3.风荷载的标准值,是指建筑物某一高度处,垂直于其表面的 单位面积上 的风 荷载,是当地 基本风压 和 风压高度变化 系数、结构的风荷载 体型 系数以及相应高 度处的 风振 系数的乘积。 4.风压高度变化系数 ? z ,是z高度处的风压与 基本风压 w0 的比值。反映风压随 不同 场地 、 地貌 和 高度 变化规律的系数。 5. 风荷载体型系数 ? s , 是指风作用在建筑物表面所引起的实际压力 (或吸力) 基与本风压 的比值。它表示建筑物表面在稳定风压作用下的 静态压力 分布规律,主要与 建筑物的 体型和尺寸 有关。 6.风振系数是反映风速中 高频脉动 部分对建筑结构不利影响的 风压动力 系数。 7.雪荷载是屋面活荷载,雪荷载标准值,是指作用在屋面 水平投影面 的单位面积上 的雪荷载,以当地 基本雪压 和 屋面积雪分布 系数的乘积表示。 8.雪压是指单位面积上积雪的自重,它是 积雪深度 与 积雪重度 的乘积。我国《建 筑结构荷载规范》 规定的基本雪压, 是以当地 一般空旷平坦地面上 统计所得 50 年一遇最大积雪 的自重确定的雪压。 9. 结构自重主要是指 件的自重,可以表示为 楼面板 面荷载 、 梁、、柱、墙体 或、基础 等构 等。 线荷载 集中力 10. 一般民用建筑的楼面活荷载包括 楼面上的人群 、 家具 、 物品及 一般设施 等,是随 时间和空间 发生变异的,楼面活荷载标准值为 单位面积荷载 。 二、简答题 1、在什么情况下对楼面活荷载进行折减?为什么要折减? 在下列情况下对楼面活荷载进行折减:设计楼面梁时,当楼面梁从属面积较大;汽 车通道及停车库的单向板楼盖的主梁和次梁、 槽形板的纵肋、 双向板楼盖的梁。 设计墙、 柱和基础时,楼面的从属面积较大;汽车通道及停车库的单向板楼盖、双向板楼盖和无 梁楼盖;楼层数大于等于 2 层时。 楼面均布荷载,可以理解为楼面各单位面积上存在相同的活荷载。但是,作用在楼 面上的活荷载,并不是以所给定的标准值同时布满所在的楼面的,梁、墙、柱和基础的 从属楼面面积越大、楼层数越多,楼面活荷载布满的可能性就越小。因此,在设计梁、 墙、柱和基础时,应对楼面活荷载标准值进行折减。 2、如何理解楼面等效均布活荷载的“等效”? 工业建筑楼面在生产使用或安装检修时,由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔 墙产生的局部荷载,均应按实际情况考虑,可采用等效均布活荷载。楼面等效均布活荷 载的“等效”是按荷载效应等效,是指构件在均布荷载作用下,在其设计控制部位上的 某一效应(例如内力中的弯矩、剪力,变形及裂缝等)与实际荷载作用时相等。当然不 可能将散布在建筑面积上大小不等的局部荷载,换算为构件的所有部位、所有效应均等 效的均布荷载。因此,在将楼面分散的局部荷载“等效”为均布荷载时,正确选取“等 效部位”和“等效的效应”非常重要。 三、单项选择题 1.按作用的 3 种不同的分类方法,楼面活荷载属于( B ) 。 A.可变作用、固定作用、动态作用; B.永久作用、自由作用、静态作用; C.可变作用、自由作用、动态作用; D.可变作用、自由作用、静态作用 第五章 桥梁工程的荷载 一、填空题 1. 《公路桥涵设计规范》 (JTG D60—2004)规定汽车荷载由 车辆荷载 和车道荷载 组成,车道荷载由 均布荷载 和集中荷载组成。 2.当桥涵设计车道数等于或大于 减,但折减后的效应不得小于 2 时,由汽车荷载产生的效应应考虑多车道折 两设计车道 的荷载效应。 3.公路桥涵设计时,汽车荷载分为 公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级 两个等级。 4. 由于荷载的 动力作用 使桥梁发生 竖向振动 造成的内力加大的现象称为 减小 。 冲 击作用 。一般说来,车辆荷载对桥梁的冲击作用随着跨径的增加而 5. 在移动车辆作用下,通常把 纵向动力效应 称为 车辆重力 对 桥梁结构 的制动 力;理论上讲,桥上制动力等于 车轮与桥面 车辆重力总和 。 6. 作用在桥梁上的风力由 迎风面 的压力和 背风面 的吸力所组成, 可以分为垂直 的 滑动摩擦系数 乘以同时参与制动的 桥轴方向的 横桥向风荷载 、顺桥轴方向的 纵向风荷载 以及 竖向风荷载 。 7. 《新规范》中规定,公路桥涵结构设计应考虑结构上可能出现的作用,按 承载能 力极限状态 进行设计。 和 正常使用极限状态 进行荷载效应组合,取其 最不利组合 二、单项选择题 1.依据《公路桥涵设计规范》 (JTG D60—2004) ,汽车荷载的冲击力标准值为汽车 荷载标准值乘以冲击系数μ ,冲击系数μ 的取值与( C )有关。 A.桥梁跨径;B.桥梁结构形式;C.结构基频;D.汽车吨位 2. 《公路桥涵设计规范》 (JTG D60—2004)规定汽车荷载可分为车辆荷载和车道荷 载,公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值,车辆重力标准值为 ( A ) 。 A.550kN; B.300kN; C.600 kN; D.500 kN 第七章 工程结构的设计方法 一、填空题 1. 土木工程结构在结构理论上经历了从 方法上经历了从 定值法到 弹性理论 到 极限状态理论 的转变,在设计 概率法的发展,主要表现为 容许应力设计法 、 破损阶段 设计法、 半概率半经验极限状态设计法 和 近似概率的极限状态设计方法四个阶段。 2.国际上将以概率理论为基础的极限状态设计方法按 发展阶段 和 精确程度 不同分为 半概率半经验极限状态设计法 、 近似概率极限状态设计法和 全概率极限状态设计法 三个阶段。 第八章 结构可靠度的基本概念复习题 一、填空题 1.结构的可靠性,就是结构在规定的 时间 内,在规定的 条件 下,满足 预定功能 的 能力,也就是结构 安全性 、 适用性 和 耐久性 的总称。 2.安全性是指工程结构应能承受 正常施工 和 正常使用 时可能出现的各种作用,以 及应能在设计规定的偶然事件发生时及发生后保持必需的 整体稳定性 。 3.适用性是指工程结构在 使用 过程中应具有良好的 工作性能 。 4.耐久性是指工程结构在 正常维护 条件下应具有足够的耐久性能,即能完好地使用 到 设计规定 的年限。 5.结构与功能函数可表示为 Z=R-S,其中 R 为 结构抗力 ,S 为 荷载效应 。 6.当结构的一部分或整个结构超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要 求,此特定状态就称为该功能的 极限状态 。 7.仅考虑荷载效应 S 和结构抗力 R 两个基本变量,结构极限状态方程可表示为 Z= R– S= 0 。 8.我国《工程结构可靠度设计统一标准》把结构功能极限状态分为 承载能力 极限状 态和 正常使用 极限状态两类。 9.承载能力极限状态主要考虑关于结构 安全性 的功能。 结构或结构构件达到 最大承 载能力 或 不适于继续承载 的变形状态,为承载能力极限状态 10.正常使用极限状态主要考虑有关结构 适用性 和 耐久性 的功能。结构或构件达到 正常使用 和 耐久性能 的某项规定限值的状态,为正常使用极限状态。 11.影响结构可靠性的两方面主要因素是 作用效应 和 结构的抗力 , 它们都具有 随机 性。 12.结构的可靠度, 是指结构在 规定的时间 内, 规定的条件 下, 在 完成 预定功能 的 概率 。 结构可靠度是结构 可靠性 的概率度量, 即对结构可靠性的一种 定量 描述。 13.结构能够完成预定功能的概率称为 可靠概率 ,用Ps 表示。而结构不能完成预定 功能的概率称为 失效概率 ,用Pf 表示。 14.从概率的观点, 结构设计的目标就是保证 结构可靠度 足够大或 失效概率 足够小, 达到人们可以接受的程度。 15.在结构可靠理论中,把在标准正态分布中 积分上限到原点的距离 称为可靠度指标 β ,则β = ?Z 。 ?Z 16.失效概率与可靠度指标之间的关系为 Pf ? ?(?? ) 。 17.可靠度指标β 增大时,Pf 随之 减小 ,结构可靠度 增大 。 18.可靠度指标β 是从 结构功能函数 出发,综合地考虑了 荷载 和 抗力 变异性对结 构可靠度的影响,是度量 结构可靠性 既简单又科学合理的指标。 二、单项选择题 1. 《工程结构可靠度设计统一标准》在计算结构可靠度时,所依据的时间参数为( B ) A.设计使用年限;B.设计基准期;C.结构实际使用年限 2.结构的可靠概率 PS 与失效概率 Pf 之间的关系为( D ) A. PS = Pf; 三.多项选择题 1. 设结构功能函数 Z 仅与荷载效应 S 及结构抗力 R 两个变量有关,且R与S为两个相互 独立正态随机变量,结构可靠性的条件可写成( A、C、D ) A. Z≥0; B.Z = R-S; C.R≥S; D.R-S≥0 2.当结构或构件出现下列状态( A、B、D、E )之一时,即认为超过了承载能力极限状态。 A. 地基失稳; B.结构转变为机动体系; C.过大的裂缝宽度; D.结构倾覆、滑移; E.结构构件因材料强度被超过而破坏 3.当结构或构件出现下列状态( A、B、C )之一时,即认为超过了正常使用极限状态。 A.影响正常使用和外观的变形; B.影响正常使用的震动; C.影响正常使用或耐久性能的局部损失; D.结构或构件丧失稳定; E.结构构件因过度的塑性变形而不适于继续承载; 三、简答题 1.什么是结构的可靠度?结构的可靠度与结构的可靠性之间有什么关系? 2.什么是结构抗力?什么是作用效应?为什么说结构上的作用效应和结构抗力都具有 随机性? 3.说明可靠指标β 的几何意义。 四、计算题 B.PS – Pf = 0; C.PS + Pf = 0; D.PS + Pf = 1 P152 习题 1 和习题 2 第九题 结构概率可靠设计方法 一、填空题 1.工程结构的设计状况根据其出现概率及持续期长短,可分为 持久状况 、 短暂状况 和 偶然状况 三种。 2.在结构使用过程中 一定出现 , 且持续期一般与设计使用年限为 同一数量级 的状况 属持久状况。 3.在结构施工和使用过程中出现概率 较大 , 而与设计使用年限相比持续期 很短 的状 况为短暂状况。 4.在结构使用过程中出现概率 很小 ,且持续期 很短 的状况为偶然状况。 5.对持久状况, 应进行 承载能力极限状态设计与正常使用极限状态设计 ; 对短暂状况, 应进行 承载能力极限状态设计 ,并根据需要确定是否进行 正常使用极限状态设 计 ;对偶然状况,可仅进行 承载能力极限状态设计 。 6.目标可靠指标β 0 是 设计基准期 内针对结构某一功能要求的 结构可靠指标限值 。 7.用可靠度表示结构的设计要求,其表达式为 ? ? ? 0 。 8.影响目标可靠指标的因素为: 公众心理 、 结构的重要性 、 结构破坏性质 及结构功能的失效后果 。 9.材料强度的概率分布宜采用 正态分布 或 对数正态分布 。 材料强度的标准值可取其 概率分布的 0.05 分位值确定,即取 fk= ? f ? 1.645 f 的值,保证率为 95% 。 ? 10.对于钢筋和混凝土,材料强度设计值的定义为:材料强度设计值? 材料强度标准值 。 材料强度分项系数 二、简答题 1.写出规范关于承载能力极限状态的实用表达式,并指出有哪些分项系数,取值多少。 这些分项系数与可靠指标之间有什么关系? 答: 规范关于承载能力极限状态的实用表达式: 式中: ? 0 ——结构重要性系数,按下列规定取值: ①对安全等级为一级或设计使用年限为 100 年及以上的结构构件, 不应小于 1.1; ②对安全等级为二级或设计使用年限为 50 年的结构构件,不应小于 1.0; ③对安全等级为三级或设计使用年限为 5 年的结构构件,不应小于 0.9。 R——结构构件抗力的设计值, 代表截面对轴力、 弯矩、 剪力和扭矩等的抵抗能力。 ? 0S ? R R ? R(? R , f k , ak ,?) ? R ——结构构件抗力分项系数,应按不同的材料采用不同的材料性能分项系数; f k ——材料性能的标准值; ak ——几何尺寸的标准值。 S——荷载效应组合的设计值,代表轴力设计值 N、弯矩设计值 M、剪力设计值 V 和扭矩设计 值MT 等。 S 应从下面两种组合值中选取不利值确定: (1)可变荷载效应控制的组合 S ? ? G S Gk ? ? Q1 S Q1k ? ? ? Qi? Ci S Qik i ?2 n (2)永久荷载效应控制的组合 S ? ? G SGk ? ? ? Qi? Ci SQik i ?1 n ? G ——永久荷载的分项系数,应按下列规定取值: ①当其效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合,取1.2;对由永久荷 载效应控制的组合,取1.35; ②当其效应对结构有利时,一般情况下均取 1.0;对结构的倾覆、滑移或漂浮验算 时,取0.9。 SGk ——按永久荷载标准值 Gk 计算的荷载效应值; ? Q , ? Q ——分别为第 1 个和第 i 个可变荷载的分项系数,一般情况下均取 1.4。对1i标准值大于 4kN/m2 的工业房屋楼面结构的活荷载取 1.3。 SQkk , SQik ——分别为第 1 个和第 i 个可变荷载标准值 Q1k 和Qik 计算的荷载效应值, 其中第 1 个可变荷载标准值产生的效应应大于其他任何第 i 个可变荷载标 准值产生的效应; ? Ci ——第i个可变荷载 Qi 的组合值系数; n——参与组合的可变荷载数。 分项系数包括荷载分项系数 ? G 和?Q、结构抗力分项系数 ? R 及结构重要性系数 ? 0 。 分项系数与可靠指标之间的关系为:在各项标准值已给定的前提下,选取的这一组分项 系数,使按极限状态设计表达式设计的各种结构构件所具有的可靠指标,与规定的可靠 指标之间在总体上误差最小。 2.写出正常使用极限状态规范设计表达式中荷载效应 S 的标准组合、频遇组合和准永 久组合表达式,并指出各项取值的意义。 三、计算题 1.P167 习题 1。