2003年注册结构选修课作业题参考答案

2003年辽宁省注册结构工程师选修课作业题参考答案

各部分作业题及参考答案分别有下列人员给出： 辽宁省建筑设计研究院 李庆钢

建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50068-2001) 建筑结构荷载规范 (GB50009-2001) 混凝土结构设计规范 (GB50010-2002) 林立岩

建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002) 型钢混凝土组合结构技术规程 (JGJ 138-2001) 中国建筑东北建筑设计研究院 窦南华

建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) 苑振芳

砌体结构设计规范 (GB50003-2001) 张秀芍

高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002) 吴一红

钢结构设计规范 (GBJ17-88) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 (CECS 102:98)

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第一部分 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）

1-01．当结构或结构构件出现下列哪些状态时，认为超过了承载能力极限状态？（A、B、C）

A．挡土墙整体倾覆；

B．梁因塑性变形而使其几何形状发生改变； C．柱子受压丧失稳定；

D．基础底面压应力超过地基承载力特征值。

1-02．关于荷载代表值，下列叙述哪些是正确的？（ A、B ）

A．永久荷载应采用标准值作为代表值；

B．在荷载效应的基本组合和标准组合中，荷载组合值作为可变荷载代表值；

C．在荷载效应的频遇组合中，不能将荷载准永久值作为可变荷载的代表值；

D．荷载准永久值仅用于荷载效应的准永久组合中。 1-03．关于材料强度的取值，下列叙述哪些是正确的？（ C、D ）

A．材料强度的标准值，可以根据试验直接确定； B．材料强度的标准值等于材料强度的平均值减去标准差； C．材料强度的设计值等于材料强度的标准值除以材料性能

分项系数；

D．对结构构件进行可靠指标分析时，构件抗力的平均值，应依据材料强度的平均值得出。

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1-04．《建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）》规定结构构件承载能力极限状态的可靠指标β不应小于下表规定值。

结构构件承载能力极限状态的可靠指标最小值

安 全 等 级 破坏类型 一 级 延性破坏 脆性破坏 3.7 4.2 二 级 3.2 3.7 三 级 2.7 3.2 同时还规定结构构件正常使用极限状态的可靠指标，根据其可逆程度宜取0~1.5。

请举例说明什么是“延性破坏”、“脆性破坏”、“可逆程度”。 答：破坏前有明显变形或其它预兆为延性破坏，反之为脆性破坏。如钢筋混凝土适筋梁的破坏为延性破坏，少筋梁和超筋梁的破坏为脆性破坏；大偏心受压柱的破坏为延性破坏，小偏心受压柱的破坏为脆性破坏；砌体结构构件的破坏为脆性破坏。

可逆程度是指介于不可逆极限状态和可逆极限状态之间的一种状态。可逆极限状态指产生超越状态的作用被移掉后，将不再保持超越状态的一种极限状态——结构仍处于弹性阶段；不可逆极限状态指产生超越状态的作用被移掉后，仍将永久保持超越状态的一种极限状态——结构已完全进入塑性变形阶段。结构构件正常使用极限状态的可靠指标一般应根据结构构件作用效应的可逆程度选取，可逆程度高的构件取低值，可逆程度低的构件取高值。对可逆的正常使用极限状态β=0，对不可逆的正常使用极限状态β=1.5。

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1-05．试说明结构的可靠性、可靠度和可靠指标的意义

答：可靠性：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。规定的时间指设计使用年限；规定的条件，指正常设计、正常施工、正常使用、正常维护；预定功能指安全性、适用性、耐久性。

概率极限状态设计方法的基本概念是用概率分析来研究结构的可靠性。结构完成预定功能的概率，称为结构的可靠度，它是对结构可靠性的定量描述—概率度量。结构能完成预定功能的概率称为可靠概率Ps；不能完成预定功能的概率称为失效概率P?。显然P? +Ps=1，因此，结构的可靠性也可以用结构的失效概率来度量，失效概率P? 越小，可靠指标β值越大，β可作为衡最结构可靠度的一个指标。

1-06．假设结构构件的抗力R和作用效应S均为正态分布，用图示的方法说明结构构件的可靠指标和失效概率的关系。

答：如果R和S均为正态分布，则Z=R-S也是正态分布的（见图1-1）

设抗力的平均值为μR，标准差σR； 作用效应的平均值为μS，标准差σs； 则Z的平均值μZ，标准差为σz：

?Z??R??S ?Z??2R??2S

失效概率P?的大小（图中阴影部分的面积）与μZ到原点O的距离有关，设μZ=βσz，显然β值越大，P?越小。因此β可作为衡量结

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构可靠度的一个指标。称β为结构的可靠指标。

图1-1 Z的分布曲线

f(z)

βσz

Pf

σz σz

Z

O

μz

???R??S?Z? 22?Z?R??S据此,可导出结构的可靠指标β与失效概率P? 的对应关系

β与P?的对应关系

β P? 2.7 3.5×10-3 3.2 6.9×10-4 3.7 1.1×10-4 4.2 1.3×10-5 可见β值相差0.5，失效概率P?大致相差一个数量值 1-07．用图示的方法说明分位值的意义

与随机变量分布函数某一概率相应的值称为分位值。

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