荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法》試題 參考答案

1、.荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法試題+參考答案5一、簡答題（每小題6分，共計36分）1. 試?yán)L圖說明結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)的幾何意義?？煽恐笜?biāo)是標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)原點到極限狀態(tài)曲面的最短距離。2. 試?yán)L圖說明非正態(tài)隨機(jī)變量當(dāng)量正態(tài)化的兩個基本條件，并列出當(dāng)量正態(tài)化隨機(jī)變量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差的計算公式。非正態(tài)隨機(jī)變量當(dāng)量正態(tài)化的兩個基本條件：在設(shè)計點處，（1）當(dāng)量正態(tài)分布變量與原非正態(tài)分布變量的概率分布值（尾部面積）相等，即（2）當(dāng)量正態(tài)分布變量與原非正態(tài)分布變量的概率密度函數(shù)值（縱坐標(biāo)）相等，即當(dāng)量正態(tài)化隨機(jī)變量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差的計算公式分別為： 3. 簡述結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度設(shè)計的實用表達(dá)式包括哪些內(nèi)容，并列出具體表達(dá)式。

2、(1) 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式(2) 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式1) 標(biāo)準(zhǔn)組合設(shè)計表達(dá)式2) 頻遇組合設(shè)計表達(dá)式3) 準(zhǔn)永久組合設(shè)計表達(dá)式4. 簡述荷載代表值有哪些類型，并說明每種代表值的確定方法。標(biāo)準(zhǔn)值（或特征值）：設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的最大荷載值。有兩種確定方法：根據(jù)設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載最大值概率分布的某一分位數(shù)確定，或者根據(jù)荷載值的重現(xiàn)期確定。頻遇值：設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)結(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)的較大可變荷載值?？筛鶕?jù)可變荷載超越頻率值的持續(xù)期或次數(shù)來確定。準(zhǔn)永久值：設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的可變荷載值?？筛鶕?jù)可變荷載達(dá)到或超過準(zhǔn)永久值的總持續(xù)時間來準(zhǔn)永久值系數(shù)。組合值：作用在結(jié)構(gòu)上有兩種或兩種以

3、上的可變荷載時，荷載的代表值可采用其組合值，組合值系數(shù)可根據(jù)校準(zhǔn)法來確定。5. 簡述影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力隨機(jī)性的幾類因素，并說明每一類因素主要包括哪些內(nèi)容。影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力隨機(jī)性的主要影響因素有：材料性能的隨機(jī)性：幾何參數(shù)的隨機(jī)性：計算模式的隨機(jī)性：結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的概率模型：6. 列出具有正相關(guān)的串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的一階界限公式，并說明每個界限值的物理意義。具有正相關(guān)的串聯(lián)系統(tǒng)：，下限是所有單元完全相關(guān)時系統(tǒng)的失效概率，上限是所有單元完全獨立時系統(tǒng)的失效概率。具有正相關(guān)的并聯(lián)系統(tǒng)：，下限是所有單元完全獨立時系統(tǒng)的失效概率，上限是所有單元完全相關(guān)時系統(tǒng)的失效概率。二、計算題（共計50分）1.（8分）某

4、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮的荷載有：恒荷載、持久性活荷載、臨時性活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載。已知設(shè)計基準(zhǔn)期年，恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載和雪荷載的分時段長度分別取為50年、10年、1年、1年。試按照J(rèn)CSS組合規(guī)則，列出上述荷載的組合表達(dá)式。解答（每個2分）：因，故有：2.（12分）已知某地區(qū)年最大風(fēng)速服從極值型分布，通過大量觀測，統(tǒng)計得出該地區(qū)年最大風(fēng)速樣本的平均值為18.9m/s，標(biāo)準(zhǔn)差為2.5m/s。（1） 求出該地區(qū)50年最大風(fēng)速的概率分布函數(shù)； （2） 計算100年一遇的最大風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)值；（3） 計算100年一遇最大風(fēng)速不被超越的概率。（設(shè)計基準(zhǔn)期年）已知：極值型概率分布函數(shù)為，其分布參數(shù)為：，(

5、1) 解答（4分）(2) 解答（4分）, ,(3) 解答（4分） ,3.（15分）已知某懸臂鋼梁受均布荷載作用（如圖所示），其均值和變異系數(shù)分別為，；鋼梁截面的塑性抵抗矩為確定性量，；材料屈服強(qiáng)度的均值的，變異系數(shù)為。（1） 列出梁固端B處彎曲破壞的功能函數(shù)；（2） 根據(jù)該功能函數(shù)求B端截面的可靠指標(biāo)。ABq10m(1) 解答（5分）(2) 解答（10分）4.（15分）一偏心受壓鋼構(gòu)件的極限狀態(tài)方程，其中為結(jié)構(gòu)的抗力（服從對數(shù)正態(tài)分布），為恒荷載效應(yīng)（服從正態(tài)分布），為風(fēng)荷載效應(yīng)（服從極值I型分布）。已知、和的偏差系數(shù)和變異系數(shù)分別為：，；，；，。荷載效應(yīng)比，安全系數(shù)。采用JC法校準(zhǔn)我國TJ9

6、-74規(guī)范中偏心受壓鋼構(gòu)件的可靠指標(biāo)（給出二輪迭代過程）。解答：第一步（1分）：假設(shè)荷載比值，列出抗力標(biāo)準(zhǔn)值計算公式。，假設(shè)，則，第二步（2分）：求出各變量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。，第三步（1分）：列出極限狀態(tài)方程構(gòu)件的極限狀態(tài)方程為：，第四步（3分）：列出當(dāng)量正態(tài)化公式第五步（1分）：求出方向余弦第六步（4分）：第一次迭代，第七步（3分）：列出第二輪迭代過程三、簡述題（共計14分）簡述結(jié)構(gòu)設(shè)計方法經(jīng)歷了哪幾個發(fā)展階段，并說明每個階段結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的主要特點。結(jié)合學(xué)過的專業(yè)課程，試論述結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的關(guān)系。1. 簡述部分參考答案（9分）：（1）容許應(yīng)力設(shè)計法：，采用線彈性理論，所有影響結(jié)構(gòu)安

7、全的各種可能影響因素都集中在單一的安全系數(shù)中考慮，安全系數(shù)靠經(jīng)驗估計。（2）破損階段設(shè)計法：，考慮構(gòu)件截面的全部應(yīng)力狀態(tài)，無法對不同變異特性的荷載區(qū)別對待，荷載標(biāo)準(zhǔn)值的取法沒有明確的理論基礎(chǔ)。（3）極限狀態(tài)設(shè)計法：水準(zhǔn)一 半概率設(shè)計法，包括多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法和單系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法，明確規(guī)定結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計進(jìn)行設(shè)計，材料強(qiáng)度系數(shù)及某些荷載系數(shù)用數(shù)理統(tǒng)計方法確定。水準(zhǔn)二 近似概率設(shè)計法，賦予結(jié)構(gòu)可靠度以概率含義，建立了結(jié)構(gòu)可靠度與極限狀態(tài)方程之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，用概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法確定基本變量的概率分布類型及統(tǒng)計參數(shù)，采用分項系數(shù)的實用設(shè)計表達(dá)式。2. 發(fā)揮部分參考答案

8、（5分）：根據(jù)答題者的發(fā)揮情況，適當(dāng)給分。若能夠結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，闡述結(jié)構(gòu)可靠度和結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系得比較恰當(dāng)者，可給5分，一般者給4分。若沒有結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，但也闡述了結(jié)構(gòu)可靠度和結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系，較好者給3分，一般者給2分，較差者給1分。不能闡述兩者之間的關(guān)系，按0分處理。.;urban area 2.5.2 Yibin city in Yibin city, according to resource and environment characteristics Urban population and urban spatial distribution, spatial distribut

9、ion of industries, major infrastructure Corridor layout, combined with the future development trend of synthetic judgments, planning, urban spatial structure of urban system can be summarized as: "a pole along the two axes". "A" refers to the metropolitan area along the Yangtze R

10、iver, is the core area of the development of the city. Plans to build for the Yangtze River economic belt on the pillar, advancing along the . Guanghe River, Yiliang, prestige of the external cohesion of zhaotong, Yunnan, internal connecting Yibin city to the North. The Sichuan-Yunnan-Guizhou border

11、 area of Yibin, in the city of zhaotong, liupanshui three, zhaotong city, the most populous and most extensive regions, the most economically backward, to the North in Wumeng mountain area of yanjin, shuifu, suijiang counties radiation power is relatively weak. Yibin city and infrastructure in such

12、areas should be strengthened and docking, extending southward to public services, promote the development of mineral resources in Northeast Yunnan, expand our economic hinterland, driving synchronous lifting in Sichuan-Yunnan-Guizhou border area. This urban axis with mineral resource advantages, foc

13、us on the development of advanced technology, comprehensive utilization of resources of higher energy, new building materials, chemical industry, developing new energy and mining towns. Urban space organization-in gongxian County, Gao, junlian County Center for area organizations, improve, Gao, Gong, junlian County comprehensive services, and promoting regional economic development and population growth of the agglomeration. Along the main traffic arteries to implement "point