第7章 荷载的统计分析

第一章荷载类型1、荷载与作用的概念？2、说明直接作用与间接作用的区别？3、作用（或荷载）的分类？ 5、结构设计的目标是什么？4、按随时间的变异分类，作用可分为永久作用、可变作用和偶然作用，说明每一种作用具体包括哪些作用？（p2）第二章重力1、土的重度与有效重度有何区别？2、影响基本雪压的主要因素有哪些？3、说明影响屋面雪压的主要因素？4、概念：基本雪压土的自重应力雪压楼面活荷载5、我国是按年一遇确定的基本雪压分布图。

6、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对均布活荷载取值加以折减？7、车辆荷载的标准形式有哪两种？ 8、影响雪重度的因素？注：要求会计算双坡屋面的雪荷载标准值，会计算传递到梁墙柱上的楼面活荷载标准值的大小。

第三章侧压力1、土的侧压力的定义。

2．根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为哪几类？并说明他们各自的定义。

3、侧压力包括哪些力？第四章风荷载1、说明风速与风压的关系？2、概念：风压基本风压风剖面（p44）3、基本风压通常应符合哪五项规定？4、说明影响基本风压的主要因素？5、顺风向平均风与脉动风的联系与区别？（p21）6、顺风向总风压的表达式并说明表达式中各字母的含义。

7、说明风载体型系数、风压高度变化系数、风振系数的意义。

8、在什么条件下需考虑结构横风向风效应？9、解释结构风致驰震现象。

10、计算题：教材例4－1和例4－3、4-4。

注：要求会计算风荷载标准值（p180）第五章地震作用1、地震有哪些类型？2、构造地震是怎样产生的？3、震级与烈度的概念？4、震级与烈度的关系？（P75）5、表征地面运动特征的主要物理量有哪些？（p78）6、影响地面运动频谱的主要因素有哪些？（p79）7、地震反应谱的实质是什么？（p82）8、影响地震反应谱的主要因素有哪些？9、我国设防烈度、基本烈度的定义9、说明振型分解反应谱法的主要理论基础。

10、说明底部剪力法的计算基本假定。

第07章_荷载的统计分析荷载的统计分析是结构设计中一个重要的环节，通过对荷载的统计分析可以得到荷载的概率分布和统计特性，从而指导结构的设计和安全评估。

本章将介绍荷载的概率统计分析方法、荷载的随机过程模型、荷载概率分布的确定方法及其在结构工程中的应用。

07.1荷载的概率统计分析方法荷载的概率统计分析方法主要包括规定值法、灵敏度分析法和蒙特卡洛模拟法。

规定值法是指按照规范中给定的规定值进行分析和设计，适用于荷载的概率分布已经明确且特征值已确定的情况。

灵敏度分析法是通过分析结构响应对荷载参数的敏感性，来确定荷载概率分布的方法。

蒙特卡洛模拟法是一种基于随机模型的数值计算方法，通过生成大量的随机样本，模拟荷载的概率分布和统计特性。

07.2荷载的随机过程模型荷载的随机过程模型是对荷载随时间变化的统计特性进行描述的数学模型。

荷载的随机过程模型主要有平稳过程模型和非平稳过程模型。

平稳过程模型是指荷载的统计特性不随时间变化，如平稳高斯过程模型、平稳随机过程模型等；非平稳过程模型是指荷载的统计特性随时间变化，如非平稳高斯过程模型、非平稳随机过程模型等。

07.3荷载概率分布的确定方法荷载的概率分布可以通过观测数据、规范规定和实验测试等方法确定。

观测数据是指通过对已有的结构荷载数据进行统计分析得到荷载概率分布。

规范规定是指根据结构荷载的性质和工况，依据规范中的要求确定荷载概率分布。

实验测试是通过对物理模型或原型的荷载进行实际测量，然后通过统计分析得到荷载概率分布。

07.4荷载概率分布在结构工程中的应用荷载概率分布在结构工程中的应用主要包括结构设计和安全评估两方面。

在结构设计中，通过分析荷载的概率分布，确定结构的抗力要求，从而指导结构设计。

在安全评估中，通过比较荷载的概率分布和结构的抗力分布，评估结构的安全性能。

荷载概率分布的应用可以增加结构的安全性和经济性。

综上所述，荷载的统计分析对结构设计和安全评估具有重要的意义。

通过荷载的概率统计分析方法、随机过程模型和概率分布的确定方法，可以得到荷载的概率分布和统计特性，并在结构工程中应用于结构设计和安全评估中。

《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记第一章：荷载类型1.1 荷载与作用荷载是指作用在结构上的各种力，它们可以导致结构的变形、位移或破坏。

荷载通常分为两类：直接作用和间接作用。

1. 直接作用：指直接施加在结构上的力，如人的重量、家具、车辆等。

这些力可以直接作用在结构的某个部分，导致该部分产生应力、应变和变形。

2. 间接作用：指不是直接施加在结构上的力，但会通过结构的一部分传递到另一部分，如温度变化、地震等。

这些力不会直接导致结构产生应力，但会通过结构的变形和位移产生影响。

1.2 作用的分类荷载作用可以分为以下几类：1. 恒载：指在结构使用过程中始终存在的荷载，如结构自重、固定设备等。

恒载的大小和作用点一般不会发生变化。

2. 活载：指在结构使用过程中可能变化的荷载，如人的活动、车辆的行驶等。

活载的大小和作用点可能会随着时间发生变化。

3.偶然荷载：指在结构使用过程中可能发生，但发生概率较小的荷载，如意外事故、爆炸等。

偶然荷载的大小和作用点通常难以预测。

4.地震作用：指地震时地面的震动对结构产生的影响。

地震作用是一种特殊的偶然荷载，其大小和作用点取决于地震的强度和震中距离。

5.风荷载：指风对结构产生的影响。

风荷载的大小和作用点取决于风速、风向和地形等因素。

6.温度作用：指温度变化对结构产生的影响。

温度作用可能导致结构产生膨胀或收缩，从而产生应力、应变和变形。

7.变形作用：指由于地基沉降、结构老化等原因导致结构产生的变形。

变形作用可能会导致结构的应力、应变和位移发生变化。

8.爆炸作用：指由于爆炸事故对结构产生的影响。

爆炸作用通常会导致结构产生局部破坏或整体破坏。

9.浮力作用：指由于水的浮力对结构产生的影响。

浮力作用通常发生在水下结构或浮体结构中。

10.制动力、牵引力与冲击力：指由于车辆行驶、机械运动等原因对结构产生的影响。

这些力可能会导致结构产生振动、噪声和疲劳损伤。

11.预加力：指在施工过程中预先施加在结构上的力，如预应力混凝土结构中的预应力钢筋。

第7章荷载的统计分析荷载的统计分析是结构工程中的重要内容，可以帮助工程师预测和评估结构的性能。

在设计结构时，荷载是需要考虑的关键因素之一，因为荷载的大小和作用方式直接影响结构的安全性和稳定性。

荷载的统计分析包括两个关键方面：荷载特性的确定和荷载效应的估计。

荷载特性是指荷载的大小和作用方式的统计参数，如平均值、标准差和相关系数。

荷载效应是指荷载作用下结构的响应，如变形、应力和振动等。

荷载特性的确定是通过实际测量和统计分析来进行的。

在实际工程中，常常需要根据历史数据、实测数据和经验数据来确定荷载特性。

例如，对于建筑结构而言，可以根据历史数据和建筑规范来确定不同类型荷载的统计参数。

而对于桥梁结构而言，可以通过桥梁负荷试验和大量实测数据来确定荷载特性。

荷载效应的估计是通过结构分析和荷载影响计算来进行的。

结构分析可以采用有限元方法、弹性力学方法和概率分析方法等。

根据设计要求和工程安全等级，可以对荷载效应进行频率分析、时程分析和静力分析等。

荷载效应的估计可以用于评估结构的强度、刚度和稳定性，从而确定结构的合理设计参数。

在荷载的统计分析中，还需要考虑不同类型荷载的组合。

对于建筑结构而言，常常需要考虑风荷载、地震荷载和雪荷载等的组合。

而对于桥梁结构而言，需要考虑车辆荷载、行人荷载和自重荷载等的组合。

合理的荷载组合可以有效地预测结构的性能和安全性，减少结构的不确定性。

荷载的统计分析在结构设计和评估中起着重要的作用。

通过合理的荷载特性确定和荷载效应估计，可以优化结构设计参数，提高结构的安全性和可靠性。

荷载的统计分析也有助于制定合理的建筑规范和标准，提高结构设计和施工的水平。

总之，荷载的统计分析是结构工程中不可或缺的一部分。

通过有效的荷载特性确定和荷载效应估计，可以准确地评估结构的性能和安全性。

荷载的统计分析对于合理设计和评估工程结构具有重要的意义。

《工程结构荷载与可靠度设计原理》复习题第一章荷载类型1.荷载：由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力称为荷载。

2.作用：能使结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种因素总称为作用。

3.荷载与作用的区别与联系.区别：荷载不一定能产生效应，但作用一定能产生效应。

联系：荷载属于作用的范畴。

第二章重力1.土是由土颗粒、水和气体组成的三项非连续介质。

2.雪压：单位面积地面上积雪的自重。

3.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。

第三章侧压力1.根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。

三种土压力的受力特点：（1）静止土压力：挡土墙在土压力作用下，不产生任何方向的位移或转动而保持原有的位置，墙后土体处于弹性平衡状态。

（2）主动土压力：挡土墙在土压力的作用下，背离墙背方向移动或转动时，墙后土压力逐渐减小，当达到某一位移量值时，墙后土体开始下滑，作用在挡土墙上的土压力达到最小值，滑动楔体内应力处于主动极限平衡状态。

（3）被动土压力：挡土墙在外力作用下向墙背方向移动或转动时，墙体挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，墙后土体开始上隆，作用在档土墙上的土压力达到最大值，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态。

2.水对结构物的力学作用表现在对结构物表面产生静水压力和动水压力。

静水压力可能导致结构物的滑动或倾覆；动水压力，会对结构物产生切应力和正应力，同时还可能引起结构物的振动，甚至使结构物产生自激振动或共振。

3.（1）冻胀力：在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，这个力称为冻胀力。

（2）冻土：具有负温度或零温度，其中含有冰，且胶结着松散固体颗粒的土，称为冻土。

（3）冻胀原理：水分由下部土体向冻结锋面迁移，使在冻结面上形成了冰夹层和冰透镜体，导致冻层膨胀，底层隆起。

工程结构可靠度习题一、判断题（1对，2错）1 我国目前建筑结构设计规范所采用的是基于概率论的极限状态设计法。

（1）2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，称为结构的可靠度。

（2） 3当功能函数Z>0时，结构处于失效状态。

（2）4结构可靠度指标β与失效概率f P 有直接对应关系，具有与f P 相同的物理意义。

（1） 5荷载的标准值等于荷载的平均值。

（2）6 相对于原来的安全系数，可靠指标更全面的反映了随机性的变化。

（1）7结构上的作用按空间位置的变异可分为静态作用和动态作用。

（2）8办公楼中室内的家具、设备、办公用品等重量属于持久性活荷载。

（1）9 雪荷载一般认为是固定的可变作用。

（1）10 静力荷载不具有随机性。

（2）11 无论是临时性楼面活荷载还是持久性楼面活荷载都假定为服从极值I 型分布。

（1）12当风以一定的速度向前运动遇到阻塞时，将对阻塞物产生压力，即风压。

它只与风速有关。

（2）13多种可变荷载效应的组合，是寻求几种荷载效应随机过程叠加后的统计特征问题。

（1） 14 结构设计的总要求是：结构的抗力R 应大于或等于结构上作用的荷载。

（2）15在确定设计基准期内荷载最大值的概率分布时，可将其视为随机变量模型。

（1）二、填空题1 结构设计方法经过了以下几个演变阶段：___容许应力法______、__破坏阶段法______及__极限状态法______。

2 极限状态设计法共分以下三个水准：_半经验半概率________、_近似概率_______及___极限概率_____。

3 一简支梁跨度为4米，其上作用有集中力P 和均布力q ，他们的统计参数分别为：10P kN μ=，0.1P δ=，2/q kN m μ=，0.15q δ=，则荷载所产生的跨中弯距的均值为_________.kN m ，方差为_________。

4 结构需满足的功能有：___安全性______、___耐久性_____及__适用性______。

第六章荷载的统计分析荷载是指作用在结构上的各种外力和外载荷，包括静载、动载和温度荷载等。

荷载的统计分析是指对不确定性荷载进行统计学分析，以确定设计和评估结构时所需的设计荷载。

1.荷载的分类荷载可分为静态荷载和动态荷载。

静态荷载是指结构在平衡状态下的荷载，如常规荷载和温度荷载等；动态荷载是指结构在运动状态下的作用荷载，如风荷载和地震荷载等。

静态荷载和动态荷载都具有一定的随机性，因此需要进行统计分析。

2.荷载的概率密度函数概率密度函数是描述随机变量取值概率分布的函数。

对于荷载的概率密度函数的确定，可通过实测数据和经验公式等方法进行。

在实际工程中，通常采用正态分布、对数正态分布或极值分布等概率密度函数来描述荷载的随机性。

3.荷载的统计参数对于随机变量X的概率分布函数F(x)，其均值E(X)、方差Var(X)和标准差σ(X)分别表示为：E(X) = ∫x·f(x)dxVar(X) = ∫(x-E(X))^2·f(x)dxσ(X) = √Var(X)其中，f(x)为X的概率密度函数。

荷载的均值表示荷载的平均水平，方差表示荷载的波动程度，标准差表示荷载离散程度的一个度量。

这些统计参数对于结构的设计和评估非常重要，可以为结构提供合理的安全保证。

4.荷载的组合在实际工程中，结构承受多种荷载的组合作用，需要通过荷载组合来确定设计荷载。

通常采用极限状态设计理论，即将不同荷载的作用效果取最不利情况进行组合，以确保结构在可能出现的最不利荷载组合下满足设计要求。

5.荷载的可靠度分析荷载的可靠度分析是指对设计荷载的可靠性进行分析评估，以确定结构的可靠性水平。

可靠度分析通常采用强度和荷载的双参数形式进行，其中强度是指结构的强度水平，荷载是指结构的作用荷载。

可靠度指标可通过可靠度指数β、可靠度指数指数β、可靠性指标CV和失效概率Pf等来表示。

荷载的统计分析是结构工程中一个十分重要的内容，对结构的设计和评估具有重要的指导作用。