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。

基本雪压如何确定：①当气象台有雪压记录时，应直接采用雪压数据计算基本雪压②当无雪压记录时，可间接采用积雪深度，按公式s=hρg③积雪对于局部，变异特别大的地区，以及高原地形的山区，应予以专门的调查和特殊处理。

车辆荷载分类：车辆荷载属于基本可变荷载，列车活荷载、汽车或平板挂车或履带车荷载哪些属于楼面、屋面活荷载？①楼面活荷载；指房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设施等产生的重力荷载。

可分为永久性和临时性。

如住宅内的家具、物品，工业厂房内的机器，设备和堆料，常住人员自重属于永久性活荷载。

聚会的人群、维修时的工具和材料的堆积、室内扫除时家具的聚集属于临时性活荷载。

②房屋活荷载包括房屋均布活荷载、屋面积灰荷载1.整体结构的自重如何计算？在计算结构整体的自重时，应根据结构各构建的材料重度的不同将结构认为划分为多种容易计算的基本构建，先计算基本构建的重度，然后叠加即得到结构的总自重。

（公式）2.什么是土的有效重度？土的重力减去水的浮力，称为土的有效重度。

地下土单位体积的有效重力称为土的有效重度。

3.影响基本雪压的主要因素是什么？积雪深度，积雪时间和当地的地理气候条件4.影响屋面雪压的主要因素及原因是什么①风：下雪时，风会把部分本将飘落在屋面上的雪吹到附近的地面上或其他较低的物体上，称为风的飘积作用。

②屋面坡度：屋面雪荷载随屋面坡度的增加而减小，主要原因是风的作用和雪滑移。

③屋面温度：各种采暖屋的积雪一般比非采暖屋上，这是因为屋面散发的热量使部分雪融化，同时也使雪的滑移容易发生。

5.为何对楼面活荷载进行折减？作用在露面上的活..荷载，不可能以统计的最大荷载同时不满所有的楼面上，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，即在确定梁、柱、墙和基础的荷载基本代表值时，还应将楼面均步活荷载标准值乘以折减系数。

6.什么是土的侧向压力？包括哪几种类型？大小的影响因素①墙后填土的自重或填土表面土的荷载对墙产生的侧向压力，②包括主动土压力，静止土压力和被动土压力。

侧向压力的性质和大小与墙身的位移、墙体材料、高度及结构形成、墙后填土的性质、填土表面的形状，以及墙和地基之间的摩擦特性等因素有关。

(1)静止土压力_：如果挡土墙有足够的截面，并且建立在坚实的地基上，墙在墙后填土的推力作用下，不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力，称为静止土压力，静止土压力常用E。

表示。

(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时，作用在墙背上土压力从静止土压力逐渐减小，当墙的移动或转动达到某一数量时，填土内出现滑动面，土体内应力处于极限主动平衡状态。

此时，墙背上的土压力减少到最小值，称为主动土压力Ea。

(3)被动土压力：如挡土墙受外力作用向着填土方向移动或转动时，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。

此时作用在墙背上的土压力，增加到最大值，称为被动土压力。

7.兰金土压力理论的使用条件是什么？墙背垂直、光滑、填土面水平8.确定墙土的波浪荷载作用时，对不同种类的波浪应分类别采用那种理论？①立波采用Sainflow方法②近区破碎波采用Minkin理论③远区破碎波采用Plakida理论9.简述土的冻胀机理，设计中如何考虑有关因素？土在冻结过程中，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移动，使土体积产生不同程度的扩胀现象。

当冻土被作为结构物的地基或材料时，冻土的含水量及其所处的物理状态就显得尤为重要。

土体的冻胀特性主要取决于含水量、负温值、土颗粒大小及颗粒外形等因素的影响。

冻胀力：在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，称为冻胀力。

10.设计中考虑的冰压力的主要类型有哪些？河流流冰产生的冲击动压力，冰堆整体推移的静压力，由于风和水流作用于面积冰层产生的静压力，冰覆盖层受温度影响膨胀时产生的静压力，冰层因水位升降产生的竖向作用力。

兰金土压力和库伦土压力p23-28第三章1试述风的形成原因风是空气相对于地面的运动，它是空气从气压大的地方向气压小的地方流动形成的。

2试述风速和风压的关系：w=1/2ρv2=rv2\2g3基本风压是如何规定的·1以10m为标准高度·2地貌安空旷平坦的地貌而定·3我国规定基本风速的时距为10min·4最大风速的样本时间为1年·5我国规定基本风速的重现期为50年4非标准条件下如何换算基本风压·1非标准高度换算·2非标准地貌的换算·3风压高度变化系数·4不同时距的换算·5不同重现期的换算5脉动风有何特点·1脉动风是由于风的不规则性引起的，其强度随时间随机变化·2周期短，与工程结构的自振周期较接近，引起结构顺风向振动，使结构产生动力响应。

·3地面粗糙度大的上空，平均风速小，脉动风向的幅值大且频率高，反之，粗糙度小的上空，平均风速小，脉动风幅值小且频率低6工程中为什么要重视横向风振横向风力较顺风向风力小的多，当结构对称时，横风向风力可以忽略，对于超高层建筑、烟囱，高耸塔架等细长柔性结构，虽然最大水平风力或位移出现在顺风向，但引起可感觉的运动，甚至不舒服的最大加速度可能发生在垂直于风的方向，即横风向，这是因为横向风力由于不稳定的空气动力特征，可能会产..生很大的动力效应，即风振，因此应引起足够重视7什么是风荷载体型系数，风压高度变化系数和风振系数·1风在建筑物表面引起的实际压力或吸力计算来流风的速度压的比值称为风荷载体型系数·2任意粗糙任意高度处的风压为，将它与标准粗度下标准粗糙度下标准高度处的基本风压之比定义为风压高度变化系数·3风振系数8什么条件下需要考虑结构横向风效应当横风向风作用能够引起结构的共振效应时，横向风效不能忽略，有时横向风效应甚至对结构亢奋设计起控制作用9如何求得结构总风效应10什么情况下会发生结构横向驰振外界激励可能发生负阻尼成分，当负阻尼大于正阻尼时，结构振动将不断增加直到达到极幅值而破坏，这种现象称为驰振第四章1地震按其成因分为火山、陷落、构造地震。

按震源深浅分为浅源、中源、深源地震。

2构造地震的形成：构造地震是地球内部不停运动的结果。

在地球的运动过程中，始终存在巨大地能量，而组成地壳的岩层在巨大地能量作用下，也在不停地连续变动，不断发生褶皱、断裂和错动。

3我国地震分布特征：我国东临太平洋地震带，南接欧亚地震带，位于世界两大地震带的交汇处，地震分布广，地震发生频繁。

我国主要有两条地震带①南北地震带②东西地震带。

我国大致可分为六个地震活动区，即台湾及附近海域、喜马拉雅山脉活动区、南北地震带、天山地震活动区、华北地震活动区和东南沿海地震活动区。

4什么是震级？什么是烈度？它们的关系如何？震级：衡量一次地震大小的等级。

烈度：是指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。

地震的震级表示一次地震释放能量的大小，地震烈度则是对经受一次地震时一定地区内地震影响强弱程度的综合分析评价，二者概念不同。

一般一次地震的震级越大，确定地点上烈度也越大。

震中区时一次地震烈度最大的地区，震中烈度是震级深度的某种函数：M=0.58I+1.55什么是地震波？地震波包含了哪几种？地震波：地震引起的震动以波的形式以震源各个方向传播并释放能量。

包括体波（横波和纵波）和面波（瑞丽波和勒夫波）6描述地震动的主要参量：震动的幅值、频谱和持时7什么是地震作用？水平地震作用与哪些因素有关？地震时，地面因地震波的作用而发生强烈运动，带动结构的基础，结构则因基础的运动而被迫发生震动。

在震动过程中，结构的质量因受到地面运动加速度和结构振动相对加速度作用而产生惯性力，这种由于地面运动而引起的惯性力称为地震作用。

因素：地震引起的地面水平加速度，结构自身的特征8简述地震反应谱的形成过程根据大量强震记录计算出对应于每一条强震记录的反应谱曲线，然后分类平均，并以某种意义上的外包线的形成加以光滑，求出具有统计意义上的代表性曲线。

9影响地震反应谱因素：阻尼比、地基条件10简述振型分解反应谱法和底部剪力法的基本原理和步骤1）振型分解法，将多自由度体系分解为多个独立的单自由度体系的振型反应，利用地震反映谱先求出各振型下的最大地震作用及相应的地震作用效应，然后将这些效应组合，求得结构的最大地震作用效应。

2）底部剪力法是将多自由度体系视为等效单自由度体系，在确定地震影响系数之后，先计算结构底部截面的水平地震剪力，即求得整个房屋的总水平地震作用，然后按照某种竖向分布规律，将总地震作用沿建筑物高度分配到各个质点上，得出分别作用于各质点上的水平地震作用。