建筑结构荷载规范讲解
建筑结构荷载规范是指为了保证建筑物的结构安全和可靠，对建筑物所承受的荷载进行规定和设计的一套技术标准。荷载是指作用在建筑结构上的力和力矩，包括自重、活载、风载、雪载、地震力等。下面对建筑结构荷载规范进行详细讲解。
1.自重荷载：自重荷载是指建筑结构本身产生的荷载，包括结构构件、楼板、墙体、屋面等的重量。自重荷载的计算需要根据结构的具体材料和造型进行，常用的计算方法有体积法、曲面法等。
2.活载荷载：活载荷载是指建筑物在使用过程中产生的一种可变荷载。常见的活载荷载包括人员荷载、设备荷载、储物荷载、雨水荷载等。活载荷载的计算需要根据具体建筑物的用途和功能进行，一般采用规范中给出的标准值进行计算。
3.风载荷载：风载荷载是指风作用在建筑物表面产生的荷载。风载荷载的大小受到建筑物的高度、形状、表面积、风速等因素的影响。风载荷载的计算需要根据规范中的公式进行，一般分为正压力、负压力和剪切力三种。
4.雪载荷载：雪载荷载是指积雪对建筑物产生的荷载。雪载荷载的大小受到地区降雪量、雪的密度、建筑物形状等因素的影响。在设计过程中需要考虑雪的负荷以及积雪造成的均匀和集中荷载，并根据规范提供的计算方法进行计算。
5.地震荷载：地震荷载是指地震作用在建筑物结构上产生的力。地震荷载的大小受到地震动地表加速度、建筑物的结构体系、高度等因素的影响。在设计过程中需要根据规范提供的地震区划、场地类别等信息，结合结构计算方法进行地震荷载的计算。
在建筑结构荷载规范中，还包括荷载组合的设计原则和计算方法。荷载组合是指将不同类型的荷载按照一定的权重和组合方式进行计算，目的是考虑建筑物在实际使用中可能同时承受多种荷载的情况。荷载组合的设计原则包括极限状态设计和服务状态设计。极限状态设计要求建筑物的结构在极限荷载下具有足够的强度和刚度，确保结构的安全性和可靠性。服务状态设计要求建筑物在正常使用和维护情况下满足使用功能和舒适性的要求。
- 1 - 结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态
现代结构工程所承受的外力形式多种多样，以建筑工程为代表，经常会遇到不恒定负载、瞬态负载，以及高温、大风、振动等不可预料的因素，它们对结构的控制能力有着很强的冲击，所以要想建造出一个能够稳定承受相同或不同负载的高品质结构，就必须要深入了解结构的任意极限状态。
结构的任意极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，承载能力极限状态是指结构设计时考虑的极限状态，是结构使用寿命的最后一次状态，是毁坏结构能力的最后警戒线，它指明了结构有多久能够抵抗荷载，也就是抗拉极限负载，抗压极限负载，抗剪极限负载的强度；正常使用极限状态是指结构正常使用运行状态中能够容忍的最大负载，它表示了结构能够在正常使用寿命中受到多大负载时仍能维持符合要求的状态，也就是结构在正常负载作用下的强度。
承载能力极限状态是确定结构安全系数的重要依据，它也是确定结构可靠性的主要参数，它可以提供当采用某一结构形式时，结构整体的强度水平，从而确定结构的设计负荷与荷载的比值，即安全系数，确保结构的安全性和可靠性 。
正常使用极限状态更具体地反映了结构正常使用运行状态中所能承受的最大负载，它与承载能力极限状态有很大的不同，它不同于只考虑结构极限状态对强度要求，它要求结构在较小的应力负载作用下仍能够符合正常使用要求，考虑到结构在受力处应当不能出现裂缝，以及结构可能遭受的温度变化等现象。 - 2 - 承载能力极限状态和正常使用极限状态有着多方面的关系和综合，它们是结构设计的重要依据，对结构安全、稳定、可靠有着重要影响，正常使用极限状态的确定有利于提高结构的可靠性和使用寿命。要确定结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态，必须首先采用力学理论和试验方法，把物理量转换为应力应变量，然后分析出它们的变化关系，们可以通过结构性能模型和结构数据库来确定结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态，进一步确定结构的安全性和可靠性。
结构力学 试题
题号 -一一 二二二 -三 四 五 六 七 八 九 十 总分
分数
判断题（本大题共 5小题，每小题2分，共10分）
1 •对于单自由度体系有如下关系
k 二 -1
对于多自由度体系也同样成立。 （ ）
2. 仅在恢复力作用下的振动称为自由振动。 （ ）
3. 对于杆系结构，用有限元方法得到的单元刚度矩阵与矩阵位移法得到的是一致的。
（ ）
4. 在无限自由度体系的弹性稳定分析中，用静力法和能量法（瑞利 -里兹法）得到的
临界荷载是相同的。（ ）
5. 只要两个杆件的截面面积相同、所用材料相同，它们的极限弯矩就是相同的。
（ ）
单项选择题 （本大题分3小题，每小题4分，共12分）
1. 对图示结构，若要使其自振频率增大，可以（
A. 增大Fp ； C.增大m；
B. 增大El ; D.增大I。
2. 图示刚架杆单元的坐标转换矩阵 T 6 6中的第一行元素为（ ）。
0.866 0.5 0 0 0 01 ；
0.866 0.5 0 0 0 0】；
0.5 0.866 0 0 0 0】；
3. 三结点三角形单元的形函数满足的条件为 （ ）。 A.
B.
C.
D. 0.5 - 0.866 0 0 0 01。 A. N1 (X1,yJ =1, N1 (X2,y2)=0,N1 (Xa,y3) = 0;
B. N1 (X1, yi) -0, N1 (X2, y2) -1, N1 (X3, y3 ) = 1 ；
C. N1 (X1,y1) =0,叫(X2,y2 )= 0,N1 (X3, y? )= 0 ；
D. N1 (X1,yJ =1, N1 (X2,y2)= 1,N(X3』3)=1。(注:x"为 i 点坐标)三.填充题（本大题分3小题，每小题4分，共12分）
1 •图示体系不计杆件质量和轴向变形， 各杆抗弯刚度为常数，其动力自由度为 __________
- 1 - 第17章 极限荷载
【17-1】 验证：（a）工字形截面的极限弯矩为)41(212bhbhMsu。
（b）圆形截面的极限弯矩为63DMsu。
（c）环形截面的极限弯矩为33)21(16DDMsu。
【解】
（a）工字形截面的等面积轴位于中间。
静距计算公式：2021dxyyxySy
考虑上半部分面积对等面积轴的静距（大矩形静距减两个小矩形静距）：
)41(21)4(21)2)((21)2(21211212222121122222212bhbbhhbhhhbbhhbhbS
去除高阶小量后)41(21212bhbhS
- 2 - 因此极限弯矩为)41()(212bhbhSSMssu （b）静距计算公式：2021dxyyxySy
6322d2))2(d(21)2(4d)2(43)2(023)2(0202222202222DuuuyDyDyyyDSDDDD
关/注；公，众。号：倾听细雨因此极限弯矩为63DSMssu
（c）圆的静距为63DS
则圆环的静距为3333)21(166)2(-6DDDDS
因此极限弯矩为33)21(16DDSMssu
【17-2】 试求图示两角钢截面的极限弯矩uM。设材料的屈服应力为s。
【解】
设等面积轴距上顶面距离为xmm。
由面积轴两侧面积相等，也即面积轴以上面积等于总面积的一半，得
405550))50(21(22xxx，解得mmx723.4。
单个角钢上下截面面积矩：
32323232233214879mm])723.440(20)723.440(31)723.445(20)723.445(31[)723.445(521723.431723.4)723.445(21540mm723.431723.4)723.450(21SS
