荷载与作用
作用(或荷载)与作用(或荷载)效应组合
表4.3.1-1 各级公路桥涵的汽车荷载等级
三级公路公路 — II级
注： 本表编号1中 ， 当钢桥采用钢桥面板时 ， 永久作用效应分 项系数取1. 1； 当采用混凝土桥面板时 ， 取1.2。
表4. 1.6 永久作用效应的分项系数
混凝土和圬工结构重力（包括附加重力）
对结构的承载能力 有利时
对结构的承载能力 不利时
混凝土和圬工结 构
钢结构重力（包括结构附加重力）
混凝土的收缩及徐变作用
关于公式（4. 1.6- 1） 、（4. 1.6-2） 中的作用效应组合系数ψc， 在多数情况下 ， 桥涵结构上往往同时作用多个 荷载 ， 但是本规范确定的恒载分项系数、汽车荷载分 项系数以及赖以建立这些系数的可靠度指标 ， 是在只 有恒载和汽车荷载作用的最基本组合下确定的 ， 当结 构上作用着多于上述荷载时 ， 综合荷载效应最大值的 统计规律也发生相应的变化 ， 从而影响了结构可靠度 指标和恒载、汽车荷载分项系数的取值 。 因此 ， 在保 持可靠度指标、恒载和汽车荷载分项系数不变的情况 下 ， 对多个可变荷载参与效应组合时 ， 引入其值小于 1.0的荷载效应组合系数ψc对荷载标准值效应作等值折 减 。组合系数γc是针对可变荷载效应的不同比值 ， 通过 优化方法确定的 ， 它随参与组合的可变荷载的增加而 减小 ， 本规范给出的ψc值是经优化计算后适当提高的 数值。
汽车荷载在公路工程结构中通常被视为主导的可变作 用 ， 在设计表达式中与永久作用一样单独列出。在桥梁设计中 ， 汽车荷载分项系数按不同的作用效应 组合采用 。 当某个可变作用对结构或结构构件确实起 到主导影响（在同类效应中其值超过汽车效应） ， 则 其分项系数宜采用该作用效应组合的汽车荷载分项系 数 。对于专为承受某作用而设置的结构或装置 ， 如钢 桥的风构 ， 设计时风荷载可被视为主导作用 ， 其分项 系数取与汽车荷载同值 。但当风荷载参与与其他荷载 组合时 ， 以往将该组合作为“ 附加组合 ”考虑 ， 同时， 风荷载计入瞬时脉动风压的影响 ， 比原规范有较大增 加 ， 其分项系数只能取1. 1。
建筑结构上的荷载与作用
高湿度环境会加速建筑材料的腐蚀，如木材腐朽、金属锈蚀等。
腐蚀环境对结构影响
化学腐蚀
01
建筑物处于腐蚀性环境中，如酸雨、盐碱地等，会导致建筑材
料的化学腐蚀。
电化学腐蚀
02
不同金属间存在电位差，会导致电化学腐蚀的发生，如钢筋在
混凝土中的锈蚀。
生物腐蚀
03
微生物、昆虫等生物活动会对建筑材料造成破坏，如木材被白
智能化技术是当前科技发展的热点之 一，其在建筑结构工程领域的应用前 景广阔。通过引入智能化技术，可以 实现建筑结构的自适应、自修复和智 能化管理，提高结构的安全性和可靠 性。
随着环保意识的不断提高，绿色环保 理念将在建筑结构工程中得到更广泛 的推广和应用。在未来的发展中，应 注重环保材料的选择、节能减排措施 的实施以及建筑废弃物的回收利用等 方面，推动建筑结构工程向更加环保 、可持续的方向发展。
荷载分类
根据荷载的性质和变化规律，可分为 静力荷载和动力荷载；根据荷载的作 用时间和变化特点，可分为永久荷载 、可变荷载和偶然荷载。
作用在建筑结构上的力
风力
风对建筑结构产生的压力或吸 力，是可变荷载的一种。
雪荷载
积雪对建筑结构产生的压力， 是可变荷载的一种。
重力
建筑结构自身重量产生的重力 ，是永久荷载的主要来源。
影响
风荷载会对建筑物的稳定性和安全性 产生影响，特别是在高层建筑、大跨 度桥梁等结构中，风荷载的作用更加 显著。
雪荷载
定义
雪荷载是指降雪在建筑物顶部或屋面上堆积 产生的荷载。
影响
雪荷载会对建筑物的屋顶结构和承重墙等产生压力 ，可能导致结构变形或破坏。
计算方法
雪荷载的计算需要考虑降雪量、雪的密度、 建筑物的形状和坡度等因素，通常采用规范 规定的公式进行计算。
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。
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。
荷载与作用
荷载与结构设计(前六章)知识点熊茂翔(哈尔滨工业大学威海) 摘要：荷载与结构设计课程主要讨论工程荷载特性和研究结构可靠度、稳定性问题。
课程讲解过程主要强调后者，导致学生明白了结构可靠度的问题，却不甚了解工程荷载的种类及其特点的尴尬现状。
此篇论文，以清晰、准确的方式集中归纳了各荷载章节的知识点，补充了老师教学过程中的非主观短板，也可以让同学从基本理论、基本概念、基本模式上理解知识点，打好三基，将认识和理解深入贯彻。
关键词：荷载与结构设计；知识点归纳；地震；风荷载；Load and structural design (the first six chapters) knowledgegeneralizations (Xiongmaoxiang)Abstract: Load and structure design course mainly discuss engineering load characteristics and research structure reliability and stability problem. Course interpretation process, resulting in the latter basically emphasize students understand the structure reliability problems, but does not understand very engineering load species and characteristics of embarrassing situation. This paper, based on clear and accurate manner concentrated summarizes the knowledge of various load chapters, added the teacher in the teaching process of the subjective short board, also can let students from the basic theories, basic concept, the basic mode of knowledge, understanding, will play good sanki deep-going understanding and the understanding.1. 荷载与作用1.1工程结构工程建筑物中以各种工程材料建成的能承受荷载或其他作用的构件的组合体。
《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答
《工程荷载与可靠度设计原理》习题解答1 荷载与作用1、1 什么就是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？结构上的作用就是指能使结构产生效应的各种原因的总称,包括直接作用与间接作用。
引起结构产生作用效应的原因有两种,一种就是施加于结构上的集中力与分布力,例如结构自重,楼面的人群、家具、设备,作用于桥面的车辆、人群,施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等,它们都就是直接施加于结构,称为直接作用。
另一种就是施加于结构上的外加变形与约束变形,例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应,温度变化引起结构约束变形产生的内力效应,由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都就是间接作用于结构,称为间接作用。
“荷载”仅指施加于结构上的直接作用;而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。
1、2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用与偶然作用;按空间位置变异可分为固定作用与自由作用;按结构反应性质可分为静态作用与动态作用。
1、3 什么就是荷载的代表值？它们就是如何确定的？荷载代表值就是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值,工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值:标准值,组合值,频遇值与准永久值。
荷载可根据不同设计要求规定不同的代表值,其中荷载标准值就是荷载的基本代表值,其它代表值都可在标准值的基础上考虑相应的系数得到。
2 重 力 作 用2、1 成层土的自重应力如何确定？地面以下深度z 处的土体因自身重量产生的应力可取该水平截面上单位面积的土柱体的重力,对于均匀土自重应力与深度成正比,对于成层土可通过各层土的自重应力求与得到。
2、2 土压力有哪几种类别？土压力的大小及分布与哪些因素有关？根据挡土墙的移动情况与墙后土体所处应力状态,土压力可分为静止土压力、主动土压力与被动土压力三种类别。
土的侧向压力的大小及分布与墙身位移、填土性质、墙体刚度、地基土质等因素有关。
第一章 荷载与作用
3、偶然作用（accidental action）
在结构设计基准期内，不一定出现，但一旦出现，其量值很大且持续时间 较短的作用。
【例如】 地震作用、爆炸、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用等。
§1.2 作用的分类 【注意】
由于可变作用的变异性比永久作用的变异性大， 可变作用的相对取值应比永久作用的相对取值大；
构上的集中力和分布力引起的直接作用有明显的变异性，在 设计时为了便于取值，通常是考虑荷载的统计特征赋予一个 规定的量值，这个量值称为荷载代表值。工程建设相关的国 家标准给出了荷载四种代表值：标准值、组合值、频遇值和 准永久值；
荷载标准值（standard value） ：荷载在结构使用期间
可能出现的最大值，是荷载的基本代表值。
另外由于偶然作用的出现概率较小，结构抵抗偶然
作用的可靠度要求可比抵抗永久作用和可变作用的
可靠度低。
§1.2 作用的分类
二、按随空间位置的变异分类—固定作用、自由作用
1、固定作用（fixation action）
在结构空间位置上具有固定的分布，其值可能具有随机性。
【例如】工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载、结构构件自重等。
} }
结构工程基础知识
结构工程专门知识
§1.1 工程荷载与作用
工程结构（Engineering Structures）:采用建筑材料（混 凝土、钢、木等）建造的能够承受各种作用的结构体系 （房屋、道路、桥梁、隧道、堤坝等工程设施）。
首先应满足自身功能要求; 其次工程结构需要形成一个坚实的骨架，承受使用过程中可能出 现的各种环境作用。
§1.3 荷载代表值
对一些可以放松正常使用功能控制要求的，例
如二级裂缝控制等级的预应力构件，可采用荷 载效应准永久组合；在控制钢筋混凝土受弯构 件挠度时，也要考虑荷载效应准永久组合对刚 度有降低的影响，此时可以通过荷载效应标准 组合和准永久组合弯矩设计值的比值确定刚度 的折减系数；
荷载和作用的区别
"荷载"和“作用”的区别《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第1.0.4条规定：建筑结构设计中涉及的作用应包括直接作用(荷载)和间接作用。
本规范仅对荷载和温度作用作出规定，有关可变荷载的规定同样适用于温度作用。
这里涉及到“作用”的概念，很多人并未深究过上述条款"荷载"和“作用”的含义，土木君今天就和大家一起聊聊这个问题。
什么是“作用”呢？结构或构件上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称。
引起结构产生作用效应的原因有两种：（1）施加于结构上的集中力和分布力，常见的有结构自重，作用于楼面的人群、家具、设备，屋面活荷载、屋面积灰荷载、车辆荷载、吊车荷载、设备动力荷载、水压力、土压力以及风、雪、裹冰、波浪等自然荷载。
它们都是直接施加于结构，我们一般用“荷载”一词来表达。
（2）施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降等导致结构外加变形引起的内力效应，材料收缩和徐变或温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都是间接作用于结构，作用效应常与结构本身特征和所处环境有关。
也就是说施加于结构上的直接作用，直接以力的形式作用于结构的效应才称之为荷载，不是直接以力的形式而是通过外加变形和约束变形施加于结构上，同样对结构产生内力的间接作用，其实不叫荷载，只是我们私下里还习惯的说“温度荷载”、“地震荷载”。
这一点在各规范里均有体现，如《建筑结构荷载规范》第3.1.1条：建筑结构....包括楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。
并未出现温度荷载的称谓。
同样在《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第2.1.4条规定：地震作用是由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。
也未出现地震荷载的称谓。
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第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
➢ 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，统称为结构上的作用。
7
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
➢ 从定义来看，作用包括两类：一个是力（集中力或分布力）， 另一个是引起结构变形的原因（外加变形或约束变形）。
作用
直接作用 间接作用
23
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 3、作用分类—按结构动力反应分类
判断下列作用属于动态的还是静态的
➢ 停在桥中间的汽车 ➢ 在桥梁上呼啸而过的火车 ➢ 吹在砖混结构上的风 ➢ 吹在高耸结构上的风
24
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
4、作用分类—按作用方向分类
竖向作用
水平作用
➢ 竖向作用 ➢ 水平作用
三、荷载代表值
➢ 每个数都不仅代表 它自己，背后都有 统计工作和复杂运 算
➢ 他不是一个人
27
第1章 荷载与作用
三、荷载代表值
荷载代表值的分类
➢ 进行结构或构件设计时，要根据不同的设计目的和要 求，对荷载采用不同的代表值，以便更准确地反映它 在设计中的特点。
标准值
荷载代表值
频遇值 组合值
准永久值
➢ ②车辆活载：主要是铁路或公路车辆的荷载，包括工业厂房的 行车（俗称天车）。
16
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用
➢ 工业 厂房 的行 车
17
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用
➢ 公路 车 辆
荷载
18
第1章 荷载与作用
11
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
➢ 间接作用：引起结构外加变形或约束变形的原因称为间接作用。
混凝土 收缩
温度 变化
地震
地基
间接
焊接
变形
作用
变形
12
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
➢ 温度 变化 的变 形作 用
13
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
1、作用分类—按时间变异：永久作用 ➢ （1）恒载（永久荷载）：指使用期间永久施加在结构上，其值
二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用 ➢ ③风载：风是由大气压力不等引起的空气运动。 ➢ 由风的运动而施加在墙面或结构上的压力称为风载。
19
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：偶然作用
➢ （3）偶然荷载：在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。
不随时间变化的荷载。
14
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
1、作用分类—按时间变异：可变作用 ➢ （2）活载（可变荷载）：指在使用期间施加在结构上，其值可
随时间变化或移动的荷载。 ➢ ①使用活载：包括楼面活载、屋面活载。
15
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用
➢ 固定作用 ➢ 自由作用
结构自重
车辆荷载
固定设备
吊车荷载
22
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 3、作用分类—按结构动力反应分类
➢ 静态作用：自重、土压力、雪荷载 ➢ 动态作用：以一定速度通过桥梁的汽车、地震
作用、爆炸力
➢ 两点说明： ➢ 动态作用更不利，设计时×动力系数 ➢ 划分静态作用和动态作用的原则，不在于作用本身是否具有 动力特征，而主要在于它是否使结构产生不可忽略的加速度。
各专业 课程学习
荷载
荷载分 项系数
材料抗力
可靠度设计法
材料分项系数
4
第1章 荷载与作用
一、结构设计过程
➢ 1、建立合理的力学计算模型（手算简化模型或者有限元建模）
5
第1章 荷载与作用
一、结构设计过程
➢ 2、合理准确地确定计算模型上的荷载 ➢ 3、计算荷载效应（如内力、变形、裂缝等） ➢ 4、根据具体情况对所计算的内力进行组合和调整（如强柱弱梁） ➢ 5、进行承载力计算并采取适当的构造措施 ➢ 6、绘制施工图
➢ 荷载标准值：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。
➢ 概率分布曲线（阴影面积为保证率） ➢ 一般取95%保证率的荷载值为标准值
Q(t)
fQT
p 1, r 50, 1 pk
o
O
平均值
Qk
QT
Tt
30
第1章 荷载与作用
三、荷载代表值 1、标准值
➢ 取值方法 ➢ ①分位值取值法：标准值为设计基准期内最大作用概率分布的
某一分位值。
➢ 荷载标准值是通过两个步骤得到的： ➢ ①根据设计基准期内的最大荷载给出概率分布函数； ➢ ②在这个函数上取一个分位值。
28
第1章 荷载与作用
三、荷载代表值
荷载代表值的分类 ➢ 《荷载规范》规定： ➢ 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。
29
第1章 荷载与作用
三、荷载代表值
1、标准值
考核方式
考查课
成绩组成： 1、由平时表现成绩（出勤、课堂讨论、笔记等）占20%； 2、平时小测验成绩占10%； 3、作业成绩占20%； 4、综合测试成绩占50%。
第1章 荷载与作用
2
第1章 荷载与作用
一、结构设计原理
➢独 木 桥 的 启 示
3
第1章 荷载与作用
一、结构设计原理
荷载效应S≤结构抗力R
结构自重 雪荷载
风荷载
水平地震作 用
25
第1章 荷载与作用
三、荷载代表值
➢ 准确地确定荷载需要用统计学方法 ➢ ①麻烦②数据不全③没必要 ➢ 规定一些具体的数：混凝土自重25kN/m3 ➢ 这些具体的数就是代表值
Q(t)
fQT
p 1, r 50, 1
o
Tt O
pk
平均值
Qk
QTLeabharlann 26第1章 荷载与作用
有外力
和结构本身 特性无关
没有外力
和结构本身 特性有关
8
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
➢ 直接作用：直接施加在结构上的集中力和分布力。
水压力 土压力
车辆 风或浪
自重
直接 作用
浮冰撞 击
9
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
➢车 辆 荷 载
10
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
➢防 护 堤 的 防 浪 墙
➢ 包括：地震作用、爆炸力、 台风、船只或漂流物等
➢ 美国世贸中心大厦 （撞击起火倒塌）
20
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：偶然作用
➢ 佛山九江 大桥被撞
➢ 百米墙面 坠入江中
21
第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
2、作用分类—按空间位置变异分类
固定作用
自由作用