荷载与结构设计方法第3章 侧压力
2012荷载作业
第一章荷载类型1、荷载与作用的概念？2、说明直接作用与间接作用的区别？3、作用（或荷载）的分类？ 5、结构设计的目标是什么？4、按随时间的变异分类，作用可分为永久作用、可变作用和偶然作用，说明每一种作用具体包括哪些作用？（p2）第二章重力1、土的重度与有效重度有何区别？2、影响基本雪压的主要因素有哪些？3、说明影响屋面雪压的主要因素？4、概念：基本雪压土的自重应力雪压楼面活荷载5、我国是按年一遇确定的基本雪压分布图。
6、计算楼面活荷载效应时，为什么当活荷载影响面积超过一定数值需对均布活荷载取值加以折减？7、车辆荷载的标准形式有哪两种？ 8、影响雪重度的因素？注：要求会计算双坡屋面的雪荷载标准值，会计算传递到梁墙柱上的楼面活荷载标准值的大小。
第三章侧压力1、土的侧压力的定义。
2．根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为哪几类？并说明他们各自的定义。
3、侧压力包括哪些力？第四章风荷载1、说明风速与风压的关系？2、概念：风压基本风压风剖面（p44）3、基本风压通常应符合哪五项规定？4、说明影响基本风压的主要因素？5、顺风向平均风与脉动风的联系与区别？（p21）6、顺风向总风压的表达式并说明表达式中各字母的含义。
7、说明风载体型系数、风压高度变化系数、风振系数的意义。
8、在什么条件下需考虑结构横风向风效应？9、解释结构风致驰震现象。
10、计算题：教材例4－1和例4－3、4-4。
注：要求会计算风荷载标准值（p180）第五章地震作用1、地震有哪些类型？2、构造地震是怎样产生的？3、震级与烈度的概念？4、震级与烈度的关系？（P75）5、表征地面运动特征的主要物理量有哪些？（p78）6、影响地面运动频谱的主要因素有哪些？（p79）7、地震反应谱的实质是什么？（p82）8、影响地震反应谱的主要因素有哪些？9、我国设防烈度、基本烈度的定义9、说明振型分解反应谱法的主要理论基础。
10、说明底部剪力法的计算基本假定。
第三章 建筑结构荷载
第三章建筑结构荷载《建筑结构荷载规范》GB50009-2001一荷载分类1、永久荷载：结构自重、土压力、预应力2、可变荷载：楼面活荷载、屋面活荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载3、偶然荷载：爆炸力、撞击力例：工业厂房屋盖自重荷载：防水层（八层作法）标准值0.35kN/m2（沿屋面坡向）找平层（2cm厚水泥砂浆）标准值0.40kN/m2（沿屋面坡向）保温层（10cm沥青珍珠岩）标准值0.30 kN/m2（沿屋面坡向）预应力钢筋混凝土大型屋面板标准值1.40 kN/m2（沿屋面坡向）屋架自重（包括支撑）标准值0.45 kN/m2（沿水平面）例：工业厂房屋盖活荷载：使用荷载标准值0.70 kN/m2（沿水平面）雪荷载标准值0.45 kN/m2（沿水平面）例：常用材料自重（kN/m3）：钢－78.5;钢筋混凝土－25；普通砖－18；焦渣空心砖－10；瓷砖－19.8；木材－4～9；水泥－16；水泥砂浆－20二荷载代表值1、永久荷载采用标准值作为代表值；2、活荷载采用标准值、组合值、频遇值、准永久值作为代表值；3、偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定代表值三 荷载效应组合1、对于承载能力极限状态：包括基本组合、偶然组合；设计表达式：R S ≤0γ其中：0γ－结构重要性系数；1.1、1.0、0.9S －荷载效应组合的设计值； R －结构构件抗力的设计值；◎基本组合由可变荷载效应控制的组合∑=++=ni Qikci Qi k Q Q Gk G S S S S 211ϕγγγ式中：Gγ－永久荷载的分项系数；Qi γ－第i 个可变荷载的分项系数；S Gk －按永久荷载G k 计算的荷载效应值； S Qik －按可变荷载Q ik 计算的荷载效应值；ci ϕ－可变荷载Q i 的组合值系数由永久荷载效应控制的组合∑=+=ni Qikci Qi Gk G S S S 1ϕγγ注：1.基本组合中的设计值仅用于荷载与荷载效应为线性的情况；2.当对S Q1k 无法明显判断时，轮次以可变荷载效应为S Q1k ，取最不利荷载组合效应；3.当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载对一般的排架、框架结构，基本组合可采用简化规则：对可变荷载效应控制的组合：取下列两式的不利值kQ Q Gk G S S S 11γγ+= ∑=+=ni QikQi Gk G S S S 19.0γγ对永久荷载效应控制的组合不变 基本组合的荷载分项系数按下列规定采用永久荷载分项系数：当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合取1.2；对永久荷载效应控制的组合取1.35当其效应对结构有利时：一般情况下取1.0；对结构的倾覆、滑移或漂浮验算时取0.9 可变荷载的分项系数：一般情况下取1.4；对标准值大于4kN/m 2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3偶然组合偶然荷载的代表值不乘分项系数，按有关规定进行。
荷载与结构设计方法-风荷载
A类是指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，取地面粗糙度指数αA =0.12，梯度风高度 H=T3A 00m。
B类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，
取地面粗糙度指数 αB =0.16，梯度风高度 HTB 350m。 C类是指有密集建筑群的城市市区，取地面粗糙度指数 αC =0.22，梯度风 高度 HTC 400m。
6～11
3
微风
0.6
1.0
渔船渐觉簸动，随风移行每小时 5～6km
树叶及微枝摇动不息，旌旗展开
12～19
4
和风
1.0
1.5 渔船满帆时船身倾于一侧
能吹起地面的灰尘和纸张，树的小枝摇动
20～28
5
清劲风
2.0
2.5 渔船缩帆(即收去帆的一部分)
有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波
29～38
6
强风
3.0
4.0 渔船加倍缩帆，捕鱼须注意风险 大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难
75～88 89～102
11
暴风
11.5
16.0 汽船遇之极危险
陆上很少，有时必有重大损毁
103～117
12
飓风
14
- 海浪滔天
陆上绝少，其捣毁力极大
118～133
<10
1～3 4～6 7～10 11～16 17～21 22～27 28～33 30～40 41～47 48～55 56～63 64～71
0～0.2
0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7 20.8～24.4 24.5～28.4 28.5～32.6 32.7～36.9
荷载与与结构设计原则复习
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。
荷载与结构设计原理之侧压力
§5.2 水压力及流水压力
修建在河流、湖泊或在含有地下水和溶洞的地层 中的结构物常受到水流的作用，水对结构物既有物理 作用又有化学作用，化学作用表现在水对结构物的腐 蚀或侵蚀作用，这里主要讨论物理作用。
无粘性土：
粘性土：
（被动土压力系数）
4、填土面有均布荷载的土压力计算
❖ 当挡土墙后的填土面上有均替。设当量土层厚度为h，则
❖ 填土表面土压力强度为:
❖ 墙底的土压力强度为：
5、墙后填土为成土层的土压力
❖墙后填土由性质不同的土层组成时，土压 力将受到不同填土性质的影响，计算土压 力时，第一层的土压力按匀质土计算，计 算第二层的土压力时，将第一层土按重度 换算成与第二层重度相同的当量土层来计 算，然后按匀质土计算第二层土的土压力 。各层土计算所采用的土压力系数是不同 的。
平均动压力 脉动压力
作用于桥墩上的流水压力计算
流水压力合力的作用点： 假定在设计水位线以下0.3倍水深处
❖ 计水位
❖
❖ H
❖
桥墩
设 0.3H
§5.3 波浪荷载
5.3.1 波浪的性质
成波原因：风、潮汐、干扰。 波浪特性：波长l、周期t、波幅h 。 影响波浪特性的主要因素：
风速v、风的持续时间t、水深H、吹程D
水对结构物的力学作用表现在对结构物表面产生 静水压力和动水压力。
❖ 静水压力随水深按比例增加与水深呈线性关系； 并总是作用在结构物表面的法线方向，水压力分 布与受压面形状有关。
5.2.1 静水压力
❖水深处为的任意一点的水压强为：
《荷载与结构设计方法》(柳炳康)思考题解答
《荷载与结构设计方法》(柳炳康)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。
荷载与与结构设计原则复习
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。
侧压力
2.2.3 波浪荷载
1、波浪的分类 影响波浪性质的因素多种多样且多为不确定因 素，波浪大小不一，形态各异。按波发生的位置不 同可分为表面波和内波。现行波的分类方法如下： 第一种分类方法是海洋表面的波浪按频率(或周期)排 列来分类的。 第二种分类方法是根据干扰力来分类的，如风波、潮 汐波等。 第三种分类方法是把波分成自由波和强迫波。自由波 是指波动与干扰力无关而只受水性质的影响，当干 扰力消失后，波的传播和演变照常进行；强迫波的 传播既受干扰力的影响又受水性质的影响。
根据冻土存在的时间可将其分为以下三类： 多年冻土(或称永冻土)——冻结状态持续两年或 两年以上的土层； 季节冻土——每年冬季冻结，夏季全部融化的 土层； 瞬时冻土——冬季冻结状态仅持续几个小时至 数日的土层。
冻土对结构物的影响：季节冻土与结构物的关 系非常密切，在季节冻土地区修建的结构物由于土 的冻胀的作用而造成各种不同程度的冻胀破环。主 要表现在冬季低温时结构物开裂、断裂，严重者造 成结构物倾覆等；春融期间地基沉降，对结构产生 形变作用的附加荷载。
（2）主动土压力 如挡土墙受到墙后填土的作用绕墙踵向外转动或平行 移动，作用在墙背上的土压力从静止土压力逐渐减少， 当墙的移动或转动达到某一数量时，填土内出现滑动面， 土体出于极限平衡状态。此时墙背上的土压力称为主动 土压力，用Ea表示。 （3）被动土压力 挡土墙受外力作用向着填土方向移动或转动，挤压 墙后填土，填土对墙身的土压力，从静止土压力值开始 逐渐增大，当墙的移动或转动量足够大时，填土内出现 滑动面。土体内的应力处于被动极限平衡状态。此时墙 背上的土压力称为被动土压力，用Ep表示。 Ea<E0<Ep
第一节土的侧向压力第三章侧压力
2πg 2πH H 2πλ 2πH coth h1 = h λ1＝c coth λ1 λ1 db g λ 波速(m/s) ； 自由表面水质点的最大水平速度(m/s)； 基床表面以上的水深(m)； 远区破碎波的波高(m)； 直墙前远区破碎波的波长 (m)； 波浪破碎时的水深(m)。
第三节 波浪荷载
3) 近区破碎波的压力
h0 =
4 π h l2 ×（与水深有关的函数） 2 Ll
*(补充材料)
波浪水压力计算(续)
*(补充材料)
浅水波情况，如图所示，H0<H<Ll 。
坝基面的浪压力剩余强度pl为 ： πH pl = 2hl sec h 1 Ll 则总压力为（两个三角形面积差）：
波浪的破坏力——海啸
Ø 海啸是由于大规模海水水下骚动而产生的一系列巨大的波浪。海啸的 范围通常不大，但其转移速度确可快至每小时 500 英里，海浪也可高 达 100 英尺。 Ø 海啸发生在大量海水突然被置换或转移时。海啸形成的原因主要有三 个：地震活动，海下的山崩，以及宇宙的影响。 Ø 地震活动：地震活动是海啸最主 要的原因。在海洋中或在海洋附 近，在地震的形成或减弱时都会 发生海啸。在地震发生时，海底 板变形，造成海水移位。在地震 减弱时， 地壳板块之间相互滑动， 造成大量的旋流，而引发了大量 海水的置换和转移。
1
第一节
土的侧向压力
2.塑性主动状态
3-7
3-8
第一节
土的侧向压力
第一节
1.静止土压力
土的侧向压力
σ 0 = σ x = K 0σ z = K 0γz
K 0 = 1 − sin ϕ '
式中： K0 ——静止土压力系数； ϕ’ ——土的有效内摩擦角； γ ——墙后填土的重度，地下水 位，采用有效重度 (kN/m3)。
荷载结构设计与方法课后思考题答案(白国良)
第一章1.工程结构的基本功能是什么？①能为人类生活和生产提供良好的服务，满足人类使用要求，审美要求的结构空间和实体②承受和低于结构服役过程中可能出现的各种环境作用2.说明直接作用和间接作用的区别①直接作用直接以力的不同集结形式作用于结构，包括结构的自重，行人及车辆的自重，各种物品及设备的紫红，风压力，土压力，雪压力，水压力，冻胀力，积灰荷载德不孤，这一类作用通常也称为荷载②间接作用不直接以力的某种集结形式出现，而是引起结构的振动，约束变形或外加变形，但也能使结构产生内力或变形等效应，包括温度变化，材料的收缩和膨胀变形。
地基不均匀沉降、地震、焊接等。
3.什么是作用效应？作用在结构上产生的内力和变形称为作用效应4.作用有哪些类型？①按随时间变化分类：永久作用、可变作用、偶然作用②按随空间变化分类：固定作用、自由作用③按结构的反应特点分类：静态作用、动态作用5.永久作用、可变作用主要是指哪些荷载永久作用指在设计基准期内作用随时间变化或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。
如结构自重、土压力、水位不变的水压力、预加压力、地基变形、钢材焊接、混凝土收缩变形等。
可变作用指在设计基准期内作用随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。
如结构施工过程中的人员和物体重力、车辆重力、吊车荷载、服役结构中的人越和设备重力、风荷载、雪荷载、冰荷载、波浪荷载、水位变化的水压力、温度变化等。
6.我国结构设计方法是怎样演变的？容许应力法，破损阶段法，极限状态设计法和概率极限状态设计四个阶段。
7.何为概率极限状态设计法？是以概率论为基础，视作用效应和影响结构拉力的主要因素为随机变量，根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠性的结构设计法。
第二章自重：指组成结构的材料自身重量产生的重力，属于永久作用。
土的自重应力：颗粒间压力在土体中引起的应力。
雪压：是指单位面积上的积雪重量。
基本雪压：是指当地空旷平坦地面上根据气象资料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。
第三章 设计荷载
偶然作用: 指在设计基准期内不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的 作用，如地震力。
第一节 作用分类和作用代表值
铁路桥梁:
习惯于按作用性质和发生的几率来进行分类，将桥梁作 用分为:
主力(对应于公路桥的永久作用和一部分可变作用)、 附加力(对应于不包含在主力中的其他的可变作用) 特殊荷载(对应于偶然作用)。 我国公路、铁路桥梁的设计作用(荷载)分类分别见表3．1和表 3．2。比较两表，尽管公路、铁路规范对各种作用的分类及名称有 所不同，但基本上大同小异。
计算冲击力引起的连续梁正弯矩效应和剪力效应时，采用f1； 计算负弯矩效应时，采用f2 。
说明： （1）汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的 冲击系数采用0.3。 （2）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱 桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡 胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲 击作用。 （3）填料厚≥50cm的拱桥、涵洞及重力式墩台不计 冲击。 （4）支座的冲击力按相应的桥
一、公路桥梁的作用,按其随时间变化的性质，分为:
永久作用(permanent action) 可变作用(variable action) 偶然作用(accidental action) 永久作用: 习惯上称为恒载(deadload)，是指在设计基准期内，其量值不随时间变化， 或其变化与平均值相比可忽略不计的作用，如结构重力。 可变作用: 指在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变化与平均值相比有不可忽 略的作用，如汽车、列车、人群荷载(习惯上称为活载，live load)。
G h
Bl0 γ
五、人群荷载
1、标准值：
注：
对跨径不等的连续结构，以最大 计算跨径为准。
kN/m2
《工程结构荷载与可靠度分析》李国强(第四版)课后习题答案
第一章荷载类型1、荷载与作用在概念上有何不同？荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
作用：能使结构产生效应的各种因素总称。
2、说明直接作用和间接作用的区别。
将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。
只有直接作用才可称为荷载。
3、作用有哪些类型？请举例说明哪些是直接作用？哪些是间接作用？①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用②随空间位置变异分类：固定作用、可动作用③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。
4、什么是效应？是不是只有直接作用才能产生效应？效应：作用在结构上的荷载会使结构产生内力、变形等。
不是。
第二章重力1、结构自重如何计算？将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件，先计算基本构件的重量，然后叠加即得到结构总自重。
2、土的重度与有效重度有何区别？成层土的自重应力如何计算？土的天然重度即单位体积中土颗粒所受的重力。
如果土层位于地下水位以下，由于受到水的浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为土的有效重度。
3、何谓基本雪压？影响基本雪压的主要因素有哪些？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。
主要因素：雪深、雪重度、海拔高度、基本雪压的统计。
4、说明影响屋面雪压的主要因素及原因。
主要因素：风的漂积作用、屋面坡度对积雪的影响（一般随坡度的增加而减小，原因是风的作用和雪滑移）、屋面温度（屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也使雪滑移更易发生）。
5、说明车列荷载与车道荷载的区别。
车列荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；车道荷载则不考虑车的尺寸及车的排列，将车道荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。
第三章侧压力1.什么是土的侧压力？其大小与分布规律与哪些因素有关？土的侧向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。
第3章 风荷载
风作用在建筑物表面上所引起的实际压力与来流风的 速度压的比值——风荷载体型系数
• 建筑物表面任一点的净风压力除以建筑物来流风压，再加权
平均
风洞试验
风载体型系数ms
• 描述了房屋表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律 ，主要与房屋的体型和尺度有关。
设计时采用各个表面风作用力的平均值
《高层混凝土规程》的补充规定
荷载与结构设计方法
第3章：风荷载
风的基本概念与类型
风 是大气层中空气的流动。由于地球表 面不同地区的大气层所吸收的太阳能量不同， 造成了各地空气温度的差异，产生的气压差驱 动空气从气压高的地方向气压低的地方流动， 即形成了风
常见的自然灾害风类型：
热带气旋、季风和龙卷风
3
1.1
热带气旋
1) 概念
发生在热带海洋上的大气漩涡，是热带低压、热带风暴、 台风和飓风的总称。
Ⅱ类场地，基本风压
，已知结构基本自振周期1.9s。
(墙厚300mm)
求：在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩
解：1、求风荷载标准值 wk = Z ms mZ w0
(1)基本风压值
(2)风荷载体形系数 (3)风压高度变化系数
为简化计算，将建筑物分为5段，每段顶标高取在楼层处， 每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于 城市郊区为B类，
多层房屋的风荷载
• 考虑风振的情形 (1) H＞30m、H/B(窄边宽度)＞1.5同时满足
(2) 自振周期T1＞0.25s的高耸结构
(3) 跨度＞36m的屋盖
高层建筑自振周期的确定
《荷载规范》
总风荷载的确定
风荷载的等效换算
例题
例∶已知剪力墙结构如图所示，38层，123.5m高，位于城市郊区
工程结构荷载复习题
1作用随时间变化可分为(永久作用、可变作用、偶然作用）：按空间位置变异分为（固定作用、自由作用）；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(风的漂积作用、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（3KN/㎡)市郊行人密集区域一般取值为（3.5KN/㎡）4土压力可以分为（静止土压力、主动土压力、被动土压力)5一般图的侧向压力计算采用（郎肯土压力理论）和（库仑土压力理论)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（固态土颗粒、冰、液态水、气体和水汽）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)的多空介质。
10土体产生冻胀的三要素是（水分、土质、负温度）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的影响程度，常将风分为(13 ）等级14我国荷载规定以（10m）高为标准高度，并定义（标准高度处的最大风速）为基本风速15基本风压是根据(规定的高度），规定的地貌，规定的时距，规定的样本时间确定最大风速的概率分布，按规定的（重现期）确定的基本风速，然后根据风速与风压的关系所定义的。
16山风力产生的（结构位移、速度、加速度）响应称为结构风效应17（脉动风）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（功率谱密度函数的积分）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,对流体质点要作用的是两种力（惯性力、粘性力）23根据气流涡旋脱落的三段现象，工程上将筒式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（火山地震陷落地震构造地震）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而引起的地震则称为（构造地震）26(地幔的热对流）是引起地震的主要原因。
侧压力线荷载
侧压力线荷载
侧压力线荷载是指作用在建筑物侧面结构上的荷载。
侧压力线荷载的作用是产生侧向力，对建筑物的侧面结构产生水平应力和位移。
侧压力线荷载可以分为静荷载和动荷载两种。
静荷载是指由于风压、水压、土压等静力引起的侧向荷载。
风压是最常见的静荷载，当风吹过建筑物的侧面时，会对侧面结构产生侧压力，形成侧向力。
水压和土压也会产生类似的效应，对侧面结构施加侧向荷载。
动荷载是指由于地震、车辆行驶等动力引起的侧向荷载。
地震引起的地震荷载是建筑物侧向结构设计的重要考虑因素之一。
车辆行驶时，车辆轮胎与道路之间的摩擦力会对建筑物侧面结构施加侧向荷载。
为了确保建筑物的安全性和稳定性，设计师需要考虑侧压力线荷载对侧面结构的影响，并采取相应的结构设计和加固措施。
侧压力
其它计算方法可参考有关文献，如文献《道路桥梁冻害及其防 治》。 3、水平冻胀力的计算 水平向冻胀力根据它的形成条件和作用特点可分为对称和非 对称两种。对称性水平冻胀力成对的作用于结构物侧面，其作用 如同静水压力，对结构稳定不产生影响。而非对称水平冻胀力作 用于建筑物常大于主动土压力几倍甚至儿十倍，因此其计算具有 十分重要的。
第四种分类方法根据波浪前进时是否有流量产生把波分为输 移波和振动波。输移波指波浪传播时伴随有流量，而振动波 传播时则没有流量产生。振动波根据波前进的方向又可分为 推进波和立波，推进波有水平方向的运动，立波没有水平方 向的运动。 2、波浪荷载的计算 波浪对构筑物的荷载不仅和波浪的特性有关还和构筑物 的型式和受力特性有关，而且当地的地形地貌、海底坡度等 也对其有很大影响，现行确定波浪荷载的方法还带有很大的 经验性。根据经验，一般情况下当波高超过0．5m时，应考 虑波浪对构筑物的作用力。对不同型式的构筑物(参见表2— 9)，波荷载的计算方法也不同。
冻胀力分类： 一般根据土体冻胀力对结构物的不同作用方向和作用效果， 冻胀力分为切向冻胀力、法向冻胀力和水平冻胀力(图2— 25)。 (1)切向冻胀力：垂直于冻结峰面，平行作用于结构物基础 侧表面，通过基础与冻土间的冻结强度，使基础随着土体的 冻胀变形而产生向上的拔起力，这种作用于基础表面的冻胀 力称为切问冻胀力，如图中的‘στ’。 (2)法向冻胀力：垂直于基底冰结面和基础底面，当土冻结 时，产生把基础向上抬起的冻结力，我们把这种垂直作用于 基础底面的冻结力称为法向冻结力，如图中的σn。 (3)水平冻胀力：垂直作用于基础或结构物侧表面，当基础 周围的土体冻结时，会对基础产生水平方向的挤压力或推力， 使基础产生水平方向的位移，这种力称为水平冻胀力，如图 中的σh0。
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第 3章
侧压力
土的侧向压力—土压力基本原理（朗金理论） 抗剪强度与正应力之间的关系
或
砂子的形态
34
第 3章
侧压力
土的侧向压力—土压力基本原理（朗金理论） 抗剪强度与正应力之间的关系
弯曲破坏
剪切破坏
35
墙后土体的运动形态
第 3章
侧压力
土的侧向压力—土压力基本原理（朗金理论） 抗剪强度包络线 σ = 0时，τ = c 随着正应力的增加， 土的抗剪强度线性 提高 包络线下方的区域 表示土体完好；包 络线上方的区域表 示土体已破坏
③ ② ①
a 0
°
z = z
°
°
°
°
°
p
39
第 3章
侧压力
土的侧向压力—土压力的计算 静止土压力 深度Z处的静止土压力强度为σ0=K0γz
z
Z
H
K 0 z
K 0γH
静止土压力的计算
40
第 3章
h4
h3
z
成层土自重应力分布
6
第 3章
侧压力
土的自重应力 土层中有地下水 由于水位以下的土层受到水的浮力作用，所以 用有效重度代替天然重度来进行计算γ’=γsat- γw
σ
天然地面
cz
σ 线
cz
γ1 γ1h 1 γ γ 1 h 1 + γ 2 h 2 2 地下水位面 γ＇ 3 γ 1 h 1 + γ 2 h 2 + γ＇ 3h 3 γ＇ 4 γ 1 h 1 + γ 2 h 2 + γ＇ 3 h 3 + γ＇ 4h 4
h4
γ w (h 3 +h 4)
h3
h2 h1
z
7
含地下水的土自重应力分布
第 3章
侧压力
土的自重应力 地下水位以下存在不透水层 水浮力只对不透水层以上有影响，不透水层以 下各层土的自重应力等于它上面覆盖的水土总 重
σ
天然地面
cz
σ 线
cz
γ1 γ1h 1 γ γ1h 1 + γ2 h 2 2 地下水位面 γ＇ 3 γ 不透水层 γ1h 1 + γ2 h 2 + γ＇ 3 h 3 + wh 3 γ4 γ1h 1 + γ2 h 2 + γ＇ 3 h 3 + γ 4 h 4 +γ w h 3
第 3章
侧压力
土的侧向压力—定义 土的侧向压力一般简称为土压力，它是墙后填土 的自重或填土表面的荷载对墙背产生的侧向压力
21
第 3章
侧压力
土的侧向压力—影响因素 墙身的位移情况
墙度 体及 材结 料构 、形 高式
墙后填土的性质
墙和地基之间的摩擦特性 影响土压力大小及分布的因素
22
第 3章
土体破坏 抗剪强度包络线 土体完好
抗剪强度包络线
36
第 3章
侧压力
土的侧向压力—墙后土体应力状态 朗金土压力理论的基本原理（弹性静止状态） 的基本假定 ①土体为半空间弹性体；②墙背竖直光滑；③ 填土面水平
③ ① ②
z = z
Z
K 0 z
z
x=K 0 z
半无限土体中的单元体
第 3章
侧压力
③ ② ①
a 0
°
z = z
°
p
1
第 3章
侧压力
为什么要研究土压力
垮塌的护坡挡墙
2
第 3章
侧压力
为什么要研究土压力
失稳的立交桥加筋土挡土墙
3
第 3章
侧压力
为什么要研究土压力
楼歪歪
4
第 3章
侧压力
土的自重应力 均匀土的自重应力 σcz在均质土中沿水平面均匀分布，沿深度方向 为直线分布
a
q
q
h
qK a
H
H
a
K a (h+H )
49
第 3章
侧压力
土的侧向压力—特殊情况下的土压力计算 (3) 土体表面受局部均布荷载 经验公式法
m q n q
① ②
a a
°
H
qK a
H
③
b b
受局部均布荷载q作用下的土压力计算
50
第 3章
侧压力
土的侧向压力—特殊情况下的土压力计算 (4)墙后土体有地下水的土压力计算
两个关键点：①地下水位以下的土重度采用浮 重度；②地下水位以下要考虑水压力。 下表面土压力为三项和：γh1Ka，γ＇h2Ka，γwh2
K a γh 1
K a（γh1+γ'h2） γwh2
墙后有地下水的土压力计算
51
Kp
②黏性土: 被动土压力强度： p zK p 2c K p 被动土压力:
1 Ep H （2c K p HK p） 2
K pγH+ Kp
黏性土 被动土压力强度分布
45
第 3章
侧压力
土的侧向压力—特殊情况下的土压力计算 (1)成层土体中的土压力计算 两种思路： ①先求竖向压力，再乘以相应土层主动土压力 系数；（推荐方法） ②把第1层土换算成第2层土的高度和密度。 计算哪层土用哪层土的参数。
46
第 3章
侧压力
土的侧向压力—特殊情况下的土压力计算 (1)成层土体中的土压力计算 第1层土： a0 2c1 Ka1 上表面： a1 1h1 K a1 2c1 K a1 下表面： 第2层土： ' 上表面： a1 1h1 K a 2 2c2 K a 2 下表面：
qK a
H
K a(q+ H )
48
第 3章
侧压力
土的侧向压力—特殊情况下的土压力计算 (2) 土体表面受连续均布荷载 第二种思路：用假想的土层代替均布荷载
假想土层厚度为： h=q/γ qK 填土总高度为： h+H 挡土墙底面的土 压力为： K (q+ H) γ（h+H） K a
15
第 3章
侧压力
土的侧向压力—挡土墙的分类 按结构形式划分
16
第 3章
侧压力
土的侧向压力-刚性挡土墙
17
第 3章
侧压力
土的侧向压力-刚性挡土墙
管桩进行基坑支护
18
第 3章
侧压力
土的侧向压力-柔性挡土墙
锚杆 板桩
19
第 3章
侧压力
土的侧向压力-柔性挡土墙
钢板桩进行基坑支护
20
计算地下室外墙 时采用静止土压 力
25
第 3章
侧压力
土的侧向压力—静止土压力
恒祥首府 因在此楼地下 室设置地铁站 出口 需进行加固改 造
26
第 3章
侧压力
土的侧向压力—静止土压力 地下二层剪力墙开洞
27
第 3章
侧压力
土的侧向压力—静止土压力 地下二层~地下一层新增楼梯一部 地下一层顶楼板开洞
天然地面
σcz
σcz线 σcz = γ z a
z
z
任意水平面的分布
沿深度的分布
z
5
第 3章
侧压力
土的自重应力 成层土的自重应力 σcz沿深度方向为折线分布
σ
天然地面
cz
h2 h1
σ 线
cz
γ1h 1 γ1h 1 + γ2h 2
γ1 γ2
γ1h 1 + γ2h 2 + γ3h 3 γ3 γ4 γ1h 1 + γ2h 2 + γ3h 3 + γ4h 4
2
K aγH
黏性土
43
主动土压力强度分布
(H-Z 0)
Ka
Z0
第 3章
侧压力
土的侧向压力—土压力的计算 被动土压力
①无黏性土: 被动土压力强度 σp=γzKp 被动土压力: 1 Ep H 2 Kp
2
K pγH
无黏性土 被动土压力强度分布
44
第 3章
侧压力
土的侧向压力—土压力的计算 被动土压力
28
第 3章
侧压力
土的侧向压力—静止土压力
一般楼板开洞只 需设置边梁即可 此楼板不仅承受 竖向力，同时是 挡土墙的支撑 楼板开洞后需设 置卧梁来抵抗挡 土墙后的土压力
29
第 3章
侧压力
土的侧向压力—主动土压力 重力式挡土墙→破坏时墙体移动 深基坑支护 验算支撑间的挡土墙承载力→E0 验算挡土墙的整体倾覆→Ea
a2 ( 1h1 2 h2 )Ka2 2c2 Ka2
0
h1
1
h2
2
成层土体中的 土压力
47
第 3章
侧压力
土的侧向压力—特殊情况下的土压力计算 (2) 土体表面受连续均布荷载 第一种思路：先求竖向应力，再乘以系数
q
无黏性土： a K a (z q) 黏性土： a Ka (z q) 2c Ka
11
第 3章
侧压力
土的侧向压力—挡土墙的分类 砖 石
素 混 凝 土
按墙体材料划分
钢 筋 混 凝 土