荷载与结构设计方法(绪论)

・２２’　建筑与发展　

ＪｉａｎＺｈｕＹｕ　ＦａＺｈａｎ　评论・规划・鉴赏　

Ｐｉｎｇｌｕｎ　ｇｕｉｈｕａ　ｉｉａｎｓｈａｎｇ　

土木工程荷载与结构设计分析　

高喜艳　

唐山森迪科技有限公司　河北唐山０６３０００　

【摘要】近些年来，土木工程结构的设计和建造正朝着结构形式复杂化和结构工作环境复杂化的方向发展，结构所承受的荷载形式及强度也　

越来越多样化，因此详细分析当前土木工程领域常见荷载组合效应下的结构响应，对进一步促进土木工程荷载与结构设计的研究工作具有重要的意　

义。本文从对土木工程荷载与结构设计的相关概念谈起，然后详细分析了土木工程领域常见的结构设计方法以及荷载效应组合方式，在此基础上，最　

后从不同角度探讨了荷载效应组合的设计对结构设计的影响。　【关键词】土木工程荷栽结构设计分析　

前言　

建筑结构在设计时要充分考虑施工期间和使用期间所要承受的各种　

作用，就土木工程领域而言，建筑结构所受的作用就是指施加在建筑　

结构上的各种荷载效应组合，以及其他引起建筑结构变形的各种自然　

和非自然的因素，不同的荷载效应组合对不同的建筑结构设计产生不　

同的影响。　

１关于土木工程荷载与结构设计　

１．１土木工程荷载概述　

在土木工程领域，荷载是作用的一种体现，《工程结构设计基本　

术语和通用符号》一文中曾对“作用”作如下的定义：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，统称为　

结构Ｅ的作用。而建筑结构在施工过程和使用过程中所受到的各种直接　

作用称为荷载。　

１．２土木工程结构设计概述　

土木工程的结构设计就是决定采用什么形式的骨架将相应的建筑支　

撑起来，以及如何抵御各种灾害和传递作用力等，同时还包括建筑材　料的制造以及建筑材料尺寸的选择等。它具有安全性、适用性、耐　

久性和可靠性的特性。土木工程设计要完成的工作如下：一是结构的　

方案设计，在满足结构预定功能的条件下，选择合理的结构形式；二　是结构的详细设计，就是完成荷载计算、荷载效应计算和机构抗力的　

载荷与结构设计关系

载荷与结构设计是工程领域中关键的概念，它们在建筑、机械、航空航天等领域中发挥着重要的作用。载荷是指作用在结构上的外力或外界条件，而结构设计则是根据这些载荷对结构进行合理的设计。载荷与结构设计之间存在密切的关系，结构设计的目标就是使结构能够承受来自不同类型载荷的作用，从而保证结构的安全可靠性。

在设计结构时，首先需要了解结构所要承受的载荷类型。载荷分为静载荷和动载荷两种类型。静载荷是指静止或变化缓慢的力，如建筑物自重、设备重量等。动载荷是指变化较快的力，如风荷载、地震荷载、水压力等。不同类型的载荷对结构的作用方式和程度有着不同的要求，因此在结构设计中需要综合考虑各种载荷类型。

在结构设计中，首先需要确定设计载荷。设计载荷是根据结构所在环境和使用要求确定的，它包括建筑物自重、使用荷载、环境荷载等。建筑物自重是指建筑物各部分的重量，使用荷载是指建筑物在使用阶段所受到的荷载，环境荷载是指风荷载、雨水荷载、雪荷载等。在确定设计载荷时，需要根据相关设计规范和标准进行计算和选择，确保设计载荷与实际承受载荷之间的安全系数。

接下来是结构计算。结构计算是指根据设计载荷和结构形式进行结构计算，确定结构的几何形状、材料尺寸和构造方法。结构计算的目标是使结构能够在设计载荷下保持良好的稳定性和承载能力。结构计算需要考虑结构的受力分析、材料力学性能以及结构构件的连接方式等因素，以确保结构的强度和刚度满足设计要求。 在进行结构设计时，还需要考虑安全性和可靠性。安全性是指结构在承受设计载荷时不发生失稳、破坏或超限变形的能力。可靠性是指结构在设计使用年限内能够持续满足使用要求的能力。为了保证结构的安全可靠性，需要进行结构的静力强度计算、疲劳寿命计算、抗震设计等。

此外，结构设计还需要考虑经济性和可施工性。经济性是指在满足结构使用要求的前提下，尽可能降低结构的造价。可施工性是指结构设计的方便施工与实施，并考虑施工过程中可能出现的问题和困难，从而提高施工的效率和质量。

1 《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1

1．一、填空题（每空1分, 共20分）

2．作用按时间的变异分为:永久作用,可变作用,偶然作用_

3．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..

4．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.

5．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.

6． 结构的可靠性是_安全性,适用性,耐久性__的总称.

7．结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.

8． 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）

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）

1. 三.简答题.(共20分)

2. 结构抗力的不定性的影响有哪些?

3. 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）

4. 基本风压的5个规定.

5. 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)

6. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6)

7. 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,

— 1 — 1.（8分）某民用建筑结构设计时考虑的荷载有：恒荷载G、持久性活荷载1()Lt、临时性活荷载2()Lt、风荷载()YWt、雪荷载()SWt。已知设计基准期50T年，恒荷载、活荷载、风荷载和雪荷载的分时段长度分别取为50年、10年、1年、1年。试按照JCSS组合规则，列出上述荷载的组合表达式。

解答（每个2分）：

因1234550101011，故有：

112234[0,]max()max()max()max()YSMGLLWWtTtttSSStStStSt

212230[0,]()max()max()max()YSMGLLWWtTttSSStStStSt

312200[0,]()()max()max()YSMGLLWWtTtSSStStStSt

412000[0,]()()()max()YSMGLLWWtTSSStStStSt

2.（12分）已知某地区年最大风速服从极值Ⅰ型分布，通过大量观测，统计得出该地区年最大风速样本的平均值为18.9m/s，标准差为2.5m/s。

（1） 求出该地区50年最大风速的概率分布函数；

（2） 计算100年一遇的最大风速标准值；

（3） 计算100年一遇最大风速不被超越的概率kp。（设计基准期50T年）

已知：极值Ⅰ型概率分布函数为)]}(exp[exp{)(uxxF，其分布参数为：

5772.0Xu，X2825.1

(ln)()[()]expexpexpexpexpexpTTVVTTxuxuTFxFxTxu— 2 — 50T1.2825/1.2825/2.50.514T

ln0.5772ln19.7878TuuTT