《荷载与结构设计原则》
荷载及结构设计
风荷载
建筑物受到的风力作用，与建筑物 的形状、高度和地理位置有关。
雪荷载
积雪对建筑物屋顶和墙面的压力， 取决于降雪量和建筑物的形状。
偶然荷载对结构设计的影响
01
02
03
地震作用
地震产生的水平力和垂直 力对建筑物的影响，需根 据地震烈度进行抗震设计。
爆炸荷载
建筑物内部或外部爆炸产 生的冲击波和碎片对结构 的影响。
03
专门针对建筑结构设计的有限元分析软件，具有高效的计算速
度和丰富的后处理功能。
05 结构优化与创新设计
结构优化方法
拓扑优化
通过改变结构的拓扑构型，实现材料的高效利用和性能提升。
形状优化
调整结构的几何形状，以改善应力分布、提高刚度等性能。
尺寸优化
在给定结构形式下，通过调整构件截面尺寸，实现结构性能的优 化。
案例二
某高层酒店设计。建筑高度200米，地上40层，地下2层。设计荷载包括恒载、活载、雪 载、风载和地震作用。结构设计采用剪力墙结构体系，注重提高结构的抗震性能和舒适度 。
案例三
某高层住宅楼设计。建筑高度150米，地上30层，地下2层。设计荷载主要考虑恒载、活 载、风载和地震作用。结构设计采用框架-剪力墙结构体系，重点优化结构的受力性能和 经济效益。
撞击荷载
如车辆撞击、飞机坠毁等 极端事件对建筑物结构的 冲击。
04 结构分析方法与工具
结构力学分析方法
弹性力学分析
基于弹性力学理论，对结 构进行应力、应变和位移 分析，适用于小变形和线 性材料行为的情况。
塑性力学分析
考虑材料的塑性变形行为， 对结构进行极限分析和设 计，适用于大变形和非线 性材料行为的情况。
GB50009—2001建筑结构荷载规范
提出对建筑群体要考虑建筑物相互干扰的影响
对柔性结构增加横风向风振的验算要求
工程建设标准全文信息系统
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本标准将来可能需要进行局部修订 有关局部修订的信息和
条文内容将刊登在 工程建设标准化 杂志上
本规范以黑体字标志的条文为强制性条文 必须严格执行
为了提高规范质量 请各单位在执行本标准的过程中 注意
工程建设标准全文信息系统
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术语及符号
术语
永久荷载 在结构使用期间 其值不随时间变化 或其变化与平均值相 比可以忽略不计 或其变化是单调的并能趋于限值的荷载
可变荷载 在结构使用期间 其值随时间变化 且其变化与平均值相比 不可以忽略不计的荷载
偶然荷载 在结构使用期间不一定出现 一旦出现 其值很大且持续时 间很短的荷载
工程建设标准全文信息系统
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荷载分类和荷载效应组合
荷载分类和荷载代表值
结构上的荷载可分为下列三类 永久荷载 例如结构自重 土压力 预应力等 可变荷载 例如楼面活荷载 屋面活荷载和积灰荷载 吊车荷载 风荷载 雪荷载等 偶然荷载 例如爆炸力 撞击力等
注 自重是指材料自身重量产生的荷载 重力
本规范适用于建筑工程的结构设计 本规范是根据 建筑结构可靠度设计统一标准
规定的原则制订的 建筑结构设计中涉及的作用包括直接作用 荷载 和间 接作用 如地基变形 混凝土收缩 焊接变形 温度变化或地震 等引起的作用 本规范仅对有关荷载作出规定 本规范采用的设计基准期为 年 建筑结构设计中涉及的作用或荷载 除按本规范执行外 尚应符合现行的其他国家标准的规定
建筑结构设计时 对不同荷载应采用不同的代表值 对永久荷载应采用标准值作为代表值 对可变荷载应根据设计要求采用标准值 组合值 频遇值或 准永久值作为代表值 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值
高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
3.2 风荷载的计算
（4）高层建筑的风振系数βz
z 1 (3.26) 《荷载》：7.4.1 对z 于基本自振周期T1 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 z的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
计算：它可由构件和装修的尺寸和材料的重量直接计算，材料的自重可按荷载规范阿取值。
注意：在高层建筑结构设计中，恒荷载计算时不要漏项。
3.1 竖向荷载的计算
3.1.2 活荷载 相对恒荷载，活荷载种类较多，计算也复杂。 1）取值：楼面均布活荷载可按《荷载》规范取； 2）折减：设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面荷载在标准值应乘以《荷载》规定的折减系数。 3）施工或检修荷载：一般取1.0～1.52。 4.5.1 设计屋面板、檩条、钢筋砼挑檐、雨篷和预制小梁时,施工或检修集中荷载(人和小工具的自重) 应取1.0，并应在最不利位置处进行验算。
3.2 风荷载的计算
3.2.1 风荷载标准值和基本风压 《高规》：3.2.1 主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按（3.2.1）式计算，风荷载 作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。
（3.2.1） 式中：ωk—风荷载标准值（）； ωo—基本风压（2）；μz—风压高度变化系数； μs—风荷载体型系数；βz—z度处的风振系数。
G H 式中：、—分别为i集中i 于质点i、j的重力荷载代表值；
F F 1 、—质i点i、j的n 计算高度； Ek
n
G H δn—顶部附加地震作用系数，可按表采用。 jj
荷载作用与结构设计原则
结构的适用性
01
结构在正常使用过程中，应具有 良好的工作性能，满足使用要求 。
02
结构的正常使用应满足耐久性要 求，保证结构在规定的使用年限 内正常工作。
结构的耐久性
结构在正常使用和维护条件下，应具 有足够的耐久性，满足设计使用年限 的要求。
结构的耐久性应考虑环境因素对结构 性能的影响，如温度、湿度、化学腐 蚀等。
楼盖梁板设计
根据楼盖荷载计算结果，进行楼盖梁板的设计，以满 足承载力和稳定性要求。
05
结构材料选择
钢材
01
钢材强度高、延性好，适用于承受较大动荷载和静荷载的建筑 物。
02
钢材易于加工、焊接，便于施工，适用于各种复杂结构形式。
钢材耐腐蚀性差，需要采取防腐措施，如涂装、热镀锌等。
03
混凝土
01 混凝土抗压强度高、耐久性好，适用于承受较大 静荷载的建筑物。
分析方法
常见的分析方法有静力分析、动力分析和有限元分析等。
02
结构设计原则
结构的安全性
01
结构在正常施工和正常使用过程中，能承受可能出 现的各种作用，即具有足够的承载能力。
02
结构在偶然事件发生时，仍能保持整体稳定性，即 具有足够的稳定性。
03
结构在正常使用的各过程中，不会出现过大的变形 或裂缝，影响正常使用和耐久性。
梁板设计
01
02
03
梁板截面尺寸
根据跨度、荷载大小和材 料性能等条件，确定梁板 截面尺寸。
梁板内力分析
通过计算和分析，确定梁 板在各种荷载作用下的内 力分布。
梁板配筋设计
根据梁板内力分析结果， 进行配筋设计，以满足承 载力和稳定性要求。
建筑结构荷载规范
中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范Load code for the design of building structuresGB 50009—2001主编部门:中华人民共和国建设部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:2002年3月1日关于发布国家标准《建筑结构荷载规范》的通知建标[2002]10号根据我部“关于印发《1997 年工程建设标准制订、修订计划的通知》”(建标[1997]108号)的要求,由建设部会同有关部门共同修订的《建筑结构荷载规范》，经有关部门会审，批准为国家标准,编号为 GB 50009-2001,自2002 年3月1日起施行。
其中，2002年12月31日废止。
本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释，建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国建设部2002年1月10日前言本规范是根据建设部[1997]108 号文下达的“关于印发《1997 年工程建设标准制(修)订计划的通知》”的要求,由中国建筑科学研究院会同各有关单位对1987 年国家计委批准的《建筑结构荷载规范》GBJ9-87 进行的全面修订。
在修订过程中，修订组开展了专题研究，总结了近年来的设计经验，参考了国外规范和国际标准的有关内容，并以各种方式广泛征求了全国有关单位的意见，经反复修改通过审定后定稿。
本规范共分7 章和7 个附录，这次修订的主要内容如下:1.按修订后的《建筑结构可靠度设计统一标准》修改组合规则，并摈弃“遇风组合”的旧概念；对荷载基本组合增加由永久荷载效应控制的组合；在正常使用极限状态设计中，对短期效应组合分别给出标准和频遇两种组合,同时增加了可变荷载的频遇值系数；对所有可变荷载的组合值给出各自的组合值系数。
2.对楼面活荷载作部分的调整和增项。
3.对屋面均布活荷载中不上人的屋面荷载作了调整，并增加屋顶花园、直升机停机坪荷载的规定。
第二篇建筑结构设计的基本原则
(2)由永久荷载效应控制的组
S=γGSGk＋∑ ψ Qi γQiSQik
上式中各符号的意义见课P21
荷载分项系数
荷载类型 永久荷载
可变荷载
荷载特征
当其效应对结构不利时 对由可变荷载效应控制的组合 对由永久荷载效应控制的组合
当其效应对结构有利时 一般情况
Qk＝6KN/m
Gk＝15KN/m
解：
（1）计算荷载标准值作用下的跨中弯矩：
恒荷载作用下： MGK
1 8
GK
l02
1 8
15
62
67.5KN
M
活荷载作用下：
M QK
1 8
QK
l0 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 8
6
62
27KN M
（2）承载能力极限状态设计时跨中弯矩设计值：
①按可变荷载效应控制的组合：查表可得 G 1.2 Q 1.4
直接作用——施加在结构上的荷载。如结构自重、家具及人 群荷载等。
间接作用——指引起结构外加变形和约束变形的原因。如温 度变化、混凝土收缩、地基沉降等。
（一）荷载的分类
1.永久荷载——也称为恒荷载。指在结构的使用期间，其值 不随时间变化，或其变化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，如结构自重、土压力、 预应力等。
S=γGSGk+γQ1SQ1k＋∑ ψ Qi γQiSQik
(2)由永久荷载效应控制的组
S=γGSGk＋∑ ψ Qi γQiSQik
上式中各符号的意义见课本P21
γ0S≤R
R——结构构件的承载力设计值。在抗震设计时， 应除以承载力抗震调整系数γRE
yantubbs-GF12-《建筑结构荷载规范》(GB_50009-2001)(2006年版)
2.1.13 基本组合 fundamental combination 承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合。 2.1.14 偶然组合 accidental combination 承载能力极限状态计算时，永久作用、可变作用和一个偶然作用的组合。 2.1.15 标准组合 characteristic/nominal combination 正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。 2.1.16 频遇组合 frequent combinations 正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合。 2.1.17 准永久组合 quasi-permanent combinations 正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。 2.1.18 等效均布荷载 equivalent uniform live load 结构设计时，楼面上不连续分布的实际荷载，一般采用均布荷载代替；等效均布荷载系指 其在结构上所得的荷载效应能与实际的荷载效应保持一致的均布荷载。 2.1.19 从属面积 tributary area 从属面积是在计算梁柱构件时采用，它是指所计算构件负荷的楼面面积，它应由楼板的剪 力零线划分，在实际应用中可作适当简化。 2.1.20 动力系数 dynamic coefficient 承受动力荷载的结构或构件，当按静力设计时采用的系数，其值为结构或构件 的最大动 力效应与相应的静力效应的比值。 2.1.21 基本雪压 reference snow pressure 雪荷载的基准压力,一般按当地空旷平坦地面上积雪自重的观测数据，经概率统计得出 50 年一遇最大值确定。 2.1.22 基本风压 reference wind pressure 风荷载的基准压力，一般按当地空旷平坦地面上 10m 高度处 10min 平均的风速观测数据, 经概率统计得出 50 年一遇最大值确定的风速，再考虑相应的空气密度，按公式(D.2.2-4)确 定的风压。 2.1.23 地面粗糙度 terrain roughness 风在到达结构物以前吹越过 2km 范围内的地面时，描述该地面上不规则障碍物分布状况 的等级。 Gk—永久荷载的标准值； Qk—可变荷载的标准值； GGk—永久荷载效应的标准值； SQk—可变荷载效应的标准值； S—荷载效应组合设计值； R—结构构件抗力的设计值； SA—顺风向风荷载效应； SC—横风向风荷载效应； T—结构自振周期； H—结构顶部高度； B—结构迎风面宽度； Re—雷诺数； St—斯脱罗哈数； Sk—雪荷载标准值； So—基本雪压； ωk—风荷载标准值； ω0—基本风压； υcr—横风向共振的临界风速； α—坡度角；
GB50009-2001《建筑结构荷载要求规范》
建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GB50009-2001)第1章总则第1.0.1条为了适应建筑结构设计的需要，以符合安全实用、经济合理的要求，特制订本规范。
第1.0.2条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的结构设计。
第1.0.3条本规范是根据《建筑结构设计统一标准》(GB50068-2001)规定的原则制订的。
建筑结构设计中涉及的作用包括直接作用(荷载)和间接作用(如地基变形、混凝土收缩、第1.0.4条焊接变形、温度变化或地震等引起的作用)。
本规范仅对荷载作出规定。
第1.0.5条本规范采用的设计基准期为50年.建设结构设计中涉及的作用或荷载,除按本规范执行外,尚应符合现行的其他国家标准第1.0.6条的规定.2.1 术语第2.1.1条永久荷载permanent load在结构使用期间,其值不随时间变化,或其变化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.第2.1.2条可变荷载vaiable load在结构使用期间,其值随时间变化,且其变化与平均值相比在可以忽略不计的荷载.第2.1.3条偶然荷载accidental load在结构使用期间不一定出现,一旦出现,其值很大且持续时间很短的荷载.第2.1.4条荷载代表值reprsentative values of a load设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值,例如标准值.组合值.频遇值和准永久值.第2.1.5条设计基准期design reference period为确定可变荷载代表值而选用的时间参数.第2.1.6条标准值characteristic value/nominal value荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值.众值.中值或某个分位值).第2.1.7条组合值combination value对可变荷载,使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率,能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值;或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值.第2.1.8条频遇值frequent value对可变荷载,在设计基准期内,其超越的总时间为这规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值.第2.1.9条准永久值quasi-permanet value对可变荷载,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.第2.1.10条荷载设计值design value of a load荷载代表值与荷载分项系数的乘积.第2.1.11条荷载效应load effect由荷载引起结构或结构构件的反应,例如内力,变形和裂缝等.第2.1.12条荷载组合load combination按极限状态设计时,为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定.第2.1.13条基本组合fundamental combination承载能力极限状态计算时,永久作用和可变作用的组合.第2.1.14条偶然组合accidental combination承载能力极限状态计算时,永久作用,可变作用和一个偶然作用的组合.第2.1.15条标准组合characteristic/nominal combination正常使用极限状态计算时,采用标准值或组合值为荷载代表值的组合.第2.1.16条频遇组合frequnt combinations正常使用极限状态计算时,对可变荷载采用频遇值或永久值为荷载代表值的组合. 第2.1.17条准永久组合quasi-permanent combinations正常使用极限状态计算时,对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合.第2.1.18条等效均布荷载equivalent uniform live load结构设计时,楼面上下连续分布的实际荷载,一般采用均布荷载代替;等效均布荷载系指其要结构上所得的荷载效应能与实际的荷载效应保持一致的均布的均布荷载.第2.1.19条从属面积tributary area从属面积是在计算梁柱构件时采用,它是指所计算构件负荷的楼面面积,它应由楼板的零线划分,在实际应用中可作适当简化.第2.1.20条动力系数dynamic coeffcient承受动力荷载的结构或构件,当按静力设计时采用的系数,其值为结构或构件的最大动力效应与相应静力效应的比值.第2.1.21条基本雪压reference snow pressure雪荷载的基准压力,一般按当地空旷平坦地面上积雪自重的观测数据,经概率统计得出50年一遇最大值确定.第2.1.22条基本风压reference wind pressure风荷载的基准压力,一般按当地空旷平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据,经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速,再考虑相应的空气密度,按公式(D.2.2-4)确定的风压.第2.1.23条地面粗糙度terrain roughness风在到达结构以前吹越过2km范围内的地面时,描述该地面上不规则障碍物分布状况的等级.2.2 符号第2.2.0条G k---永久荷载的标准值;Q k---可变荷载的标准值;G Gk---永久荷载效应的标准值;S Qk---可变荷载效应的标准值;S---荷载效应组合设计值;R---结构构件抗力的设计值;S A---顺风向风荷载效应;S C---横风向风荷载效应;T---结构自振周期;H---结构顶部高度;B---结构迎风面宽度;R e---雷诺数;S t---斯脱罗哈数;s k---雪荷载标准值;s0---基本雪压;w k---风荷载标准值;w0---基本风压;νcr---横风向共振的临界风速;α---坡度角;βz---高度z处的阵风系数;βgz---高度z处的阵风系数;γ0---结构重要性系数;γG---永久荷载的分项系数;γQ---可变荷载的分项系数;ψc---可变荷载的组合值系数;ψf---可变荷载的频遇值系数;ψq---可变荷载的准永久值系数;μr---屋面积雪分布系数;μz---风压高度变化系数;μs---风荷载体型系数;η---风荷载地形,地貌修正系数;ξ---风荷载脉动增大系数;ν---风荷载脉动影响系数;φz---结构振型系数;ζ---结构阻尼比.第3章建筑结构荷载规范3.1 荷载分类和荷载代表值第3.1.1条结构上的荷载，可分为下列三类:1.永久荷载,例如结构自重、土压力,预应力等。
建筑结构荷载规范GB 50009— 2001条文说明
建筑结构荷载规范GB 50009— 2001条文说明主编部门:中华人民共和国建设部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:2 0 0 2 年3 月1 日条文说明1 总则1.0.1～ 1.0.3 本规范的适用范围限于工业与民用建筑的结构设计，其中也包括附属于该类建筑的一般构筑物在内，例如烟囱、水塔等构筑物。
在设计其他土木工程结构或特殊的工业构筑物时，本规范中规定的风、雪荷载也应作为设计的依据。
此外，对建筑结构的地基设计，其上部传来的荷载也应以本规范为依据。
《建筑结构设计统一标准》GB50068-2001 第1.0.2 条的规定是制定各本建筑结构设计规范时应遵守的准则,并要求在各本建筑结构设计规范中为它制定相应的具体规定。
本规范第2 章各节的内容，基本上是陈述了GB50068—2001 第四和第七章中的有关规定，同时还给出具体的补充规定。
1.0.4 结构上的作用是指能使结构产生效应(结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等)的各种原因的总称。
由于常见的能使结构产生效应的原因,多数可归结为直接作用在结构上的力集(包括集中力和分布力)，因此习惯上都将结构上的各种作用统称为荷载(也有称为载荷或负荷)。
但“荷载”这个术语，对于另外一些也能使结构产生效应的原因并不恰当,例如温度变化、材料的收缩和徐变、地基变形、地面运动等现象，这类作用不是直接以力集的形式出现，而习惯上也以“荷载”一词来概括，称之为温度荷载、地震荷载等，这就混淆了两种不同性质的作用。
尽管在国际上, 目前仍有不少国家将“荷载”与“作用”等同采用，本规范还是根据《建筑结构设计统一标准》中的术语，将这两类作用分别称为直接作用和间接作用，而将荷载仅等同于直接作用，作为《建筑结构荷载规范》，目前仍限于对直接作用的规定。
尽管在本规范中没有给出各类间接作用的规定，但在设计中仍应根据实际可能出现的情况加以考虑。
1.0.5 在确定各类可变荷载的标准值时，会涉及出现荷载最大值的时域问题,本规范统一采用一般结构的设计使用年限50 年作为规定荷载最大值的时域，在此也称之为设计基准期。
荷载与结构设计课程设计
荷载与结构设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握结构设计中荷载的基本概念、分类及作用方式；2. 使学生了解各类荷载对结构的影响，能运用结构设计原理进行简单的荷载分析；3. 帮助学生理解结构设计中安全、适用、经济的原则，并能运用到实际设计中。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，对实际结构进行荷载识别和分析的能力；2. 提高学生运用结构设计原理和方法，解决简单工程问题的能力；3. 培养学生运用技术图纸、计算书等工具，表达和交流结构设计成果的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对土木工程及结构设计学科的兴趣，培养其探索精神；2. 培养学生严谨、务实的学习态度，使其具备良好的工程职业道德；3. 增强学生的团队合作意识，使其在合作中学会尊重、沟通和协作。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实际应用相结合。
在教学过程中，充分考虑学生的认知水平和兴趣，采用案例教学、讨论式教学等方法，提高学生的参与度和积极性。
课程目标的设定，旨在使学生在掌握荷载与结构设计相关知识的基础上，培养其实践能力和创新意识，为未来从事相关工作奠定基础。
通过本课程的学习，学生将能够具备解决实际工程问题的基本能力，并形成良好的职业素养。
二、教学内容1. 荷载基本概念：包括荷载的定义、分类（如：恒载、活载、风载、雪载等）及荷载组合；2. 荷载作用方式：阐述各类荷载在结构中的传递路径及作用效应；3. 结构设计原理：介绍结构设计的基本原则，如安全、适用、经济等；4. 荷载分析：结合教材章节，讲解如何进行荷载识别、计算和分析；5. 结构设计方法：介绍结构设计的一般步骤、方法及注意事项；6. 实践案例分析：选取具有代表性的实际工程案例，分析荷载与结构设计的关系；7. 结构设计软件应用：教授学生运用结构设计软件，进行荷载分析和结构设计。
教学大纲安排：第一周：荷载基本概念及分类；第二周：荷载作用方式及结构设计原理；第三周：荷载分析及计算方法；第四周：结构设计方法及实践案例分析；第五周：结构设计软件应用及上机操作。
第二章 结构设计基本原则
第二章
结构设计基本原则
3）耐久性 建筑结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性 能，不致因混凝土的劣化、腐蚀或钢筋的锈蚀等影响 结构正常使用到规定的设计使用年限。
安全性、适用性和耐久性可概括为结构的可靠性。
即结构在规定的设计使用年限内，在正常设计、正常 施工、正常使用和正常维护条件下，完成预定功能的 能力。结构的可靠性可用概率来度量，即结构完成预 定功能的概率，称为结构的可靠度。
19
第二章
结构设计基本原则
第三节 极限状态设计法
一、结构极限状态的定义和分类
1.定义
结构能完成预定功能的可靠状态与其不能完成预
定功能的失效状态的界限，称为极限状态。或者说，
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满
足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功 能的极限状态。
20
第二章
结构设计基本原则
用于结构使用时的正常情况。 2. 短暂设计状况 指在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用 年限相比持续期很短的设计状况。短暂设计状况适用于结构出 现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等。
23
第二章
结构设计基本原则
3. 偶然设计状况
指在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的设计 状况。偶然设计状况适用于结构出现的异常情况，包括结构遭 受火灾、爆炸、撞击时的情况等。 4. 地震设计状况 指结构遭受地震时的设计状况。地震设计状况适用于结构 遭受地震时的情况，在抗震设防地区必须考虑地震设计状况。
12
第二章
结构设计基本原则
二、结构的可靠概率和失效概率 结构完成预定功能的工作状态用结构的功能函数 Z 来描述，即 Z = R －S 当Z＞0时，即结构抗力R大于作用效应S时，则结构 能完成预定的功能，处于可靠状态； 当Z＜0时，即结构抗力R小于作用效应S时，结构不 能完成预定的功能，处于失效状态； 当 Z=0 时，即结构抗力 R 等于作用效应 S 时，则结构 处于极限状态。 因此，结构可靠工作的基本条件为： Z ≥0 或R≥Ｓ 13
建筑结构荷载规范GB50009-2001
中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范Load code for the design of building structuresGB 50009—2001主编部门:中华人民共和国建设部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:2002年3月1日关于发布国家标准《建筑结构荷载规范》的通知建标[2002]10号根据我部“关于印发《1997 年工程建设标准制订、修订计划的通知》”(建标[1997]108号)的要求,由建设部会同有关部门共同修订的《建筑结构荷载规范》，经有关部门会审，批准为国家标准,编号为 GB 50009-2001,自2002 年3月1日起施行。
其中，1.0.5、3.1.2、3.2.3、3.2.5、4.1.1、4.1.2、4.3.1、4.5.1、4.5.2、6.1.1、6.1.2、7.1.1、7.1.2 为强制性条文，必须严格执行。
原《建筑结构荷载规范》GBJ 9-87 于2002年12月31日废止。
本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释，建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国建设部2002年1月10日前言本规范是根据建设部[1997]108 号文下达的“关于印发《1997 年工程建设标准制(修)订计划的通知》”的要求,由中国建筑科学研究院会同各有关单位对1987 年国家计委批准的《建筑结构荷载规范》GBJ9-87 进行的全面修订。
在修订过程中，修订组开展了专题研究，总结了近年来的设计经验，参考了国外规范和国际标准的有关内容，并以各种方式广泛征求了全国有关单位的意见，经反复修改通过审定后定稿。
本规范共分7 章和7 个附录，这次修订的主要内容如下:1.按修订后的《建筑结构可靠度设计统一标准》修改组合规则，并摈弃“遇风组合”的旧概念；对荷载基本组合增加由永久荷载效应控制的组合；在正常使用极限状态设计中，对短期效应组合分别给出标准和频遇两种组合,同时增加了可变荷载的频遇值系数；对所有可变荷载的组合值给出各自的组合值系数。
建筑结构荷载标准规范
中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009一2001局部修订条文及条文说明3.1 荷载分类和荷载代表值3.2 荷载组合3.2.3 对于基本组合，荷载效应组合的设计值 S 应从下列组合值中取最不利值确定：1）由可变荷载效应控制的组合：∑=++=ni Qik Ci Qi k Q Q Gk G S S S S 211ψγγγ （3.2.3-1）式中 γG ——永久荷载的分项系数，应按第 3.2.5 条采用；γQ i ——第 i 个可变荷载的分项系数，其中 γQ1 为可变荷载 Q 1 的分项系数，应按第 3.2.5 条采用；S Gk ——按永久荷载标准值G k 计算的荷载效应值；S Q i k ——按可变荷载标准值Q i k 计算的荷载效应值，其中S Q1k 为诸可变荷载效应中起控制作用者；ψc i ——可变荷载Q i 的组合值系数，应分别按各章的规定采用； n ——参与组合的可变荷载数。
2）由永久荷载效应控制的组合：∑=+=ni Qik Ci Qi Gk G S S S 1ψγγ （3.2.3-2）注：1 基本组合中的设计值仅适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，逐次以各可变荷载效应为S Q1k ，选其中最不利的荷载效应组合。
3 （取消此注）。
3.2.5 基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用： 1. 永久荷载的分项系数： 1）当其效应对结构不利时— 对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2； — 对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35； 2）当其效应对结构有利时的组合，应取1.0。
2. 可变荷载的分项系数：—一般情况下应取1.4；—对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。
3. 对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用。
4 楼面和屋面活荷载4.1.1民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值，频遇值和准永久值系数，应按表4.1.1的规定采用。
工程荷载习题答案
《荷载与设计原则》习题答案第1章荷载与作用一、填空题1．作用是施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。
2．作用是使结构或构件产生效应的各种原因。
3．结构上的作用可分为直接作用和间接作用，荷载是直接作用。
4．施加在结构上的集中力或分布力称为直接作用，与结构本身性能无关；引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用，该作用的大小与结构自身的性质有关。
5．土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。
它既指工程建设的对象，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等专业技术。
6．土木工程结构是指由若干个构件组成的受力体系，是土木工程的骨架，也是它们赖以存在的基础。
它的主要功能是承受工程在使用期间可能出现的各种荷载并将它们传递给地基。
7．现代土木工程的建造必须经过论证策划、设计、施工 3个主要环节。
8．土木工程设计包括功能设计和结构设计。
功能设计是实现工程建造的目的、用途；结构设计是决定采用怎样形式的骨架将其支撑起来，怎样抵御和传递作用力，各部分尺寸如何，用什么材料制造等等。
9．工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构满足预定的各项功能要求。
10．工程结构的“功能要求”是指工程结构安全性、适用性和耐久性，统称为可靠性。
11．荷载效应和结构抗力之间最佳的合理的平衡，就是使工程结构既经济又具有一定的可靠度。
二、多项选择1、下列作用属于直接作用的为（ A、B、E ）A．自重 B．土压力 C．混凝土收缩徐变 D．焊接变形 E、桥梁上的车辆重量2、下列作用属于间接作用的为（ A、C、D ）A．地基变形B．水压力C．温度变化D．地震作用E．水中漂浮物对结构的撞击力3、荷载效应是指（A、C、D、E ）A．内力B．温度C．位移D．裂缝E．应力三、单项选择1、工程结构的“功能要求”（或“可靠性”）是指工程结构的（B ）A．可靠、经济、适用、美观B．安全性、适用性和耐用性C．安全性、经济、适用D．可靠、耐用、美观2、荷载取值和荷载计算正确与否直接影响（C ）的计算A．结构抗力B．结构可靠度C．荷载效应D．结构尺寸四、简答题1、荷载与作用对土木工程设计有何意义？工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构能满足预定的各项功能要求。
习题答案
《荷载与设计原则》习题答案第1章荷载与作用一、填空题1．作用是施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。
2．作用是使结构或构件产生效应的各种原因。
3．结构上的作用可分为直接作用和间接作用，荷载是直接作用。
4．施加在结构上的集中力或分布力称为直接作用，与结构本身性能无关；引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用，该作用的大小与结构自身的性质有关。
5．土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。
它既指工程建设的对象，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等专业技术。
6．土木工程结构是指由若干个构件组成的受力体系，是土木工程的骨架，也是它们赖以存在的基础。
它的主要功能是承受工程在使用期间可能出现的各种荷载并将它们传递给地基。
7．现代土木工程的建造必须经过论证策划、设计、施工 3个主要环节。
8．土木工程设计包括功能设计和结构设计。
功能设计是实现工程建造的目的、用途；结构设计是决定采用怎样形式的骨架将其支撑起来，怎样抵御和传递作用力，各部分尺寸如何，用什么材料制造等等。
9．工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构满足预定的各项功能要求。
10．工程结构的“功能要求”是指工程结构安全性、适用性和耐久性，统称为可靠性。
11．荷载效应和结构抗力之间最佳的合理的平衡，就是使工程结构既经济又具有一定的可靠度。
二、多项选择1、下列作用属于直接作用的为（ A、B、E ）A．自重 B．土压力 C．混凝土收缩徐变 D．焊接变形 E、桥梁上的车辆重量2、下列作用属于间接作用的为（ A、C、D ）A．地基变形B．水压力C．温度变化D．地震作用E．水中漂浮物对结构的撞击力3、荷载效应是指（A、C、D、E ）A．内力B．温度C．位移D．裂缝E．应力三、单项选择1、工程结构的“功能要求”（或“可靠性”）是指工程结构的（B ）A．可靠、经济、适用、美观B．安全性、适用性和耐用性C．安全性、经济、适用D．可靠、耐用、美观2、荷载取值和荷载计算正确与否直接影响（C ）的计算A．结构抗力B．结构可靠度C．荷载效应D．结构尺寸四、简答题1、荷载与作用对土木工程设计有何意义？工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构能满足预定的各项功能要求。
混凝土结构中的荷载计算和设计原则
混凝土结构中的荷载计算和设计原则一、前言混凝土结构中的荷载计算和设计原则是建筑工程中非常重要的一部分，它直接关系到建筑物的安全性和稳定性。
本文将从混凝土结构的荷载计算和设计原则入手，详细介绍混凝土结构中的荷载计算和设计原则。
二、荷载计算的基本原则1. 荷载计算的目的荷载计算的目的是为了确定结构所受的荷载大小和作用方式，进而确定结构的强度和稳定性。
2. 荷载计算的基本原则荷载计算的基本原则是根据荷载的性质和作用方式，确定结构所受的荷载大小和作用方式，进而确定结构所需的强度和稳定性。
3. 荷载计算的方法荷载计算的方法包括静力计算法和动力计算法。
其中，静力计算法是一种基于静态平衡原理的计算方法，适用于荷载作用时间较长、作用方式较简单的情况；动力计算法是一种基于动态平衡原理的计算方法，适用于荷载作用时间较短、作用方式较复杂的情况。
1. 混凝土结构的荷载类型混凝土结构所受的荷载包括：自重荷载、活荷载、风荷载、地震荷载、温度荷载等。
2. 混凝土结构的荷载计算原则混凝土结构的荷载计算原则包括：按规范计算、按实际情况计算、按极限状态计算、按工作状态计算等。
3. 混凝土结构的荷载计算方法混凝土结构的荷载计算方法包括：静力计算法、动力计算法、有限元计算法等。
其中，有限元计算法是一种基于连续介质力学原理的计算方法，适用于荷载作用方式较复杂、结构形态较为复杂的情况。
四、混凝土结构的设计原则1. 混凝土结构的设计目的混凝土结构的设计目的是为了使结构在使用寿命内不发生破坏，具有足够的强度和稳定性。
2. 混凝土结构的设计原则混凝土结构的设计原则包括：按规范设计、按强度设计、按位移设计、按破坏形态设计等。
混凝土结构的设计方法包括：弹性设计法、极限状态设计法、变形能设计法、极限等效应力设计法等。
其中，极限状态设计法是一种基于结构荷载作用下达到极限状态的设计方法，适用于荷载作用时间较长、作用方式较简单的情况；变形能设计法是一种基于结构在荷载作用下储能和释放能的设计方法，适用于荷载作用时间较短、作用方式较复杂的情况。
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《荷载与结构设计原则》课程教学大纲
课程编号：031178 学分：1 总学时：17
大纲执笔人：李国强大纲审核人：黄宏伟
一、课程性质与目的
本课程属于专业基础课，是土木工程专业的重要结构工程教学内容，为必修课。
本课程的教学目的是让学生了解工程结构可能承受的各种荷载，以及工程结构设计的可靠度背景。
二、课程基本要求
通过本课程的学习，学生应掌握工程结构设计时需考虑的各种主要荷载，这些荷载产生的背景，以及各种荷载的计算方法；并掌握结构设计的主要概念、结构可靠度原理和满足可靠度要求的结构设计方法。
三、课程基本内容
（一）荷载类型
1．荷载与作用
2．作用的分类
（二）重力
1．结构自重
2．土的自重力
3．雪荷载
（1）基本雪压
（2）屋面雪压
4．车辆重力
5．屋面活荷载
（三）侧压力
1．土的侧向压力
（1）基本概念及土压力分类
（2）基本原理
（3）土压力的计算
2．水压力及流水压力
3．波浪荷载
（1）波浪的分类
（2）波浪荷载的计算
4．冻胀力
（1）动土的概念、性质及结构物的关系
（2）土的冻胀原理
（3）冻胀力的分类及其计算
5．冰压力
（1）冰压力概念及分类
（2）冰压力的计算
（四）风载
1．风的有关知识
（1）风的形成
（2）两类性质的大风
（3）我国风气候总况
（4）风级
2．风压
（1）风压与风速的关系
（2）基本风压
（3）非标准条件下的风速或风压计算3．结构抗风计算的几个重要概念
（1）结构的风力与风效应
（2）顺风向平均风与脉动风
（3）横风向风振
4．顺风向结构风效应
（1）顺风向平均风效应
（2）顺风向脉动风效应
（3）顺风向总风效应
5．横风向结构风效应
（1）流经任意截面体的风力
（2）结构横风向风力
（3）结构横风向风效应
（4）结构总风效应
（5）结构横风向驰振（galloping）（五）地震作用
1．地震基本知识
（1）地震的类型与成因
（2）地震分布
（3）震级与烈度
（4）地震波与地面运动
2．单质点体系地震作用
（1）单质点体系地震反应
（2）地震作用与地震反应谱
（3）设计反应谱
3．多质点体系地震作用
（1）多质点体系地震反应
（2）震型分解反应谱法
（3）底部剪力法
（六）其它作用
1．温度作用
（1）基本概念及温度作用原理
（2）温度应力的计算
2．变形作用
3．爆炸作用
（1）爆炸概念
（2）爆炸荷载的计算
4．浮力作用
5．制动力
（1）汽车制动力
（2）吊车制动力
6．离心力
7．预加力
（七）荷载的统计分析
1．荷载的概率模型
（1）二项随机过程模型
（2）统计参数分析
2．荷载的各种代表值
（1）标准值
（2）准永久值
（3）荷载组合值
3．荷载效应及荷载效应组合
（1）荷载效应
（2）荷载效应组合
（八）结构抗力的统计分析
1．影响结构抗力的不定性
2．结构构件材料性能的不定性
3．结构构件几何参数的不定性
4．结构构件计算模式的不定性
5．结构构件抗力的统计特征
（1）结构构件抗力的统计参数
（2）结构构件抗力的分布类型（九）结构可靠度分析
1．结构可靠度基本概念
（1）结构的功能要求
（2）结构的功能函数
（3）结构极限状态
（4）结构可靠度
（5）可靠指标
2．结构可靠度分析的实用方法
（1）中心点法
（2）验算点法
3．相关随机向量的结构可靠度计算4．结构体系的可靠度
（1）基本概念
（2）结构体系可靠度的上下界（十）结构概率可靠度设计法
1．结构设计的目标
（1）设计要求
（2）目标可靠度
2．结构概率可靠度的直接设计法
3．结构概率可靠度设计的实用表达式
（1）单一系数设计表达式
（2）分项系数设计表达式
（3）规范设计表达式
四、实验或上机内容
无
五、前修课程要求
结构力学、结构动力学、概率与统计。
七、教材与主要参考书
建议教材：
《工程结构荷载与可靠度设计原理》，李国强、黄宏伟、郑步全编著，中国建筑工业出版社，1999年。
《工程结构荷载与可靠度设计原理》，李国强、黄宏伟等编著，中国建筑工
业出版社，2001。
参考教材：
《建筑结构概率极限状态设计》，李继华等编著，中国建筑工业出版社，1990年。
八、课外要求
阅读有关参考文献。