工程結構荷載與可靠度設計原理復習提綱

1、工程結構荷載與可靠度設計原理復習題第一章 荷載類型1.荷載：由爆炸、運動物體的沖擊、制動或離心作用等產生的作用在結構上的其他物體的慣性力也均稱為荷載。2.作用：能使結構產生效應（結構或構件的內力、應力、位移、應變、裂縫等）的各種因素總稱為作用。3.荷載與作用的區(qū)別與聯系.區(qū)別：荷載不一定能產生效應，但作用一定能產生效應。聯系：作用屬于荷載的范疇。第二章 重力1.土是由土顆粒、水和氣體組成的三項非連續(xù)介質。2.雪壓：單位面積地面上積雪的自重。3.基本雪壓：當地空曠平坦地面上根據氣象記錄資料經統(tǒng)計得到的在結構使用期間可能出現的最大雪壓值。第三章 側壓力1.根據擋土墻的位移情況和墻后土體所處的應力狀

2、態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力。三種土壓力的受力特點：（1）靜止土壓力：擋土墻在土壓力作用下，不產生任何方向的位移或轉動而保持原有的位置，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。（2）主動土壓力：擋土墻在土壓力的作用下，背離墻背方向移動或轉動時，墻后土壓力逐漸減小，當達到某一位移量值時，墻后土體開始下滑，作用在擋土墻上的土壓力達到最小值，滑動楔體內應力處于主動極限平衡狀態(tài)。（3）被動土壓力：擋土墻在外力作用下向墻背方向移動或轉動時，墻體擠壓土體，墻后土壓力逐漸增大，當達到某一位移時，墻后土體開始上隆，作用在檔土墻上的土壓力達到最大值，滑動楔體內應力處于被動極限平衡狀態(tài)。2.水對結構物的力

3、學作用表現在對結構物表面產生靜水壓力和動水壓力。靜水壓力可能導致結構物的滑動或傾覆；動水壓力，會對結構物產生切應力和正應力，同時還可能引起結構物的振動，甚至使結構物產生自激振動或共振。3.（1）凍脹力：在封閉體系中，由于土體初始含水量凍結，體積膨脹產生向四面擴張的內應力，這個力稱為凍脹力。（2）凍土：具有負溫度或零溫度，其中含有冰，且膠結著松散固體顆粒的土，稱為凍土。（3）凍脹現象：冬季低溫時結構物開裂、斷裂，嚴重者造成結構物傾覆等；春融期間地基沉降，對結構產生形變作用的附加荷載。（4）影響凍土的因素：土顆粒的大小和土顆粒外形。第四章 風荷載1.基本風壓：按規(guī)定的地貌、高度、時距等量測的風速所

4、確定的風壓稱為基本風壓。通常應符合以下五個規(guī)定：標準高度的規(guī)定、地貌的規(guī)定、工稱風速的時距、最大風速的樣本時間和基本風速 重現期。2.風效應可以分為順風向結構風效應和橫風向結構風效應兩種。3.速度為的風流經任意截面物體，都將產生三個力：物體單位長度上的順風向力pD、橫風向力PL以及扭力矩PM。第五章 地震作用1.地震按其產生的原因，可分為火山地震、陷落地震和構造地震。2.（1）震源：即發(fā)震點，是指巖層斷裂處。（2）震中：震源正上方的。（3）震源深度：震中至震源的距離。（4）震中距：地面某處到震中的距離。（5）震級：衡量一次地震規(guī)模大小的數量等級。（6）地震能：一次地震所釋放的能量。3.烈度與震

5、級的關系烈度與震級雖是兩個不同的概念，但一次地震發(fā)生，震級是一定的，對于確定地點上的烈度也是一定的，且定性上震級越大，確定地點上的烈度也越大。震中一般是一次地震烈度的最大地區(qū) ，其烈度與震級和震源深度有關。在環(huán)境條件基本相同的情況下，震級越大、震源深度越小，則震中烈度越高。根據我國的地震資料，對于發(fā)生最多的淺源地震，可建立震中烈度I0與震級M的近似關系：對于非震中區(qū)，可利用烈度隨震中距衰減的關系，建立烈度與震級的關系。一般烈度衰減關系為：式中由式知，地震烈度隨震中距按對數規(guī)律衰減。一般平原地區(qū)衰減快，山區(qū)衰減慢，則平原地區(qū)c值大于山區(qū)。另外，震級越大，烈度衰減越快?？梢?，參數c與地貌、震級等因

6、素有關。將式代入式得上式為任意地點烈度與震級間的數值關系式。4.地震波分為在地球內部傳播的體波和在地面附近傳播的面波。第七章 荷載的統(tǒng)計分析1.平穩(wěn)二項隨機過程荷載模型的假定為：（1）根據荷載每變動一次作用在結構上的時間長短，將設計基準期等分為個相等的時段，或認為設計基準期內荷載均勻變動次。（2）在每個時段內，荷載出現（即）的概率為，不出現（即）的概率為；（3）在每一時段內，荷載出現時，其幅值是非負的隨機變量，且在不同時段上概率分布是相同的，記時段內的荷載概率分布（也稱為任意時點荷載分布）為；（4）不同時段上的荷載幅值隨機變量相互獨立，且與在時段上是否出現荷載無關。2.一般可變荷載有如下代表值

7、：標準值、準永久值、頻遇值和組合值。3.結構荷載效應是指作用在結構上的荷載所產生的內力、變形、應變等。第八章 結構抗力的統(tǒng)計分析影響結構構件抗力的因素很多，主要因素有三種，即：材料性能的不定性，幾何參數的不定性，計算模式的不定性。形成原因：（1）材料性能的不定性是由于材料本身品質的差異，以及制作工藝、環(huán)境條件等因素引起的材料性能的變異，導致了材料性能的不定性。（2）幾何參數的不定性是由于制作和安裝方面的原因，結構構件的尺寸會出現偏差，制作安裝后的實際結構與設計中預期的構件幾何特征會有差異。（3）計算模式的不定性主要是由抗力計算中采用的基本假定不完全符合實際或計算公式的近似等引起的變異性。第九章

8、 結構可靠度分析1.結構可靠度是指結構在規(guī)定的時間（一般指結構設計基準期，目前世界上大多數國家普通結構的設計基準期均為50年）內，在規(guī)定的條件（指正常設計、正常施工、正常使用條件，不考慮認為錯誤或過失因素）下，完成預定功能的概率。2. 結構可靠；結構失效； 結構處于極限狀態(tài)3.中心點法的優(yōu)缺點：P1464.可靠指標和功能函數（P138-P139）5.結構體系失效模型（P152）第十章 結構概率可靠度設計法1.（1）荷載能力極限狀態(tài)設計式 式中 結構重要性系數 荷載效應組合的設計值 結構構件抗力的設計值，按不同結構的有關規(guī)范確定。說明：荷載效應組合的設計值應從下列組合值中取最不利值確定：由可變荷

9、載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合上述荷載效應組合中的荷載分項系數，按下列規(guī)定采用：永久荷載的分項系數1）當其效應對結構不利時對由可變荷載效應控制的組合，應取1.2；對由永久荷載效應控制的組合，應取1.35；2）當其效應對結構有利時一般情況應取1.0；對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算時，應取0.9.可變荷載的分項系數一般應取1.4；對標準值大于的工業(yè)房屋樓面結構的活載應取1.3.（2）正常使用極限狀態(tài)設計表達式 式中 結構或結構構件體達到正常使用要求的規(guī)定限值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應力等的限值。說明：（1）對于標準組合 （2）對于頻遇組合 （3）對于準永久組合 其中 可變荷載的組合

10、值系數；可變荷載的頻遇值系數；可變荷載的準永久值系數對于一般住宅和辦公樓的樓面活荷載，其組合值、頻遇值和永久值系數分別為0.7、0.5、0.4；對于風荷載，其組合值、頻遇值和永久值系數分別為0.6、0.4、0.2.（1）由于各國荷載和抗力標準值確定的方式不同，設計目標可靠度的水準也有差異，因此不同國家結構設計表達式的分項數值取值均不一致。（2）各個國家的荷載分項系數、抗力分項系數和荷載標準值和抗力標準值是配套使用的，它們作為設計表達式中的一個整體有確定的概率可靠度意義。千萬不能采用一個國家的荷載標準或抗力標準值，而套用另一個國家的設計表達式進行結構設計。計算題1.已知某擋土墻高度=8.0m,墻

11、背豎直、光滑，填土表面水平。墻后填土為無黏性中砂，重度=18.0,有效內摩擦角=30。試計算作用在擋土墻上的靜止土壓力和主動土壓力?！窘狻浚?）靜止土壓力=288.0點位于距墻底/3=2.67m處。（2）主動土壓力=192點位于距墻底/3=2.67m處。2.已知一個三層剪切型結構，如圖計2-1所示。已知該結構的各階段周期和振型為、，設計反應譜的有關參數為，。（1）采用振型分解反應譜法求該三層剪切型結構在地震作用下的底部最大剪力和頂部最大位移。（2）采用底部剪力法計算地震作用下結構底部最大剪力和頂部最大位移。圖計2-1 三層剪切型結構【解】(1)求有關參數各階地震影響系數=0.16各階振型參與參

12、數=各階振型地震作用第一振型地震作用第二振型地震作用 第三振型地震作用 求最大底部剪力各振型地震作用產生的底部剪力為通過振型組合求最大底部剪力若只取前兩階振型反應組合，可得求最大頂部位移各振型地震作用產生的頂部位移為通過振型組合求最大頂部位移若只取前兩階振型反應組合，可得（2）求底部剪力結構總重力荷載為因結構質點數=31，近似取，則各質點地震作用不考慮高階振型影響，則頂部位移3.求Q235沸騰鋼屈服強度的統(tǒng)計參數已知：試件材料屈服強度的平均值，標準差。由于加荷速度及上、下屈服點的差別，構件中材料的屈服強度低于試件材料的屈服強度，經統(tǒng)計，兩者比值的均值，標準差。規(guī)范規(guī)定的構件材料屈服強度值為?！窘狻?.已知：一種鋼管的外徑D的均值為，變異系數，壁厚t的均值，變異系數。求該鋼管面積的統(tǒng)計參數?！窘狻夸摴苊娣e的表達式為鋼管面積的均值為鋼管面積的方差為因 則=而因此鋼管面積的變異系數為5