结构可靠度报告

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1、结构可靠度课 题：宿舍楼楼面活荷载调查分析小组成员：报告撰写：指导老师：撰写日期：2013年6月9日宿舍楼楼面活荷载调查分析及标准值的确定前言近年来，我国城镇住宅年均竣工面积超过6亿m2，在进行住宅结构设计时， 对于楼面活荷载的确定，工程师们采用的是建筑结构荷载规范中的相关数值， 不过由于经过20多年的发展，当前的住宅建筑无论在形式上，还是在功能上， 与20年前相比都有较大的变化，作用在结构上的荷载也发生了相应的变化。若仍 按旧的荷载调查数据来确定荷载模型与取值，则不能反映当今住宅建筑荷载的真 实情况。因此，为科学评价住宅建筑结构的实际可靠度水平，必须对目前的住宅 建筑进行荷载调查，以建立符合

2、当前住宅结构荷载状况的数学模型和取值标准， 为荷载规范的制订提供科学依据。我们为了对楼面活荷载有一个更直观的认识， 以及检验实际楼面活荷载与规范值的差距，对北京交通大学部分宿舍进行了此次 调查。一、宿舍楼楼面活荷载调查楼面活荷载是建筑结构竖向可变荷载中的主要荷载，具有很大的变异性。只 有对楼面活荷载进行充分调查之后，才能较好地把握其变化规律。 1.1调查样本的选取宿舍楼楼面活荷载受户型、住户人数、经济收入水平等的影响。因此我们将 遵循综合考虑诸因素，尽量覆盖所有房间类型的原则。在调查样本选取时，覆盖 了男女生宿舍，同时兼顾各种不同住户人数宿舍在实际宿舍中的比例大小。在三 十个样本中，我们选取女

3、生宿舍 10 间，男生宿舍 20 间，其中男生宿舍包含六 人间13 间，四人间7 间。整个样本基本涵盖了交大土建本科生宿舍类型，而且 样本采取随机抽取模式进行采样，整个样本的随机性较好。1.2 调查概况楼面活荷载一般是指由于使用该建筑物而产生的，在正常使用情况下可能出 现的最大荷载。对于住宅结构，楼面活荷载主要指人群走动、室内家具、书籍资 料、贮存物品、陈列样品等。在调查之初我们需明确楼面活荷载的分类：楼面活荷载可分为楼面持久性活 荷载和楼面临时性活荷载。宿舍楼楼面持久性活荷载，包括室内的家具、日用品、 电器设备、书籍及常住人员的重量（考虑地面二次装修），各个房间的持久性活 荷载均以实测重量为

4、准。宿舍楼楼面临时性活荷载包括聚会、串门等短期人员集 中，临时性重物及房屋维修时材料和工具的临时堆放，在调查时将各个房间的临 时性活荷载中人员体重人为规定为男生65kg，女生50kg。调查时根据不同的荷载类型，采用不同的方法。在宿舍楼楼面持久性活荷载 调查时，需量测房间尺寸、家具、日用品、电器设备、书籍等的布置情况，并实 际称量或估计其重量，同时记录该房间的常住人口数以及其体重。临时性活荷载 采用对住户进行口头调查的方式，询问房间的最多聚集人数，同时称量其临时性 堆积物重量。对于房间面积，男生宿舍进行了地面第二次装修，故采用数瓷砖的方法计算 房间面积，瓷砖尺寸为0.5m*0.5m，由此算得男生

5、宿舍面积为28.5m2，女生宿 舍未进行地面第二次装修，有皮尺测得面积为 20.8m2。1.3 调查方法对于不同大小和类型的物品，我们测量不同物品的方法：1、直接称重型：宿舍人员、电脑、鱼缸、衣服、鞋靴、小型家具（凳子等）, 以及各种中小型私人物品2、间接测量型：衣柜、桌子等3、调查、咨询型：洗衣机、地面二次装饰等4、已知数据型：床架、床板下面对各测量方法进行举例说明：1、直接称重型下图是在进行临时性活荷载调查时，对食物进行称量。对于人员体重、电脑 以及其他便于称量的物品我们均采用直接称量法。2、间接测量型 对于衣柜：衣柜高度较高，且体 积较大，我们通过测量一定面积的衣柜 面板重量，再测量出整

6、个衣柜所用板材 面积，由此求出整个衣柜重量。通过测量得到该面板的尺寸为 0.5m*1.7m,其重量为11kg，可求得其面 密度为12.95kg/m2。四人间宿舍有 大衣柜两个，柜子一个，其总重量为 298.627kg。六人间有大衣柜两个、小 衣柜两个、柜子一个，共432.012kg。 各宿舍衣柜重量均以此次测量为准（不 包含柜内物品）。 对于桌子：由于桌子长度较长，若进行直接测量需要四台电子称，由于小组内部只有两台电子称，故采用如下方案 进行测量：根据力学知识，对右端点求合力矩，其合力矩为零，由此可知其重量G为 电子称读数的两倍。书籍：宿舍内部书籍数量巨大，若直接进行测量，则工作很繁琐，由于大

7、 部分书籍可分为A4和B5两种，故在测量时我们选择先测量两种尺寸书籍半米 长度的重量，然后通过皮尺测量其总体长度，继而求出全部书籍质量。3、调查、咨询型对于大型的洗衣机、电器等，我们采用根据其型号在网上对应查找的方式来 获得其质量参数。对于地面第二次装饰，楼板装修时为了达到施工的要求，须先 铺设1030 mm厚的水泥砂浆，再铺设地板，这样使楼板的厚度增加了 30 50mm，增加了楼面的荷载，此处我们只计瓷砖的质量，从网上的参数来看，普 通瓷砖的质量为20.8kg/m2。Haier ipMoctel商吕尺寸51丹Kg窶件骑号暫无鹭白全自韵325 KU正用容號BkgS2B虫片：； t 三二4、已知

8、数据型对于床架和床板，我们在对学长的数据进行检验后，男生双人床采用70.6kg， 女生双人床采用67kg，男生单人床采用45.7kg。1.4调查结果本次共调查了 30间宿舍，总面积778m2。调查范围涉及了男生宿舍和女生 宿舍，其中还包含四人间和六人间宿舍，基本包含了土建学院宿舍类型。其具体 楼面活荷载数值在下一节进行重点介绍。二、楼面活荷载的统计分析与概率模型楼面活荷载在空间上具有很大的任意性，使其统计规律更加复杂，通常将其 等效成均布荷载来处理。因此，首先需研究楼面等效均布活荷载的确定方法，并 将实测的家具、物品等重量进行等效，才能计算出持久性和临时性楼面活荷载的 等效荷载值，并利用数理统

9、计方法研究楼面活荷载的概率分布模型。21楼面均布活荷载的确定方法在此次调查中，我们采用室面积平均荷载法，又称荷载密度法或荷载集度法, 是以每个房间实测总荷载除以该房间实际面积作为等效均布活荷载。用公式表示为：q = G/A式中：G房间内各家具或物品的重量和（G = Yq., q为房间内第i件家 具或物品的重量）；该方法理论上虽然不很严格，但对其结果估计不会有严重影响，而对调查和 统计工作却可得到很大的简化。2.2持久性活荷载的统计分析与概率分布通过对持久性楼面荷载的统计和计算，我们得到下列数据：样本数据 处理结果（持久性 活载）KN/m20.90680.83140.86740.81120.74

10、840.87050.74720.74480.74390.80230.79130.78260.73370.7310.789970.745670.74490.6910.77350.78820.65680.66210.69580.63960.60020.62910.68960.69250.59520.7365继而利用Mathematica对样本进行统计分析，具体步骤如下:dsiLa RaiList IPd s da ta. r Numb-er Ou 90fi8r 0 m0314P0 8674 P0 gll2P 0m7434POm07O5P 0.7472r 0 7443 r0.7439r0maO23P

11、0.7913, 0.7S2Pth 7337,731r 0m78997P0m745fi7P 07449r 0.691,0.7735,0.7832,0 6fi21P6953 P0.6002P0.6291P 0.0.fi925 r0 5 952r0.7365继而求出该样本的均值x、标准差ox、方差。x2以及变异系数6。由此算 得比=0.741438,ox= 0.0774811,此直方图呈现明显偏态，假定服从极值I型xx分布。为检验荷载密度分布是否服从极值I型分布，下面进行极值I型分布的检 验。作假设：H0：F（x） = expexpa（x 仔）n 1.2826/ 1.2826/ 16 5537a =

12、/ J =/0.0774811 =丄6.5537仔代一 0.5772/a 0.741438 0.5772/16.5537 0.70657故极值I型分布为：F（x） = expexp16.5537（x 0.70657）用软件拟合可得到如下图像，其所得的密度函数图与频数图的分布状态大体 吻合。接着采用X检验法进一步检验，将数据分为5组（每个区间通常包含不少 于五个数据，数据少于五个的区间并入相邻区间，下表中部分为包含4个数据的Ini45j：= Histoarsm055 P33r P05 ,rProlyl 11 Dens 1 ty,rEpilog Firsts Plot 16.5537 w心 0.5

13、0, 1.02-710201020(x -a. -JOUII)-i. uni B1B2 n 16 ）区间叭代他）2（叫一叭）2/叭0.55 0.6540.078012.342.75561.177610.65 0.7060.2499387.498142.244420.299330.7 00.7590.2863488.59140.1669540.0194330.75 0.8050.1938845.816520.66670.1146230.8 00.9550.1741955.225850.051010.009761总偏差D = Y化i （叫npfc）2/npfc =1.6208由于在建立假设时，对F

14、（x）给了两个参数估计值，因此统计量D值服从参 数n=5-2-1=2的X2分布。取检验的显著性水平a=5%，临界值x2005（2）=5.992, 易见，DX2005（2），因此可认为a=5%水平上楼面活荷载服从极值I型分布。为检验持久性楼面活荷载密度分布是否还服从对数正态分布，下面进行对数 正态分布的检验。作假设：已知：|ix=0.741438ax= 0.0774811血一mF（x） = 0（G2m =加卩 = 0.30459耳x 2仏2a = Jln（1 +/2/仏2）= 0.10422X X故对数正态分布为F=0严一)=0严+ 0.30459)丿 0(- 丿 0(0.10422 丿用软件拟合可 得如右图像：接着采用X2检 验法进一步检验，将 数据分为5组（每个 区间通常包含不少 于五个数据，数据少 于五个的区间并入 相邻区间，下表中部 分为包含4个数据的 区间），其统计量的 计算结果见下表：Inii2：= Show hist7 pl5斗Out112= g区间叭代 一 npk）2（叫一叭）2/叭0.55 0.6540.1105263.315780.4681570.1411910.65 0.7060.1956445.869320.0