷载大小的不定性 B 材料性能的不定性
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C 计算模式的不定性 D 几何参数的不定性 30.结构设计目标可靠度的确定应以达到结构可靠与经济上的最佳平衡为原则,一般需要考 虑(A B C D) A 公众心理 B 结构重要性 C 结构破坏性质 D 社会经济承受力
培训论坛,培训 课程,培 训班, 培训学 校,培训 机构,培 训讲师, 培训师 ,讲师, 培训网, 中国培 训网,教 育培训 网, 学习网$ E / e! J Z T$ y : Q3 j& n. [ & C3 r& S( r: G9 Z

填空题 1.我国“建筑荷载规范”规定:基本风压的标准高度为 10m,标准地貌为空旷平坦地貌,标准 时距为 10 分钟,最大风速的样本时间为 1 年,重现期为 50 年。
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2.世界上主要的地震带主要环太平洋地震带和欧亚地震带, 这种地震带状分布可以通过板块 构造理论来解释。 3.爆炸的空气冲击波对结构产生的荷载主要有冲击波超压和冲击波动压 4.对于线弹性结构,荷载效应和荷载之间存在线性比例关系,荷载效应系数与结构形式、荷 载形式及效应类型有关, 一个跨度为L的简支梁在均布荷载q的作用下其最大弯矩的荷载效 应系数为 。 4.土的侧向压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。地下室外墙产生静止土压力, 拱桥桥台背后的土产生被动土压力,基坑开挖时,围护结构背后的土产生主动土压力。 5.一般直墙上的波浪荷载应按三中波浪进行设计,这三种波分别是立波、近区破碎波和远 区破碎波。 6.影响结构构件抗力的三种主要因素是:材料性能的不定性、几何参数的不定性和计算模式 的不定性。 7.地震波可以分为体波和面波,其中,体波又分为纵波和横波,面波分为瑞雷波和洛夫波。
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8.按照结构的反应分类,作用可以分为静态作用和动态作用。 9.车辆重力荷载标准有两种形式:分别为车列荷载和车道荷载。 10.造成屋面雪压与地面积雪不同的主要原因有风对屋面积雪的影响、屋面坡度对积雪的影 响和屋面温度对积雪的影响。 11.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、公称风速的规定、 最大风速的样本时间和基本风速的重现期。 12.表征地面运动特征的主要物理量主要有:强度、频谱和强震持续时间。 13.根据波浪前进时是否有流量产生把波分为输移波和振动波。振动波根据波前进方向又可 分为推进波和立波。
1 f5 \9 H1 w* u7 z ) D) C; Z k( v4 m9 T8 M 培训论坛,培训课 程,培训 班, 培训学校, 培训机 构,培 训讲师, 培训师, 讲师,培 训网, 中国培 训网,教 育培训 网,学习 网# L* |5 ~5 o) C. Y* @ 网校城培训论 坛(bbs.ttpx8.com),评论比 较百万 培训课 程 ,培训班, 课程,考 试试卷, 十万培 训学校, 培训机 构,培 训讲师, 培训师, 讲师,万 个培训 行业, 培训门 类包括 企业公 开课,内 训课,总 裁培训, 战略管 理,市 场营销, 销售管 理,生产 管理,采 购管理 ,物流 管理,客 户服务, 财务管 理,人力 资源, 项目管 理,质量 管理,领 导力, MBA/总裁, 职业素 养,综合 类培训, 职业资 格,律师认 证,报 关员,职 称考试, 公务员, 师资培 训,人 力资源, 国际货 代,信息 工程,监 理,网 络工程, 质量认 证,咨询 师,策划 师,营 养师,审 计师,建 筑工程 师,心理 咨询, 电子商 务,生产 运作管 理,外语, 雅思托 福,四 六级,新 概念,商 务英语, 职称英 语,实 用英语, 公共英 语,韩语, 日语, 法语,德 语,意大 利语,俄 语, 西班牙语, 汉语中 文,电 脑 IT 培训, 微软认 证,北大 青鸟,NIIT 认 证,思科 认证,IBM 认 证,Linu x 认证, SUN 认 证,JAVA 认证,Adobe 认 证,Oracal 认证,嵌 入式培 训,J2EE 培训,华 为认证, 驾驶培 训,装 饰装潢, 工艺美 术,摄影, 医务, 烹饪料 理,速录 速记,兴 趣培养, 数控模 具,家 电维修, 制冷,技 工,园林 园艺, 形象设 计,美容 美发,汽 车维修, 机械加 工,电 加工类, 服装设 计,厨师 面点,D J 音控, 咖啡茶 艺, M BA 考 前,公务 员考试, 导游培训, 民航培 训 5 j6 Y8 ~- a- g

14.按荷载随时间的变异,可把荷载分为永久作用、可变作用和偶然作用三种。 15.按荷载随空间位置的变异,可把荷载分为固定作用和可动作用。 名词解释及简答题 1.荷载与作用在概念上有何不同? 2.计算楼面活荷载效应时, 为什么当活荷载影响面积超过一定数值需要对均布活荷载取值加 以折减? 3.基本风压是如何定义的? 4.说明影响基本风压的主要因素。 5.计算顺风向风效应时,为什么要区分平均风与脉动风? 6.说明风载体型系数、风压高度变化系数、风振系数的意义。 7.解释横风向风振产生的原因。
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8.在什么条件下需要考虑结构横风向风效应? 10.震级与烈度有何差别?有何联系? 11.地震反应谱的实际是什么? 12.影响地震反应谱的主要因素有哪些? 13.结构有哪些功能要求? 14.结构有哪些极限状态? 15.结构的可靠性与安全性有何区别? 1.一矩形高层建筑结构,高度 ,建造在城市市郊,地面粗糙度指数 ,基本风压 ,体形系 数 ,标准地貌的地面粗糙指数为 ,风压高度变化系数 ,假设不考虑顺风向脉动风的影响。
网校城培训吧 论坛# I& f" l6 j6 a( I 培训论坛,培训课 程,培训 班,培训 学校,培 训机构 ,培训 讲师,培 训师,讲 师,培训 网,中 国培训 网,教育 培训网, 学习网. J6 M 4 l8 D ; p 培训论坛, 培训课 程,培训 班,培训 学校,培 训机构 ,培训 讲师,培 训师,讲 师,培训 网,中 国培训 网,教育 培训网, 学习网( E* Y) K, Y5 X : x2 p3 f 网校城培 训论坛(bb s.ttpx8.com),评论比 较百万 培训课 程,培训 班,课程, 考试试 卷,十 万培训 学校,培 训机构, 培训讲 师,培训 师,讲 师,万个 培训行 业,培训 门类包 括企业 公开课, 内训课 ,总裁 培训,战 略管理, 市场营 销,销售 管理, 生产管 理,采购 管理,物 流管理 ,客户 服务,财 务管理, 人力资 源,项目 管理, 质 量管理,领 导力, MBA/总裁, 职业素 养,综合 类培训, 职业资 格,律师 认证, 报关员, 职称考 试,公务 员,师资 培训, 人力资 源,国际 货代,信 息工程 ,监理, 网络工 程,质量 认证,咨 询师, 策划师, 营养师, 审计师, 建筑工 程师, 心理咨 询,电子 商务,生 产运作 管理,外 语,雅 思托福, 四六级, 新概念, 商务英 语,职 称英语, 实用英语, 公共英 语,韩 语,日语, 法语,德 语,意 大利语, 俄语,西 班牙语, 汉语中 文,电脑 IT 培训, 微软认 证,北大 青鸟,NIIT 认证, 思科认 证,IBM 认 证,Lin ux 认证, SUN 认证,JAVA 认 证,Adobe 认证,Oracal 认证,嵌 入式培 训,J2EE 培训 ,华为 认证,驾 驶培训, 装饰装 潢,工艺 美术, 摄影,医 务,烹饪 料理, 速录速 记,兴趣培 养,数 控模具, 家电维 修,制冷, 技工, 园林园 艺,形象 设计,美 容美发, 汽车维 修,机 械加工, 电加工 类,服装 设计, 厨师面点,D J 音控 ,咖啡 茶艺, M BA 考 前,公 务员考 试,导游 培训,民 航培训) ^ Z $ z3 o$ z6 \

求:顺风向风产生的建筑底部弯矩?(沿高度分成四段进行近似计算) 解:沿高度将该结构分成 4 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。
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①体形系数 ; ②高度系数 ,由于 ,所以 ,则有 在各区段中点高度处的风压高度变化系数,分别为 , , ,
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由于不考虑顺风向脉动风的作用,所以

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则由风产生的该结构底部弯矩为 2. 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? 解: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。 ①求风载体形系数 ; ②求风压高度变化系数 在各区段中点高度处的风压高度变化系数,分别为 , , , , ③各区段中点高度处的风压值
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由于不考虑顺风向脉动风的作用,所以 则由风产生的该结构底部弯矩为 3.下图所示一个剪切结构,已知:周期: , ;振型: , ,设计反应谱的有关参数见图, , , 。 求:①求各阶地震影响系数 ; ②求各振型参与系数 ,第 j 阶振型的振型参与系数为 ; ③重力荷载代表值 ; ④采用底部剪力法计算该结构在地震作用下底部最大剪力 及各质点所受剪力,底部最大剪
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力 ,各质点所受剪力为 。 解:①求各阶地震影响系数 ②各振型参与系数 ③重力荷载代表值 。 ④采用底部剪力法计算底部最大剪力 1 质点所受最大剪力为 2 质点所受最大剪力为 4.中心点法:教材 P140 例题 9-1、P142 例题 9-2。
bbs.ttpx8.com s# H( R s9 {2 M9 @2 e" X 5 D; l& {8 i7 v) I( p1 u! q1 d 3 Y0 k1 e4 _2 h& R 培训论坛,培训 课程,培 训班, 培训学 校,培训 机构,培 训讲师, 培训师 ,讲师, 培训网, 中国培 训网,教 育培训 网,学 习网( i S( U- [7 { 网校城培 训吧论 坛: ]3 I5 y 0 l/ u 9 Y: l

5.验算点法:教材 P149 例题 9-3。

荷载与作用
荷载—由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。 如重力、土压力、水压力、风压力。 作用—能使结构产生效应的各种因素总称为作用。 效应—结构的内力、变形, 应力、应变, 速度、加速度等。 作用:直接作用 —(狭义)荷载:广义荷载 间接作用 直接作用——直接作用在结构上的各种荷载 间接作用——能引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素 如地震、温度变化、地基不均匀沉降等。 作用的分类: 1. 按随时间的变异分类。 (1)永久作用:在结构设计基准期内其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略 不计。 (2)可变作用:在结构设计基准期内其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的 作用。 (3)偶然作用:在结构设计基准期内不一定出现,而一旦出现其量值很大且持续时间很短 的作用。如地震、爆破。 2. 按随空间位置的变异性分类 (1)固定作用:在结构空间位置上具有固定的分布。如结构自重、固定设备的荷载等。 (2)可动作用:在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。如房屋中的人员、家具荷 载,桥梁上的车辆荷载等。 3.按结构的反应分类 (1)静态作用:对结构或构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。 如结构自重、土压力、温度变化等。 (2)动态作用:对结构或构件产生不可忽略的加速度。 如地震、风、冲击和爆炸等。





1 结构自重 自重——由地球引力产生的组成结构的材料的重力。 2 土的自重应力

土是由土颗粒、水和气组成的三相非连续介质。 土的自重应力为自身有效重力在土体中引起的应力。

雪荷载
1 雪压:单位地面上积雪的自重。 2 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。 2. 影响屋面雪压的因素。 (1) 风对屋面的影响—漂积作用。 (2) 屋面坡度对积雪的影响。 (3) 屋面温度对积雪的影响。

楼面和屋面活荷载
由于楼面均布活荷载可理解为楼面总活荷载按楼面面积平均, 因此一般情况下, 所考虑的楼 面面积越大,实际平摊的楼面活荷载越小。故计算结构或构件楼面活荷载效应时,如引起效 应的楼面活荷载面积超过一定的数值则应对楼面均布活荷载折减。

土的侧向压力 定义:土的侧压力是指挡土墙后的填土自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。 土压力是挡土墙的主要外荷载,设计时需确定其性质、大小、方向和作用点。 土压力的大小和分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的性质、填土面的形式、墙的 截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。 分类:静止土压力 被动土压力 主动土压力

风荷载
两类性质的大风:台风 季风 风压—当风以一定的速度向前运动遭到阻塞时,将对阻塞物产生压力,即风压。

流速快,压力小,流速慢,压力大。 基本风压 基本风压是根据规定的高度(10m) 、规定的地貌(空旷平坦) 、规定的时距(10min)和规 定的样本时间(1a)所确定的最大风速的概率分布,按规定的重现期(30 or 50a)确定的 基本风速,然后依据风速和风压的关系所定义的。 (五个规定) 风载体形系数—一般结构不能理想的使自由气流停滞, 而是让气流以不同方式在结构表面绕 过,因此实际结构所受的风压并不能直接按式计算,而需对其进行修正,其修正系数与结构 物体型有关,故称为体形系数。 风压高度变化系数——将任意粗糙度任意高度处的风压为标准粗糙度下标准高度处的基本 风压之比定义为风压高度变化系数。 风振系数——

地震作用

地震作用 由地震动引起的结构动态作用,包括水平地震作用和竖向地震作用。 抗震设防烈度 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。 设计基本地震加速度 50 年设计基准期超越概率 10%的地震加速度的设计取值。 荷载的统计分析 任意时点荷载——相同条件下的同类结构上作用的以上各类荷载在任一确定时刻的量值, 称 为任意时点荷载。为随机变量,记为 Q。 随机过程——不同时刻任意时点荷载是不同的, 因此荷载实际上是一个随时间变化的随机变 量,在数学上可采用随机过程模型来描述。 平稳二项随机过程——为便于对结构设计基准期内的荷载最大值 QT 的统计分析, 通常将荷 载处理成平稳二项随机过程(4 个假定) 。

确定 FT(x)需有三个量: 荷载在 T 内变动次数 r 或变动一次的时间 现的概率 p;以及荷载任意时点概率分布 Fi(x)

? ;在每个时段内荷载出

荷载的各种代表值
在设计基准期内,各种荷载的最大值 QT 为一随机变量,但为实际设计方便,采用具体 数值。这些具体的数值,为荷载的各种代表值。 可变荷载代表值:标准值、准永久值、频遇值、组合值。 永久荷载仅有一个代表值:标准值 1、标准值 定义:是荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位置(是设计 基准期内、正常情况下可能出现的最大值) 。 数值定义:在结构设计基准期 T 内,具有不被超越概率 p k 的荷载值。 2、准永久值 定义:设计基准期内被超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。 它在设计基准期内具有较长的持续时间,其对结构的影响相似于永久荷载。 3、荷载的频遇值 在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期的一小部分(<50%)的荷载值,或在 设计基准期内其超越频率为某一给定频率(<50%)的荷载值。 4、荷载的组合值 当作用在结构上有两种或两种以上可变荷载时,它们同时以最大值出现的概率很小。 此时,采用组合值作为代表值 荷载效应——荷载作用下结构产生的内力(M,N,Q),变形(线、角位移),应变等 荷载效应系数——线弹性结构中荷载效应 S 与荷载 Q 之间的线性比例关系 Turkstra 组合——轮流以一个荷载效应在设计基准期 T 内的最大值与其余荷载的任意时点 荷载值进行组合 JCSS 组合——A. 假定可变荷载的样本为平稳二项过程 B. 求得某一荷载 Q1(t)在 T 内的最大效应(持续时间为 tao1) C. 与另一荷 Q2(t)在 tao 时段内的局部最大效应组合(持续时间为 tao2) D. 余此类推

结构抗力的统计分析
1、抗力——结构或其构件承受作用效应的能力。 2、抗力的两种形式 抗力是与作用效应相对应的 承载力:作用效应为内力(抵抗内力) 刚 度:作用效应为变形(抵抗变形) 3、结构抗力的四个层次 整体结构抗力、结构构件抗力、构件截面抗力以及 截面各点抗力。 目前:变形验算时,主要针对整体结构和构件 承载力验算,主要针对结构构件及其截面 影响抗力的主要因素 1)材料性能的不确定性 Xm;

由于材料本身品质的差异,以及制作工艺,环境条件等因素引起的材料性能的变异 2)几何参数的不确定性 Xa 由于制作和安装方面的原因,结构构件的尺寸会出现偏差,制作和安装后的实际结构与设 计中预期的构件几何特征会有差异。 3)计算模式的不确定性 Xp 抗力计算中采用的基本假定不完全复合实际或计算公式的近似等引起的变异性。

结构可靠度分析
土木工程结构设计方法的发展 1、容许应力设计法——截面内任一点的应力不超过材料的容许应力。 2、破损阶段设计法 3、多系数极限状态设计法 4、基于可靠理论的概率极限状态设计法

结构可靠度基本概念
《统一标准》 :结构在设计使用年限内,应满足下列功能: 1)在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用 2)在正常使用时具有良好的工作性能 3)在正常维护下具有足够的耐久性 4)在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。 1 和 4 为结构的安全性 ,2)为结构的适用性,3)为结构的耐久性 统称为结构的可靠性 设计基准期: 《统一标准》 :为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。 一般建筑结构为 50 年,桥梁 100 年 设计使用年限 《统一标准》 :设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。即在 正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的年限。 普通房屋和构筑物:50 年 纪念性建筑和特别重要的建筑结构:100 年 结构的极限状态 整个结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,该特定 状态为该功能的极限状态 承载力极限状态:对应最大承载力或不适于继续承载的变形 1)整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆) 2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏 3)结构转变为机动体系 4)结构或构件丧失稳定(地基承载力) 正常使用极限状态:对应正常使用或耐久性能 1)影响正常使用或外观的变形 2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(裂缝) 3)影响正常使用的震动

4)影响正常使用的其它特定状态

结构可靠性与可靠度
可靠性:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力( 《统一标准》。 ) 可靠度: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( 《统一标准》 。 ) 是可靠性的概率量度 规定的时间——一般指结构设计基准期,在同样条件下,规定时间越长,荷载效应越大, 而影响结构抗力的材料性能指标越小,则结构的可靠度越低。 规定的条件——指正常设计、正常施工、正常使用条件,不考虑人为错误或过失因素。

结构可靠度分析的实用方法
仅依据各基本随机变量的统计参数以及各自的概率分布函数进行结构可靠度分析。 中心点法的优缺点 1)仅利用基本随机变量的统计参数(均值和方差) 实用方便 2)没有考虑有关基本变量分布类型的信息 3)由于在中心点处取功能函数的线性近似,由此得到的可靠指标一般不为标准空间原点 到极限状态曲面的最短距离。 结构体系的可靠度 基本概念 1.结构构件的失效性质 脆性破坏——失效后完全丧失功能 延性破坏——失效后仍能维持原有功能 2.结构体系的失效模型 串联模型——任意构件失效,则整个结构失效 并联模型——有构件失效,但仍能维持结构功能 串并联模型——有多种失效模式 结构概率可靠度设计 目标可靠度 结构设计的目标可靠度的大小对结构的设计结果影响很大。 考虑四个方面的因素: 1)公众心理 2)结构重要性 3)结构破坏的性质 4)社会经济承受能力

荷载与作用
荷载—由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。 如重力、土压力、水压力、风压力。 作用—能使结构产生效应的各种因素总称为作用。 效应—结构的内力、变形, 应力、应变, 速度、加速度等。

作用:直接作用 —(狭义)荷载:广义荷载 间接作用 直接作用——直接作用在结构上的各种荷载 间接作用——能引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素 如地震、温度变化、地基不均匀沉降等。 作用的分类: 3. 按随时间的变异分类。 (1)永久作用:在结构设计基准期内其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略 不计。 (2)可变作用:在结构设计基准期内其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的 作用。 (3)偶然作用:在结构设计基准期内不一定出现,而一旦出现其量值很大且持续时间很短 的作用。如地震、爆破。 2. 按随空间位置的变异性分类 (1)固定作用:在结构空间位置上具有固定的分布。如结构自重、固定设备的荷载等。 (2)可动作用:在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。如房屋中的人员、家具荷 载,桥梁上的车辆荷载等。 3.按结构的反应分类 (1)静态作用:对结构或构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。 如结构自重、土压力、温度变化等。 (2)动态作用:对结构或构件产生不可忽略的加速度。 如地震、风、冲击和爆炸等。





1 结构自重 自重——由地球引力产生的组成结构的材料的重力。 2 土的自重应力 土是由土颗粒、水和气组成的三相非连续介质。 土的自重应力为自身有效重力在土体中引起的应力。

雪荷载
1 雪压:单位地面上积雪的自重。 2 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。 4. 影响屋面雪压的因素。 (4) 风对屋面的影响—漂积作用。 (5) 屋面坡度对积雪的影响。 (6) 屋面温度对积雪的影响。

楼面和屋面活荷载
由于楼面均布活荷载可理解为楼面总活荷载按楼面面积平均, 因此一般情况下, 所考虑的楼 面面积越大,实际平摊的楼面活荷载越小。故计算结构或构件楼面活荷载效应时,如引起效 应的楼面活荷载面积超过一定的数值则应对楼面均布活荷载折减。

土的侧向压力 定义:土的侧压力是指挡土墙后的填土自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。 土压力是挡土墙的主要外荷载,设计时需确定其性质、大小、方向和作用点。 土压力的大小和分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的性质、填土面的形式、墙的 截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。 分类:静止土压力 被动土压力 主动土压力

风荷载
两类性质的大风:台风 季风 风压—当风以一定的速度向前运动遭到阻塞时,将对阻塞物产生压力,即风压。

流速快,压力小,流速慢,压力大。 基本风压 基本风压是根据规定的高度(10m) 、规定的地貌(空旷平坦) 、规定的时距(10min)和规 定的样本时间(1a)所确定的最大风速的概率分布,按规定的重现期(30 or 50a)确定的 基本风速,然后依据风速和风压的关系所定义的。 (五个规定) 风载体形系数—一般结构不能理想的使自由气流停滞, 而是让气流以不同方式在结构表面绕 过,因此实际结构所受的风压并不能直接按式计算,而需对其进行修正,其修正系数与结构 物体型有关,故称为体形系数。 风压高度变化系数——将任意粗糙度任意高度处的风压为标准粗糙度下标准高度处的基本 风压之比定义为风压高度变化系数。 风振系数——

地震作用

地震作用 由地震动引起的结构动态作用,包括水平地震作用和竖向地震作用。 抗震设防烈度 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。 设计基本地震加速度 50 年设计基准期超越概率 10%的地震加速度的设计取值。 荷载的统计分析 任意时点荷载——相同条件下的同类结构上作用的以上各类荷载在任一确定时刻的量值, 称 为任意时点荷载。为随机变量,记为 Q。 随机过程——不同时刻任意时点荷载是不同的, 因此荷载实际上是一个随时间变化的随机变 量,在数学上可采用随机过程模型来描述。 平稳二项随机过程——为便于对结构设计基准期内的荷载最大值 QT 的统计分析, 通常将荷 载处理成平稳二项随机过程(4 个假定) 。 确定 FT(x)需有三个量: 荷载在 T 内变动次数 r 或变动一次的时间 现的概率 p;以及荷载任意时点概率分布 Fi(x)

? ;在每个时段内荷载出

荷载的各种代表值
在设计基准期内,各种荷载的最大值 QT 为一随机变量,但为实际设计方便,采用具体 数值。这些具体的数值,为荷载的各种代表值。 可变荷载代表值:标准值、准永久值、频遇值、组合值。 永久荷载仅有一个代表值:标准值 1、标准值 定义:是荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位置(是设计 基准期内、正常情况下可能出现的最大值) 。 数值定义:在结构设计基准期 T 内,具有不被超越概率 p k 的荷载值。 2、准永久值 定义:设计基准期内被超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。 它在设计基准期内具有较长的持续时间,其对结构的影响相似于永久荷载。 3、荷载的频遇值

在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期的一小部分(<50%)的荷载值,或在 设计基准期内其超越频率为某一给定频率(<50%)的荷载值。 4、荷载的组合值 当作用在结构上有两种或两种以上可变荷载时,它们同时以最大值出现的概率很小。 此时,采用组合值作为代表值 荷载效应——荷载作用下结构产生的内力(M,N,Q),变形(线、角位移),应变等 荷载效应系数——线弹性结构中荷载效应 S 与荷载 Q 之间的线性比例关系 Turkstra 组合——轮流以一个荷载效应在设计基准期 T 内的最大值与其余荷载的任意时点 荷载值进行组合 JCSS 组合——A. 假定可变荷载的样本为平稳二项过程 B. 求得某一荷载 Q1(t)在 T 内的最大效应(持续时间为 tao1) C. 与另一荷 Q2(t)在 tao 时段内的局部最大效应组合(持续时间为 tao2) D. 余此类推

结构抗力的统计分析
1、抗力——结构或其构件承受作用效应的能力。 2、抗力的两种形式 抗力是与作用效应相对应的 承载力:作用效应为内力(抵抗内力) 刚 度:作用效应为变形(抵抗变形) 3、结构抗力的四个层次 整体结构抗力、结构构件抗力、构件截面抗力以及 截面各点抗力。 目前:变形验算时,主要针对整体结构和构件 承载力验算,主要针对结构构件及其截面 影响抗力的主要因素 1)材料性能的不确定性 Xm; 由于材料本身品质的差异,以及制作工艺,环境条件等因素引起的材料性能的变异 2)几何参数的不确定性 Xa 由于制作和安装方面的原因,结构构件的尺寸会出现偏差,制作和安装后的实际结构与设 计中预期的构件几何特征会有差异。 3)计算模式的不确定性 Xp 抗力计算中采用的基本假定不完全复合实际或计算公式的近似等引起的变异性。

结构可靠度分析
土木工程结构设计方法的发展 1、容许应力设计法——截面内任一点的应力不超过材料的容许应力。 2、破损阶段设计法 3、多系数极限状态设计法 4、基于可靠理论的概率极限状态设计法

结构可靠度基本概念

《统一标准》 :结构在设计使用年限内,应满足下列功能: 1)在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用 2)在正常使用时具有良好的工作性能 3)在正常维护下具有足够的耐久性 4)在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。 1 和 4 为结构的安全性 ,2)为结构的适用性,3)为结构的耐久性 统称为结构的可靠性 设计基准期: 《统一标准》 :为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。 一般建筑结构为 50 年,桥梁 100 年 设计使用年限 《统一标准》 :设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。即在 正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的年限。 普通房屋和构筑物:50 年 纪念性建筑和特别重要的建筑结构:100 年 结构的极限状态 整个结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,该特定 状态为该功能的极限状态 承载力极限状态:对应最大承载力或不适于继续承载的变形 1)整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆) 2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏 3)结构转变为机动体系 4)结构或构件丧失稳定(地基承载力) 正常使用极限状态:对应正常使用或耐久性能 1)影响正常使用或外观的变形 2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(裂缝) 3)影响正常使用的震动 4)影响正常使用的其它特定状态

结构可靠性与可靠度
可靠性:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力( 《统一标准》。 ) 可靠度: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( 《统一标准》 。 ) 是可靠性的概率量度 规定的时间——一般指结构设计基准期,在同样条件下,规定时间越长,荷载效应越大, 而影响结构抗力的材料性能指标越小,则结构的可靠度越低。 规定的条件——指正常设计、正常施工、正常使用条件,不考虑人为错误或过失因素。

结构可靠度分析的实用方法
仅依据各基本随机变量的统计参数以及各自的概率分布函数进行结构可靠度分析。 中心点法的优缺点 1)仅利用基本随机变量的统计参数(均值和方差) 实用方便

2)没有考虑有关基本变量分布类型的信息 3)由于在中心点处取功能函数的线性近似,由此得到的可靠指标一般不为标准空间原点 到极限状态曲面的最短距离。 结构体系的可靠度 基本概念 1.结构构件的失效性质 脆性破坏——失效后完全丧失功能 延性破坏——失效后仍能维持原有功能 2.结构体系的失效模型 串联模型——任意构件失效,则整个结构失效 并联模型——有构件失效,但仍能维持结构功能 串并联模型——有多种失效模式 结构概率可靠度设计 目标可靠度 结构设计的目标可靠度的大小对结构的设计结果影响很大。 考虑四个方面的因素: 1)公众心理 2)结构重要性 3)结构破坏的性质 4)社会经济承受能力


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