【图文】《荷载与结构设计方法》

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（完整版）《荷载与结构设计方法》课后思考题答案

（完整版）《荷载与结构设计⽅法》课后思考题答案《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。

荷载与结构设计方法ppt课件

3
1
2
2
(5-8a) (5-8b)
无粘性土：
tan2(45
)
1
3
2
tan2(45 )
3
1
2
(5-9a) (5-9b)
1.10
第5章侧压力
土的侧压力
三、土的பைடு நூலகம்压力计算
1. 静止土压力静止土压力可按下述方法计算。在填土外表以下恣意深度z 处取一微小单元体，其上作用着0 竖K0向z 土体自重，如前所述，土体在竖直面和程度面均无剪应力，该处的静止土压力强度为：
(5-15)
E 1 H z H K 2 cK 1 H 2 K 2 c H K 2 c 2
2 a
0
a
2 a
a
a
(5-16)
自动土压力Ea经过三角形压力分布图abc的形心，其作用点在离墙底(H-Z0)/3处。
1.14
第5章侧压力
土的侧压力
3.被动土压力
当挡土墙在外力作用下挤压土体出现被动朗金形状时，墙背填土离地表恣意深度z处的竖
响土压力大小的要素主要有：土压力的大小及分布、墙身的位移、填土的性质、墙体的截面刚度、地基的土质等。由于缺乏系统的观测资料和大规模的实验研讨，在设计中通常采用古典的库仑实际或朗金实际，经过修正、简化来确定土压力。
1. 朗金土压力实际朗金土压力实际是经过研讨弹性半空间土体、应力形状和
极限平衡条件导出的土压力计算方法。朗金土压力实际的根本假设如下：①对象为弹性半空间土体；②不思索挡土墙及回填土的施工要素；③挡土墙墙背竖直、光滑，填土面程度无超载。
一系列剪裂面，面上各点都处于极限平衡形状，称为自动朗金形状。此时滑裂面的方向与大

荷载与结构设计方法3PPT课件

漩涡区的产生第24页共58页水压力和流水压力第25页共58页水压力和流水压力第26页共58页波浪的破坏力海啸第27页共58页波浪的破坏力海啸第28页共58页波浪荷载第29页共58页波浪荷载第30页共58页波浪荷载第31页共58页波浪荷载第32页共58页波浪荷载第33页共58页波浪荷载第34页共58页波浪荷载第35页共58页波浪荷载第36页共58页波浪荷载第37页共58页波浪三要素第38页共58页水面波的分类第39页共58页波浪的利用tld第40页共58页冻胀力第41页共58页冻胀力第42页共58页冰夹层冰透镜层聚冰现象冰夹层冰透镜层聚冰现象冻层膨胀冻结峰面水分迁移水分土的冻胀原理冻胀力第43页共58页五冻胀力的分类切向冻胀力作用于结构物基础侧面使基础产生向上拔力法向冻胀力垂直于基底冰结面和基础底面水平冻胀力ho垂直于基础或结构物侧表面水平冻胀力ho法向冻胀力冻胀力第44页共58页六冻胀力的计算1切向冻胀力按单位切向冻胀力取值单位切向冻胀力
2.特大城市指市区非农业人口大于 100 万；大城市人口 50～100 万；中等城市人口 20～50 万；小城镇人口 10～20 万。
特别重要的交通及工矿企业是指国家的主要交通枢纽和国民经济关系重大的工矿企业。
第54页/共58页
课后小节与思考课程提要
土的侧压力水压力和流水压力波浪荷载冻胀力冰压力撞击力
两个方向的撞击力不同时考虑，撞击力作用于行车道以上1.2m处，直接分布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构件，可视防撞设施的防撞能力，对汽车撞击力标准值予以折减，但折减后汽车撞击力标准值不应低于上述规定取值的1/6。
第52页/共58页
第53页/共58页
撞击力
在河道分级指标表中满足（1）和（2）项或（1）和（3）项者，可划

荷载与结构设计方法-风荷载

A类是指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，取地面粗糙度指数αA =0.12，梯度风高度 H=T3A 00m。
B类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，
取地面粗糙度指数 αB =0.16，梯度风高度 HTB 350m。 C类是指有密集建筑群的城市市区，取地面粗糙度指数 αC =0.22，梯度风高度 HTC 400m。
6～11
3
微风
0.6
1.0
渔船渐觉簸动，随风移行每小时 5～6km
树叶及微枝摇动不息，旌旗展开
12～19
4
和风
1.0
1.5 渔船满帆时船身倾于一侧
能吹起地面的灰尘和纸张，树的小枝摇动
20～28
5
清劲风
2.0
2.5 渔船缩帆(即收去帆的一部分)
有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波
29～38
6
强风
3.0
4.0 渔船加倍缩帆，捕鱼须注意风险大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难
75～88 89～102
11
暴风
11.5
16.0 汽船遇之极危险
陆上很少，有时必有重大损毁
103～117
12
飓风
14
- 海浪滔天
陆上绝少，其捣毁力极大
118～133
<10
1～3 4～6 7～10 11～16 17～21 22～27 28～33 30～40 41～47 48～55 56～63 64～71
0～0.2
0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7 20.8～24.4 24.5～28.4 28.5～32.6 32.7～36.9

《荷载与结构设计方法》

荷载与结构设计方法课程框架说明1.典型建筑工程图示法国的埃菲尔铁塔迪拜塔160层，总高828米，比台北101高出320米。

迪拜塔由韩国三星公司负责营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔。

美国胡佛水坝塞金纳特伯桥（Salginatobel Bridge ），瑞士工程师R.Maillart 于1930年设计。

建筑师们说：“在桥上漫步是一种真正的精神上的享受。

你和高山、白云、蓝天那么靠近，美国旧金山的金门大桥，瑞士工程师O.Ammann于1937年设计。

“它造型优美，比例协调，是桥梁工程的一颗明珠，以致于本世纪的设计师们已无法超越了。

”西班牙塞维利亚阿拉米罗大桥（Alamillo Bridge），圣地亚哥·卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava）于1992年设计。

京珠高速公路洋碰隧道2.若干建筑工程作用、荷载示例（1）风荷载：塔科马吊桥坍塌台风莫拉克袭击台湾（2）地震作用智利大地震（3）上海莲花河畔景苑建筑工程事故南北两排房子间的基坑（地下车库）南北两排房子间的基坑（地下车库）3.本课程的主要内容（1）建筑工程结构构件或体系各种作用和荷载的确定以及计算方法；（2）结构杆件或体系设计值中作用和荷载的组合方法，抗力值的确定考虑的随机因素。

第一章荷载与作用内容提要一、结构上的作用及其分类1、“结构上的作用”的定义2、“结构上的作用”的分类二、荷载分类一、结构上的作用及其分类1、“结构上的作用”的定义⇒施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的原因（地震、基础沉降、温度变化、焊接等）的总称ö施加在结构上的集中力或分布力⇒直接作用（荷载）ö引起结构外加变形或约束变形的原因⇒间接作用2、“结构上的作用”的分类u按随时间的变异分类ö永久作用⇒在结构使用期间，其值不随时间而变化，或其变化值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作用⇒【例如】结构自重，土压力、预加力、基础沉降、焊接、水的浮力、混凝土收缩及徐变作用等ö可变作用⇒在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略不计的作用⇒【例如】安装荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽车荷载、汽车离心力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度作用等ö偶然作用⇒在结构使用期间，不一定出现，但一旦出现，其量值很大且持续时间较短的作用⇒【例如】地震作用（地震力和地震加速度等）、爆炸、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用等【思考题】水压力属于何种作用？v按随空间位置的变异分类ö固定作用⇒在结构空间位置上具有固定的分布【例如】工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载、结构构件自重等ö可动作用⇒在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布【例如】工业与民用建筑楼面上的人员荷载、吊车荷载等w按结构的反应分类ö静态作用⇒不使结构或结构构件产生加速度，或产生的加速度可以忽略不计【例如】结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载等ö动态作用⇒使结构或结构构件产生不可忽略的加速度【例如】地震、吊车荷载、设备振动、作用于高耸结构上的风荷载等二、荷载分类ð按作用时间的长短和性质ö永久荷载⇒在结构使用期间，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，且其变化值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。

《荷载和结构设计方法》课后思考题答案解析

《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。

混凝土结构设计原理沈蒲生荷载与结构设计方法

1.2
，
公式(7)中的 G 1.35 ；当其效应对结构有利时，一般情况下取1.0 ，
0.9
验算倾覆、滑移或漂浮时取；
1.4
4kN/m 2
Qi — 活载分项系数，一般情况下取，当活载标准值大于
的
1.3
工业房屋楼面结构取；
五．风荷载
当计算主要承重结构时
wk z s z w0
(1)
式中
— 高度z 处的风振系数； z
s — 体型系数； z — 风压高度变化系数，按地面粗糙程度A 、B 、C 、D 四级定，
A — 海岸、湖岸；B — 农村、市郊；C — 一般城市市区；
D — 有密集高层建筑市区；
w0 —50 年一n 遇的基本风压(kN/m 2 )。
安全等级为一级或使用年限为 100 年时， 0 1.1 ；
安全等级为二级或使用年限为 50 年时， 0 1.0 ；
安全等级为三级或使用年限为 5 年时， 0 0.9 。
S — 荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶然组合；
R — 结构构件抗力设计值。
湖南大学
混凝土结构设计原理.第二章
(二) 荷载效应组合
湖南大学
九．结构可靠性和可靠度
混凝土结构设计原理.第二章
结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性。
结构的可靠度：指结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能
正态分布：
的概率，是结构可靠性的概率度量。三个特征值：
Z — 平均值； Z — 标准差；
Z — 变异系数， Z Z Z 。
Z RS
湖南大学
四．楼面和屋面活荷载
混凝土结构设计原理.第二章
标准值查荷载规范。
● 楼面： 2kN/m 2 ● 屋面：不上人屋面0.5kN/m 2

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三、荷载代表值荷载代表值是指设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，如标准荷载代表值是指设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，值、组合值、频遇值和准永久值。

组合值、频遇值和准永久值。

建筑结构设计中，对不同荷载应采用不同的代表值。

永久荷载采用标建筑结构设计中，对不同荷载应采用不同的代表值。

准值作为代表值；可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇准值作为代表值；可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、值或准永久值作为代表值;偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值或准永久值作为代表值; 值。

1.荷载标准值 1.荷载标准值荷载标准值是GB 50009-2001规定的荷载基木代表值规定的荷载基木代表值，荷载标准值是GB 50009-2001规定的荷载基木代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值。

由于最大荷载值是随机变量，因此，载统计分布的特征值。

由于最大荷载值是随机变量，因此，原则上应由设计基准期荷载最大值概率分布的某一分位数来确定。

但是，期荷载最大值概率分布的某一分位数来确定。

但是，有些荷载并不具备充分的统计参数，只能根据已有的工程经验确定。

计参数，只能根据已有的工程经验确定。

2.荷载组合值 2.荷载组合值荷载组合值是对可变荷载而言的，当结构承受两个或两个以上可变荷载时，荷载组合值是对可变荷载而言的，当结构承受两个或两个以上可变荷载时，承载能力极限状态按基木组合设计及正常使用极限状态按短期效应组合设计所采用的荷载代表值。

当两种或两种以上可变荷载在结构上同时作用时，用的荷载代表值。

当两种或两种以上可变荷载在结构上同时作用时，由于所有荷载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，除主导荷载( 载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，除主导荷载(产生最大荷载效应的荷载仍可以用其标准值为代表值外，其他伴随荷载均取小于生最大荷载效应的荷载仍可以用其标准值为代表值外，其标准值的组合值为荷载代表值。

其标准值的组合值为荷载代表值。

3.荷载准永久值 3.荷载准永久值荷载准永久值也是对可变荷载而言的，是指可变荷载中活动相对较小的部分，荷载准永久值也是对可变荷载而言的，是指可变荷载中活动相对较小的部分，在规定的时一间内具有较长的总持续期，对结构的影响犹如永久荷载。

在规定的时一间内具有较长的总持续期，对结构的影响犹如永久荷载。

荷载准永久值主要用于正常
使用极限状态的长期效应组合，久值主要用于正常使用极限状态的长期效应组合，其值与可变荷载出现的频繁程度和持续时一间长短有关。

度和持续时一间长短有关。

4.荷载频遇值荷载准永久值同样是对可变荷载而言的，荷载准永久值同样是对可变荷载而言的，是指可变荷载在结构上频繁出现且量值较大的值，主要用于荷载短期效应组合中。

值较大的值，主要用于荷载短期效应组合中。

可变荷载频遇值可以通过乘以频遇值系数得到，频遇值系数通过调查统计结果并结合工程经验综合分析后确定。

值系数得到，频遇值系数通过调查统计结果并结合工程经验综合分析后确定。

胡佛水坝从拉斯维加斯前往科咯罗多拉大峡谷必须通过胡佛水坝，胡佛水坝工程庞大，从拉斯维加斯前往科咯罗多拉大峡谷必须通过胡佛水坝，胡佛水坝工程庞大，在世界水利工程行列中占有重要的地位。

胡佛水坝的建造耗费了大量资金，在世界水利工程行列中占有重要的地位。

胡佛水坝的建造耗费了大量资金，动员了大批入力，于1936年竣工并交付使用。

它是一座拱门式重力人造混凝土水坝。

坝高大批入力， 1936年竣工并交付使用。

它是一座拱门式重力人造混凝土水坝。

年竣工并交付使用 220米底宽200米顶宽14米堤长377米这样巨大的水坝在世界上是不多见的， 220米，底宽200米，顶宽14米，堤长377米。

这样巨大的水坝在世界上是不多见的， 200 14 377 它宛如一条巨龙盘卧在大地上，显得十分威武。

胡佛水坝的发电功率为1345兆瓦，它宛如一条巨龙盘卧在大地上，显得十分威武。

胡佛水坝的发电功率为1345兆瓦， 1345兆瓦可供应太平洋沿岸的西南部大部分地区，可见胡佛水坝贡献之大。

可供应太平洋沿岸的西南部大部分地区，可见胡佛水坝贡献之大。