工程荷载简答题

一、我国工程结构设计方法的演变归纳总结？
工程结构设计应保证设计的结构或结构构件在施工和使用过程中能满足预期的可靠性要求。

由于数学、力学知识的欠缺和对工程材料认识的不足，早期的工程结构建造主要依赖经验。

随着科学时发展和技术的进步，工程结构设计理论经历了从弹性理论到极限状态理论的发展，设计方法经历了从定值法到概率法的发展。

我国的工程结构设计方法经历了容许应力设计法、破损阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法四个阶段。

容许应力设计法以弹性理论为基础，在荷载作用下，构件截面上的最大应力不超过材料的容许应力。

实践证明，结构的实际承载能力与按弹性方法计算的结果有很大出人，容许应力设计法并不能正确揭示结构或构件受力性能的内在规律．
针对容许应力设计法存在的缺陷，之后出现了破损阶段设计法，破损阶段设计法以结构构件破坏时的受力状况为依据，并且考虑了材料的塑性性能，在表达式中引人了一个安全系数，使结构构件有了总安全度的慨念。

因此，与容许应力设计法相比，破损阶段设计法有了进步。

但破损阶段设计法的安全系数仍需凭经验确定，且只考虑了承载力问题，没有考虑构件在正常使用情况下的变形和裂缝问題。

极限状态设计法明确了结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态．承载能力极限状态要求结构构件可能的最小承载力不小于可能的最大外荷载所产生的截面内力．正常使用极限状态则对结构构件的变形、裂缝的形成和开展宽度加以限志，因此，它比容许应力设计法和破损阶段设计法考虑得更全面．安全系数的取值更合理。

概率极限状态设计法是以概率论为基础，将作用效应和影响结构抗力的主要因索看作随机变量．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方法，属于概率设计法。

与定值设计法相比．概率设计法具有明确的．用概率尺度表达结构可靠度的定义，通过预先规定的可靠指标值．使结构各构件间，以及不同材料组成的结构之间有较为一致的可靠度水准。

二、影响基本雪压基本因素？
基本雪压是针对空旷平坦的地面，在积雪分布保持均匀的情况下定义的。

不同结构的屋面形式、朝向、屋面散热及风力等差异，造成屋面积雪与地面积雪不同。

（1）风对屋面积雪的影响:风对屋面积雪的影响主要体现在风对雪的漂积作用，即：使敞风较好的平屋面或小坡度屋面上的雪压小于邻近地面上的雪压；在高低屋面的情况下，在低屋面上形成局部较大的漂积荷载；在多跨坡屋面的情况下，使屋谷附近区域积雪的漂积荷载比屋脊区大，背风面积雪的漂积荷载比迎风面大。

（2）屋面坡度对积雪的影响:屋面雪荷载分布与屋面坡度密切相关，坡度越大，雪荷载越小。

当屋面坡度大到某一角度时，积雪就会在屋面上产生滑移或滑落，坡度越大，滑落的雪越多。

另外，屋面表面的光滑程度对雪滑移的影响也较大，对于类似铁皮屋面、石板屋面这样的光滑表面，雪滑移更易发生，而且往往是屋面积雪全部滑落，但这在现行的规范中并未考虑。

3）朝向和屋面散热的影响:双坡屋面向阳一侧受太阳照射，加之屋内散发的热量，易于使紧贴屋面的积雪融化形成润滑层，导致摩擦力减小，该侧积雪可能滑落，可能出现一坡有雪而另一坡无雪的不平衡雪荷载情况。

三、为什么要对楼面活荷载的折减？
当房间的面积较大时，作用在楼面上的活荷载不可能以标准值的大小同时布满在所有的楼面上，因此在设计梁、墙、柱和基础时，还要考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况，也即在确定梁、墙、柱和基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数。

折减系数的确定是一个比较复杂的问题，按照简化的概率统计模型来考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况尚不成熟，目前大多数国家均采用半经验的传统方法，根据荷载从属面积的大小来考虑折减系数。

对于支承单向板的梁，其从属面积为梁两侧各延伸l／2的梁间距范围内的面积；
对于支承双向板的梁，其从属面积为板面的剪力零线围成的面积。

对于支承梁的柱，其从属面諛为所支承梁的从属面积的总和j对于多层房屋，柱的从属面积为其上部所有柱从属面积的总和。

四、影响屋面积灰荷载的因素？
屋面积灰荷载是冶金、铸造、水泥等行业的建筑所特有齡问题。

这类行业在生产过程中有大量排灰产生，易于在厂房及其邻近建筑屋面堆积，产生积灰荷载。

影响积灰的主要因素有除尘装置的用、清灰制度的执行、风向、和风速、烟囱高
度和屋面挡风板等。

确定积灰荷载只考虑工厂设有一般的除尘装置，且能坚持正常的清灰制度的前提下才有意义。

五、公路桥梁汽车荷载？
在汽车荷载的计算图式中，汽车荷载分为车道荷载和车辆荷载，两种荷载单独计鼻，不得叠加。

车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，桥梁结构的整体计算采用车道荷载；车辆荷载主要考虑列车形式，桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。

六、影响波浪的形状和各参数值的国塞直：
风速”、风的持续时间t、水深H和吹程D（吹程等于岸边到构筑物的水平直线距离）目前主要用半经验公式确定波浪的各要素。

七、什么是冻胀？需要什么条件？
所谓冻胀，是指土体在冻结过程中，土中水分冻结成冰，并形成冰层、冰透镜体、多晶体冰晶等形式的冰侵入体，引起土颗粒间的相对位移，使上体产生不同程度的冻胀现象。

土体冻胀一般应具备三个条件：具有冻胀敏感性的土，初始水分及外界水分的供给，以及适宜的冻结条件和时间。

八、冰压力的概念及分类？
位于冰凌河流和水库中的工程结构，冰层对结构产生的压力称为冰压力．在具体工程设计时．应根据工程所处地冰凌的具体条件及结构形式，考虑有关冰压力。

冰压力属于活荷载，分为静冰压力和动冰压力，一般来说，考虑的冰压力包括静冰压力、流冰撞击力、竖向力和膨胀四种类型。

1 静冰压力:当大面积冰层在风和水流驱动下以缓慢的速度接触工程结构时，形成冰层或冰堆现象，工程结构受到冰的挤压。

在冰层破碎前的一瞬间，工程结构受到最大压力。

当冰层破碎时，静冰压力消失。

2 流冰撞击力:在风和水流的作用下，冰块的流动对结构物产生的冲击动压力称为流冰撞击力。

该力的大小与冰的速度及体积有关，可根据流动冰块的面积和流动速度进行计算。

3 竖向力:当冰覆盖层与工程结构冻结在一起，水位上升和下降时，冰盖对结构物产生的向上或向下的力称为竖向力。

4膨胀力:工程结构一侧的冰，由于温度变化导致冰体积变化，当这种体积变化受到结构物的约束时，形成膨胀力。

九、基本风压的影响因素？
按规定地貌和高度等所确定的风速或风压，称为基本风速或基本风压。

基本风压通常按以下5个条件的规定来定义。

①标准高度:风速随高度而变化，离地面越近，地表摩擦耗能越大，平均风速越小。

因此，为了比较不同地点的风速大小，必须规定统一的标准高度。

《建筑结构荷载规范》规定：以距地面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。

②标准地貌:风速与地貌或地面粗糙度有关。

大城市市中心建筑物密集，地面粗糙度大，消耗风能大，风速就低；田野乡村房屋少，地面相对平坦，消耗风能小，风速就高。

显然，地貌或地面粗糙度直接影响风速大小，所以有必要对确定基本风速和基本风压的地貌作统一规定。

③公称风速的时距:风速随时间变化，具有瞬时性。

工程设计中所关心的最大风速值与时距的大小密切相关。

为研究方便，常取一定时间段（称为时距）内的平均风速作为计算标准，时距越长，最大风速越小；时距越短，最大风速越大。

④最大风速的样本时间: 样本时间越长，风速越大。

风有自然周期，即每年季节性的重复一次。

因此，年最大风速最具有代表性，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:取年最大风速为样本可以获得各年的最大风速，但每年的最大风速存在差异，是随机变量。

工程设计时，一般需考虑结构在使用年限内可能遭遇到的最大风速的影响，并把该时间范围内的某一最大风速定义为基本风速，而该时间范围可理解为基本风速出现一次所需的时间，即重现期。

基本风速的重现期越长，基本风速值越大。

《建筑结构荷载规范》规定：对于一般结构，重现期为50年；综上所述，基本风压是按规定的高度，规定的地貌、规定的时距和规定的样本时间得到最大风速的概率分布，再按规定的重现期确定基本风速，并依据风速与风压的关系确定的。

十、温度作用？
对于超静定结构，由于存在多余约束，由温度变化引起的结构或构件变形受到限制，将在结构内产生内力，此内力与结构的刚度大小有关。

超静定结构中的温度作用效应可根据变形协调条件按力学方法计算。

温度作用的约束条件主要包含两类，一类是结构的变形受到其他物体的阻碍或支承条件的制约另一类是结构或构件内部各单元体之间的相互制约。

十一、爆炸作用的概念特点及影响因素？
爆炸一般是指在极短时间内放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化。

爆炸作用强度很高、时间很短，随时间变化极为迅速，是一种典型的短脉冲强荷载作用。

爆炸的破坏作用主要包括爆轰气体破坏作用、应力波破坏作用、热作用以及爆炸碎片的冲击作用等。

十二、浮力作用？浮力的基本原则？
地下水会对底面置于地下水位以下的基础或结构物，在其底面上作用自下向上的静水压力，即浮力作用。

①结构物位于透水性较差的地基或节理裂隙不发育的岩石地基上时，可按50％计算浮力作用。

②结构物位于透水性饱和的地基上时，结构物处于完全浮力状态，按100％计算浮力作用。

③如不能确定地基是否透水，应将透水和不透水两种情况分别与其他荷载组合，取最不利组会：对于黏性土地基，浮力作用与土的物理特性相关，需按实际情况确定。

④地下水不仅对结构物产生浮力，对位于地下水位以下的岩石、土体也存在浮力作用，在确定地基承载力设计值时，地下水位以下一律取有效重度⑤地下水位随降雨量、地形以及江河补给条件变化，当地下水位在基底标高上下范围内涨落时，浮力作用的变化可能引起基础产生不均匀沉降。

设计时，应考虑地下水位季节性涨落的影响。

十三、土木工程中的不定性？
1 荷载因素的不定性
作用在工程结构上的荷载，随时间和空间发生变化，表现出不定性。

因此，进行荷载的统计分析时，既要注意随机荷载出现的频率，又要预测荷载的大小。

不同的荷载随时间变异性质不同，分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

2 结构构件材料性能的不定性材料性能的不定性主要是指材料质量以及工艺、加荷、环境、尺寸等因素引起的结构构件中材料性能的变异性。

例如，对于混凝土立方体试块抗压强度的变异性，应该考虑以下几个方面：①水泥强度，砂、石强度，砂、石含水率等的变异性；②混凝土的搅拌时间与振捣时间等的变异性；③试块养护时间和养护条件的变异性；④标准试块养护条件与实际结构工作条件的变异性；⑤试验时加荷速度的变异性；⑥标准试块的材料性能与实际结构材料性能的变异性等。

3.结构构件的几何参数的不定性:结构构件几何参数的不定性，主要是指制作尺寸偏差和安装误差等引起的结构构件几何参数的变异性。

4.结构构件计算模式的不定性:结构构件计算模式的不定性，主要是指抗力计算中采用的某些基本假定的近似性和计算公式的不精确性等引起的对结构构件抗力估计的不定性，亦称计算模型误差。

十三、关于荷载的四个代表值？
①载荷标准值:荷载标准值表示可变荷裁在设计基准期内可能达到的最大值，没有反映可变荷载作为随机过程而具有随时间变异的特征。

②荷载准永久值:荷载准永久值是可变荷载的一个代表值，指在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。

③荷载频遇值:荷载频遇值是可变荷载的一个代表值，指在设计基准期内，其超越的总时间为规定较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。

荷载频遇值是指在设计基准期内结构上较频繁出现的较大荷载值，主要用于正常使用极限状态的频遇组合中。

④荷载组合值:荷载组合值是可变荷载的一个代表值，指使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值。

也就是说，组合后结构构件具有统一的可靠度水平。

十四、荷载效应与荷载间的关系？
十五、什么是结构可靠度？为什么规定时间、条件、功能？
结构可靠性的概率度量称为结构的可靠度．即结构在规定时间内和规定条件下，完成预定功能的概率／规定时间一般是指结构的设计基准期，即进行结构可靠度分析时确定各项基本变量取值而选用的时间参数。

由于荷载效应与结构抗力均与时间有关，荷载效应一般随设计基准期的增长而增大，而结构抗力则随设计基准期的增长而减小，因此，规定时间越长，结构的可靠度越低。

规定条件是指结构的正常设计、正常施工、正常使用与维护的条件。

也就是说，结构可靠度不考虑人为过失的影响，人为过失应通过其他措施予以避免。

预计功能是指结构设计应满足的各项功能要求。

十六、结构体系的可靠度，基本概念。

1 结构构件的失效性质:根据结构构件的材料性质和受力模式不同，构件可以分为脆性构件和延性构件，脆性构建是指一旦失效立即完全丧失功能的构件。

延性构件是指失效后仍能维持原有功能的构件。

2 结构体系的失效模型:结构体系失效的失效模式经模型化后，可以归并为三种基本模型，包括串联模型、并联模型和串-并联模型。