第3讲_土木工程荷载
土木工程毕业设计-荷载计算
第3章荷载计算结构上的荷载可分为三类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
永久荷载包括结构自重、土压力、预应力等；可变荷载有楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、雪荷载等；偶然荷载包括爆炸力、撞击力等。
荷载有四种代表值，即标准值、组合值、频遇值和准永久值。
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。
标准值是荷载的基本代表值，是结构在使用期间，在正常情况下可能出现的具有一定保证率的偏大荷载值，其他三种代表值由标准值乘以相应的系数得出。
组合值由可变荷载的组合值系数乘以可变荷载的标准值得到，采用荷载组合值是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。
频遇值由可变荷载的频遇值系数乘以可变荷载的标准值得到，荷载频遇值是在设计基准期内可变荷载超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。
准永久值由可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载的标准值得到，荷载准永久值是在设计基准期内，可变荷载超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
作用在多层框架结构上的荷载，通常由永久荷载中的结构自重、可变荷载中的活荷载、风荷载和雪荷载组成，对于抗震设防的建筑，还需要考虑地震作用。
1.1永久荷载计算作用在多层框架上的永久荷载，通常包括结构构件、围护构件、面层及装饰、固定设备、长期储物的自重。
结构自重标准值等于构件的体积乘以材料单位体积的自重，或等于构件面积乘以材料的单位面积自重。
对于自重变异较大的材料和构件（如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等），自重的标准值应根据对结构的不利状态，取上限值或下限值。
常用材料单位体积（面积）自重如表3-1所示1注：更多材料和构件自重见现行国家标准《建筑结构荷载规范》附录A1.2可变荷载计算作用在多层框架结构上的可变荷载，通常包括活荷载、雪荷载和风荷载，本节和下节分别介绍它们的计算方法。
3.2.1民用建筑楼面均布活荷载1）民用建筑楼面均布活荷载取值民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值、准永久值系数的最小值，应按表3.2的规定取用民用■疑楼面均布活荷载标准值及其组含值％独遇值和准永久值系敷>>2注：1.本表所给各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载较大、情况特殊或有专门要求时，成按实际情况采用。
土木工程概论全部
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二 近代土木工程
1.近代土木工程的时间跨度： 17世纪中叶－>第二次世界大战前后。
2.这一时期土木工程的特点： 有力学和结构理论作为土木工程的设计指导；砖、 瓦、石、木等建筑材料得到广泛应用；混凝土和钢 筋混凝土、钢材、预应力混凝土得到发展；施工技 术、施工机械、施工规模进步很快，施工速度加快。
塔为楼阁式，用优质 松 木 建 成 ， 高 66 米 ， 底 层 直径30米，平面呈八角形。 塔 刹 高 10 米 ， 结 构 设 计 精 巧，具有抗震、防灾、防 火和防雷能力，保存至今 已近千年，国内外现存最 古老最高大的木结构塔式 建筑 。
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古代土木工程-山西佛光寺祖师塔
在山西省五台县五台山 的佛光寺内。祖师塔建 于北魏孝文帝时期（公 元 471-499 年 ） ， 是 创建佛光寺的初祖禅师 的墓塔，塔身用青砖砌 成,高约八米,呈六角平
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近代土木工程经典案例
7 中国的京张铁路（1905-1909）
中国人自己设计的第一条铁路，詹天佑在美国耶鲁大学
完 成 铁 路 工 程 的 学 业 ， 于 1888 年 到 中 国 铁 路 公 司 任 工 程 师 。 1905年，主持修建北京到张家口的铁路。1909年提前2年完成， 在中国和世界铁路史上留下了光辉的一页。
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巴拿马运河
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横穿巴拿马地峡，连接太 平洋和大西洋，是重要的 航运要道，被誉为世界七 大工程奇迹之一和“世界 桥梁”。属于水闸式运河。 长度约为65千米，宽度 152~304米。整个运河的水 位高出两大洋26米，设有6 座船闸。船舶通过运河一 般需要9个小时，可以通航 76000吨级的轮船。
1914年8月15日巴拿马运河 正式通航，极大地缩短了 美国东西海岸间的航程， 比绕合恩角缩短了1万4千8 百公里。
《土木工程概论》重点考点归纳总结(详细版)
《土木工程概论》重点考点归纳总结（详细版）第一章绪论1．（1）我国古代建筑的特点：木结构占主导地位（2）土木工程建设的含义：土木工程是指建造各类工程设施的科学技术的总称。
它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修的等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中、直接或间接为人类生活、生产、军事、科学研究服务的各种工程设施。
（3）土木工程的内涵：土木工程在英语里称为Civil Engineering，译为“民用工程”。
它的原意是与“军事工程”（ Military Engineering）相对应的。
在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering，因为它们都具有民用性。
后来，随着工程技术的发展，机械、电气、化工都已逐渐形成独立的学科，Civil Engineering就成为土木工程的专用名词。
2．（1）土木工程基本属性1）综合性2）社会性3）实践性4）技术上、经济上和建筑艺术上的统一性2）现代土木工程的特点1）土木工程功能化2）城市建设立体化3）交通运输高速化3．简单应用：无4．综合应用：无第二章土木工程主要类型1．（1）钢筋混凝土楼盖按施工方法的分类分为现浇整体式楼盖和装配式楼盖。
（2）常见网架节点的种类网架的节点构件有焊接球节点和螺栓球节点两种。
焊接球节点有焊接钢板节点和焊接空心球节点。
（3）路面的排水坡度要求为了排水，路面及路肩应做一定的坡度，i1及i2。
它随路面的平整度而异，如混凝土路面i1为1%～1.5%；沥青路面i1为1.5%～2.5%；i2一般较i1大1%～2%。
（4）土木工程的主要类型：建筑工程、桥梁工程、公路与道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口城、海洋工程、给水及排水工程和环境工程等。
2．（1）房屋工程的分类房屋工程按其层数分，有单层、多层、高层、超高层。
房屋工程按其材料分，则有砌体结构的、木结构的、混凝土结构的、钢结构和混合结构的。
土木工程知识点-关于建筑施工模板的荷载讲解
土木工程知识点-关于建筑施工模板的荷载讲解（1）、恒荷载模板及其支架自重G1，新浇筑混凝土自重G2，钢筋自重G3，新浇筑混凝土作用于模板侧压力G4。
（2）、活荷载施工人员及设备荷载Q1振捣混凝土时产生的荷载Q2倾倒混凝土时，对垂直面模板产生的水平荷载Q3（3）、活荷载取值当计算模板和直接支承模板的小梁时，均布活荷载可取2.5kN/m2，再用集中荷载2.5kN进行验算，比较两者所得的弯矩值取其大值；当计算直接支承小梁的主梁时，均布活荷载标准值可取1.5kN/m2；当计算支架立柱及其他支承结构构件时，均布活荷载标准值可取1.0kN/m2。
对大型浇筑设备，如上料平台、混凝土输送泵等按实际情况计算；采用布料机上料进行浇筑混凝土时，活荷载标准值取4kN/m2。
（4）、风荷载风荷载标准值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）中的规定计算，其中基本风压值应按该规范附表D.4中n=10年的规定采用，并取风振系数。
（5）、荷载设计值1）、计算模板及支架结构或构件的强度、稳定性和连接强度时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分项系数）。
2）、计算正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。
3）、钢面板及支架作用荷载设计值可乘以系数0.95进行折减。
当采用冷弯薄壁型钢时，其荷载设计值不应折减。
有人认为建立新形式的标准化始走向建筑和谐的唯一道路，并且能用建筑技术加以成功地控制．而我的观点不同，我要强调的是建筑最宝贵的性质是它的多样化和联想到自然界有机生命的生长．我认为着才是真正建筑风格的唯一目标．如果阻碍朝这一方向发展，建筑就会枯萎和死亡．要使建筑结构适合于环境，要注意到气候，地位和四周的自然风光，在结合目的来考虑的一切因素中，创造出一个自由的统一的整体，这就是建筑的普遍课题，建筑师的才智就要在这个可提到完满解决上体现。
土木工程荷载与结构设计方法 第三章地震作用
我国的地震活动
我国主要地震带有两条: 南北地震带 — 北起贺兰山，向南经六盘山、穿越秦岭沿川 西至云南省东北，纵贯南北，地震带宽度各处不一。 东西地震带 — 北面的一条沿陕西、山西、河北北部向东延 伸至辽宁北部；南面一条自帕米尔经昆仑山至大别山。 我国大致分为六个地震活动区： 台湾及其附近海域、喜马拉雅山、南北地震带 天山地震活动区、华北地震区、东南沿海
地震震害
据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。 原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。 全世界地震主要分布于以下两个带： （1）环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿 留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至 我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。 （2）喜马拉雅——地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸 至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经 中亚细亚到地中海及其附近。
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门窗、屋顶、屋架颤动 作响，灰土掉落。抹灰 出现微细裂缝 损坏—个别砖瓦掉落、 墙体微细裂缝 轻度破坏—局部破坏开 裂，但不妨碍使用 中等破坏—结构受损， 需要修理 严重破坏—墙体龟裂， 局部倒塌，修复困难 倒塌——大部倒塌，不 堪修复 毁灭
不稳定器物翻倒
6 7 8 9 10
河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头 河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软 土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏 干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏 干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出 现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌 山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大 多数砖烟囱从根部破坏或倒毁 地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥 毁坏 地面剧烈变化，山河改观
经验性 优化选择
土木工程抗震第3章教案工程结构地震反应分析与抗震验算
第3章 工程结构地震反应分析与抗震验算1、地震作用的计算方法：底部剪力法（不超过40m 的规则结构）、振型分解反应谱法、时程分析法（特别不规则、甲类和超过规定范围的高层建筑）、静力弹塑性方法。
一般的规则结构：两个主轴的振型分解反应谱法；质量和刚度分布明显不对称结构：考虑扭转或双向地震作用的振型分解反应谱法；8、9度时的大跨、长悬臂结构和9度的高层建筑：考虑竖向地震作用。
2、结构抗震理论的发展：静力法、定函数理论、反应谱法、时程分析法、非线性静力分析方法。
3、单自由度体系的运动方程：g xm kx x c x m -=++或m t F x x x e /)(22=++ωξω 。
杜哈美积分x(t)= ⎰----tt t e xd )(g dd )(sin )(1ττωτωτξω , ωξωm cm k 2,2== 单自由度体系自由振动：)sin cos ()(d d000t x xt x e t x d t ωωξωωξω++=- 。
4、最大反应之间的关系：d v a S S S 2ωω==5、地震反应谱：单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系自振周期的关系曲线。
特点：⑴阻尼比对反应谱影响很大；⑵对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降；⑶对于速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期增大，随后趋于常数；⑷对于位移反应谱，幅值随周期增大。
地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过它把随时程变化的地震作用转化为最大等效侧向力。
6、单自由度体系的水平地震作用：F G k G gt x t xS mgg g a αβ===maxmax)()(β为动力系数，k 为地震系数，α=k β为水平地震影响系数。
7、抗震设计反应谱αmax 地震影响系数最大值，查表；T 为结构周期；T g 为特征周期，查表；例：单层单跨框架。
屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。
土木工程概论教案结构
支承 方式
无铰拱
拉杆拱
第三章 土木工程的基本结构形
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拱桥
赵州桥-----世界 最古老的现存完好 的大跨度单孔敞肩 坦弧石拱桥。
迪拜将建世界上最 高跨距的拱桥。巨 型拱桥将高达205 米。
第三章 土木工程的基本结构形
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房屋建筑(工程)分类
民用建筑 使用性能 工业建筑 农业建筑 建筑分类 层数 居住建筑 公共建筑
当板的长边比短边 长很多时，板上的 荷载主要沿短边方 向传递到支承构件 上，而沿长边方向 传递的荷载则很少， 根据理论分析，当板的长边与短边之比 l2/l1>2时， 可以忽略不计，这 样的四边支承板仍 沿l2方向传递的荷载不超过6%，因此规定，对四边 认定其为单向板 支承板当l2/l1>2时为单向板，当l2/l1<2时为双向板
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应力蒙皮结构
第三章 土木工程的基本结构形
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应力蒙皮结构
广州新电视塔建筑设计方案之一 蒙皮框架+混凝土核心筒
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多层结构
多层和高层结构主要应用于居民住宅 商场、办公楼、旅馆等建筑。多层与高 层建筑的界限，各国不一。我国以8层为 界限，低于8层者称为多层建筑，8层及8 层以上者称为高层建筑
多层结构常用的结构形式为混合结构 、框架结构。
第三章 土木工程的基本结构形
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梁的分类
矩形梁 T形梁 倒T形梁 L形梁 截面 形式 Z形梁 箱型梁 槽形梁 空腹梁 所用 材料 预应力混凝土梁 混凝土梁 钢 梁
叠合梁
第三章 土木工程的基本结构形 8
钢混凝土梁
梁的分类
简支梁 梁的两端搁置在支座上，但支座 仅使梁不产生垂直移动，可自由转动。为 使整个梁不产生水平移动，加设铰支座和 滚动支座。...
10《土木工程概论》第9讲_土木工程中的力学和结构概念-03
共45张 第29张
土木工程概论
2.3 应力、应变、弹性模量
结构承受荷载为0→P2时，结构构件处于弹性状态；
结构承受荷载为P2→P3时，结构构件处于塑性状态；
结构承受荷载超过P3， 将达其极限应力时，结构
＞P3
P2 ~ P3
构件处于破坏失效状态。
不同的结构材料弹、塑性是不 0 ~ P2 同的。有塑性的材料称为塑性材 料，如钢材、砼等，这类材料一旦 出现塑性有发生破坏的预兆；反之 称为脆性材料如石材、玻璃等。
地震对结构施加的 影响属间接作用， 应把结构承受的 “地震荷载”称为 地震作用。
震源、地震波、 震中、震中距的关系
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土木工程概论
2 荷载、作用和效应
2.2 间接作用（间接荷载）
除直接施加在结构上的外力（即荷载）外，还有一种因间接
施加影响引起结构受力的作用。作用也使结构内部产生内力和变 形。它们也以三类形式出现。
土木工程概论
1 外力、内力和反力
倘若桥的两端曾可能被 锯过又接了起来，当人拿着 重物走上去，桥身必然像被 剪切般地下落。现在桥身没 有被锯，受力后完好无损， 说明桥身还承受有剪切力。
桥身承受剪切
再如果将重物放在桥
桥身承受扭曲
的一侧，全桥还将受 到扭曲。
共45张 第4张
土木工程概论
1 外力、内力和反力
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几种工程材料的自重见 下表。
2、荷载单位： N 、kN
1KN 1000 N
重要哦
3、压力单位（即单位荷载）： KPa、MPa
1KPa 1KN m
2
2
1MPa 1000KPa 1N / mm
二、可变荷载及其组合值、频遇值 和准永久值系数，按《建筑结构荷载规范》 (GB 500092012)表5.1.1 的规定采用。
由地基不均匀沉降引起的内力效应
思考题：
• 1、名词解释：
荷载、永久荷载、活荷载、荷载标准值、荷载效 应、结构刚度、结构强度。
• 2、永久荷载有哪些？ • 3、活荷载有哪些？ • 4、风荷载、地震荷载以什么方向力为主？
其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷 载。如楼面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷
载等。
c.偶然荷载 ——不一定出现，而一旦出现,其值很大而持续时间 较短的荷载。比如爆炸力、撞击力、地震作用 等。 3个重要
概念
一、永久荷载
1. 自重： 一般情况自重是由构件 的具体尺寸和材料的重 度计算。
素砼为22～24KN/m3。
四、单层工业厂房的吊车荷载
梁式吊车由桥架+电（手）动葫芦组成，起重量≤5T。 桥式吊车的规格用起重量（≥5T）来区分，由桥架和小 车组成，桥架沿轨道纵向行走，小车在桥架上横向行走。吊 车的竖向力由自重和最大起重量确定；吊车水平力为制动时 的刹车水平力，大车制动产生纵向水平力，小车制动产生横 向水平力。
风压随离地面高度的增加 而增大，高层建筑的风压 是主要的水平力之一。
影响风荷载的因素：
因地区而异（沿海、内 陆）；同一地区因时间而 异；因房屋高度而异。
同处一幢 18层高层 建筑
0.7kN m2
沿海地区某5m 高单层房屋迎 风面风载
0.22kN m2
七、 地震荷载
地震
地震是以 地面发生 不同强烈 程度的振 动为特征 的一种物 理现象。
五、雪荷载
雪荷载：是由积雪重力作用引起的荷载。 基本雪压：当地50年一遇的最大雪压。 基本雪压见《建筑结构荷载规范》（ GB500092012 ）附表E.5（全国各城市雪压、风压和基本 气温表）
六、风荷载：
风荷载：是由风作用 力引起的荷载。 基本风压：当地空旷 地面离地10m高的50 年一遇的最大风压。 基本风压见《建筑结 构荷载规范》 （ GB50009—2012 ） 附表E.5（全国各城市 雪压、风压和基本气 温表）
第3讲
土木工程荷载
（教材无此内容）
本讲主要内容
重点内容
3.1 荷载的定义
土木工程结构要有能抵御自然或人为的作用力的 能力，因此，了解作用在结构上的荷载有那些、其性 质如何非常重要。 荷载：是指能使结构产生效应的各种原因的总称。 结构抗力（R）—结构或结构构件承受荷载效应的能 力。
q
M
建筑荷载=永久荷载+可变荷载+偶然荷载
F F
中心荷载
偏心荷载
中心荷载与偏心荷载
3.3、 荷载效应 构件截面上 的内力有：轴力、弯矩和剪力。 构件变形有：轴向变形、弯曲变形和剪切变形。 结构刚度：结构构件抵抗变形的能力。 结构强度：结构构件抵抗破坏的能力。 建筑结构设计的目的：使结构构件有足够的刚 度和强度，满足建筑物正常使用的要求和不发 生破坏而倒塌。
吊车荷载（续）
1、桥式吊车纵向水平荷载标准值，应按作用在一边 轨道上所有吊车车轮的最大轮压之和的10%采用。 荷载作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨 道方向一致。 2、桥式吊车横向水平荷载标准值： 1)软钩吊车： ——当额定起重量不大于10t 时，应取12%； ——当额定起重量为16～50t 时，应取10%； ——当额定起重量不小于75t 时，应取8%。 2)硬钩吊车: 应取20%。
震中距
等震线
震中
震源
震级
是地震强弱的级 别，以震源处释 放出来的能量大 小确定。
烈度
是各类建筑物 遭受地震影响 的强烈程度。
一次地震只有一 个震级，随震中 距的远近却有很 多个烈度区。
地震烈度的划分
地震烈度根据震时人、地、物主要宏观标 志划分为12度。
震中区烈度最大。
震中烈度与震级的关系
地震对房屋的破坏主要由水平方向的最大加速度反应引起
3.3、 荷载效应
重要哦
荷载作用于结构或构件上，使结构 或构件产生内力和变形就是荷载效应。
中心荷载 ：上部荷载的重心
作用线与构件的几何中心线重 合称为中心荷载。此时构件中 只受压而不受弯矩。 偏心荷载：上部荷载的重心 作用线偏离构件的几何中心线 称为偏心荷载，此时构件既受 压又受弯矩，偏离的垂直距离， 就是偏心距。
b.工业建筑楼面活荷载：按实际情况考 虑，可采用等效均布荷载代替。 无设备区域，按2.0KN/m2采用。
三、荷载代表值与标准值
• 荷载代表值：是设计验算极限状态所采用的荷载量值，是为便于设计 给荷载规定以一定的量值。如标准值、组合值、频遇值和准永久值。 • 标准值：是荷载的基本代表值，是结构在使用期间，在正常情况下可 能出现的最大荷载值。 • 可变荷载对结构变形的影响不能用他的标准值，也就是1kN的活荷载对 结构变形产生的影响，不会和1kN的恒荷载一样，尤其是在考虑长期变 形的情况时。 • 由于各种可变荷载在概率上不太可能同时出现，如果全部拿标准值 （或者设计值）累加就偏大了。所以根据设计要求的不同，要乘以这 些系数进行折减。 • 荷载组合值:当作用在结构上有两种或者两种以上的可变荷载时，荷载 不可能同时以其最大值出现，此时可采用其荷载组合，取其最不利的 情况进行设计。 • 荷载频遇值：遇到多种荷载组合的频度。 • 荷载准永久值：可变荷载在设计基准期（如50年）内，其超越的总时 间约为设计基准期一半（如25年）的荷载值。 • 组合值、频遇值和准永久值等于标准值乘以相应的系数。
一次里氏5级地震所释放的能量，相当于爆炸2万吨T.N.T炸 药，每增加一级，释放的能量增加31.5倍。
地震荷载：
是指地震对房屋的作用力。 地震引起的地面运动会使房屋在竖向或水平方向产生加速 度反应，其加速度反应值与房屋本身质量的乘积，就形成 地震对房屋的作用力。
北京地区一幢8~9层 用砖填充框架结构， 它的总水平地震荷 载约为其自重的 0.05~0.08倍。
雪荷载
屋面自重
水 平 推 力 风 力
家具及人荷载
墙 自 重
吊顶自重 楼板自重
土 压 力
地下室
地基反力
3.2 工程结构上的荷载类型
荷载分类：永久荷载、可变荷载及偶然荷载。
a.永久荷载 ——指在结构使用期间，其值不随时间变化，
或其变化与平均值相比可以忽略不计的恒 载。如结构自重、土压力、预应力等。
b.可变荷载 ——指在结构使用期间，其值随时间变化，且