2019《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》試題參考答案5

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