[整理后][工学04荷载与结构设计方法

荷载与结构设计-第一章1.荷载：由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。

2.作用：能使结构产生效应的各种因素总称。

3.效应：结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝、速度、加速度等4.直接作用：作用在结构上的力的因素，称为荷载。

5.荷载与作用的区别与联系.区别：作用的范围比更大，包括各种间接作用。

联系：荷载属于作用的范畴，是直接作用。

6.结构设计的目标就是确保结构的承载能力足以抵抗内力，而变形控制在结构能正常使用的范围内。

7.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（地震、温度变化、基础的不均匀沉降、焊接等）称为直接作用。

8.作用分类：按时间变异分类：永久（焊接）、可变（车辆人员风雪温度）、偶然（地震爆炸）；按空间位置分类：固定、可动；按结构反应分类：静态、动态。

第二章2-11.结构的自重：由地球引力产生的组成结构的材料重力：G b=γV或G=Σγi V i2.土是由土颗粒、水和气所组成的三相非连续介质。

有效重度：γi'=γi—γw3.深度Z处水平面上的竖直自重应力：δcz = γz4.2-31.雪压：单位面积底面上积雪的自重。

s=γd2.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会出现的最大雪压值。

3.雪的重度是随雪深和时间变化的。

为工程应用方便，将雪重度定为常值，即以某地区的气象记录资料经统计后所得雪重度平均值或某分位值作为该地区的雪度。

4.海拔高度对基本雪压的影响：一般山上的积雪比附近平原地区的积雪要大，而且随山区地形海拔高度增加而增大。

原因：温度低，降雪机会多，积雪的融化延缓。

5.影响屋面雪压的三个因素：风、屋面形式、屋面散热。

6.风对屋面积雪的影响：飘积作用1）风把部分本将飘落在屋面上的雪吹积到附近地面或其他较低的物体上。

2）屋面雪荷载小于地面雪荷载。

3）风的漂积作用大小衡量：μe=平屋面雪压/地面雪压，μe随风速增大而减小。

使用 年限 的调 整系 数
第i个 第i个 可变 可变 荷载 荷载 组合 标准 值系 值效 数应
例题
例2.已知，一屋面板，在各种荷载作用下的跨中弯矩 标准值如下所示：永久荷载产生的弯矩 MG=2.5kNm， 上人屋面可变荷载产生的弯矩为MQ=1.5kNm , 风荷 载产生的弯矩Mw=0.4kNm, 雪荷载产生的弯矩为 Ms=0.2kNm。设计使用年限为50年。
乘以ψq
荷载作用的准 永久值ψqSQk
1 作用效应组合例题详解
荷载作用的设计值（P 214 第10.3节）
荷载作用的标准值SQk
乘以γG或 γQ
荷载作用的设 计值
永久荷载作用 γG=1.2（1.35）
可变荷载作用 γQ=1.4（1.3）
荷载作用设计值不是荷载的代表值。 永久荷载作用与可变荷载作用拥有各自的分项系数
例题
1
2
M1
Gj SG jk Q1 L1SQ1k
Qi Li ci SQik
j 1
i2
可变荷载效应控制的组合为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M1=1.2×2.0+ 1.4 × 1.1 × 1.1+1.4× 0.7 ×0.5 =
4.584kN•m
1
2
M 2
Gj SG jk
Qi Li ci SQik
j 1
例5.已知，一屋面板，在各种荷载作用下的跨中弯矩标 准值如下所示：永久荷载产生的弯矩 MG=2.0kNm，上 人屋面可变荷载产生的弯矩为MQ=1.1kNm ，重现期 为100年情况下雪荷载产生的弯矩标准值为 Ms=0.5kNm。设计使用年限为100年。
其中屋面可变荷载的ψc=0.7 , ψf=0.5 ,ψq=0.4 雪荷载 的ψc=0.7 , ψf=0.6, ψq=0.2 ，求在承载能力极限状态 下的弯矩设计值内力值。

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。

《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5一、简答题（每小题6分，共计36分）1. 试绘图说明结构可靠指标β的几何意义。

可靠指标β是标准空间R S ''-坐标系中坐标原点到极限状态曲面0Z =的最短距离。

2. 试绘图说明非正态随机变量当量正态化的两个基本条件，并列出当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式。

非正态随机变量当量正态化的两个基本条件：在设计点*i x 处， （1）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率分布值（尾部面积）相等，即**()()i i X i X i F x F x '=（2）当量正态分布变量与原非正态分布变量的概率密度函数值（纵坐标）相等，即**()()i i X i X i f x f x '=当量正态化随机变量的均值和标准差的计算公式分别为：OR 'R*1*()iiiX i X i X x F x μσ-''⎡⎤=-Φ⎣⎦{}1**()()iii X i X X i F x f x ϕσ-'⎡⎤Φ⎣⎦=3. 简述结构构件可靠度设计的实用表达式包括哪些内容，并列出具体表达式。

(1) 承载能力极限状态设计表达式1102()(,,,)i i inG Gk Q Q k Q C Q k R k k i S S S R f a γγγγψγ=++≤∑01()(,,,)iiinG Gk Q C Q k R k k i S S R f a γγγψγ=+≤∑(2) 正常使用极限状态设计表达式1) 标准组合设计表达式112[]i i nGk Q k C Q k i S S S f ψ=++≤∑2) 频遇组合设计表达式122[]i i i nGk f Q k q Q k i S S S f ψψ=++≤∑ii i X i X i '3) 准永久组合设计表达式31[]i i nGk q Q k i S S f ψ=+≤∑4. 简述荷载代表值有哪些类型，并说明每种代表值的确定方法。