《荷载与结构设计方法》
（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
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。
《荷载与结构设计方法》考试试题
《荷载与结构设计⽅法》考试试题综合试题（⼀卷）⼀、填空题（每空1分，共20分）1．作⽤按时间的变异分为:永久作⽤,可变作⽤,偶然作⽤_2．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..3．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.4．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.5．结构的可靠性是_安全性,适⽤性,耐久性__的总称.6．结构极限状态分为_承载能⼒极限状态,正常使⽤极限状态_.7．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）三.简答题. (共20分)1. 基本风压的5个规定.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50年。
（每点1分）(5)2. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6)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，其烈度与震级有关。
在环境条件基本相同的情况下，震级越⼤，震中烈度越⾼⑤震中烈度与震级近似关系：0321I M ?+=；⾮震中区，烈度与震级的关系： ()1lg 323210++?+=h C I M 。
荷载与结构设计方法
荷载与结构设计方法
荷载与结构设计方法是结构工程设计中必不可少的一部分，其作用是保证结构完整、稳定、安全可靠。
为此，设计者必须掌握荷载与结构设计方法的基础知识，并结合现场实际情况，进行科学设计。
首先，在进行荷载与结构设计之前，必须完成荷载的计算和校核，确定荷载体系下的荷载情况，并考虑其变化的规律。
可以根据设计要求分析荷载的类型和大小，确定结构受力的特点和状况，为结构设计提供可靠的依据。
其次，应该根据结构要求，准确地确定结构的实质性特征。
如等，梁柱杆的截面形状、材料性质、节点细节等要素的确定都非常重要，要根据荷载、结构的结构特性，结合现场实际情况，进行科学合理的设计。
此外，荷载与结构设计过程也包括结构的稳定性、安全性分析，以及抵抗外力的设计和实施。
这一部分主要是根据国家规范及相关技术文件，结合实际结构情况，分析结构在不同情况下的状态变化，实施合理有效的设计和实施步骤。
最后，在结构设计完成后，还需要对荷载和结构设计方法进行认真的校核和检验，以确保结构设计的合理性和稳定性。
在施工中，要定期对结构负载、抗震设施以及支撑系统等进行监测检测，以验证荷载与结构设计方法的正确性和可行性。
总之，荷载与结构设计方法是结构工程设计的核心内容，其重要性不言而喻。
在实施过程中，要充分考虑荷载、结构特点和状况，结
合现场实际情况，采取科学合理的设计方法，确保结构稳定安全可靠。
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5
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()L t 、临时性活荷载2()L t 、风荷载()Y W t 、雪荷载()S W t 。
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τ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1234550101011τττττ=>===>===，故有：112234[0,]max ()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t t S S S t S t S t S t τττ∈∈∈∈=++++212230[0,]()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t S S S t S t S t S t ττ∈∈∈=++++312200[0,]()()max ()max ()Y S M G L L W W t T t S S S t S t S t S t τ∈∈=++++412000[0,]()()()max ()Y S M G L L W W t T S S S t S t S t S t ∈=++++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k p 。
（设计基准期50=T 年）已知：极值Ⅰ型概率分布函数为)]}(exp[exp{)(u x x F ---=α，其分布参数为：αμ5772.0-=X u ，Xσα2825.1=(ln )()[()]exp exp exp exp exp exp T T V V T T x u x u T F x F x T x u αααα⎧-⎫⎧-+⎫⎡⎤⎡⎤==--=--⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭⎩⎭⎧⎫⎡⎤-⎪⎪=--⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭50T = 1.2825/ 1.2825/2.50.514T αασ====ln 0.5772ln 19.7878T u u T T αμαα=+=-+=19.7878()exp exp 0.514T V x F x ⎧-⎫⎡⎤=--⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(2) 解答（4分）1()1V kF x T =-, 1111(1)ln ln(1)V k k x F u T T α-⎧⎫⎡⎤⎪⎪=-=----⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭,100k T =,10011ln ln(1)8.8273/100V u m s α⎧⎫⎡⎤=----=⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(3) 解答（4分）1(1)Tk kp T =- 50T =,100k T =,501(1)0.6050100k p =-=3.（15分）已知某悬臂钢梁受均布荷载q 作用（如图所示），其均值和变异系数分别为 2.5/q KN m μ=，0.20q V =；钢梁截面的塑性抵抗矩W 为确定性量，33884.910W m -=⨯；材料屈服强度y f 的均值262y f MPa μ=的，变异系数为0.10y f V =。
(整理)《荷载与结构设计方法》试题+参考答案4.
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案4一、填空题（每空1分，共计20分）1. 当功能函数服从 正态分布 时，可靠指标与失效概率具有一一对应关系。
2结构构件可靠度计算的一次二阶矩法包括 中心点法 和 验算点法 。
3. 结构可靠指标β的几何意义是 随机变量空间坐标原点到极限状态曲面的最短距离。
随机变量标准空间坐标原点到极限状态曲面的最短距离。
4. 荷载简单组合是 恒荷载 与 可变荷载 的组合。
5. 确定结构目标可靠度水准的方法有 事故对比法 、 校准法 和 优化法 。
6. 荷载的代表值一般包括 标准值 、 组合值 、 频遇值 和 准永久值 。
7. 荷载效应组合规则一般有 、 、和 。
8. 我国“建筑结构可靠度设计统一标准”（GB50068—2001）将设计状况分为 、 和 。
9. 荷载效应组合问题的实质是 综合荷载效应最大值的概率分布问题 。
二、判断对错（在括号内：对的画“√”，错的画“×”） （每空2分，共计16分）1. 可靠指标β越大，结构可靠程度越高。
（ 对 ）2. 结构可靠度设计的基准期就是结构的使用期。
（ 错 ）3. 结构的失效概率f P 等于结构抗力R 和荷载效应S 的概率密度干涉面积。
（ 错 ）4. 极限状态方程表达了结构荷载效应与抗力之间的平衡关系。
（ 对 ）5. 结构重要性系数是用来调整不同安全等级结构的目标可靠指标的。
（ 对 ）6. 延性破坏构件的目标可靠指标要大于脆性破坏构件的相应值。
（ 错 ）7. 荷载标准值是设计基准期内在结构上时而出现的较大可变荷载值。
（ 错 ）（最大荷载）8. 对于结构不同的设计状况，均应进行正常使用极限状态设计。
（ 错 ）三、简述题（每小题8分，共计24分）1. 简述结构设计方法经历了哪几个发展阶段，并说明每个阶段结构设计方法的主要特点。
2. 简述影响结构构件抗力随机性的几类因素，并说明每一类因素主要包括哪些内容。
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。
荷载与结构设计方法
荷载与结构设计方法荷载与结构设计是工程建设中重要且必不可少的一环。
它不仅涉及到结构构建的计算，还与安全、经济等相关。
因此，如何正确地计算和预测结构构建的荷载和结构设计，已经成为有必要研究的重要课题。
计算荷载是荷载与结构设计方法的核心。
计算荷载分为实验测量和计算推导两类。
实验测量的方法是对现有的物理结构模型进行测量和检测，并根据获得的数据来估算其荷载。
它具有较高的精度，但测量数据是固定的，而且一般针对一次性使用。
计算推导的方法是基于模型和理论来计算和预测结构构建的荷载。
计算推导的方法有许多优点，如高效灵活，可以根据实际情况及时调整，可以有效地计算并预测复杂结构的荷载。
计算荷载后，下一步就是结构设计。
结构设计是根据计算出的荷载来确定安全、经济、施工和运行等性能指标的设计过程，旨在满足荷载、结构安全要求并降低成本。
结构设计主要有三大部分：结构构造，构件材料和结构参数设计；考虑结构中使用的各种材料及其特性，结合各种加工技术与结构构造的特征，设计这些构件的参数，以便能够满足荷载、结构安全及其经济性要求；同时，也要考虑施工质量的问题，确保施工中的安全性。
在实际的工程建设中，荷载与结构设计方法可以从以下几个方面入手：首先，要进行荷载计算，根据实际情况，选择计算荷载的方法；其次，要详细地分析结构构造和构件材料，针对每一个构件，设计参数，按照荷载水平对构件法向力进行充分考虑；然后，要考虑施工质量；最后，考虑经济性。
经过上述分析，可以看出，荷载与结构设计方法是一种复杂的系统工程，它要求在各个方面的协调配合，要求各个环节井然有序，以确保结构设计的安全与经济性。
此外，还有其他一些因素，如材料属性、构件布置、施工工艺等，也是设计者必须考虑的要素。
总之，荷载与结构设计方法是一项复杂的系统工程，有着众多的因素需要考虑。
它不仅要求结构设计者具有良好的技术水平，还应该注重多方面的综合性考虑，以确保结构的安全与经济性。
荷载与结构设计方法
式中，X R ——重现期为R年的雪压值(kN/m2)；
X X
——重现期10年的雪压值(kN/m2)；
1 1
0 0
0——重现期为100年的雪压值(kN/m2)。
1.7
第2章 重力负荷
雪荷载
2.我国基本雪压的分布特点 (1) 新疆北部是我国突出的雪压高值区。 (2) 东北地区由于气旋活动频繁，并有山脉对气流起抬升作用，冬季多降雪天气，同时 气温低，更有利于积雪。 (3) 长江中下游及淮河流域是我国稍南地区的一个雪压高值区。 (4) 川西、滇北山区的雪压也较高。该地区海拔高，气温低，湿度大，降雪较多而不易 融化。但该地区的河谷内，由于落差大，高度相对较低，气温相对较高，积雪不多。 (5) 华北及西北大部地区，冬季温度虽低，但空气干燥。水汽不足，降雪量较少，雪压 一般为0.2～0.3kN/m2。西北干旱地区，雪压在0.2kN/m2以下。 (6) 南岭、武夷山脉以南，冬季气温高，很少降雪，基本无积雪。
因此年最大雪压S(kN/m2)可按下式确定：
S hg
(2-6)
式中，h——年最大积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度(m)。以每年 7 月份 至次年6月份间的最大积雪深度确定；
——积雪密度(t/m3)； g ——重力加速度(9.81m/s2)。
1.6
第2章 重力负荷
雪荷载
为了满足实际工程中某些情况下需要的不是重现期为50年的雪压数据要求，在
cz z
可见自重应力 沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度按直线规律增加，如图 2.1(b)所示。
(a)任意深度水平截面上的土自重应力
(b)自重应力呈线性增加
1.4
图2.1 均质土中竖向自重应力
第2章 重力负荷
《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。
《荷载与结构设计方法》试题参考答案
《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。
《荷载与结构设计方法》试题 参考答案1
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1一、填空题（每空1分，共20分）1．作用按时间的变异分为:永久作用，可变作用，偶然作用_2． 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.. 3．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.4．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. 5． 结构的可靠性是_安全性，适用性，耐久性__的总称.6．结构极限状态分为_承载能力极限状态，正常使用极限状态_.7． 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）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分）三.简答题. (共20分)1. 结构抗力的不定性的影响有哪些?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）2. 基本风压的5个规定.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)3. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6)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。
荷载与结构设计方法课程设计
荷载与结构设计方法课程设计1. 课程设计背景荷载与结构设计方法是土木工程专业的重要课程之一，旨在通过理论和实践学习，使学生熟悉荷载和结构设计方法的基本原理和实际应用。
本课程涉及荷载的类型、大小和作用、结构设计方法、结构工程优化和分析等内容。
在工程实践中，荷载与结构设计方法的正确应用和运用为保证工程质量和工程安全至关重要。
2. 课程设计要求根据课程的教学要求和实践要求，进行如下课程设计：1.掌握不同类型荷载对结构承载能力的影响；2.学习并掌握结构设计方法；3.能够进行结构优化设计和分析。
3. 课程设计内容3.1 荷载计算荷载计算是结构设计的第一步，本设计将分别使用荷载标准进行相应的荷载计算。
使用不同的荷载标准对设计结果的影响进行比较分析。
3.2 结构设计结构设计是本课程设计的核心内容，包括结构尺寸计算、结构外形设计、构件连接设计以及各种载荷下的强度校核等。
本设计将基于一定的需求和性能指标，进行结构的综合设计和校核。
3.3 结构优化设计和分析在结构设计中，优化设计和分析是不可或缺的一部分。
本设计将通过合理的参数设置，进行结构优化设计，以达到结构性能最优化的目的。
同时，基于优化结构的特点，进行结构力学分析，验证结构的合理性。
4. 课程设计步骤1.完成课程设计的前期准备工作，包括确定项目的类型和性质，选择相关的荷载标准等；2.进行荷载计算，分析荷载对结构承载性能的影响；3.进行结构初步设计，包括结构尺寸计算、结构外形设计、构件连接设计等；4.进行强度校核和合理性验证；5.进行结构优化设计和分析，对结构进行改进和优化；6.根据设计结果，总结经验并撰写课程设计报告。
5. 课程设计报告要求1.课程设计报告应当详细记录课程设计的内容、步骤和结果；2.报告应当包含设计的结果和分析，包括设计方案、校核结果、优化设计数据等；3.课程设计报告应当结构合理、层次分明、文字准确、逻辑严密；4.报告应当按照学校的要求，标明设计者的姓名、学号等相关信息。
荷载与结构设计方法课后答案
荷载与结构设计方法课后答案【篇一：荷载与结构设计方法复习题】用随时间变化可分为；按空间位置变异分为；按结构反应分类分为静态作用、动态作用。
2.造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因是风的飘积作用屋面形式屋面散热等。
3.在公路桥梁设计中人群荷载一般取值为2市郊行人密集区域取值一般为3.5 kn／m24.土压力可以分为静止土压力主动土压力被动土压力。
5.一般土的侧向压力计算采用理论或6.波浪按波发生的位置不同可分为表面波内波。
7.根据冻土存在的时间可将其分为多年冻土季节冻土瞬时冻土。
8.冻土的基本成分有四种：9. 冻土是一种复杂的多相天然复合体，结构构造也是一种非均质、各向异性的多孔介质。
10.土体产生冻胀的三要素是11.冻土的冻胀力可分为切向冻胀力法向冻胀力水平冻胀力。
12.水平向冻胀力根据它的形成条件和作用特点可以分为对称和非对称。
13.根据风对地面（或海面）物体影响程度，常将风区分为等级。
14.我国《建筑结构荷载规定》规定以标准高度处的最大风速为基本风速。
15.基本风压是根据，规定的地貌，规定的时距和确定最大风速的概率分布，按规定的现期（或年保证率）确定的基本风速，然后根据风速与风压的关系所定义的。
16.由风力产生的结构位移速度加速度响应等称为结构风效应。
17.是引起结构振动的主要原因。
18.在地面粗糙度大的上空，平均风速小脉动风的幅度大且频率高。
19.脉动风速的均方差也可根据其的积分求得。
20.横向风可能会产生很大的动力效应，即风振。
21.横向风振是由不稳定的空气动力特征形成的，它与结构截面形状及雷诺数有关。
22.在空气流动中，对流体质点起主要作用的是两种力和23.根据气流旋涡脱落的三段现象，工程上将圆桶试结构分三个临界范围，即亚临界范围超临界范围跨临界范围。
24.地震按产生的原因，可以分为和25. 由于地下空洞突然塌陷而引起的地震叫陷落地震而由于地质构造运动引起的地震则称为构造地震。
26. 地幔的热对流是引起地震运动的主要原因。
荷载与结构设计方法
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。
(完整)《荷载与结构设计方法》(柳炳康)思考题解答
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。
屋面设有屋顶花园时，尚应考虑花池砌筑、苗圃土壤等重量。
屋面设有直升机停机坪时，则应考虑直升机总重引起的局部荷载和飞机起降时的动力效应。
机械、冶金、水泥等行业在生产过程中有大量排灰产生,易在厂房及邻近建筑屋面形成积灰荷载，设计时也应加以考虑。
4。
1。
基本风压是如何定义的？影响风压的主要因素有哪些？基本风压是在规定的标准条件下得到的，基本风压值是在空旷平坦的地面上，离地面10m 高,重现期为50年的10min 平均最大风速。
影响风压的主要因素有：(1）风速随高度而变化，离地表越近，摩擦力越大，因而风速越小。
（2）与地貌粗糙程度有关，地面粗糙程度高，风能消耗多、风速则低.（3）与风速时距风有关,常取某一规定时间内的平均风速作为计算标准。
（4）与最大风速重现期有关，风有着它的自然周期，一般取年最大风速记录值为统计样本，对于一般结构，重现期为50年；对于高层建筑、高耸结构及对风荷载比较敏感的结构,重现期应适当提高.当实测风速高度、时距、重现期不符合标准条件时可进行基本风压换算。
4.13。
工程设计中如何考虑脉动风对结构的影响？对于高耸构筑物和高层建筑等柔性结构,风压脉动引起的动力反应较为显著，必须考虑结构风振影响。
《荷载规范》要求，对于结构基本自振周期T 1大于0。
25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构；以及对于高度大于30m 且高宽比大于1。
5的高柔房屋，应考虑风压脉动对结构产生的顺风向风振. 结构风振影响可通过风振系数计算：z z z1v ξϕβμ=+，式中脉动增大系数ξ可由随机振动理论导出,此时脉动风输入达文波特（Davenport ）建议的风谱密度经验公式，也可查表确定。
结构振型系数z ϕ可根据结构动力学方法计算,也可采用近似公式或查表确定。
荷载与结构设计方法重点概念总结
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。
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极限状态方程 基本变量: 作用效应S 结构抗力R 基本变量: 作用效应S、结构抗力R -- 随机变量 Z=g(R,S)=R-S 结构的功能函数 Z=g(R,S)=R-S= 0 极限状态方程
R
Z>0 可靠区 Z<0 失效区
Z=R-S= 0
0
S
五、结构可靠性与可靠度
结构可靠性：安全性、适用性和耐久性的统称。结构在规定时间内， 1.结构可靠性：安全性、适用性和耐久性的统称。结构在规定时间内，在规定的 条件下，完成预定功能的能力。 条件下，完成预定功能的能力。 2.结构的可靠度 定义 结构在规定时间内，在规定条件下完成预定功能的概率 -- 结构在规定时间内，在规定条件下完成预定功能的概率 ⇒ 结构可靠性的概率度量 结构可靠度是以正常设计、正常施工、正常使用为条件的， ⇒ 结构可靠度是以正常设计 、正常施工、 正常使用为条件的，不考虑人为过失 的影响。 的影响。 人为过失应通过其他措施予以避免。 人为过失应通过其他措施予以避免。 结构可靠度的度量 结构可靠度满足： Z>0具有相当大的概率 ⇒ 结构可靠度满足： 具有相当大的概率 或 Z<0 具有相当小的概率 结构完成预定功能的概率P ⇒ 结构完成预定功能的概率 s=P (Z≥0) --可靠概率 ≥ --可靠概率 结构不能完成预定功能的概率P --失效概率 ⇒ 结构不能完成预定功能的概率 f =P (Z<0 ) --失效概率 P s +P f =1 → P f =1- P s 采用失效概率 失效概率P ⇒ 采用失效概率 f 来度量结构的可靠度
第一节 土木工程结构设计方法的历史与变革
一、容许应力法 19世纪以后，Navier提出了基于弹性理论的容许应力法。 世纪以后， 提出了基于弹性理论的容许应力法。 世纪以后 提出了基于弹性理论的容许应力法
σ ≤ [σ ] =
σs
K
二、破损阶段设计法 20世纪 年代，前苏联学者格沃兹捷夫、帕斯金尔纳克等经过研究，提出 世纪30年代 世纪 年代，前苏联学者格沃兹捷夫、帕斯金尔纳克等经过研究， 了按破损阶段的设计方法。假定材料已达到塑性状态， 了按破损阶段的设计方法。假定材料已达到塑性状态，依据截面所能抵抗的破 损内力建立计算公式。例如受弯构件正截面承载力计算，要求： 损内力建立计算公式。例如受弯构件正截面承载力计算，要求：
(链接 链接) 链接
二、结构的设计基准期和设计使用年限 设计基准期(design 设计基准期(design reference period) --为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数 --为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数 规范所采用的设计基准期为50年 规范所采用的设计基准期为50年 50 ⇒ 设计基准期不等同于建筑结构的设计使用年限 足够的耐久性--指结构在规定的工作环境中，在预定时期内， 足够的耐久性--指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材 --指结构在规定的工作环境中 料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。 料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。 从工程概念上讲， 从工程概念上讲，足够的耐久性就是指在正常维护条件下结构能够 正常使用到规定的设计使用年限。 正常使用到规定的设计使用年限。 整体稳定性--指在偶然事件发生时和发生后， 整体稳定性--指在偶然事件发生时和发生后，建筑结构仅产生局部 --指在偶然事件发生时和发生后 的损坏而不致发生连续倒塌
M (∑ ni qik ) ≤ mM u (k s f sk , kc f ck , a,...)
四、基于可靠性理论的概率极限状态设计法 20世纪 年代美国学者弗劳腾脱开创性地提出了结构可靠度理论，到20世 世纪40年代美国学者弗劳腾脱开创性地提出了结构可靠度理论 世纪 年代美国学者弗劳腾脱开创性地提出了结构可靠度理论， 世 年代结构可靠性理论得到了很大的发展。 纪60~70年代结构可靠性理论得到了很大的发展。康乃尔于 年代结构可靠性理论得到了很大的发展 康乃尔于1969年提出了与结 年提出了与结 β 构失效概率p 相联系的可靠指标 作为衡量结构可靠度的一种统一定量指标， 构失效概率 f相联系的可靠指标 作为衡量结构可靠度的一种统一定量指标， 并建立了计算结构可靠度的二阶矩模式。 年加拿大学者林德提出了分项系 并建立了计算结构可靠度的二阶矩模式。1971年加拿大学者林德提出了分项系 年加拿大学者林德提出了 的概念，将可靠指标表达成设计人员习惯采用的分项系数形式。 数的概念，将可靠指标表达成设计人员习惯采用的分项系数形式。1971年，结 年 构安全度联合委员会（ 构安全度联合委员会（JCSS） 成立。 ） 成立。 概率极限状态设计法，就是在上述可靠性理论的基础上， 概率极限状态设计法，就是在上述可靠性理论的基础上，将影响结构可靠性 的几乎所有参数都作为随机变量， 的几乎所有参数都作为随机变量，运用概率论和数理统计分析全部参数和部分 参数，计算结构的可靠指标或失效概率，以此设计或校核结构。 参数，计算结构的可靠指标或失效概率，以此设计或校核结构。 三个水准：半概率法、近似概率法、全概率法。 三个水准：半概率法、近似概率法、全概率法。
结构的三种设计状状况（根据结构在施工和使用中的环境条件和影响） 结构的三种设计状状况（根据结构在施工和使用中的环境条件和影响） 1、持久状况—在结构使用过程中一定出现，其持续期很长(一般与设计 持久状况 在结构使用过程中一定出现， 持续期很长( 在结构使用过程中一定出现 很长 使用年限为同一数量级)的状况。 使用年限为同一数量级)的状况。 2、短暂状况—在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年 短暂状况 在结构施工和使用过程中出现概率较大， 在结构施工和使用过程中出现概率较大 限相比，持续期很短的状况。如施工和维修等。 限相比，持续期很短的状况。如施工和维修等。 3、偶然状况—在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况， 偶然状况 在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况， 在结构使用过程中出现概率很小 如火灾、爆炸、撞击等。 如火灾、爆炸、撞击等。 建筑结构的三种设计状况应分别进行承载力极限状态设计 1、对三种状况，均应进行承载力极限状态设计 对三种状况， 2、对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计 对持久状况， 3、对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计 对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计
三、结构的安全等级 一、建筑结构的安全等级 -- 结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会 结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、 影响等 影响等)的严重性 ⇒ 一级、二级、三级 一级、二级、 建筑物中各类结构构件的安全等级 宜与整个结构的安全等级相同。 结构构件的安全等级， 建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。 对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。 对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。
正常使用极限状态 - 结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值 结构或结构构件达到正常使用或 正常使用极限状态标志 （1）影响正常使用或外观的变形 影响正常使用或耐久性的局部破坏(包括裂缝) （2）影响正常使用或耐久性的局部破坏(包括裂缝) （3）影响正常使用的振动 影响正常使用的其它特定状态（ 渗漏、腐蚀、冻害等) （4）影响正常使用的其它特定状态（例：渗漏、腐蚀、冻害等) ⇒ 保证结构或构件的适用性、耐久性 保证结构或构件的适用性、
KM ≤ M u
三、多系数极限状态设计法 半经验半概率的方法。 半经验半概率的方法。 1.极限状态的概念；2.承载能力极限状态设计中，采用多个系数来分别反映 极限状态的概念； 承载能力极限状态设计中 承载能力极限状态设计中， 极限状态的概念 荷载、材料性能及工作条件等方面随机因素的影响； 开始将荷载和材料强度作 荷载、材料性能及工作条件等方面随机因素的影响；3.开始将荷载和材料强度作 为随即变量，采用数理统计方法进行调查分析后确定。 为随即变量，采用数理统计方法进行调查分析后确定。
建筑结构的安全等级
安全等级 一级 二级 三级
破坏后果 很严重 严重 不严重
建筑物类型 重要的房屋 一般的房屋 次要的房屋
四、结构的极限状态 “极限状态(limit state) 定义 极限状态(limit state)”定义 极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态(达到极限承载力；失稳； 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态(达到极限承载力；失稳； 特定状态 变形、裂缝宽度超过某一规定限制等) 变形、裂缝宽度超过某一规定限制等)就不能满足设计规定的某一功 能要求，此特定状态称为该功能的极限状态 能要求，此特定状态称为该功能的极限状态 结构的极限状态 极限状态” “极限状态”分类 承载能力极限状态 正常使用极限状态 ⇒ 结构失效的临界状态
第九章
结构概率可靠度设计法
第一节 土木工程结构设计方法的历史与变革 一、容许应力法 二、破损阶段设计法 三、多系数极限状态设计法 四、基于可靠性理论的概率极限状态设计法 第二节 结构可靠度基本原理 一、结构的功能要求 二、结构的设计基准期和设计使用年限 三、结构的安全等级 四、结构的极限状态 五、结构可靠性与可靠度 六、结构设计可靠指标 七、结构设计目标可靠指标 第三节 结构可靠度基本分析方法 一、中心点法 二、验算点法 第四节 结构概率可靠度直接设计法 第五节 结构概率可靠度设计的实用表达式 一、单一系数设计表达式 二、分项系数设计表达式 三、现行规范设计表达式
承载能力极限状态 -- 结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形 结构或结构构件达到最大承载力或 承载能力极限状态标志 （1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 疲劳破坏) 结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏 （2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度 变形而不适于继续承载 （3）结构转变为机动机构 （4）结构或结构构件丧失稳定性 (5) 地基丧失承载力而破坏 ⇒ 保证结构或构件的安全性