水平荷载作用下剪力墙结构的基本假定：
剪力墙结构体系建筑是由一系列纵向和横向剪力墙及楼盖组成的空间结构。剪力墙承受竖向和水平荷载作用。在竖向荷载作用下，各片剪力墙受力分析比较简单，但在水平荷载作用下则不同，为简化计算，作以下基本假定：
（1）各片剪力墙在其自身平面内刚度极大，而在其平面外刚度极小，可以忽略不计。这样就可以把纵横向剪力墙布置的空间结构简化为平面结构处理。同时，也可考虑纵横墙的共同工作，即纵墙的一部分可以作为横墙的有效翼缘，横墙的一部分也可以作为纵墙的有效翼缘。在承载力计算中，剪力墙的翼缘宽度可取剪力墙的间距、门窗洞间翼墙的宽度、剪力墙厚度加两侧各6倍翼墙厚度、剪力墙墙肢总高度的1/10四者中的最小值。
（2）楼盖在其自身平面内的抗弯刚度视为“无限大”，因此在水平荷载作用下，只产生刚体运动，并把水平荷载分配给各片剪力墙，而不发生水平方向的弯曲变形；而在平面外，由于刚度很小，可忽略不计。按此假定，当结构不发生扭转时，各片剪力墙在水平荷载作用下侧向位移相等。这样，整个建筑上所承受的水平荷载就可以按各片剪力墙的等效抗弯刚度的大小，按比例进行分配，然后进行内力及位移计算。
（3）等效抗弯刚度是指按剪力墙顶点侧移相等的原则考虑弯曲变形和剪切变形后，折算为竖向悬臂受弯构件的抗弯刚度。对于沿竖向刚度比较均匀的结构，各片剪力墙可以按下式之一计算其等效刚度。均布荷载、倒三角形荷载、顶点集中荷载。
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《荷载与设计原则》习题答案 第1章荷载与作用 一、填空题 1．作用是施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。 2．作用是使结构或构件产生效应的各种原因。 3．结构上的作用可分为直接作用和间接作用，荷载是直接作用。 4．施加在结构上的集中力或分布力称为直接作用，与结构本身性能无关；引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用，该作用的大小与结构自身的性质有关。 5．土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等专业技术。 6．土木工程结构是指由若干个构件组成的受力体系，是土木工程的骨架，也是它们赖以存在的基础。它的主要功能是承受工程在使用期间可能出现的各种荷载并将它们传递给地基。 7．现代土木工程的建造必须经过论证策划、设计、施工3个主要环节。 8．土木工程设计包括功能设计和结构设计。功能设计是实现工程建造的目的、用途；结构设计是决定采用怎样形式的骨架将其支撑起来，怎样抵御和传递作用力，各部分尺寸如，用什么材料制造等等。 9．工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构满足预定的各项功能要求。 10．工程结构的“功能要求”是指工程结构安全性、适用性和耐久性，统称
为可靠性。 11．荷载效应和结构抗力之间最佳的合理的平衡，就是使工程结构既经济又具有一定的可靠度。 二、多项选择 1、下列作用属于直接作用的为（A、B、E ） A．自重B．土压力C．混凝土收缩变D．焊接变形E、桥梁上的车辆重量2、下列作用属于间接作用的为（A、C、D ） A．地基变形B．水压力C．温度变化D．地震作用 E．水中漂浮物对结构的撞击力 3、荷载效应是指（A、C、D、E ） A．力B．温度C．位移D．裂缝E．应力 三、单项选择 1、工程结构的“功能要求”（或“可靠性”）是指工程结构的（ B ） A．可靠、经济、适用、美观B．安全性、适用性和耐用性 C．安全性、经济、适用D．可靠、耐用、美观 2、荷载取值和荷载计算正确与否直接影响（ C ）的计算 A．结构抗力B．结构可靠度C．荷载效应D．结构尺寸 四、简答题 1、荷载与作用对土木工程设计有意义？ 工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构能满足预定的各项功能要求。要在工程结构的可靠与经济之间建立“最佳的合理平衡”，就要根据结构型式、外荷载的大小和作用形式，计算外荷载
荷载题库 （一）填空题 1.作用随时间变化可分为永久作用、可变作用、偶然作用；按空间位置变异分为固定作用、自由作用；按结构反应分类分为静态作用、动态作用。 2.造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因是风的飘积作用屋面形式屋面散热等。 3.在公路桥梁设计中人群荷载一般取值为3KN／m2市郊行人密集区域取值一般为3.5 KN／m2 - 4.土压力可以分为静止土压力主动土压力被动土压力。 5.一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论或库仑土压力理论。 6.波浪按波发生的位置不同可分为表面波内波。 7.根据冻土存在的时间可将其分为多年冻土季节冻土瞬时冻土。 8.冻土的基本成分有四种：固态土颗粒，冰，液态水，气体和水汽。 9. 冻土是一种复杂的多相天然复合体，结构构造也是一种非均质、各向异性的多孔介质。 10.土体产生冻胀的三要素是水分土质负温度。 11.冻土的冻胀力可分为切向冻胀力法向冻胀力水平冻胀力。 12.水平向冻胀力根据它的形成条件和作用特点可以分为对称和非对称。 13.根据风对地面（或海面）物体影响程度，常将风区分为13等级。 14.我国《建筑结构荷载规定》规定以10m高为标准高度，并定义标准高度处的最大风速为基本风速。 15.基本风压是根据规定的高度，规定的地貌，规定的时距和规定的样本时间确定最大风速的概率分布，按规定的重现期（或年保证率）确定的基本风速，然后根据风速与风压的关系所定义的。 16.由风力产生的结构位移速度加速度响应等称为结构风效应。 17. 脉动风是引起结构振动的主要原因。 18.在地面粗糙度大的上空，平均风速小脉动风的幅度大且频率高。 19.脉动风速的均方差也可根据其功率谱密度函数的积分求得。 20.横向风可能会产生很大的动力效应，即风振。 21.横向风振是由不稳定的空气动力特征形成的，它与结构截面形状及雷诺数有关。 22.在空气流动中，对流体质点起主要作用的是两种力惯性力和粘性力。 23.根据气流旋涡脱落的三段现象，工程上将圆桶试结构分三个临界范围，即亚临界范围超临界范围跨临界范围。 24.地震按产生的原因，可以分为火山地震陷落地震和构造地震 25. 由于地下空洞突然塌陷而引起的地震叫陷落地震而由于地质构造运动引起的地震则称为构造地震。 26. 地幔的热对流是引起地震运动的主要原因。 27. 震中至震源的距离为震源深度，地面某处到震中的距离为震中距。 28.地震按震源的深浅分，可分为浅源地震中源地震深源地震。 29.板块间的结合部类型有：海岭海沟转换断层及缝合线。 30.震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。 31.M小于 2 的地震称为微震M＝2～4 为有感地震M> 5 为破坏性地震。 32.将某一地址遭受一次地震影响的强弱程度定义为地震烈度。 33.地震波分为地球内部传播的体波和在地面附近传播的面波。 34.影响地面运动频谱主要有两个因素：震中距和场地条件。 35.目前国际上一般采用小震不坏中震可修大震不倒的抗震原则。 36.底部剪力法是把地震作用当作等效静力作用在结构上，以次计算结构的最大地震反应。 37.混凝土在长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变。 38. 可变荷载有3个代表值分别是标准值和准永久值组合值。 39.影响结构构件抗力的因素很多，主要因素有3种，分别是材料性能的不定性Xm 几何参数的不定性Xa 计算模式的不定性Xp。 40.结构的极限状态可以分为承载能力极限状态和正常使用的极限状态。 （二）名词解释 1.作用：能使结构产生效应(内力、应力、位移、应变等)的各种因素总称为作用。
第2章结构上的荷载及其取值 2.1 思考题 2-1 什么是永久荷载、可变荷载和偶然荷载？ 答：永久荷载时指在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。 2-2 何谓荷载标准值？它与荷载代表值之间有何关系？ 答：A、荷载标准值是指在正常工作状态下的载荷值（结果没有乘分项系数来保证安全性）； B、荷载标准值是指荷载的基本代表值，指结构在使用期间可能出现的最大荷载值，而荷载代表值是指在设计时，除了采用能便于设计者使用的设计表达式。 补充：标准值（代表值）与设计值的关系是什么？ 答：标准值（作为代表值）荷载计算值得到后没有乘以分项系数的值。而设计值是荷载标准值在乘以一个安全系数，保证系统的安全可靠性。 2-3 结构的安全等级如何划分？ 答：结构的安全等级来自《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001第，分一、二、三级；是指结构构件承载能力极限状态的可靠指标。根据结构破坏后可能产生的后果（危机人对生命、造成经济的损失、产生社会影响等）的严重性采用不同的安全等级。 补充：构的安全等级与结构重要性系数有什么关系 答：结构重要性系数来自《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001第，针对三个等级分别给出了一个系数，实际上就是把安全等级差异具体化了，利用不同的系数实现了不同的安全等级。 2-4 雪荷载基本值如何确定？其准永久值系数依据什么确定？ 答：A、雪荷载基本值根据全国672个地点的气象台站建站以来记录到的最大雪压或积雪深度资料，经统计得出的50年一遇最大雪压，即重现期为50年的最大雪压，以此规定当地的基本雪压。 B、准永久值系数依据雪荷载分区I、II和III的不同，分别取0.5、0.2和0。 2-5 如何确定吊车横向水平荷载标准值？ 答：吊车横向水平荷载标准值，应取横行小车重量与额定起重量（质量）之和的下列百分数（软钩吊车，当额定起重量不大于10t时取，12%；当16~50t时，取10%；当不小于75%时，取8%。更钩吊车应该去20%），并乘以重力加速度。 2-6 建筑结构的设计使用年限有什么规定？ 答：建筑结构的设计使用年限是设计规定的一个时期。在这一规定时期内，只需要进行正常的维护而不需要进行大修就能按预期目的的使用。 2.2 选择题 2-1 建筑结构设计基准期是（B ）。 A．30年B．50年 C．70年D．100年 2-2 桥梁结构（革命纪念馆）设计基准期是（D ）。
《荷载与结构设计方法》习题解答 1 荷载与作用 1.1 什么是施加于工程结构上的作用?荷载与作用有什么区别? 结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称,包括直接作用和间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种,一种是施加于结构上的集中力和分布力,例如结构自重,楼面的人群、家具、设备,作用于桥面的车辆、人群,施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等,它们都是直接施加于结构,称为直接作用。另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形,例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应,温度变化引起结构约束变形产生的内力效应,由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都是间接作用于结构,称为间接作用。 “荷载”仅指施加于结构上的直接作用;而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。 1.2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类? 结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用;按空间位置变异可分为固定作用和自由作用;按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。 1.3 什么是荷载的代表值?它们是如何确定的? 荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值,工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值:标准值,组合值,频遇值和准永久值。荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值,其中荷载标准值是荷载的基本代表值,其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。 2 重力作用
2.1 成层土的自重应力如何确定? 地面以下深度z处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力,对于均匀土自重应力与深度成正比,对于成层土可通过各层土的自重应力求和得到。 2.2 土压力有哪几种类别?土压力的大小及分布与哪些因素有关? 根据挡土墙的移动情况和墙后土体所处应力状态,土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类别。土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。 2.3 试述静止土压力、主动土压力和被动土压力产生的条件?比较三者数值的大小? 当挡土墙在土压力作用下,不产生任何位移或转动,墙后土体处于弹性平衡状态,此时墙背所受的土压力称为静止土压力,可用E0表示。 当挡土墙在土压力的作用下,向离开土体方向移动或转动时,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐减少,直至墙后土体出现滑动面。滑动面以上的土体将沿这一滑动面向下向前滑动,在滑动楔体开始滑动的瞬间,墙背上的土压力减少到最小值,土体内应力处于主动极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力称为主动土压力,可用E a表示。 当挡土墙在外力作用下向土体方向移动或转动时,墙体挤压墙后土体,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐增大,墙后土体也会出现滑动面,滑动面以上土体将沿滑动方向向上向后推出,在滑动楔体开始隆起的瞬间,墙背上的土压力增加到最大值,土体内应力处于被动极限平衡状态。此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力,可用E p表示。
1.作用：能使结构产生效应(内力、应力、位移、应变等)的各 种因素总称为作用。 2.地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。 3.承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适于继 续承载的变形,这种状态称为承载能力极限状态。 4.单质点体系：当结构的质量相对集中在某一确定位置，可将 结构处理成单质点体系进行地震反映分析。 5.基本风压：基本风压是根据全国各气象站50年来的最大风 速记录，按基本风压的标准要求，将不同高度的年最大风速统一换算成离地面10m的最大风速按风压公式计算得的风压。 6.结构可靠度：结构可靠性的概率量度。结构在规定时间内， 在规定条件下，完成预定功能的概率。 7.荷载代表值：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。 8.基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录经统计得到的 在结构使用期间可能出现的最大雪压。 9.路面活荷载：路面活荷载指房屋中生活或工作的人群、家具、 用品、设备等产生的重力荷载。 10.土的侧压力：是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对 墙背产生的土压力。 11.静水压力：静水压力指静止的液体对其接触面产生的压 力。
12.混凝土徐变：混凝土在长期外力作用下产生随时间而增长 的变形。 13.混凝土收缩：混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种 现象叫混凝土收缩。 14.荷载标准值：是荷载的基本代表值，其他代表值可以在标 准值的基础上换算来。它是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，是建筑结构在正常情况下，比较有可能出现的最大荷载值。 15.荷载准永久值：结构上经常作用的可变荷载，在设计基准 期内有较长的持续时间，对结构的影响类似于永久荷载。 16.结构抗力：结构承受外加作用的能力。 17.可靠：结构若同时满足安全性、适用性、耐久性要求，则 称结构可靠。 18.超越概率：在一定地区和时间范围内，超过某一烈度值的 烈度占该时间段内所有烈度的百分比。 19.震级：衡量一次地震规模大小的数量等级。是地震本身强 弱程度的等级，震级的大小表示地震中释放能量的多少。 20.雷诺数: 惯性力与粘性力的比。 21.脉动风: 周期小于10min的风，它的强度较大，且有随机 性，周期与结构的自振周期较接近，产生动力效应，引起顺风向风振。 22.平均风: 周期大于10min的风，长周期风，该类风周期相
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1 一、填空题（每空1分，共20分） 1．作用按时间的变异分为:永久作用,可变作用,偶然作用_ 2． 影响结构抗力的因素有：材料性能的不定性,几何参数的不定性,计算模式的不定性.. 3．冻土的四种基本成分是_固态的土颗粒,冰,液态水,气体和水汽. 4．正常使用极限状态对应于结构或者构件达到_正常使用或耐久性能_的某项规定限值. 5． 结构的可靠性是_安全性,适用性,耐久性__的总称. 6．结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_. 7． 结构可靠度的确定应考虑的因素,除了公众心理外,还有结构重要性,社会经济承受力,结构破坏性质 二.名词解释(10分) 1. 作用：能使结构产生效应(内力,应力,位移,应变等)的各种因素总称为作用（3分） 2. 地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度.（3分） 3. 承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形,这种状态称为承载能力极限 状态.（4分） 三.简答题. (共20分) 1. 结构抗力的不定性的影响有哪些? 答：①结构材料性能的不定性、②结构几何参数的不定性、③结构计算模式的不定性。（每点1分） 2. 基本风压的5个规定. 答：基本风压通常应符合以下五个规定。①标准高度的规定。我国《建筑结构荷载规范》规定以10m 高为标准高度。②地貌的规定。我国及世界上大多数国家规定，基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。③公称风速的时距。规定的基本风速的时距为10min 。④最大风速的样本时间。我国取1年作为统计最大风速的样本时间。⑤基本风速的重现期。我国规定的基本风速的重现期为30年。（每点1分）(5) 3. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6) 答：①地震震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。②地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程 度。③一次地震发生，震级只有一个，然而在不同地点却会有不同的地震烈度，但确定地点上的烈度是一定的，且定性上震级越大，确定地点上的烈度也越大。④震中一般是一次地震烈度最大的地区，其烈度与震级有关。在环境条件基本相同的情况下，震级越大，震中烈度越高⑤震中烈度与震级 近似关系：0 321I M ?+ =；非震中区，烈度 与震级的关系： () 1 lg 323210+???+ ?+ =h C I M 。（前2点1分，后2点2分） 4. 简述直接作用和间接作用的区别.(6) 答：①将能使结构产生效应得各种因素总称为作用；将作用在结构上的因素称为直接作用，②将不是作用，但同样引起结构效应的因素称为间接作用。③直接荷载为狭义的荷载，广义的荷载包括直接荷载和间接荷载。（每点2分） 四、计算题（50分） 1. 计算下图中的土层各层底面处的自重应力。（10分）
单元2 建筑结构荷载计算 【学习目标】1、具有判别荷载类别的能力 2、能利用《建筑结构荷载规范》求荷载代表值 3、能进行简支梁、单向板楼盖、框架结构的荷载标准值计算 【知识点】荷载的分类及荷载代表值、永久荷载标准值、楼面和屋面活荷载、雪荷载、风荷载、建筑结构荷载标准值计算 【工作任务】任务1 简支梁的荷载标准值计算 任务2 单向板楼盖荷载标准值计算 任务3 框架结构荷载标准值计算 【教学设计】荷载计算是结构计算的第一步。首先通过荷载计算才能计算出结构构件上的内、力，再逐步进行强度、刚度，稳定性等计算。本单元先对荷载的分类及荷载代表值作一了解，熟悉常见的永久荷载、楼面和屋面活荷载、雪荷载、风荷载的计算、能进行简支梁、单向板楼盖、框架结构的荷载标准值计算2.1荷载的分类 建筑结构在使用期间和施工过程中要承受各种“作用”。我们把施加在结构上的集中力或分布力称为直接作用，也称为荷载；把引起结构外加变形或约束变形的原因称为间接作用。 结构上的荷载，可分为下列三类： 2.1.1永久荷载（恒载） 在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如，结构自重、土压力、预应力等。 永久荷载不随时间变化，长期作用在结构上，在结构上的作用位置也不变。 注:自重是材料自身所受重力产生的荷载（重力）。 2.1.2可变荷载（活载） 在结构使用期间，其值随时间变化，且变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如，楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 可变荷载的大小随时间而变，作用位置可变，且像风荷载、吊车荷载等能引起结构振动，使结构产生加速度。 2.1.3偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。例如，爆炸力、撞击力、地震等。 2.2荷载代表值 《荷载规范》规定： 对永久荷载应采用标准值作为代表值。 对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 2.2.1荷载标准值 它是荷载的基本代表值，指结构在使用期间，在正常情况下可能出现的最大荷载值。 2.2.2可变荷载组合值 当结构同时承受两种或两种以上的可变荷载时，考虑到所有荷载同时达到其单独出仍以其标)产生最大荷载效应的荷载(现时可能达到的最大值的概率较小，因此，除主导荷载 准值为代表值外，对其它伴随荷载可以将它们的标准值乘以一个小于或等于1的荷载组合系数作为代表值，称为可变荷载组合值，即
《荷载与结构设计原则》课程教学大纲 课程编号：031178 学分：1 总学时：17 大纲执笔人：李国强大纲审核人：黄宏伟 一、课程性质与目的 本课程属于专业基础课，是土木工程专业的重要结构工程教学内容，为必修课。 本课程的教学目的是让学生了解工程结构可能承受的各种荷载，以及工程结构设计的可靠度背景。 二、课程基本要求 通过本课程的学习，学生应掌握工程结构设计时需考虑的各种主要荷载，这些荷载产生的背景，以及各种荷载的计算方法；并掌握结构设计的主要概念、结构可靠度原理和满足可靠度要求的结构设计方法。 三、课程基本内容 （一）荷载类型 1．荷载与作用 2．作用的分类 （二）重力 1．结构自重 2．土的自重力 3．雪荷载 （1）基本雪压 （2）屋面雪压 4．车辆重力 5．屋面活荷载 （三）侧压力 1．土的侧向压力 （1）基本概念及土压力分类 （2）基本原理 （3）土压力的计算 2．水压力及流水压力 3．波浪荷载 （1）波浪的分类 （2）波浪荷载的计算 4．冻胀力 （1）动土的概念、性质及结构物的关系 （2）土的冻胀原理 （3）冻胀力的分类及其计算 5．冰压力 （1）冰压力概念及分类
（2）冰压力的计算 （四）风载 1．风的有关知识 （1）风的形成 （2）两类性质的大风 （3）我国风气候总况 （4）风级 2．风压 （1）风压与风速的关系 （2）基本风压 （3）非标准条件下的风速或风压计算3．结构抗风计算的几个重要概念 （1）结构的风力与风效应 （2）顺风向平均风与脉动风 （3）横风向风振 4．顺风向结构风效应 （1）顺风向平均风效应 （2）顺风向脉动风效应 （3）顺风向总风效应 5．横风向结构风效应 （1）流经任意截面体的风力 （2）结构横风向风力 （3）结构横风向风效应 （4）结构总风效应 （5）结构横风向驰振（galloping）（五）地震作用 1．地震基本知识 （1）地震的类型与成因 （2）地震分布 （3）震级与烈度 （4）地震波与地面运动 2．单质点体系地震作用 （1）单质点体系地震反应 （2）地震作用与地震反应谱 （3）设计反应谱 3．多质点体系地震作用 （1）多质点体系地震反应 （2）震型分解反应谱法 （3）底部剪力法 （六）其它作用 1．温度作用 （1）基本概念及温度作用原理 （2）温度应力的计算 2．变形作用
（一）填空题 1?作用随时间变化可分为永久作用、可变作用、偶然作用;按空间位置变异分为固定 作用、自由作用；按结构反应分类分为静态作用、动态作用。 2. 造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因是风的飘积作用屋面形式屋面散热等。 3. 在公路桥梁设计中人群荷载一般取值为3KN T nf市郊行人密集区域取值一般为 3.5 KN / m 4. 土压力可以分为静止土压力主动土压力被动土压力。 5. 一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论或库仑土压力理论。 6. 波浪按波发生的位置不同可分为表面波内波。 7. 根据冻土存在的时间可将其分为多年冻土季节冻土瞬时冻土。 8. 冻土的基本成分有四种：固态土颗粒，冰，液态水，气体和水汽。 9. 冻土是一种复杂的多相天然复合体，结构构造也是一种非均质、各向异性的多孔介质。 10. 土体产生冻胀的三要素是水分土质负温度。 11. 冻土的冻胀力可分为切向冻胀力法向冻胀力水平冻胀力。 12. 水平向冻胀力根据它的形成条件和作用特点可以分为对称和非对称。 13. 根据风对地面（或海面）物体影响程度，常将风区分为13 等级。 14. 我国《建筑结构荷载规定》规定以10m高为标准高度，并定义标准高度处的最大风速为基本风速。 15. 基本风压是根据规定的高度，规定的地貌，规定的时距和规定的样本时间确定最大风 速的概率分布，按规定的重现期（或年保证率）确定的基本风速,然后根据风速与风压的关系所定义的。 16. 由风力产生的结构位移速度加速度响应等称为结构风效应。 17. _____ 是引起结构振动的主要原因。 18. 在地面粗糙度大的上空，平均风速小脉动风的幅度大且频率 _。 19. 脉动风速的均方差也可根据其功率谱密度函数的积分求得。 20. 横向风可能会产生很大的动力效应，即风振。 21. 横向风振是由不稳定的空气动力特征形成的，它与结构截面形状及雷诺数有关。 22. 在空气流动中，对流体质点起主要作用的是两种力惯性力和_____________ 粘性力。 23. 根据气流旋涡脱落的三段现象，工程上将圆桶试结构分三个临界范围，即亚临界范围 超临界范围跨临界范围。 24. 地震按产生的原因，可以分为火山地震陷落地震和构造地震 25. 由于地下空洞突然塌陷而引起的地震叫陷落地震而由于地质构造运动引起的地震则 称为构造地震。 26. 地幔的热对流是引起地震运动的主要原因。 27. 震中至震源的距离为震源深度，地面某处到震中的距离为震中距。 28. 地震按震源的深浅分，可分为浅源地震中源地震深源地震。 29. 板块间的结合部类型有：海岭海沟转换断戻及缝合线。 30. 震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。 31. M 小于_2—的地震称为微震M = 2?4 为有感地震M> 5 为破坏性 地震。— 32. 将某一地址遭受一次地震影响的强弱程度定义为地震烈度。 33. 地震波分为地球内部传播的体波和在地面附诉传播的面波。 34. 影响地面运动频谱主要有两个因素：震中距_______ 和—场地条件_______ 。
3 水平荷载作用下结构的内力分析 为了求得框架-剪力墙结构（计算简图如图3-1所示）在水平力作用下的内力，在近似法中采用了连续化方法，即将各层总连梁离散为沿楼层高度均匀分布的连续连杆。将连杆切开，则总剪力墙成为静定结构（竖向悬臂墙），如图3-2所示，它受连续连杆的未知约束力F p 和分布外荷载P(x)的作用。其中F p 可有总框架的抗推刚度f C 与结构变形曲线的二阶导数表 示，即2 2 F f d y P C d x =；b C 为总连梁的约束刚度。b C 与f C 的具体计算见刚度参数的计算。根 据梁的弯曲理论，竖向悬臂墙的荷载与挠度的微分关系可有： （3-1） 式中，w EJ 为总剪力墙的抗弯刚度。当外力可表示为简单的函数形式时，则可方便地通过求解微分方程得到总剪力墙和总框架的变形方程，进而由变形和内力的微分关系可以求出总剪力墙、总框架、总连梁的内力。连续化方法是一种十分巧妙的做法，无论实际的框架剪力墙是多少层，结构的变形方程形式都不变，因而便于手算。为了获得简便的变形方程，需要将水平荷载等效地转换成三种典型的形式（倒三角形荷载、均布荷载、顶点集中荷载），风荷载，水平地震作用的具体转换见前面一章。 3.1总剪力墙、总框架、总连梁的内力计算 由式（3-1）可推导出总剪力墙分别在三种典型水平荷载作用下的计算公式如下： 倒三角形分布荷载作用下 23 22111[(1)()()]226 f qH sh sh ch Sh y C ch λλλλξλξλξλλλλλ-=+-+--- （3-2a ） 2 2 1 [(1)()]2 2w qH sh sh ch M sh ch λλ λλξλλξξλλλλ= + - --- (3-2b) 2 2 1[(1)()1]2 2w qH sh sh sh V ch ch λλ λλλξλλλξλλλλ = + - --- (6-2b) 均布荷载作用下 22 21[()(1)(1)]2 f qH sh y ch sh C ch λλξλξλλξλξλλ+=-+- （3-3a ） 4242 ()w F b d y d y EJ P x p C d x d x =-+
第1章荷载与作用 一、填空题 1．作用是施加在结构上的，或引起结构＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2．作用是使结构或构件产生＿＿＿＿＿＿的＿＿＿＿＿＿。 3．结构上的作用可分为作用和作用，荷载是作用。 4．施加在结构上的集中力或分布力称为＿＿＿＿＿，与结构本身性能＿＿＿＿＿＿；引起结构外加变形或约束的原因称为＿＿＿＿＿＿＿＿，该作用的大小与结构自身的性质＿＿＿＿＿＿。 5．土木工程是＿＿＿＿＿＿＿＿的科学技术的统称。它既指工程建设的＿＿＿＿＿，也指所应用的＿＿＿＿＿和所进行的＿＿等专业技术。 6．土木工程结构是指由若干个＿＿＿＿组成的＿＿＿＿＿，是土木工程的骨架，也是它们赖以存在的＿＿＿＿＿。它的主要功能是＿＿＿＿工程在＿＿＿＿＿期间可能出现的＿＿＿＿＿，并将它们＿＿＿＿＿＿地基。 7．现代土木工程的建造必须经过＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿3个主要环节。 8．土木工程设计包括和。是实现工程建造的目的、用途；是决定采用怎样形式的骨架将其支撑起来，怎样抵御和传递作用力，各部分尺寸如何，用什么材料制造等等。 9．工程结构设计是在工程结构的＿＿＿＿＿与经济、＿＿＿＿与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构满足预定的各项＿＿＿＿＿＿＿。 10．工程结构的“功能要求”是指工程结构＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿，统称＿＿＿＿＿＿。 11．＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿之间最佳的合理的平衡，就是使工程结构既经济又具有一定的可靠度。 二、多项选择 1、下列作用属于直接作用的为（） A．自重 B．土压力 C．混凝土收缩徐变 D．焊接变形 E、桥梁上的车辆重量 2、下列作用属于间接作用的为（） A．地基变形B．水压力C．温度变化D．地震作用 E．水中漂浮物对结构的撞击力 3、荷载效应是指（） A．内力B．温度C．位移D．裂缝E．应力 三、单项选择 1、工程结构的“功能要求”（或“可靠性”）是指工程结构的（） A．可靠、经济、适用、美观B．安全性、适用性和耐用性 C．安全性、经济、适用D．可靠、耐用、美观 2、荷载取值和荷载计算正确与否直接影响（）的计算 A．结构抗力B．结构可靠度C．荷载效应D．结构尺寸
第二章荷载与作用 1．作用于高层房屋的荷载有哪两种？在地震区与非地震区分别是由哪些荷载起控制作用？ 答：作用于高层房屋的荷载有两种：竖向荷载与水平荷载，竖向荷载包括结构自重和楼（屋）盖上的均布荷载，水平荷载包括风荷载和地震作用。 在多层房屋中，往往以竖向荷载为主，但也要考虑水平荷载的影响，特别是地震作用的影响。随着房屋高度的增加，水平荷载产生的内力越来越大，会直接影响结构设计的合理性、经济性，成为控制荷载。因此在非地震区，风荷载和竖向荷载的组合将起控制作用，而在地震区，则往往是地震作用与竖向荷载组合起控制作用。 2．什么是风荷载？ 答：风受到地面上各种建筑物的阻碍和影响，风速会改变，并在建筑物表面上形成压力或吸力，这种风力的作用称为风荷载。 3．什么是基本风压值0w 、风载体型系数s μ、风压高度变化系数z μ、风振系数z β 答：（1）基本风压值0w 基本风压值0w 系以当地比较空旷平坦地面上离地10m 高统计所得的重现期 为50年一遇10min 平均最大风速0v （m/s ）为标准，按0w =20v /1600确定的风压 值。它应根据现行《荷载规范》中“全国基本风压分布图”采用，但不得小于0.3 kN/㎡。 （2）风载体型系数s μ 风载体型系数s μ是指实际风压与基本风压的比值。它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与
周围环境和地面粗糙度有关。当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。 μ （3）风压高度变化系数 z μ，应根据地面粗糙度类别按《荷载规范》确定。 风压高度变化系数 z β （4）风振系数 z 风对建筑结构的作用是不规则的，通常把风作用的平均值看成稳定风压（即平均风压），实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在平均侧移附近振动。对于高度较大、刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，使振幅加大，在设计中必须考虑。 β。目前采用加大风载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数 z 4．什么是地震波？分为哪两类？ 答：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所积蓄的变形能突然释放，它以波的形式从震源向四周传播，这种波就称为地震波。地震波按其在地壳传播的位置不同，可将其分为体波和面波。 5．什么是地震的震级？根据震级可将地震划分为哪几级？ 答：地震的震级是衡量一次地震释放能量大小的等级，震级M可用公式表达如下： = A M log （2-1） 式中A即是上述标准地震记录仪在距震中100km处记录到的最大振幅。例如，在距震中100km处标准地震记录仪记录到的最大振幅A=100mm=100000μm，则=A M，即这次地震为5级。 5 = log5= 10 log 震级差一级，能量就要差32倍之多。根据震级可将地震划分为：微震（2级以下，人一般感觉不到，只有仪器才能记录到），有感地震（2～4级），破坏性地震（5级以上），强烈地震（7级以上）。
简答&填空&名词解释 一、荷载类型 荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。 作用：能使结构产生效应的各种因素总称。 分类：①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用 ②随时间位置变异分类：固定作用、可动作用 ③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。 间接作用：能够引起结构内力变形等效应的非直接作用因素，如地震温度变化基础不均匀沉降等。直接作用：直接引起结构变形的因素。 直接作用与间接作用的区别：将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结 构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。 二、重力 土的有效重度：土粒所受的重力扣除浮力后的重度。 雪压：指单位面积地面上积雪的自重。 基本雪压：是指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。 影响基本雪压的主要因素有：雪重度、基本雪压的统计、海拔高度。 影响屋面积雪的主要原因有：风、屋面形式、屋面散热等。 风的漂积作用：在下雪过程中，风会把部分本将飘落在屋面上的雪吹积到附近的地面上或其他较低的物体上，这种影响称为风的漂积作用。 楼面活荷载：指在房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设施等产生的重力荷载。 说明影响屋面雪压的主要因素及原因 答：1.风的漂积作用 2.屋面形式（屋面坡度）：一般随坡度增大而减小主要因为风的作用使雪滑移所致 3.屋面温度：屋面散发的温度使雪融化，使雪滑移更容易进行。 计算结构或构件的楼面活荷载效应时，为什么引起楼面活荷载面积超过一定的数值，应对楼面活荷载进行折减？ 答：由于楼面均布活荷载可理解为楼面总活荷载按楼面面积平均，因此一般情况下，所考虑的楼面面积越大，实际平摊的楼面活荷载越小。故计算结构或构件的楼面活荷载效应时，如引起效应的楼面活荷载面积超过一定的数值，则应对楼面均布活荷载折减。
工程荷载与结构设计方法知识点汇总 第零章 1. 工程结构：由若干构件组成的能够承受各种作用的体系。 2. 建筑结构：1）混凝土结构：a. 素混凝土结构 b. 钢筋混凝土结构 c. 预应力混凝土结构 d. 劲性混凝土结构 2）砌体结构 3）钢结构 4）组合结构 第一章荷载与作用 1. 能够使结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝、速度、加速度等）的各种因素的总称，称为结构上的作用。 2. 直接作用（荷载）：施加在结构上的集中力或分布力/作用在结构上的力的因素。 （自重、风） 间接作用：引起结构外加变形或约束变形的原因/不是作用力，但同样引起结构效应。 （地震、地基不均匀沉降、温度变化） 第二章工程荷载的分类及代表值 1. 作用的分类 1）按随时间的变异分类： a. 永久作用（恒荷载）：在结构设计基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均 值相比可以忽略不计。 b. 可变荷载（活荷载）：在结构设计基准期内其值随时间变化，且其变化与平均值 相比不可忽略。 c. 偶然作用：在结构设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时 间较短。 2）按空间位置变异分类： a. 固定作用：在结构上出现的空间位置不变，但其量值可能具有随机性。 b. 自由作用：可以在结构上的一定空间任意分布，出现的位置和量值都可能是随 机的。 3）按结构的动力反应分类： a. 静态作用：对结构或结构构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。 b. 动态作用：对结构或结构构件产生不可忽略的加速度。 4）按荷载作用方向分类： a. 竖向作用 b. 横向作用 2. 设计基准期，是为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数，它不等同于设计使用年限。 建筑结构设计所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为50年确定的，如设计时所采用其他设计基准期，则必须另行确定在该基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。
水平荷载作用下的结构侧移计算 5.1 风荷载作用下的位移验算 （1）侧移刚度（表5.1~表5.2所示） （2）风荷载作用下的框架侧移计算（表5.3~表5.4所示）。 2~5层柱的D 值得计算 采用8.8级摩擦型高强度螺栓M24，摩擦系数μ=0.4，一个螺栓的预拉力P=175kN 。 单个螺栓的抗剪承载力设计值为： N v =0.9n f μp=0.9×1.0×0.4×175kN=63kN n ≥V/N v 表5.1 2-5层柱的D 值 m 21606.5K N/m /K N 7.1026724.5669D =+?= ∑）（ 表5.2 横向底层柱D 值 构件名称 = =）（）（2i /5.0i ++ D= (kN/m) A 轴柱 0.236 0.329 17700.54 B 轴柱 0.472 0.393 21144.54 /m 56545.62kN m /kN 54.21144254.17700D =+?=∑）（ 构件名称 = =/(2+) D= (kN/m) A 轴柱 0.236 0.105 5669.4 B 轴柱 0.472 0.191 10267.7
水平荷载作用下的框架的层间侧移可按下式计算 Δu j =j v /∑ij D 式中 j v ——第j 层的总剪力； ∑ij D —— 第j 层所有柱的抗侧刚度之和 Δj u ——第j 层的层间侧移 表5.3 集中风荷载标准值 第一层的层间侧移值求出以后，就可就可计算各楼板标高处的侧移值是该层以上各层层间的侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和，框架在风荷载作用下侧移的计算见表5.4： 表5.4 风荷载作用下侧移的计算
水平荷载作用下框架内力的计算——D值 法
第五章框架结构内力与位移计算 1．框架结构计算简图是如何确定的？ 答：框架结构计算简图的确定： 一般情况下，框架结构忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作用，将框架结构简化为沿横方向和纵方向的平面框架，承受竖向荷载和水平荷载，进行内力和位移计算。 结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析，若作用于纵向框架上的荷载各不相同，则必要时应分别进行计算。 框架结构的节点在常见的现浇钢筋混凝土结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚入节点区，这时节点应简化为刚接节点；对于现浇钢筋混凝土柱与基础的连接形式，一般也设计成固定支座，即为刚性连接。 作用于框架结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种。竖向荷载包括结构自重及楼（屋）面活荷载，一般为分布荷载，有时也有集中荷载。水平荷载包括风荷载和水平地震作用，一般均简化成节点水平集中力。 2．框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用什么方法？其基本假定与计算步骤如何？ 答：框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用分层法。 分层法的基本假定： （1）在竖向荷载作用下，不考虑框架的侧移； （2）每层梁上的荷载对其他各层梁的影响可忽略不计。 分层法的计算步骤： （1）计算单元的确定 根据计算假定，计算时先将各层梁及其上下柱所组成的框架作为一个独立的计算单元，而按无侧移的框架进行计算（上下柱的远端均假设为固定端）。 （2）各杆件弯矩的计算 一般用结构力学中的弯矩分配法，分别计算每个单层框架中梁与柱的弯矩。 在用弯矩分配法计算各杆件的弯矩之前，应先计算各杆件在节点处的弯矩分配系数及传递系数。对底层基础处，可按原结构确定其支座形式，若为固定支座，传递系数为1/2；若为铰支座，传递系数为0。至于其余柱端，在分层计算时，假定上下柱的远端为固定端，而实际上，上下柱端在荷载作用下会产生一定转角，是弹性约束端。对这一问题，可在计算分
水平荷载计算 7.1风荷载标准值 风压标准值计算公式为；0w w z s z μμβ= 式中，基本风压200.45/w kN m =；z μ——风压高度变化系数，建设地点位于济南市，所以地面粗造度为C 类，s μ——风荷载体型系数，由《荷载规范》查得：迎风面为0.8，背风面为0.5； z β——风振系数，因结构高度为H=19.6m<30m 可取0.1=z β B ——计算单元迎风面的宽度，取为4.2m 。 房屋高度的分布荷载标准值A w p z s w μμ0= 计算各层点的受风面积时取上层一半和下层一半之和。顶层取女儿墙高度和下层一半之和，底层计算高度从基础顶开始取。 顶层A=（1+3.6/2）X4.2=11.76M2 中间层A=3.6x4.2=15.12m2 底层A=206.79.3 215.52 6.3m =???? ??+ 4.2=18.38m2 各层楼面处风荷载标准值的计算见下表 层次 z μ z β s μ Z(m) 20(/) w kN m A(2 m ) ()KN P w 5 0.74 1.0 1.3 19.55 0.45 11.76 5.09 4 0.74 1.0 1.3 15.9 5 0.45 15.12 6.55 3 0.74 1.0 1.3 12.35 0.45 15.12 6.55 2 0.74 1.0 1.3 8.75 0.45 15.12 6.55 1 0.74 1.0 1.3 5.15 0.45 18.38 7.96 风荷载计算简图如下:
风荷载计算简图 风荷载沿房屋高度分布图
7.2 框架梁柱线刚度计算 取 4轴框架作为计算框架，考虑到楼板对梁的作用，边框架梁I=1.5I 0 中框架梁 I=2.0I 0 (I 0为不考虑楼板作用的梁截面惯性矩），梁柱均采用C30混凝土 C E =3.0710?2/m KN AC,DF 跨梁选用L3：b=250mm,h=700mm I 0=1/12bh 3 =1/12?0.25.?0.73=7.14?10-3m 4 i =EI/L=1.5EI 0/L=1.5?7.14?10-3?E/7.8=1.37?10-3E (m 3) CD 跨梁选用L2: b= 250mm, h=400mm I 0=1/12bh 3 =1/12?0.25?0.43=1.34?10-3m 4 i =EI/L=2EI 0/L=2?1.34?10-3?E/7.8=0.89?10-3E (m 3) 上部各层柱： i =0.9xEI/L=0.9xE/3.6?1/12?0.5?0.53 =1.305?10-3 E(m 3 )(0.9 折减) 底层柱： i =EI/L=E/（4.2+0.45+0.5）?1/12?0.5?0.53 =1.01?10-3 E(m 3 ) 注：计算线刚度时根据地质资料,确定基础顶离室外地面为500mm,室内外高差为 450mm,则底层高度为4.2+0.45+0.5=5.15m 各梁 柱 构 件 的 线 刚 度 经 计 算 如 下图 :
第四章 水平荷载作用下的框架内力分析 4.1梁的线刚度：在计算梁的线刚度时，考虑楼板对梁刚度有利影响,认为翼 缘参加工作,为简化计算，先按矩形截面计算惯性矩，然后乘以一个增大系数。 现浇钢筋砼梁：边框架梁=1.5I 0 中框架梁=2I 0 柱、梁均采用Ｃ30混凝土 ，ＥC 3.0×107 kN/m2 I 0=1/12×bh 3(m 4) K B 单位：KNm 框架梁线刚度计算 4.2 框架柱侧移刚度计算 1.柱线刚度： 柱采用C30混凝土，27/100.3m kN E c ?=，首层高度4.43m,2-5层3.6m ； 柱截面：各层600 mm ×600mm 则 I 0=1/12×bh 3=10.8×10-3m 4; K C =EI/h 2.柱的侧移刚度D ： 一般层： K = c b K K 2∑ K K +=2α D=2 12h K c α 首层： K =c b K K ∑ K K ++=25.0α D=212h K c α
层间侧移刚度的验算 ∑D 1/∑D 2 =1139440/1327489=0.86﹥0.7 满足要求 4.3.3水平地震作用分析（底部剪力法） 本框架结构符合底部剪力法的适用范围，故采用底部剪力法计算水平地震作用。 1. 框架自振周期计算: 用能量法计算。用能量法计算1T 的数据过程及其结果见表 表5 用能量法计算1T 的数据
s G G T i i i i 39.00889.065.02221=??=? ?=∑∑ψ 2. 考虑七度设防：а max =0.08 考虑I 组类别 Ⅱ类场地土 Tg=0.35 S 因为T 1=0.39<1.4T g =0.49 S 所以考虑顶部附加水平地震作用 底部剪力为：а1=(Tg/T1)0.9 ×а max =(0.35/0.39)0.9 ×0.08=0.073 F Ek =а1× G eq =0.073×0.85×47968.26=2976.43 kN 由公式 F i =(G i H i /ΣG j H j ) ×F Ek ×(1-δn ) 横向框架顶点位移计算 剪力分布图：