《荷载与结构设计方法》试题参考答案5

1.（8分）某民用建筑结构设计时考虑的荷载有：恒荷载G 、持久性活荷载1()L t 、临时性活荷载2()L t 、风荷载()Y W t 、雪荷载()S W t 。

已知设计基准期50T =年，恒荷载、活荷载、风荷载和雪荷载的分时段长度τ分别取为50年、10年、1年、1年。

试按照JCSS 组合规则，列出上述荷载的组合表达式。

解答（每个2分）：因1234550101011τττττ=>===>===，故有：112234[0,]max ()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t t S S S t S t S t S t τττ∈∈∈∈=++++212230[0,]()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t S S S t S t S t S t ττ∈∈∈=++++312200[0,]()()max ()max ()Y S M G L L W W t T t S S S t S t S t S t τ∈∈=++++412000[0,]()()()max ()Y S M G L L W W t T S S S t S t S t S t ∈=++++2.（12分）已知某地区年最大风速服从极值Ⅰ型分布，通过大量观测，统计得出该地区年最大风速样本的平均值为18.9m/s ，标准差为2.5m/s 。

（1） 求出该地区50年最大风速的概率分布函数； （2） 计算100年一遇的最大风速标准值；（3） 计算100年一遇最大风速不被超越的概率k p 。

（设计基准期50=T 年）已知：极值Ⅰ型概率分布函数为)]}(exp[exp{)(u x x F ---=α，其分布参数为：αμ5772.0-=X u ，Xσα2825.1=(ln )()[()]exp exp exp exp exp exp T T V V T T x u x u T F x F x T x u αααα⎧-⎫⎧-+⎫⎡⎤⎡⎤==--=--⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭⎩⎭⎧⎫⎡⎤-⎪⎪=--⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭50T = 1.2825/ 1.2825/2.50.514T αασ====ln 0.5772ln 19.7878T u u T T αμαα=+=-+=19.7878()exp exp 0.514T V x F x ⎧-⎫⎡⎤=--⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(2) 解答（4分）1()1V kF x T =-, 1111(1)ln ln(1)V k k x F u T T α-⎧⎫⎡⎤⎪⎪=-=----⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭,100k T =,10011ln ln(1)8.8273/100V u m s α⎧⎫⎡⎤=----=⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(3) 解答（4分）1(1)Tk kp T =- 50T =,100k T =,501(1)0.6050100k p =-=3.（15分）已知某悬臂钢梁受均布荷载q 作用（如图所示），其均值和变异系数分别为 2.5/q KN m μ=，0.20q V =；钢梁截面的塑性抵抗矩W 为确定性量，33884.910W m -=⨯；材料屈服强度y f 的均值262y f MPa μ=的，变异系数为0.10y f V =。

《荷载与结构设计方法》试题+参考答案4一、填空题（每空1分，共计20分）1. 当功能函数服从 正态分布 时，可靠指标与失效概率具有一一对应关系。

2结构构件可靠度计算的一次二阶矩法包括 中心点法 和 验算点法 。

3. 结构可靠指标β的几何意义是 随机变量空间坐标原点到极限状态曲面的最短距离。

随机变量标准空间坐标原点到极限状态曲面的最短距离。

4. 荷载简单组合是 恒荷载 与 可变荷载 的组合。

5. 确定结构目标可靠度水准的方法有 事故对比法 、 校准法 和 优化法 。

6. 荷载的代表值一般包括 标准值 、 组合值 、 频遇值 和 准永久值 。

7. 荷载效应组合规则一般有 、 、和 。

8. 我国“建筑结构可靠度设计统一标准”（GB50068—2001）将设计状况分为 、 和 。

9. 荷载效应组合问题的实质是 综合荷载效应最大值的概率分布问题 。

二、判断对错（在括号内：对的画“√”，错的画“×”） （每空2分，共计16分）1. 可靠指标β越大，结构可靠程度越高。

（ 对 ）2. 结构可靠度设计的基准期就是结构的使用期。

（ 错 ）3. 结构的失效概率f P 等于结构抗力R 和荷载效应S 的概率密度干涉面积。

（ 错 ）4. 极限状态方程表达了结构荷载效应与抗力之间的平衡关系。

（ 对 ）5. 结构重要性系数是用来调整不同安全等级结构的目标可靠指标的。

（ 对 ）6. 延性破坏构件的目标可靠指标要大于脆性破坏构件的相应值。

（ 错 ）7. 荷载标准值是设计基准期内在结构上时而出现的较大可变荷载值。

（ 错 ）（最大荷载）8. 对于结构不同的设计状况，均应进行正常使用极限状态设计。

（ 错 ）三、简述题（每小题8分，共计24分）1. 简述结构设计方法经历了哪几个发展阶段，并说明每个阶段结构设计方法的主要特点。

2. 简述影响结构构件抗力随机性的几类因素，并说明每一类因素主要包括哪些内容。

3. 简述结构构件可靠度设计的实用表达式包括哪些内容，并列出具体表达式。

青岛理工大学试卷标准答案及评分标准专用纸2007 ~ _2008_学年第 1 学期荷载与结构设计方法》课程试卷标准答案及评分标准 B 卷专业：土木工程班级2005级1-14班一、选择题（2分×10=20分）1、D2、B3、B4、D5、C6、D7、C8、D9、C10、A二、判断题（1分×20=20分）1、（∨）2、（×）3、（×）4、（∨）5、（∨）6、（∨）7、（×）8、（×）9、（∨）10、（×）11、（∨）12、（×）13、（∨）14、（∨）15、（∨）16、（×）17、（×）18、（∨）19、（×）20、（∨）青岛理工大学试卷标准答案及评分标准专用纸三、 问答题（5分×8=40 分）1、举例说明：什么是可变荷载？什么是永久荷载？答：可变荷载是指在结构设计基准期内其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略。

（2分）例如：车辆重力、风荷载、雪荷载、楼面活荷载。

（0.5分）永久荷载是指在结构设计基准期内其值不随时间变化，或其变化值与平均值相比可以忽略不计。

（2分）例如：结构自重。

（0.5分）2、为什么在计算承受梁板传递至底层墙（或柱）的荷载荷载效应时，当上部楼层较多时，楼面均布活荷载要折减？答：作用在楼面上的活荷载，不可能以标准值的大小同时布满在所有的楼面上，因此在设计梁、墙、柱和基础时，还要考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况，也即在确定梁、墙、柱和基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数后考虑。

（5分）（注：如回答：一般情况下，考虑的楼面面积越大，实际平摊的楼面活荷载越小，故在确定梁、墙、柱和基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数后考虑。

也是正确的）3、简述青岛五四广场边一建筑平面为正方形的150m 高层的风荷载标准值的计算过程。

答：根据风荷载标准值的计算公式：0w w z s z k μμβ=，（1分）应有以下的计算过程：（1）根据青岛地区查得基本风压：20/60.0m kN w =。

《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5一、简答题（每小题6分，共计36分）1. 试绘图说明结构可靠指标β的几何意义。

可靠指标β是标准空间R S ''-坐标系中坐标原点到极限状态曲面0Z =的最短距离。

2. 试绘图说明非正态随机变量当量正态化的两个基本条件，并列出当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式。

非正态随机变量当量正态化的两个基本条件：在设计点*i x 处，（1）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率分布值（尾部面积）相等，即（2）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率密度函数值（纵坐标）相等，即当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式分别为：3. 简述结构构件可靠度设计的实用表达式包括哪些内容，并列出具体表达式。

(1) 承载能力极限状态设计表达式(2) 正常使用极限状态设计表达式1) 标准组合设计表达式2) 频遇组合设计表达式3) 准永久组合设计表达式4. 简述荷载代表值有哪些类型，并说明每种代表值的确定方法。

标准值（或特征值）：设计基准期内结构上可能出现的最大荷载值。

有两种确定方法：根据设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位数确定，或者根据荷载值的重现期确定。

频遇值：设计基准期内结构上时而出现的较大可变荷载值。

可根据可变荷载超越频率值的持续期或次数来确定。

准永久值：设计基准期内结构上经常出现的可变荷载值。

可根据可变荷载达到或超过准永久值的总持续时间来准永久值系数。

组合值：作用在结构上有两种或两种以上的可变荷载时，荷载的代表值可采用其组合值，组合值系数可根据校准法来确定。

5. 简述影响结构构件抗力随机性的几类因素，并说明每一类因素主要包括哪些内容。

影响结构构件抗力随机性的主要影响因素有：材料性能的随机性：0///m r k r t t k f f f f f f f ξξξ==⋅=⋅几何参数的随机性：/g k a a ξ=计算模式的随机性：/p c R R ξ=结构构件抗力的概率模型：11(,,,,,)n p c r r l R R f f a a ξ=⋅6. 列出具有正相关的串联系统和并联系统的一阶界限公式，并说明每个界限值的物理意义。