荷载与结构设计方法重点概念总结
- 格式:doc
- 大小:224.00 KB
- 文档页数:6
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。
荷载与结构设计方法荷载与结构设计方法是指在建筑、桥梁、高层建筑等建筑物的设计过程中,对荷载进行分析和结构设计的方法。
荷载是指作用于结构体上的外力、内力和反力等,是结构设计的基础和前提。
荷载与结构设计方法的合理应用可以确保结构的安全可靠性,同时也能够提高建筑物的使用寿命和经济性。
荷载包括静载和动载两种,其中静载是指施加在结构上的恒定力或偏移力,主要有自重荷载、活载、额外荷载和温差荷载等;动载是指施加在结构上的变化力或偶发力,主要有地震荷载、风荷载和运载荷载等。
在荷载分析中,需要根据不同的建筑物类型和设计要求,采用不同的荷载标准进行计算。
在荷载分析中,首先需要确定设计等级和荷载组合,在国家和地方规范中都有相应的规定。
设计等级分为一般建筑、重要建筑和特殊建筑等不同等级,每个等级的结构设计都有相应的要求。
荷载组合是指将不同种类的荷载按照一定的比例相互组合,在设计等级允许的范围内确定结构各部分的荷载。
荷载分析的方法主要有静力分析和动力分析两种。
静力分析是指根据结构和荷载的力学原理进行计算,包括静力平衡、应力、变形和稳定性等方面的计算。
动力分析是指根据结构和荷载的振动特性进行计算,包括地震响应分析、风振分析和振动控制等方面的计算。
在实际工程中,通常需要进行静力和动力分析相结合的综合分析,以确保结构的安全可靠性。
在结构设计中,需要根据特定的荷载情况进行参数确定和材料选择。
参数确定包括截面尺寸、杆件长度、连接形式等方面的确定,材料选择包括材料的强度、刚度、延性和耐久性等方面的选择。
结构设计需要考虑材料的实际性能和使用环境,以及结构的变形和破坏机制,来确定合理的设计方案和构造形式。
荷载与结构设计方法的研究与发展是结构工程学科的重要组成部分。
随着计算机技术和仿真技术的不断发展,荷载与结构设计方法越来越趋向于高效、精确和可靠。
未来的研究方向主要包括荷载的特性分析、结构设计参数的优化、结构的健康监测和结构的可持续性设计等方面。
荷载与与结构设计原则复习第一章荷载类型1.荷载类型:1.荷载与作用:荷载、直接作用、间接作用、效应2.作用的分类:按随时间的变异、随空间位置的变异和结构的反应分类例如:1、由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力称为荷载。
(√)2、由各种环境因素产生的间接作用在结构上的各种力称为荷载。
(×)3、什么是荷载? (荷载的定义是什么?)?)答:由各种环境因素产生的直接作用在结构的各种力称为荷载。
4、土压力、风压力和水压力是荷载,由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力不是荷载。
(×)5、什么是效应?答:作用在结构上的荷载使结构产生的内力、变形、裂缝等就叫做效应。
6、什么是作用?直接作用和间接作用?答:使结构产生效应(结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等)的各种因素总称为作用。
可归结为作用在结构上的力的因素称为直接作用;不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用。
7、只有直接作用才能引起结构效应,间接作用并不能引起结构效应。
(×)8、严格意义上讲,只有直接作用才能称为荷载。
(√)9、以下几项中属于间接作用的是C C10、预应力属于 A 。
温度变化属于 B 。
A、永久作用B、静态作用C、直接作用D、动态作用第二章重力1.重力(静载)1)结构自重2)土的自重应力3)雪荷载(基本雪压、雪重度、屋面的雪压)例如:1、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。
(√)2、我国基本雪压分布图是按照 C 一遇的重现期确定的。
A、10年B、30年C、50年D、100年3、虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系,但是两者不一定是同时出现。
(√)4、造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因有:风、屋面形式和屋面散热等。
2.重力(活载)1)车辆荷载:公路车辆荷载(车道荷载、车列荷载)、列车荷载2)楼面活荷载例如:1、车列荷载与车道荷载有什么区别?答:车列荷载是把大量经常出现的汽车荷载排列成车列的形式作为设计荷载。
结构设计基础知识点总结在建筑设计和工程领域中,结构设计是非常重要的一部分。
它负责确保建筑物的安全性和稳定性。
为了实现这一目标,结构设计师需要掌握一些基础知识点。
本文将对结构设计基础知识点进行总结,帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、载荷与反力在结构设计中,载荷是指施加在结构上的外部力或者重量。
常见的载荷包括自重、活载和风荷载等。
结构要能够承受这些载荷,并通过反力分布到支承点上。
结构设计师需要计算和确定各个支承点的反力,并合理布置结构元素,以保证结构的稳定性。
二、事故负荷事故负荷是指在极端情况下可能作用在结构上的载荷,如地震、火灾等。
结构设计师需要根据规范和标准,考虑事故负荷对结构的影响,并采取相应的安全措施,以确保建筑物在事故发生时能够保持稳定和安全。
三、材料力学性能结构设计中使用的材料,如混凝土、钢筋等,具有一定的力学性能。
结构设计师需要了解这些材料的力学性能,如抗压强度、抗拉强度等,以便进行合理的材料选择和计算。
此外,材料的变形性能、疲劳性能等也需要考虑在内。
四、梁的设计梁是结构设计中常用的承载元素。
在梁的设计中,结构设计师需要考虑梁的几何尺寸、截面形状和材料强度等因素。
通过计算和分析这些因素,可以确定梁的合适尺寸和材料,以满足设计要求。
五、柱的设计柱是支撑结构的垂直承载元素。
在柱的设计中,结构设计师需要考虑柱的几何尺寸、截面形状和材料强度等因素,以确保柱具有足够的强度和稳定性。
柱的设计还需要考虑其在垂直和水平方向上的承载能力。
六、基础设计基础是结构的承载界面,用来将结构的力传递到地基上。
在基础设计中,结构设计师需要考虑基础的几何形状、尺寸和材料选择。
同时,还需要根据地质条件和荷载要求,计算和确定基础的承载能力和稳定性。
七、连接与节点设计连接和节点是结构的重要组成部分,用于将结构的各个部分连接在一起。
在连接和节点设计中,结构设计师需要选择合适的连接方式和连接材料,并进行强度计算和稳定性分析。
《荷载与结构设计方法》重点总结(仅供参考)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2.7 当楼面面积较大时,楼面均布活荷载为什么要折减?民用建筑的楼面均布活荷载标准值是建筑物正常使用期间可能出现的最大值,当楼面面积较大时,作用在楼面上的活荷载不可能同时布满全部楼面,在计算楼面梁等水平构件楼面活荷载效应时,若荷载承载面积超过一定的数值,应对楼面均布活荷载予以折减。
同样,楼面荷载最大值满布各层楼面的机会更小,在结构设计时,对于墙、柱等竖向传力构件和基础应按结构层数予以折减。
2.10 屋面活荷载有哪些种类?如何取值?房屋建筑的屋面分为上人屋面和不上人屋面,上人屋面应考虑可能出现的人群聚集,活荷载取值较大;不上人屋面仅考虑施工或维修荷载,活荷载取值较小。
建筑结构设计原理的核心概念与基本原则解析在建筑领域中,结构设计是一项至关重要的工作。
它涉及到建筑物的稳定性、强度和安全性等方面,直接影响到建筑物的使用寿命和居住者的安全。
本文将解析建筑结构设计的核心概念与基本原则,以帮助读者更好地了解这一领域。
一、核心概念1. 结构:建筑物的结构是指支撑和承载建筑物自身或外部作用力的各项构件,包括梁、柱、墙等。
结构的设计需考虑建筑物的功能、外部环境以及材料的选择。
2. 荷载:荷载是指作用在建筑物上的力或力矩。
荷载可以分为静态荷载和动态荷载。
静态荷载包括自重荷载、雨水荷载等,而动态荷载则包括地震荷载、人员活动引起的荷载等。
3. 强度:强度是指建筑结构所能承受的最大荷载。
在结构设计中,需要确保结构能够安全地承受外部作用力,避免出现塌方等意外情况。
4. 稳定性:稳定性是指建筑结构保持平衡的能力。
稳定性设计旨在确保建筑物在受到外部力作用时不发生倾覆或失稳。
5. 钢结构和混凝土结构:钢结构和混凝土结构是目前常见的建筑结构类型。
钢结构具有高强度和较大的跨度优势,适用于大跨度的大型建筑物;混凝土结构具有较好的耐久性和抗震性能,适用于多层住宅和办公楼等建筑。
二、基本原则1. 安全性:安全性是建筑结构设计的首要原则。
设计师需要根据荷载和使用需求来选择适当的结构形式和材料,并合理设计构件的尺寸和连接方式,确保建筑物能够安全承载荷载。
2. 经济性:经济性是建筑结构设计的重要原则。
设计师需要在确保安全性的前提下,尽量减少材料和成本的使用,提高建筑物的使用寿命。
3. 简洁性:简洁性是建筑结构设计的追求目标之一。
设计师应尽量简化结构形式和构件的布局,减少不必要的细节和附加工艺,提高施工效率。
4. 美观性:美观性是建筑结构设计的重要考虑因素之一。
设计师需要将结构元素融入建筑整体,使建筑物既具有良好的结构性能,又具备美观的外观。
5. 可持续性:可持续性是当代建筑结构设计的关键原则。
设计师应采用环保材料,考虑建筑物的能源利用效率和生命周期环境影响,减少对环境的负面影响。
工程荷载与结构设计方法知识点汇总1.荷载的类型与特点:-静荷载:指在结构上作用的重力、永久荷载等。
-动荷载:指风荷载、地震荷载等变动的荷载。
-临时荷载:指施工过程中的荷载。
-特点:不确定性大、变化复杂、荷载组合多、空间非均匀性。
2.荷载标准与规范:-国家标准:《建筑抗震设计规范》,《建筑荷载标准》等。
-行业标准:《公路桥涵设计规范》,《港口工程设计规范》等。
3.结构设计的基本原理:-强度理论:根据结构构件的承载能力,确保结构在工作荷载下强度不超过规定值。
-刚度理论:保证结构不会因荷载引起过大的变形和挠度。
-稳定性理论:保证结构在荷载作用下的整体稳定。
4.结构设计方法的步骤:-了解结构受力情况,进行结构分析。
-根据荷载标准确定设计荷载。
-选择合适的结构形式和材料。
-进行结构设计计算,满足强度、刚度和稳定性的要求。
-进行结构施工方案设计。
5.荷载分析方法:-静力分析:结构在静止状态下进行受力分析。
-动力分析:结构在动态荷载下的受力分析。
-三维有限元分析:利用有限元法对结构进行仿真分析。
-变形监测:通过监测结构变形情况来判断结构受力情况。
6.荷载计算方法:-均布荷载法:将荷载均匀分布到结构上进行计算。
-点载荷载法:将荷载集中在不同点上进行计算。
-面载荷载法:将荷载分布在一个或多个面上进行计算。
7.结构设计的一些注意事项:-结构的总体稳定:确保结构在静力和动力荷载下保持稳定。
-结构的变形:考虑结构变形对周围环境的影响。
-施工过程中的安全:以施工阶段的特殊荷载为基础进行设计。
-材料的选择:根据设计荷载和使用环境选择合适的材料。
8.结构设计的软件工具:-SAP2000:用于结构分析和设计的通用有限元分析软件。
-ETABS:适用于建筑物结构分析和设计的软件。
-ANSYS:用于结构、流体和电磁场分析的通用有限元软件。
总之,工程荷载与结构设计方法是土木工程学中的重要内容,对于保证工程安全和可靠性具有重要意义。
通过熟悉其基本原理和方法,设计师可以选择合适的结构形式和材料,并进行合理的荷载分析和计算,从而保证工程的稳定性和安全性。
荷载与结构设计方法第1章荷载与作用荷载是指对结构施加的外部力、外部力矩和其他外部影响的集合,包括重力、风载、地震力、温度变形、膨胀、收缩、振动、冲击以及其他外部作用。
在结构设计中,准确确定和合理估计荷载及其作用是非常重要的,因为荷载是影响结构安全性和经济性的关键因素。
一、重力荷载重力荷载是指由于结构自重、装置质量、活荷载等引起的荷载。
在结构设计中,首先要计算结构自重,并根据具体情况确定其他附加荷载,如活荷载、设备负载等。
然后根据规范要求,将这些荷载作用于结构的不同部位,并根据不同荷载的作用方式进行荷载组合,得出最不利的荷载组合。
二、风载荷载风载荷载是指风对结构及结构上的设备和构件产生的静力和动力作用。
风载荷载的计算需要考虑到风压力、风力矩和横风振动等影响因素。
风压力的计算通常采用规范给出的公式,根据结构的形状、高度、风向和地理位置等确定不同部位的风压力大小。
风力矩的计算是指根据风车在结构上的位置和大小计算风对结构产生的力矩。
横风振动是指结构在风的作用下发生的横向振动,其计算需要对结构进行风工程风洞实验或数值模拟,得到结构的振动特性和风荷载。
三、地震荷载地震荷载是指地震对结构产生的地震力和地震位移。
地震荷载是结构设计中最重要、最复杂和最不确定的一种荷载,其计算涉及到地震波的特性、结构的动力响应和地震位移的计算等。
地震力的计算可以根据规范给出的公式进行,也可以采用地震工程领域常用的弹性反应谱法、时程分析法等。
地震位移的计算通常采用勘探工作,结合地震波特性和土层属性等,估计地震引起的地震位移。
四、温度变形荷载温度变形荷载是指由于温度变化引起的结构的热膨胀、热收缩和热应力等引起的荷载。
温度变形荷载的计算需要考虑结构的材料特性、温度变化范围和结构的限制条件等。
对于大型钢结构,通常采用线膨胀系数和面膨胀系数来计算温度变形荷载。
对于混凝土结构,通常采用混凝土的线膨胀系数和钢筋的线膨胀系数来计算热膨胀、热收缩荷载。
荷载与结构设计方法
荷载是指施加在结构上的外力、外载和自重等作用力。
结构设计方法是根据荷载的特点和要求,综合考虑结构的强度、刚度、稳定性等因素,确定结构的几何形状、材料和连接方式等。
荷载与结构设计方法的关系是,荷载是结构设计的起点和基础,结构设计方法是根据荷载的作用特点和要求,通过分析、计算和优化等手段确定结构的设计方案和参数。
常用的荷载包括活荷载、恒荷载、雪荷载、风荷载、地震荷载等。
结构设计方法包括力学方法、弹性力学方法、极限平衡法、试验方法等。
力学方法是根据结构的受力特点,采用受力平衡、材料强度和变形等基本原理,对结构进行静力和动力分析,确定结构内力、刚度和变形等参数,进而进行结构设计。
弹性力学方法是在力学方法的基础上,考虑结构的材料弹性特性,采用应力应变关系和变形能原理,对结构进行静力和动力分析,确定结构的应力、应变和变形等参数。
极限平衡法是一种经验方法,适用于一些复杂结构的设计,通过对结构的破坏机理和强度要求进行分析,确定结构的安全系数和极限荷载。
试验方法是通过设计和进行承载性能试验,直接观测和测量结构在荷载作用下的受力、变形和破坏等情况,从而验证和修正设计。
综合运用这些荷载和结构设计方法,可以实现结构的合理、安全和经济设计。
荷载与设计方法知识点荷载是指施加在构筑物上的外部力或荷载,是建筑结构设计的基础。
设计方法则是根据荷载的特点和要求,选择合适的设计方法来确保结构的安全和稳定。
本文将就荷载和设计方法两个知识点展开论述。
一、荷载的分类荷载可分为静载和动载两类。
静载是指作用于结构物上的稳定的、固定的力或荷载,如建筑物自重、人员活动荷载等。
动载是指作用于结构物上的非稳定或可变的力或荷载,如风荷载、地震荷载等。
1. 静载静载是建筑物自身重力及其固定的负荷。
建筑物自重是指建筑物的整体重量,通常由结构和材料的重量组成。
负荷包括分布在结构上的载荷、附加荷载等。
2. 动载动载是指变化或不稳定的荷载,主要包括风荷载和地震荷载。
(1)风荷载风荷载是建筑物受到风压力或风吹动力作用时所承受的荷载。
风荷载的计算需要考虑建筑物的表面积、风速、风向等因素,并根据不同部位的风荷载来确定结构的稳定性。
(2)地震荷载地震荷载是指由地震引起的结构体受到的荷载。
地震荷载的计算需要根据建筑物所处地区的地震烈度、结构的类型和高度等因素来确定。
二、设计方法设计方法是指根据荷载的特点和要求,选择适当的设计方法来保证结构的安全性和稳定性。
常用的设计方法包括极限状态设计方法和工作状态设计方法。
1. 极限状态设计方法极限状态设计方法是指在结构承受荷载时,结构不发生破坏的设计方法。
根据结构的不同要求,可分为极限跨越状态设计和极限平衡状态设计。
(1)极限跨越状态设计极限跨越状态设计是指在结构承受外力作用时,结构不会出现超过允许极限的变形、破坏或失稳的设计方法。
根据结构的类型和用途,需要考虑不同的极限跨越状态,如极限弯曲状态、极限剪切状态等。
(2)极限平衡状态设计极限平衡状态设计是指在结构受到外界荷载作用时,结构保持稳定的设计方法。
通过采用适当的结构形式、构造措施和材料选择等,使结构具有足够的强度和刚度,以保持其平衡状态。
2. 工作状态设计方法工作状态设计方法是指在结构正常使用情况下,结构具备足够的安全性和稳定性的设计方法。
设计结构基本知识点归纳设计结构是指在建筑、工程、产品等设计过程中,用于确定其整体结构、稳定性和功能的一系列方法和原则。
设计结构的基本知识点对于设计师来说是非常重要的,它们涵盖了设计中的核心概念和基本原则。
本文将对设计结构的基本知识点进行归纳,旨在帮助读者更好地理解和应用设计结构。
一、负荷与稳定性设计结构的首要考虑是负荷与稳定性。
负荷是指建筑物或产品所承受的各种荷载,包括自重、活载和风荷载等。
稳定性是指设计结构在负荷作用下保持平衡和稳定的能力。
设计结构需要与负荷相匹配,以确保其安全可靠。
1.1 荷载类型常见的荷载类型包括静荷载和动荷载。
静荷载是指施加在设计结构上的常态荷载,如自重和固定在结构上的荷载。
动荷载是指施加在设计结构上的不稳定荷载,如风荷载和地震荷载。
设计结构需要根据不同的荷载类型进行相应的抗力设计。
1.2 结构稳定性结构稳定性是指设计结构在负荷作用下不发生失稳或塌陷的能力。
稳定性的评估取决于结构的形状、尺寸、材料和连接方式等因素。
设计结构需要具备足够的稳定性,以确保其不会发生不可预测的运动或变形。
结构材料是指用于构造设计结构的材料,常见的结构材料包括混凝土、钢材、木材和复合材料等。
不同的结构材料具有各自的特点和适应性,设计结构需要根据具体情况选择合适的结构材料。
2.1 混凝土结构混凝土结构是一种常见的建筑结构类型,它具有优良的抗压性能和耐久性。
混凝土结构可根据具体要求采用不同的混凝土类型和配筋形式,以满足不同的设计需求。
2.2 钢结构钢结构是一种重要的结构形式,它具有高强度、轻质和易于加工的特点。
钢结构可以用于建筑、桥梁和机械等领域,设计结构需要考虑钢材的承载能力和稳定性。
2.3 木结构木结构是一种古老而广泛应用的结构形式,它在建筑和家具等领域具有独特的美学与环保特性。
木结构需要考虑木材的强度、稳定性和防腐性能,设计结构需要合理运用木材的特点。
2.4 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成,具有优良的综合性能。
荷载与作用荷载—由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
如重力、土压力、水压力、风压力。
作用—能使结构产生效应的各种因素总称为作用。
效应—结构的内力、变形, 应力、应变, 速度、加速度等。
作用:直接作用—(狭义)荷载:广义荷载间接作用直接作用——直接作用在结构上的各种荷载间接作用——能引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素如地震、温度变化、地基不均匀沉降等。
作用的分类:1.按随时间的变异分类。
(1)永久作用: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。
(2)可变作用: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的作用。
(3)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很短的作用。
如地震、爆破。
2.按随空间位置的变异性分类(1)固定作用:在结构空间位置上具有固定的分布。
如结构自重、固定设备的荷载等。
(2)可动作用:在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。
如房屋中的人员、家具荷载,桥梁上的车辆荷载等。
3.按结构的反应分类(1)静态作用:对结构或构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。
如结构自重、土压力、温度变化等。
(2)动态作用:对结构或构件产生不可忽略的加速度。
如地震、风、冲击和爆炸等。
重力1结构自重自重——由地球引力产生的组成结构的材料的重力。
2土的自重应力土是由土颗粒、水和气组成的三相非连续介质。
土的自重应力为自身有效重力在土体中引起的应力。
雪荷载1雪压:单位地面上积雪的自重。
2基本雪压: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。
2.影响屋面雪压的因素。
(1)风对屋面的影响—漂积作用。
(2)屋面坡度对积雪的影响。
(3)屋面温度对积雪的影响。
楼面和屋面活荷载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。
荷载的知识点总结荷载是指结构承受的外部作用力或负荷,在工程结构设计中起着至关重要的作用。
荷载的大小和性质对结构的安全和可靠性有着直接影响,因此对荷载的认识和计算是结构设计中的重点和难点。
本文将对荷载的相关知识点进行总结,包括荷载的分类、荷载的计算方法、荷载的影响因素等内容。
一、荷载的分类1.1 按产生原因划分根据荷载产生的原因,荷载可分为静态荷载和动态荷载。
静态荷载是指作用于结构上的恒定不变的荷载,如自重、外荷载等;动态荷载是指作用于结构上的变化的荷载,如风荷载、地震荷载等。
1.2 按荷载性质划分根据荷载的性质,荷载可分为均布荷载和集中荷载。
均布荷载是指均匀分布在结构上的荷载,如自重、雪荷载等;集中荷载是指集中作用在结构某一点或轴线上的荷载,如人员、设备等。
1.3 按作用时间划分根据荷载作用的时间长短,荷载可分为永久荷载和临时荷载。
永久荷载是指在结构使用寿命内始终存在的荷载,如自重、建筑物的使用荷载等;临时荷载是指在特定时间内存在的荷载,如风荷载、雪荷载等。
1.4 按荷载变化规律划分根据荷载的变化规律,荷载可分为静态荷载和动态荷载。
静态荷载是指在结构设计使用阶段变化缓慢的荷载,如自重、建筑物使用荷载等;动态荷载是指在结构使用阶段变化较快的荷载,如风荷载、地震荷载等。
二、荷载的计算方法2.1 静态荷载的计算方法静态荷载的计算方法主要包括荷载的大小计算和荷载的分布计算两个方面。
荷载的大小计算需要根据结构的用途和设计要求确定不同部位的荷载大小,如自重、使用荷载等;荷载的分布计算需要根据荷载作用的位置和范围确定荷载的分布规律,如均布荷载、集中荷载等。
2.2 动态荷载的计算方法动态荷载的计算方法主要包括风荷载的计算和地震荷载的计算两个方面。
风荷载的计算需要考虑风速、风向、结构形状等因素,采用风荷载标准和规范进行计算;地震荷载的计算需要考虑地震烈度、土层性质、结构所处地理位置等因素,采用地震荷载标准和规范进行计算。
结构设计知识点分析结构设计是建筑工程领域的重要环节,旨在确保建筑物的安全性、合理性和美观性。
在结构设计过程中,设计师需要掌握一系列知识点,以保证设计方案的可行性。
本文将对结构设计中的几个关键知识点进行分析和探讨。
一、荷载与荷载组合在结构设计中,荷载是指作用于建筑物体系的外力或内力。
荷载的大小和方向直接影响着结构的受力性能。
常见的荷载包括永久荷载、活荷载、风荷载等。
荷载组合是指不同类型荷载按照一定比例组合后作用于建筑物体系。
荷载与荷载组合的设计要求需要参考现行的国家标准和规范,保证结构在承受设计荷载时的安全性和稳定性。
二、结构体系的选择结构体系是指建筑物中各个构件组成的框架系统或者空间网格结构。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。
结构体系的选择应综合考虑建筑物的功能需求、施工性和经济性等因素。
合理的结构体系能够提高建筑物的整体性能,保证结构的稳定性和承载能力。
三、构造与连接方式构造是指结构中各构件之间的组合形式和连接方式。
构造的合理设计可以有效传递力量和变形,提高结构的整体稳定性。
构造方式的选择应考虑材料的性能、施工工艺和预制条件等因素。
连接方式则是指不同构件之间的连接方法,如焊接、螺栓连接、粘接等。
合适的连接方式可以提高结构的刚度和耐久性。
四、材料的选择与使用材料是构成结构的基本组成部分,直接影响着结构的强度、刚度和耐久性。
常见的结构材料包括混凝土、钢材、木材等。
在选择材料时,需要综合考虑材料的力学性能、施工工艺、成本和环保因素。
并且,在使用过程中需要根据不同材料的特点合理设计结构的截面尺寸和构件布置。
五、结构计算与模拟结构计算是结构设计中的核心环节,用于确定结构的强度和刚度。
计算过程通常包括结构的静力分析、动力分析和稳定性分析等。
计算结果可以指导设计师进行合理设计和调整,确保结构的安全性和可靠性。
此外,近年来,借助计算机技术,结构的仿真模拟也得到了广泛应用,可以更直观地模拟结构行为,辅助设计师优化设计方案。
结构设计原理总结引言:结构设计是一门复杂而重要的学科,它涉及到建筑、工程、机械等领域。
设计一个稳定、耐久的结构不仅需要专业知识,还需要对原理和理论有深入的了解。
本文将总结一些结构设计的基本原理,希望能为读者提供一些参考。
1. 荷载与强度原理:结构的设计首先需要考虑到所承受的荷载,这包括静态荷载和动态荷载。
静态荷载是指与结构常态相关的荷载,比如自重、载荷等。
动态荷载则是指与结构运行相关的荷载,比如风荷载、地震荷载等。
结构设计需要根据这些荷载来确定结构的强度,确保其能够承受和稳定地传递荷载。
强度原理要求结构的受力部位强度要充足,能够满足荷载条件。
2. 刚度与变形原理:结构的刚度决定了其在受力时的变形程度。
刚度高的结构会有较小的变形,反之则会有较大的变形。
设计时需要根据结构的使用要求和场所要求来确定结构的刚度。
同时,还需要考虑结构的变形是否满足安全要求和审美要求。
刚度和变形原理一起考虑,可以实现结构在不超限的情况下满足使用要求。
3. 稳定与可靠性原理:结构的稳定性是指结构在受力时能够保持平衡和稳定,不发生倒塌、破坏等情况。
稳定与可靠性原理要求结构的几何形状和材料性能能够保证结构的稳定。
在设计时需要加强结构的支撑和加固,以提高结构的稳定性和可靠性。
同时,还需要合理选择材料和配筋,确保结构在使用寿命内不会发生严重破坏。
4. 经济与可施工性原理:结构设计除了考虑到强度、刚度、稳定性等要求外,还需要考虑到经济和可施工性。
经济原理要求结构的设计成本尽可能低,材料的使用量和施工难度要适中。
可施工性原理则要求结构的施工过程合理简便,不容易出现问题。
结构设计时需要平衡这些要求,既要满足功能和安全要求,又要尽量节约成本和提高施工效率。
结论:结构设计是一门综合性的学科,需要综合运用力学、材料学、工程经济学等知识。
本文总结了结构设计的一些基本原理,包括荷载与强度原理、刚度与变形原理、稳定与可靠性原理、经济与可施工性原理。
设计师在实践中应该综合考虑这些原理,以提供稳定、耐久、经济和美观的结构设计方案。
荷载与作用荷载—由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
如重力、土压力、水压力、风压力。
作用—能使结构产生效应的各种因素总称为作用。
效应—结构的内力、变形, 应力、应变, 速度、加速度等。
作用:直接作用—(狭义)荷载:广义荷载间接作用直接作用——直接作用在结构上的各种荷载间接作用——能引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素如地震、温度变化、地基不均匀沉降等。
作用的分类:1.按随时间的变异分类。
(1)永久作用: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。
(2)可变作用: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的作用。
(3)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很短的作用。
如地震、爆破。
2.按随空间位置的变异性分类(1)固定作用:在结构空间位置上具有固定的分布。
如结构自重、固定设备的荷载等。
(2)可动作用:在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。
如房屋中的人员、家具荷载,桥梁上的车辆荷载等。
3.按结构的反应分类(1)静态作用:对结构或构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。
如结构自重、土压力、温度变化等。
(2)动态作用:对结构或构件产生不可忽略的加速度。
如地震、风、冲击和爆炸等。
重力1结构自重自重——由地球引力产生的组成结构的材料的重力。
2土的自重应力土是由土颗粒、水和气组成的三相非连续介质。
土的自重应力为自身有效重力在土体中引起的应力。
雪荷载1雪压:单位地面上积雪的自重。
2基本雪压: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。
2.影响屋面雪压的因素。
(1)风对屋面的影响—漂积作用。
(2)屋面坡度对积雪的影响。
(3)屋面温度对积雪的影响。
楼面和屋面活荷载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。
土的侧向压力定义:土的侧压力是指挡土墙后的填土自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。
土压力是挡土墙的主要外荷载,设计时需确定其性质、大小、方向和作用点。
土压力的大小和分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的性质、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。
分类:静止土压力 被动土压力 主动土压力风荷载两类性质的大风:台风 季风风压—当风以一定的速度向前运动遭到阻塞时,将对阻塞物产生压力,即风压。
流速快,压力小,流速慢,压力大。
基本风压基本风压是根据规定的高度(10m )、规定的地貌(空旷平坦)、规定的时距(10min )和规定的样本时间(1a )所确定的最大风速的概率分布,按规定的重现期(30 or 50a )确定的基本风速,然后依据风速和风压的关系所定义的。
(五个规定)风载体形系数—一般结构不能理想的使自由气流停滞,而是让气流以不同方式在结构表面绕过,因此实际结构所受的风压并不能直接按式计算,而需对其进行修正,其修正系数与结构物体型有关,故称为体形系数。
风压高度变化系数——将任意粗糙度任意高度处的风压为标准粗糙度下标准高度处的基本风压之比定义为风压高度变化系数。
风振系数——地震作用由地震动引起的结构动态作用,包括水平地震作用和竖向地震作用。
抗震设防烈度按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
设计基本地震加速度50年设计基准期超越概率10%的地震加速度的设计取值。
荷载的统计分析任意时点荷载——相同条件下的同类结构上作用的以上各类荷载在任一确定时刻的量值,称为任意时点荷载。
为随机变量,记为Q。
随机过程——不同时刻任意时点荷载是不同的,因此荷载实际上是一个随时间变化的随机变量,在数学上可采用随机过程模型来描述。
平稳二项随机过程——为便于对结构设计基准期内的荷载最大值QT的统计分析,通常将荷载处理成平稳二项随机过程(4个假定)。
确定FT(x)需有三个量:荷载在T内变动次数r或变动一次的时间;在每个时段内荷载出现的概率p;以及荷载任意时点概率分布Fi(x)荷载的各种代表值在设计基准期内,各种荷载的最大值QT为一随机变量,但为实际设计方便,采用具体数值。
这些具体的数值,为荷载的各种代表值。
可变荷载代表值:标准值、准永久值、频遇值、组合值。
永久荷载仅有一个代表值:标准值1、标准值定义:是荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位置(是设计基准期内、正常情况下可能出现的最大值)。
数值定义:在结构设计基准期T内,具有不被超越概率p k的荷载值。
2、准永久值定义:设计基准期内被超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。
它在设计基准期内具有较长的持续时间,其对结构的影响相似于永久荷载。
3、荷载的频遇值在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期的一小部分(<50%)的荷载值,或在设计基准期内其超越频率为某一给定频率(<50%)的荷载值。
4、荷载的组合值当作用在结构上有两种或两种以上可变荷载时,它们同时以最大值出现的概率很小。
此时,采用组合值作为代表值荷载效应——荷载作用下结构产生的内力(M,N,Q),变形(线、角位移),应变等荷载效应系数——线弹性结构中荷载效应S与荷载Q之间的线性比例关系Turkstra组合——轮流以一个荷载效应在设计基准期T 内的最大值与其余荷载的任意时点荷载值进行组合JCSS组合——A. 假定可变荷载的样本为平稳二项过程B. 求得某一荷载Q1(t)在T内的最大效应(持续时间为tao1)C. 与另一荷Q2(t)在tao时段内的局部最大效应组合(持续时间为tao2)D. 余此类推结构抗力的统计分析1、抗力——结构或其构件承受作用效应的能力。
2、抗力的两种形式抗力是与作用效应相对应的承载力:作用效应为内力(抵抗内力)刚度:作用效应为变形(抵抗变形)3、结构抗力的四个层次整体结构抗力、结构构件抗力、构件截面抗力以及截面各点抗力。
目前:变形验算时,主要针对整体结构和构件承载力验算,主要针对结构构件及其截面影响抗力的主要因素1)材料性能的不确定性X m;由于材料本身品质的差异,以及制作工艺,环境条件等因素引起的材料性能的变异2)几何参数的不确定性X a由于制作和安装方面的原因,结构构件的尺寸会出现偏差,制作和安装后的实际结构与设计中预期的构件几何特征会有差异。
3)计算模式的不确定性X p抗力计算中采用的基本假定不完全复合实际或计算公式的近似等引起的变异性。
结构可靠度分析土木工程结构设计方法的发展1、容许应力设计法——截面内任一点的应力不超过材料的容许应力。
2、破损阶段设计法3、多系数极限状态设计法4、基于可靠理论的概率极限状态设计法结构可靠度基本概念《统一标准》:结构在设计使用年限内,应满足下列功能:1)在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用2)在正常使用时具有良好的工作性能3)在正常维护下具有足够的耐久性4)在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。
1和4为结构的安全性,2)为结构的适用性,3)为结构的耐久性统称为结构的可靠性设计基准期:《统一标准》:为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。
一般建筑结构为50年,桥梁100年设计使用年限《统一标准》:设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。
即在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的年限。
普通房屋和构筑物:50年纪念性建筑和特别重要的建筑结构:100年结构的极限状态整个结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,该特定状态为该功能的极限状态承载力极限状态:对应最大承载力或不适于继续承载的变形1)整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆)2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏3)结构转变为机动体系4)结构或构件丧失稳定(地基承载力)正常使用极限状态:对应正常使用或耐久性能1)影响正常使用或外观的变形2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(裂缝)3)影响正常使用的震动4)影响正常使用的其它特定状态结构可靠性与可靠度可靠性: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(《统一标准》)。
可靠度:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率(《统一标准》)。
是可靠性的概率量度规定的时间——一般指结构设计基准期,在同样条件下,规定时间越长,荷载效应越大,而影响结构抗力的材料性能指标越小,则结构的可靠度越低。
规定的条件——指正常设计、正常施工、正常使用条件,不考虑人为错误或过失因素。
结构可靠度分析的实用方法仅依据各基本随机变量的统计参数以及各自的概率分布函数进行结构可靠度分析。
中心点法的优缺点1)仅利用基本随机变量的统计参数(均值和方差)实用方便2)没有考虑有关基本变量分布类型的信息3)由于在中心点处取功能函数的线性近似,由此得到的可靠指标一般不为标准空间原点到极限状态曲面的最短距离。
结构体系的可靠度基本概念1.结构构件的失效性质脆性破坏——失效后完全丧失功能延性破坏——失效后仍能维持原有功能2.结构体系的失效模型串联模型——任意构件失效,则整个结构失效并联模型——有构件失效,但仍能维持结构功能串并联模型——有多种失效模式结构概率可靠度设计目标可靠度结构设计的目标可靠度的大小对结构的设计结果影响很大。
考虑四个方面的因素:1)公众心理2)结构重要性3)结构破坏的性质4)社会经济承受能力。