2019《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》試題參考答案5_第1頁(yè)
2019《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》試題參考答案5_第2頁(yè)
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1、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法試題 +參考答案5一、簡(jiǎn)答題(每小題 6分,共計(jì)36分).試?yán)L圖說明結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)P的幾何意義??煽恐笜?biāo)B是標(biāo)準(zhǔn)空間R-S坐標(biāo)系中坐標(biāo)原點(diǎn)到極限狀態(tài)曲面 Z = 0的最短距離。.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(gè)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(jì)算公式。非正態(tài)隨機(jī)變量當(dāng)量正態(tài)化的兩個(gè)基本條件:在設(shè)計(jì)點(diǎn) Xi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(jì)算公式分別為:.簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式包括哪些內(nèi)容,并

2、列出具體表達(dá)式。(1)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式(2)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式1)標(biāo)準(zhǔn)組合設(shè)計(jì)表達(dá)式2)頻遇組合設(shè)計(jì)表達(dá)式3)準(zhǔn)永久組合設(shè)計(jì)表達(dá)式.簡(jiǎn)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(jì)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(jì)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(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)結(jié)構(gòu)上時(shí)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(jì)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(shí)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

3、種以上的可變荷載時(shí),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。.簡(jiǎn)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:m = fj fk = fr/ ft / fk = 0幾何參數(shù)的隨機(jī)性:g =a/ak計(jì)算模式的隨機(jī)性:p =R/Rc結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的概率模型:R = p Rc(fr1,|l|, frn,ai,HI,ai).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(gè)界限 值的物理意義。n TOC o 1-5 h z 具有正相關(guān)的串聯(lián)系統(tǒng):max Pfi Pf 工4 =1 =75 =1

4、,故有:(12分)已知某地區(qū)年最大風(fēng)速服從極值I型分布,通過大量觀測(cè),統(tǒng)計(jì) 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(jì)算100年一遇的最大風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)值;(3)計(jì)算100年一遇最大風(fēng)速不被超越的概率 Pk 0 (設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T=50年)已知:極值I型概率分布函數(shù)為F (x) =expexp-a(xu),其分布參數(shù)為:(1)解答(4分)解答(4分)解答(4分)(15分)已知某懸臂鋼梁受均布荷載q作用(如圖所示),其均值和變異系數(shù)分別為為=2.5KN/m, Vq=0.20;鋼梁截面的塑性抵抗矩 W為確定性量,W =88

5、4.9 MlO.m3 ;材料屈服強(qiáng)度 fy的均值Nfy =262MPa的,變異系數(shù)為Vfy =0.10。(1)列出梁周端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)。q(1)解答(5泄26A(2)解答(10分% = J(884.9 父妨叫J2 4(50%)2 10m7二 .(884.9 10,0.1 26.2)2 (50 0.2 2.5)2 =25.1073kN(15分)一偏心受壓鋼構(gòu)件的極限狀態(tài)方程 R-Sg-Sw=0,其中R為結(jié)構(gòu) 的抗力(服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布),Sg為恒荷載效應(yīng)(服從正態(tài)分布),Sw為風(fēng)荷 載效應(yīng)(服從極值I型分布)。已知R、Sg和Sw的偏差系數(shù)和變異系數(shù)

6、分別為:% =1.22, Vr =0.16; %g=1.04, VSG =0.06;九J =0.998, V/ =0.192荷載效應(yīng)比P = Sw/SGk =2,安全系數(shù)K=1.41。采用JC法校準(zhǔn)我國(guó)TJ9-74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(jì)算公式。Rk =K(&k +Swk),假設(shè) Sg1,則 Sk = %S =1 , R =1.41黑2 = 2.82 ,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:Z = R - Sg - Sw ,第四步(3分):列出當(dāng)量正態(tài)化公

7、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(jiǎn)述題(共計(jì)14分)簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了哪幾個(gè)發(fā)展階段,并說明每個(gè)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)。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(jì)之間的關(guān)系。.簡(jiǎn)述部分參考答案(9分):(1)容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法:仃引T=Omax/K ,采用線彈性理論,所有影響結(jié)構(gòu)安全的各種可能影響因素都集中在單一的安全系數(shù)K中考慮,安全系數(shù)K靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。(2)破損階段設(shè)計(jì)法:kSR,考慮構(gòu)件截面的全部應(yīng)力狀態(tài),無法對(duì) 不同變異特性的荷載區(qū)別對(duì)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(jì)法:水準(zhǔn)一一半概率設(shè)計(jì)法,包括多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和單系數(shù)極限狀態(tài) 設(shè)計(jì)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(jì)進(jìn)行設(shè) 計(jì),材料強(qiáng)度系數(shù)及某些荷載系數(shù)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定。水準(zhǔn)二 一近似概率設(shè)計(jì)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(jì)方法確定基本變量 的概率分布類型及統(tǒng)計(jì)參數(shù),采用分項(xiàng)系數(shù)的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。.發(fā)揮部分參考答案(5分):根據(jù)答題者的發(fā)揮情況,適當(dāng)給分

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