第二章荷载与作用
2.1_结构上的荷载
准永久值 系数 ψq
0.5
0.7
0.5
0
2.0
0.7
0.5
0.4
3.0
0.7
0.6
0.5
注：1 不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用；对不同 结构应按有关设计规范的规定,将标准值作0.2kN/m2 的增减。
2 上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。 3 对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加 以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。
4 屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。
屋面活荷载
一般 上人屋面的活载标准值2.0kN/m2 不上人屋面的活载标准值0.5kN/m2 屋顶花园3.0kN/m2 （不包括池墙）
屋面活荷载不应于雪荷载同时考虑，取其较大者 屋面活荷载标准值与是否上人、屋面的结构形式有关；与面
风速 物体的形状
风流动模式的改变
力或风荷载
（二）可变荷载（活载）
2. 风荷载
作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值wk：
wk z s z w0 (kN / m2 )
式中： w0——基本风压值，单位kN/m2 μz ——风压高度变化系数 μs ——风载体型系数 βz ——高度处的风震系数
使用荷载——直接、可变荷载
施工安装——直接、可变荷载
施工荷载——直接、可变荷载
钢材焊接——间接、永久荷载
气象
动力
雪荷载——直接、可变荷载
振动荷载——直接、可变荷载
风荷载——直接、可变荷载
冲击荷载——直接、可变荷载
冰荷载——直接、可变荷载
车辆荷载——直接、可变荷载
《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记
《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记第一章：荷载类型1.1 荷载与作用荷载是指作用在结构上的各种力，它们可以导致结构的变形、位移或破坏。
荷载通常分为两类：直接作用和间接作用。
1. 直接作用：指直接施加在结构上的力，如人的重量、家具、车辆等。
这些力可以直接作用在结构的某个部分，导致该部分产生应力、应变和变形。
2. 间接作用：指不是直接施加在结构上的力，但会通过结构的一部分传递到另一部分，如温度变化、地震等。
这些力不会直接导致结构产生应力，但会通过结构的变形和位移产生影响。
1.2 作用的分类荷载作用可以分为以下几类：1. 恒载：指在结构使用过程中始终存在的荷载，如结构自重、固定设备等。
恒载的大小和作用点一般不会发生变化。
2. 活载：指在结构使用过程中可能变化的荷载，如人的活动、车辆的行驶等。
活载的大小和作用点可能会随着时间发生变化。
3.偶然荷载：指在结构使用过程中可能发生，但发生概率较小的荷载，如意外事故、爆炸等。
偶然荷载的大小和作用点通常难以预测。
4.地震作用：指地震时地面的震动对结构产生的影响。
地震作用是一种特殊的偶然荷载，其大小和作用点取决于地震的强度和震中距离。
5.风荷载：指风对结构产生的影响。
风荷载的大小和作用点取决于风速、风向和地形等因素。
6.温度作用：指温度变化对结构产生的影响。
温度作用可能导致结构产生膨胀或收缩，从而产生应力、应变和变形。
7.变形作用：指由于地基沉降、结构老化等原因导致结构产生的变形。
变形作用可能会导致结构的应力、应变和位移发生变化。
8.爆炸作用：指由于爆炸事故对结构产生的影响。
爆炸作用通常会导致结构产生局部破坏或整体破坏。
9.浮力作用：指由于水的浮力对结构产生的影响。
浮力作用通常发生在水下结构或浮体结构中。
10.制动力、牵引力与冲击力：指由于车辆行驶、机械运动等原因对结构产生的影响。
这些力可能会导致结构产生振动、噪声和疲劳损伤。
11.预加力：指在施工过程中预先施加在结构上的力，如预应力混凝土结构中的预应力钢筋。
第二章 行车荷载分析
可以看出，行车道上频率曲线的图形由双峰变为单峰； 可以看出，行车道上频率曲线的图形由双峰变为单峰；近 中心线（车道内侧边缘）的频率较高。 中心线（车道内侧边缘）的频率较高。
2、轮胎与路面的接触面形状如下图2-2所 轮胎与路面的接触面形状如下 示，它的轮廓近似于椭圆形，因其长轴与 短轴的差别不大，在工程设计中以圆形接 触面积来表示。
车轮荷载计算图式： 车轮荷载计算图式： a)单圆图式;b)双圆图式 a)单圆图式;b)双圆图式
3、将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压 力作为轮胎接触压力p。当量圆的半径δ 力作为轮胎接触压力p。当量圆的半径δ可以确定为：
3. 轮载作用的瞬时性
车轮通过路面的时间约为0.01～0.1s左右， 车轮通过路面的时间约为0.01～0.1s左右， 当应力出现的时间很短时，来不及传递分布，其 变形不能像静载作用那样充分。 车速同路面变形的关系如图： 车速同路面变形的关系如图：
1-刚性路面,角隅弯沉量或边缘 刚性路面, 应变量随车速的变化; 应变量随车速的变化; 2-柔性路面,表面总弯沉量随车速的变化 柔性路面,
汽车的总重量通过车轴和车轮传递给路面，所以路面结构设计主要以 汽车的总重量通过车轴和车轮传递给路面，所以路面结构设计主要以 轴重作为荷载标准。因此，在众多的车辆组合中，重型货车和大客车 轴重作为荷载标准。因此，在众多的车辆组合中，重型货车和大客车 起决定作用。对于小客车，则主要对路面的表面特性如：平整性、抗 起决定作用。对于小客车，则主要对路面的表面特性如：平整性、抗 滑性等，提出较高的要求。
P δ= πp
4、对于双轮组车轴，若每一侧的双轮用一个圆表示，称为单 圆荷载；如 圆荷载；如用二个圆表示，则称为双圆荷载 ；双圆荷载的当 量圆直径d和单圆荷载的当量圆直径D，分别按下式计算： ，分别按下式计算：
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。
第二章 结构上的荷载及其取值
●基本风压w0
贵阳 厦门 南宁 香港 台 湾
全国基本风压分布图（局部，单位：kN/m2）
●基本风压w0
全国各城市的50年一遇基本风压和雪压（部分）
对于平坦或稍有起伏的地形
风压高度变化系数μz（部分）
离地面或海 平面高度 （ m）
地面粗糙度类别
●风压高度变化系数μz
对于山峰和山坡
z B z
z B 1 ktg 1 2.5 H
B z A H
2
k：山峰3.2 山坡1.4
B C
d1 d2
某城市风荷载统计资料
概率密度函数
频率 密度
全概率： P
平均值： E X
-
f x dx 1
f x xdx
对称轴
均方值： EX
2
f x x 2 dx
反弯点
离散系数：
随机变量x
方差： E X
悬挂吊车
电动葫芦
单梁桥式吊车
双梁桥式吊车
壁行吊车（实腹悬臂）
壁行吊车（桁架悬臂）
◆吊车荷载标准值
●吊车竖向荷载标准值 ●吊车纵向水平荷载标准值 ●吊车横向水平荷载标准值
Pmin
Pmax Q2
Pmax、Pmin 0.1ΣPmax T Q Q2 g
Pmin T
T Q1
T
T
K
Pmax
第二章地下结构的荷载0920
（2）可变（附加）荷载
分为基本可变荷载和其它可变荷载两类。 基本可变荷载，即长期的、经常作用的变化荷 载，如吊车荷载、设备重量、地下储油库的油压力 、车辆、人员等荷重人群荷载等。其它可变荷载， 即非经常作用的变化荷载，如温度变化、施工荷载 （施工机具，盾构千斤顶推力，注浆压力）等。
（3）偶然（特殊）荷载
第一节 荷载种类和组合
地下结构的荷载：
（1）结构自重 （2）地层压力
（3）弹性抗力 （4）静水压力 （5）使用荷载 （6）附加荷载：注浆压力、 落石、施工荷载 （7）特殊荷载：地震、 爆炸
第一节 荷载种类和组合 荷载种类：
（一）静荷载：
恒载，长期作用在结构上且大小、方向与作用点不变的荷载， 如结构自重、岩土体压力和地下水压力等；
( )
δ α
β φ δ φ
库伦土压力计算图式
θ
α
θ
( )
( )
图2.5 具有地表分布荷载的情况
土的抗剪强度与极限平衡条件
一、库仑定律
1776年，库仑根据砂土剪切试验
f
砂土
库仑定律：土的抗剪强
度是剪切面上的法向总应 力 的线性函数
后来，根据粘性土剪切试验
f
f tan c
1 3 tan2 45o
o 2 c tan 45 2 2 3 1 tan2 45o 2c tan 45o 2 2
o 1 3 t an 45 2
dlsin
斜面上的应力
1 1 3 1 1 3 cos 2 2 2 1 1 3 sin 2 2
码头介绍与作用荷载
37
四、说明 １、正常条件下,结构使用过程中的状况为持久状况,按承载
能力极限状态的持久组合和正常使用极限状态的持久组合分 别进行设计.如,基床和地基承载力应按承载能力极限状态的持 久组合进行设计；构件裂缝宽度验算应按正常使用极限状态 的长期效应组合进行设计. ２、结构施工和安装等持续时间较短的状况为短暂状况,宜按 承载能力极限状态的短暂组合进行设计,必要是可同时对正常 使用极限状态的短暂状况进行设计.如码头施工期稳定性验算 应按承载能力极限状态的短暂效应组合进行设计 ３、结构承受设防地震等持续时间很短的状况为偶然状况,应 按承载能力极限状态的偶然组合进行设计.
装卸液体货物.
3
4
南京新生圩港区
毛里塔尼亚友谊港
20万吨级黄岛油码头
宁波北仑港矿石中转码头 5
顺岸式重力码头
6
突堤式码头
7
3、按断面形式分类
⑴直立式：多用于水位变幅不大的港口, 如海岸港、河口港.
⑵斜坡式：多用于水位变幅较大的港口, 如上、中游河港或水库港.
⑶半斜坡式：适用于枯水期较长而洪水 期较短的山区河港.
22
１、上部结构的作用 ⑴直接承受船舶荷载和地面使用荷
载,并将这些荷载传给下部结构. ⑵将下部结构的构件连成整体. ⑶设置码头设施,如防冲设施、系
船设施等. ２、下部结构的作用
⑴支承上部结构,形成直立岸壁. ⑵将作用在上部结构和本身上的荷 载传给地基. ３、码头设备 用于船舶的系靠和装卸作业等.
23
26
二、 作用组合和作用代表值的取值 ㈠、组合原则 １. 对实际有可能同时出现的作用,应按其最不利情况进行
组合. ２. 对于不同的计算项目,应分别按各自的最不利情况进行
第2章-建筑结构试验试验荷载与加载方法
第二章荷载与加载
重物加荷，但是它用的是水，比如说做双向板或者做网架，一个很大面积的均布荷 载的时候，可以用一个水槽，这个水槽不要底，就光要四周，把它圈起来。给个底 面试件来加荷，然后用一个防水的胶布做成一个水槽，里面加水，用水的重量作为 荷载。但是用水加荷的时候，当加荷的面积很大的时候，就有一个什么问题呢？就 是当面积很大，底下试件有一定的挠度，它向下变形，所以水深，实际上中间深， 边上浅。使得均布荷载不是很均布的，中间可能荷载要大，边上可能荷载要小。这 也是一种重物加荷。
第二章荷载与加载
2.3 液压加载
2.3.4电液伺服液压系统 电液伺服阀
第二章荷载与加载
2.3 液压加载
2.3.5地震模拟振动台
第二章荷载与加载
2.3 液压加载
2.3.5地震模拟振动台
美国MTS公司三向六 自由度维模拟地震振 动台， 台面尺寸4m×4m， 最大试件质量25t。
第二章荷载与加载
2.2 重力加载
包括重力直接加载法和杠杆加载法 直接加载法 应注意避免因荷 重块产生拱作用 而改变荷载分布。 杠杆加载法 结构变形后荷载 不改变，但无法 自行卸载。
第二章荷载与加载
2.2 重力加载
重力加载法
第二章荷载与加载
2.2 重力加载
杠杆加载法
第二章荷载与加载
第二章荷载与加载
2.5 机械力加载法
常用机具包括：吊链（葫芦）、卷扬机、花 篮螺 丝、螺旋千斤顶、弹簧等； 适用于施加水平荷载； ������ 优点：设备简单，集中力的方向便于 控制； ������ 缺点：荷载较小，加卸载速度慢，荷 载作用点的变形会引起荷载值的较大改变。
第二章荷载分析
第二章荷载分析荷载：包括汽车荷载、飞机荷载和工业区荷载。
一、引言1、导致路面损坏的原因有两个，一是荷载因素，一是环境因素。
2、不同的荷载构型，如不同大小的车辆荷载、飞机荷载和港区荷载，将在路面中造成不同的应力、应变分布，从而造成不同的损伤。
3、车辆交通的渠化程度不一，在道路横断面上的分布不一，因此横断面上的每一点受荷载作用的频率相差很大。
4、车辆的动态影响，与车速有关，与路面的类型有关，与路面的平整度有关。
5、车辆在刹车、启动时，路面的受力与匀速行驶时有很大差别。
6、与规划、几何设计所不同的是，路面设计与管理中所关心的是车辆的轴重，而不仅是交通量的多少。
7、所以，仔细分析荷载的特性，对于路面设计和管理是非常必要的。
二、荷载类型1、汽车荷载汽车分为客车和货车。
客车一般较轻，不做详细分类，仅区分为小客车（<6座）、中客车（6-20座）和大客车（>20座）三类。
货车可粗略地分为轻型、中型和重型货车三类。
对路面设计和管理而言，仅考虑较重的车辆。
轻型货车：<2.5吨中型货车：2.5-7吨重型货车：7-12吨特重型货车：>12吨荷载限：2000年2月23日交通部《超限运输车辆行驶公路管理规定》(中华人民共和国交通部令2000年第2号)的对轴载质量和总质量的限定，若发生如下情况，则认为超限： 单车、半挂车、全挂列车车货总质量40000kg以上；集装箱半挂列车车货总质量46000kg以上：车辆轴质量大于：单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg；单轴（每侧双轮胎）载质量10000kg；双联轴（每侧单轮胎）载质量10000kg；双联轴（每侧各一单轮胎、双轮胎）载质量14000kg;双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg;三联轴（每侧单轮胎）载质量12000kg;三联轴（每侧双轮胎）载质量22000kg。
其他国家的最大轴载和车辆总重[1]Country Maximum Load Single Axle, t Gross VehicleWeight, t FranceGermany ItalyNetherlands UK12 10 12 9 10.238 36 40 50 38注：英国，轮胎位于轴的两端时规定为10.2吨，轮胎在轴中间隙布置时可放宽至11.2吨。
第二章风荷载和地震作用
高层建筑结构——荷载
§ 2.2
风荷载
“森拉克”肆虐浙闽 防波堤 被冲垮百米 [ 2003年7月 28日 12:43 ] 由于16号“ 森拉克”台风的袭击，投资 1.2 亿元、总长达 1837 米的玉 环县坎门渔港防波堤遭受严重 的损坏。渔港西堤被巨浪冲垮 2 个缺口，造成防波堤砌面下 滑，总长达 100 多米。险情发 生后，当地政府组织公安、边 防、民兵应急分队和群众及时 进行抢修，力争将损失降低到 最 低 限 度 。
8 度和 9 度抗震设计时，高层建筑中的大跨度和长悬臂结 构应考虑竖向地震作用 9度抗震设计时应计算竖向地震作用
高层建筑结构——荷载
§ 2.3
地震作用
五、高层建筑结构应根据不同情况采用不同计算方法： 对质量和刚度不对称、不均匀的结构和高度超过 100m 的 高层建筑应采用考虑扭转耦连振动影响的反应谱振型分 解反应谱法 高度不超过40m、以剪切变形为主的且质量和刚度沿高度 分布较均匀的高层建筑结构，可采用反应谱底部剪力法 7 ～ 9 度设防的高层建筑，下列情况宜采用弹性时程分析 法进行多遇地震作用下的补充计算： (1)甲类高层建筑结构 (2)刚度与质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构 (3)表中所示的乙、丙类高层建筑结构
高层建筑结构——荷载
§ 2.2
风荷载
(一)基本风压 0
空旷平坦地面、距地10m、50年一遇、10min平均最大风速 0 计算。（单位：kN/m2） 2 0 0
/1600
一般高层建筑考虑50年一遇，特别重要或者有特殊要求的高层 建筑考虑100年一遇
高层建筑结构——荷载
§ 2.2
结构形式
高 层 建 筑 结 构 设 计 流 程
结构方案优选
第二章 的设计荷载-精品文档
F ( FF ) c o s T D m
垂直于船舶纵轴的力为：
KnFN F nsin cos
平行于船舶纵轴的力为：
KnF T F ncos cos
（3）波浪作用下的系缆力
与波浪要素和船舶动力特性有关，主要用模型 试验方法确定，在初步估算时刻采用布莱恩经 验公式：
H2 2 F 8 . 9 7 ( )L s i n 2
1
2
3
设撞击前变形为零，各部分是弹性变形，则：
F C C C
1 2 3 m a x1 2 3
FF m a x /2
代入整理得最大撞击力：
m F m a x Cu d n C C C 1 2 3
（1）船舶靠泊的法向速度un 与船舶状况、自然环境、靠船装置的布置、靠 船操作方法及操作人员技术等有关。 有掩护水域的大型船舶靠泊时速度小于 10cm/s，无掩护水域可达20cm/s
使用荷载
活动荷载
可变荷载：荷载的大小或位置随时
间缓慢变化，按静荷载处理。（储备 的液体、可移动的设备、人员走动等） 循环荷载：机械往复运动
动力荷载
冲击荷载：驳船撞击、 飞机起落
Байду номын сангаас
事故荷载：重物降落等
二、施工荷载
吊装力：平台在预制和安装过程中作用于平台 组件的起吊力 装船力：吊装装船和滑移装船 运输力：驳船装运或浮运 下水力：下水过程中支点对导管架的支撑力 扶正力：浮吊将导管架吊起时导管架受到的力 地基反作用力：导管架服役时地基对导管架的 作用力 施工荷载是临时性荷载，一般不作为结构设计 控制荷载，通常采取临时性措施解决。
《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。
土木工程荷载复习
第一章荷载与作用何谓作用？施加在结构上的一组集中力或分部力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，统称为结构上的作用。
什么是直接作用和间接作用？例子施加在结构上的集中力和分部力成为直接作用。
例如，各种土木工程结构的自重、土压力、水压力、风压力、积雪重。
房屋建筑中的楼面上人群和加剧等重量，路面和桥梁上的车辆重量引起结构外加变形或约束变形的原因成为间接作用。
例如，地基变形、混凝土收缩徐变，温度变化、焊接变形、地震作用等。
（不是以外家里的形式直接施加在就够上）第二章土木工程荷载的分类及代表值可变作用和偶然作用？例子可变作用，在设计基准期内量值随时间变化，且变化与平均值相比不可忽略。
例如：风荷载、雪荷载、温度变化、冰荷载、波浪荷载、水位变化的水压力，路桥结构上的车辆荷载、人群荷载、房屋建筑中的楼面活荷载、积灰荷载、厂房吊车荷载、港口的堆货荷载。
偶然作用，在设计基准期内不一定出现，而一旦出现，其量值可能很大且持续时间短。
例如：爆炸力、撞击力、龙卷风、罕遇地震、活在。
罕遇洪水。
什么是固定作用和自由作用？例子固定作用，在结构上具有固定分布的作用。
例如：结构自重、楼面均布活荷载、结构上固定的设备自重等。
自由作用，在结构上一定范围内可以任意分布的作用，其出现的位置及量值都有可能是随机的。
例如：桥梁结构上的车辆荷载、工业厂房中的吊车荷载。
什么是静态作用和动态作用？例子静态作用，对结构或构件不产生加速度，或者所产生的加速度可以忽略不计的荷载。
例如：结构的自重、房屋楼面活荷载等。
动态作用，使结构或构件产生的加速度不可忽略的荷载。
例如：地震、爆炸力、船舶撞击力、设备的震动、工业厂房中的吊车荷载、以一定的速度通过桥梁的汽车火车荷载、作用于高耸结构上的风荷载。
永久作用和可变作用各有哪些代表值？永久荷载只有一个代表值：标准值可变荷载一般有三个代表值：标准值、频遇值和准永久值。
第三章地震作用什么是震级和地震烈度？震级是表明地震本身强度的大小和释放出能量的多少的等级。
第二章 荷载
32
建
筑 2008年中国地震情况
结
构
时间
地点
震级
概 8月30日20时 新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古 5.6 级 震 ， 震 源 深
论 46分
自治州和静县（北纬42.7度，东 度约10公里 经83.9度）
8 月 30 日 16 时 四川省攀枝花市仁和区、凉山 6.1 级 震 ， 震 源 深
16
建
筑 风速
结
构 概
由于摩擦作用，风速随离地面高度不同而
论 变化，离地面越近，风速越小。
风速与地貌、高度等有关
17
建
筑 风级、风压
结
构 风级：风的大小
概 论
0~12级
风压：风在以一定速度向前运动时，对阻碍物产生的压力
w 1 v2
2
w – 风压； – 空气密度；v – 风速
18
建
筑 结
分布荷载 分布作用在一定面积或长度上的荷载
如风、雪、自重等荷载
9
建
筑 荷载的分类
结
构
按结构的动力反应
概
论
静载
静力荷载的数量、方向和位置不随时间变 化或变化极其缓慢，不使结构产生显著的
加速度，因而可以忽略惯性力的影响
动载
动力荷载是随时间迅速变化或在短暂时间 内突然作用或消失的荷载，使结构产生显 著的加速度
建 筑 结 构 概 论
奈尔维作品——罗马奥林匹克小体育馆
“结构工程师也是建筑工程师”，两类人才的素质统一 到一个人身上。如意大利的奈尔维（P.L.Nervi）和西班牙的托 罗哈（E.Torroja）就是这种人。
建
筑
结
构
第二章 行车荷载分析
汽车的后轴有单轴、双联轴和三联轴等几种形式。大部分 汽车后轴由双轮组组成。目前，在我国公路上行驶的货车 的后轴轴载，一般在60~130kN范围内。
第二章 行车荷载分析
路面结构设计对车辆的交通荷载调查与设计参数分析，根据 不同车辆轴型上的轴组和轮组类型可分为7类，如表2-1所示：
2.车道系数 ： 为设计车道上大型客车和货车数量占该方向 上大型客车和货车交通量的比例。设计断面交通量乘以方向 系数和车道系数即为设计车道的交通量。 3. 车辆类型分布系数：为某一类车型占2类~11类车辆总数的 百分比，反映交通的组成。
车道系数与车辆类型分布系数应按三个水平确定：改建路 面结构设计时采用水平一；新建路面结构设计时采用水平 二或水平三。 水平一：应根据现场交通观测资料统计设计方向不 同车 道上 车辆的数量，确定车道系数； 水平二：可采用当地的经验值； 水平三：可采用表2-6的推荐值。
我国现行沥青路面设计规范，采用沥青混合料层层底拉应变和永久变 形量，无机结合料稳定层层底拉应力，路基顶面竖向压应变等设计控 制指标。轴载换算时，则分别考虑了与这些指标对应的当量轴载换算 方法。水泥混凝土路面设计规范，采用水泥混凝土面层板底面的弯拉 应力为指标的当量轴载换算方法。
第二章 行车荷载分析
第二章 行车荷载分析
车辆类型分布系数： 水平一：应根据交通观测资料分析2类~11类（大型客车
和货车类）车型所占的百分比，得到车辆类型分布系数； 水平二：可根据交通历史数据或经验数据按表2-5确定公 路TTC分类，采用该TTC分类车辆类型分布系数当地经验 值；
水平三：根据交通历史数据或经验数据按表2-5确定公路 TTC分类，采用2-7规定车辆类型分布系数。
工程结构荷载与可靠度分析李国强课后习题答案
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。
荷载
震源深度——震源至地面的垂直距离称之。
震中距——地面某处至震中的距离。
地震序列：在一定时间内（几时天至数月）相继发生在相
近地区的一系列大小地震称为地震序列。
主震：在某一地震序列中，最大的一次地震叫做主震；
前震：主震之前发生的地震叫做前震；
余震：主震之后发生的地震叫做余震。
4、根据震源深度不同分
装饰物和玻璃幕墙因较大的局部风压而破坏； 高层建筑的顶部大幅度摆动，使居住者感到不适和不安。
k z s z 0
式中：
s 为风荷载体型系数；
z
为高度z处的风振系数；
z 为风压高度变化系数，与高度、地形有关；
0 为基本风压，单位为
KN m2
四、地震作用
1、地震和地震作用
浅源地震（震源深度小于60km）
中源地震（震源深度介于60km至300km）
深源地震（震源深度大于300km） 震源越浅，破坏性越大，但波及范围越小；反之，震源越 深，破坏性越小，但波及范围却越大。
5、震级和地震烈度
震级——表明地震本身强度的大小和释放能量的多少的等级， 以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。
4、按荷载作用方向分： 1）竖向荷载：由重力作用引起的； 2）侧向荷载（水平荷载）：由风荷载、地震力以及土 压力、水压力引起。 在进行结构设计时，需要分别考虑抵抗水平荷载和竖 向荷载的受力体系。
第二节 建筑结构荷载的种类
一、永久荷载
指建筑结构构件的自重，在设计建筑结构的地下部分时，
有时要计算土的自重。
缝等。
荷载标准值——结构设计时采用的荷载的基本代表值。 荷载设计值=荷载标准值×荷载分项系数，用于承载能力 计算。
第二章 行车荷载分析
交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。
P
σ1
σ1+ σ2
σ2
1. 点荷载下的荷载
E0
P(1 02 ) rlr
P r
lr
2.圆形均布荷载作用下的荷载
压强p
（1）单圆荷载——柔性板
w
圆形均布荷载的压强为p，半径为，利用集中荷载公式，通过积分建 立距荷载中心点r处的弯沉。
（2）单圆荷载——刚性板
P
等值弯沉l
刚性板的板底压强呈鞍形分布，平均为柔性板的 / 4 ，故其板底弯沉为
2、牵引车类
通过铰连接，后可加拖车，有单后轴和双后轴，各轴由一对单轮或两 对双轮组成。
3、挂车 类 在载重车后附加挂车，配有一对单轮或双轮。
轴型分类图
数字为轴型代号
2.2 车辆的重力作用
汽车对路基路面的作用主要包括：自重和载重 荷载怎样传递？
荷载由轮胎传递给路面、再由路面扩散到路基。 一、汽车对道路的静力作用
轴重是路面设计的关键,不同汽车、其轴重和车轮的组合也不同。
轮轴组合主要有三大类：
1、固定车身类（整车客货车）
1)前轴： 两个单轮组成的单轴占绝大部分，轴载一般为车身总重的1/4-1/3。极 少数为双轴单轮，约占1/2，轴载一般为车身总重的一半。 2)后轴： 有单轴、双轴、三轴类型。大部分为双轴双轮。
2.4 交通分析
一、交通调查分析
二、交通量的统计与预测 1、交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面 的数量。对于路面结构设计，不仅要求收集交通总量，还必 须区分不同的车型。
1）N1——初始年平均日交通量；
Ni——每日实际交通量； 2）Ne——设计年限内累积交通量
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章 荷载与作用1．作用于高层房屋的荷载有哪两种？在地震区与非地震区分别是由哪些荷载起控制作用？答：作用于高层房屋的荷载有两种：竖向荷载与水平荷载，竖向荷载包括结构自重和楼（屋）盖上的均布荷载，水平荷载包括风荷载和地震作用。
在多层房屋中，往往以竖向荷载为主，但也要考虑水平荷载的影响，特别是地震作用的影响。
随着房屋高度的增加，水平荷载产生的内力越来越大，会直接影响结构设计的合理性、经济性，成为控制荷载。
因此在非地震区，风荷载和竖向荷载的组合将起控制作用，而在地震区，则往往是地震作用与竖向荷载组合起控制作用。
2．什么是风荷载？答：风受到地面上各种建筑物的阻碍和影响，风速会改变，并在建筑物表面上形成压力或吸力，这种风力的作用称为风荷载。
3．什么是基本风压值0w 、风载体型系数s μ、风压高度变化系数z μ、风振系数z β答：（1）基本风压值0w基本风压值0w 系以当地比较空旷平坦地面上离地10m 高统计所得的重现期为50年一遇10min 平均最大风速0v （m/s ）为标准，按0w =20v /1600确定的风压值。
它应根据现行《荷载规范》中“全国基本风压分布图”采用，但不得小于0.3 kN/㎡。
（2）风载体型系数s μ风载体型系数s μ是指实际风压与基本风压的比值。
它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。
当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。
（3）风压高度变化系数z μ风压高度变化系数z μ，应根据地面粗糙度类别按《荷载规范》确定。
（4）风振系数z β风对建筑结构的作用是不规则的，通常把风作用的平均值看成稳定风压（即平均风压），实际风压是在平均风压上下波动的。
平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在平均侧移附近振动。
对于高度较大、刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，使振幅加大，在设计中必须考虑。
目前采用加大风载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数z β。
4．什么是地震波？分为哪两类？答：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所积蓄的变形能突然释放，它以波的形式从震源向四周传播，这种波就称为地震波。
地震波按其在地壳传播的位置不同，可将其分为体波和面波。
5．什么是地震的震级？根据震级可将地震划分为哪几级？答：地震的震级是衡量一次地震释放能量大小的等级，震级M 可用公式表达如下： A M log = （2-1）式中A 即是上述标准地震记录仪在距震中100km 处记录到的最大振幅。
例如，在距震中100km 处标准地震记录仪记录到的最大振幅A =100mm=100000μm ，则510log log 5===A M ，即这次地震为5级。
震级差一级，能量就要差32倍之多。
根据震级可将地震划分为：微震（2级以下，人一般感觉不到，只有仪器才能记录到），有感地震（2～4级），破坏性地震（5级以上），强烈地震（7级以上）。
6．什么是地震烈度？答：地震烈度是指地震时在一定地点振动的强烈程度。
对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同地点的影响程度是不一样的。
7．什么是基本烈度？建筑抗震设防类别分为哪几类？抗震设防标准的依据是什么？答：基本烈度：一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时期内，在一般场地条件下可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。
根据建筑使用功能的重要性，现行《抗震规范》将甲类、乙类、丙类、丁类建筑。
抗震设防标准的依据是设防烈度。
《抗震规范》附录A给出了我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组。
在一般情况下可采用基本烈度。
8．抗震设计总思路是什么？什么是“三水准”的抗震设防目标与二阶段设计法？答：抗震设计总思路是：在建筑物使用寿命期间，对不同频度和强度的地震，建筑物应具有不同的抵抗力。
即对一般较小的地震，由于其发生的可能性较大，因此要求防止结构破坏，这在技术上、经济上是可以做到的；强烈地震发生的可能性较小，而且如果遭遇到强烈地震，要求做到结构不损坏，在经济上不合理，因此允许结构破坏，但在任何情况下，不应导致建筑物倒塌。
《抗震规范》结合我国目前的经济能力，提出了“三水准”的抗震设防目标：第一水准：当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震（简称“小震”）影响时，建筑一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用。
第二水准：当遭受到本地区设防烈度影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理或不修理仍能继续使用。
第三水准：当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震（简称“大震”）时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
在进行建筑结构抗震设计时，原则上应满足三水准抗震设防目标的要求，在具体做法上，为简化计算，《抗震规范》采用二阶段设计法，即：第一阶段设计：按小震作用效应和其他荷载效应的一定组合验算结构构件的承载能力以及构件的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求。
第二阶段设计：在大震作用下验算结构薄弱层（部位）的弹塑性变形，以满足第三水准的抗震设防目标的要求。
《抗震规范》以一定的抗震构造措施保证结构满足第二水准抗震设防目标的要求。
上述“三水准，二阶段”的抗震设防目标可概括为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
9．什么是地震作用？地震作用与一般静载荷有何不同？我国和其他许多国家的抗震设计规范都采用什么理论来确定地震作用？答：地震所释放出来的能量，以地震波的形式向四周扩散，地震波到达地面后引起地面运动，使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动。
在振动过程中，作用在结构上的惯性力就是地震作用。
因此，地震作用可以理解为一种能反映地震影响的等效作用。
地震作用与一般静载荷不同，它不仅取决于地震烈度大小，而且与建筑物的动力特性（结构的自振周期、阻尼）有密切关系，而一般静荷载与结构的动力特性无关，可以独立地确定。
例如，屋面的雪载只与当地的气候条件有关；楼面的使用荷载只取决于房间的用途等等。
因此，确定地震作用比确定一般静荷载要复杂得多。
目前，我国和其他许多国家的抗震设计规范都采用反应谱理论来确定地震作用。
10．什么是反应谱理论？为什么被各国工程界所广泛采用？答：这种计算理论是根据地震时地面运动的实测纪录，通过计算分析所绘制的加速度（在计算中通常采用加速度相对值）反应谱曲线为依据的。
所谓加速度反应谱曲线，就是单质点弹性体系在一定地震作用下，最大反应加速度与体系自振周期的函数曲线。
如果已知体系的自振周期，那么利用加速度反应谱曲线或相应公式就可以很方便地确定体系的反应加速度，进而求出地震作用。
应用反应谱理论不仅可以解决单质点体系的地震反应计算问题，而且，在一定假设条件下，通过振型组合的方法还可以计算多质点体系的地震反应。
反应谱理论已经成为当前抗震设计中的主要理论，因为它方法简单，便于掌握，所以为各国工程界所广泛采用。
11．什么是地震系数k 、动力系数β、地震影响系数？《抗震规范》就是以什么作为抗震设计依据的，其值如何确定？答：（1）地震系数k地震系数k 是地震动峰值加速度与重力加速度之比，即g x k g max=也就是以重力加速度为单位的地震动峰值加速度。
显然，地面加速度愈大，地震的影响就愈强烈，即地震烈度愈大。
所以，地震系数与地震烈度有关，都是地震强烈程度的参数。
（2）动力系数动力系数β是单质点弹性体系在地震作用下反应加速度与地面最大加速度之比，即maxgax S ••=β 也就是质点最大反应加速度对地面最大加速度放大的倍数。
（3）地震影响系数为了简化计算，将上述地震系数k 和动力系数β的乘积用a 来表示，并称为地震影响系数。
βk a =地震影响系数a 就是单质点弹性体系在地震时最大反应加速度（以重力加速度g 为单位）。
另一方面，若将式(2-27)写成G F a Ek /=，则可以看出，地震影响系数乃是作用在质点上的地震作用与结构重力荷载代表值之比。
《抗震规范》就是以地震影响系数a 作为抗震设计依据的，其数值应根据烈度、场地类别、设计地震分组以及结构自振周期和阻尼比确定。
12．多自由度弹性体系的水平地震作用及其地震内力可采用什么方法求得？底部剪力法的适用条件如何？答：多自由度弹性体系的水平地震作用及其地震内力可采用振型分解反应谱法或底部剪力法求得。
底部剪力法的适用条件：当结构高度不超过40m ，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法。
13．振型分解反应谱法的原理与解题思路如何？答：多质点弹性体系第j 振型第i 质点的水平地震作用标准值，可写成i ji j j ji G x a F γ= ),,2,1,,2,1(n j n i ==；式中 ji F -第j 振型第i 质点的水平地震作用标准值；j a -相应于第j 振型自振周期的地震影响系数，j γ -第j 振型参与系数，按式(2-62)计算；ji x -第j 振型第i 质点的水平相对位移；i G -集中于质点i 的重力载荷代表值，应取结构和构配件自重标准值和各可变载荷组合值之和。
求出第j 振型第i 质点的水平地震作用ij F 后，就可按一般力学方法计算结构的地震作用效应j S （弯矩、剪力、轴向力和变形）。
我们知道，根据振型分解反应谱法确定的相应于各振型的地震作用ij F ),,2,1,,2,1(n j n i ==；均为最大值。
所以，按ij F 所求得的地震作用效应j S ),,2,1(n j =也是最大值。
但是，相应于各振型的最大地震效应j S 不会同时发生，这样就出现了如何将j S 进行组合，以确定合理的地震作用效应问题。
《抗震规范》根据随机振动理论分析的结果，得出了结构地震作用效应“平方和开平方”的近似计算公式： ∑==n j j SS 12 (2-77)式中 S -水平地震效应； j S -第j 振型水平地震作用产生的作用效应（包括内力及变形）。
一般各个振型在地震总反应中的贡献随着频率的增加而迅速减少，故频率最低的几个振型往往控制着最大反应。
在实际计算中一般采用2～3个振型即可。
考虑到周期较长的结构及其各个自振频率较接近，故《抗震规范》建议当基本周期1T 大于1.5秒或房屋高宽比大于5时，可适当增加参与组合的振型数目。
以上就是振型分解反应谱法的原理与解题思路。
14．底部剪力法的基本思路？答：底部剪力法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力，然后将总水平地震作用按一定的规律分配给各质点。
15．什么是“鞭端效应”？采用底部剪力法时《抗震规范》是如何规定的？答：震害表明，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱房）、女儿墙、烟囱等，它们的震害比下面主体结构严重。
这是由于出屋面的这些建筑的质量和刚度突然变小，地震反应随之加大的缘故。