荷载与结构设计方法名词解释
（完整版）《荷载与结构设计方法》课后思考题答案
（完整版）《荷载与结构设计⽅法》课后思考题答案《荷载与结构设计⽅法》习题解答1 荷载与作⽤1.1 什么是施加于⼯程结构上的作⽤？荷载与作⽤有什么区别？结构上的作⽤是指能使结构产⽣效应的各种原因的总称，包括直接作⽤和间接作⽤。
引起结构产⽣作⽤效应的原因有两种，⼀种是施加于结构上的集中⼒和分布⼒，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，它们都是直接施加于结构，称为直接作⽤。
另⼀种是施加于结构上的外加变形和约束变形，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、可变作⽤和偶然作⽤；按空间位置变异可分为固定作⽤和⾃由作⽤；按结构反应性质可分为静态作⽤和动态作⽤。
1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？荷载代表值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，频遇值和准永久值。
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和得到。
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和墙后⼟体所处应⼒状态，⼟压⼒可分为静⽌⼟压⼒、主动⼟压⼒和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。
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。
荷载与结构设计方法重点概念总结
荷载与作用荷载一由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
如重力、土压力、水压力、风压力。
作用一能使结构产生效应的各种因素总称为作用。
效应一结构的内力、变形，应力、应变，速度、加速度等。
作用：直接作用一（狭义）荷载：广义荷载间接作用直接作用一一直接作用在结构上的各种荷载间接作用一一能引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素如地震、温度变化、地基不均匀沉降等。
作用的分类：1.按随时间的变异分类。
（1）永久作用：在结构设计基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。
（2）可变作用：在结构设计基准期内其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。
（3）偶然作用：在结构设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。
如地震、爆破。
2.按随空间位置的变异性分类（1）固定作用：在结构空间位置上具有固定的分布。
如结构自重、固定设备的荷载等。
（2）可动作用：在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。
如房屋中的人员、家具荷载，桥梁上的车辆荷载等。
3•按结构的反应分类（1）静态作用：对结构或构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。
如结构自重、土压力、温度变化等。
（2）动态作用：对结构或构件产生不可忽略的加速度。
如地震、风、冲击和爆炸等。
重力1结构自重自重——由地球引力产生的组成结构的材料的重力。
2 土的自重应力土是由土颗粒、水和气组成的三相非连续介质。
土的自重应力为自身有效重力在土体中引起的应力。
雪荷载1雪压：单位地面上积雪的自重。
2基本雪压：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.影响屋面雪压的因素。
（1）风对屋面的影响一漂积作用。
（2）屋面坡度对积雪的影响。
（3）屋面温度对积雪的影响。
楼面和屋面活荷载由于楼面均布活荷载可理解为楼面总活荷载按楼面面积平均，因此一般情况下，所考虑的楼面面积越大，实际平摊的楼面活荷载越小。
故计算结构或构件楼面活荷载效应时，如引起效应的楼面活荷载面积超过一定的数值则应对楼面均布活荷载折减。
荷载与结构设计方法-风荷载
A类是指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，取地面粗糙度指数αA =0.12，梯度风高度 H=T3A 00m。
B类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，
取地面粗糙度指数 αB =0.16，梯度风高度 HTB 350m。 C类是指有密集建筑群的城市市区，取地面粗糙度指数 αC =0.22，梯度风 高度 HTC 400m。
6～11
3
微风
0.6
1.0
渔船渐觉簸动，随风移行每小时 5～6km
树叶及微枝摇动不息，旌旗展开
12～19
4
和风
1.0
1.5 渔船满帆时船身倾于一侧
能吹起地面的灰尘和纸张，树的小枝摇动
20～28
5
清劲风
2.0
2.5 渔船缩帆(即收去帆的一部分)
有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波
29～38
6
强风
3.0
4.0 渔船加倍缩帆，捕鱼须注意风险 大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难
75～88 89～102
11
暴风
11.5
16.0 汽船遇之极危险
陆上很少，有时必有重大损毁
103～117
12
飓风
14
- 海浪滔天
陆上绝少，其捣毁力极大
118～133
<10
1～3 4～6 7～10 11～16 17～21 22～27 28～33 30～40 41～47 48～55 56～63 64～71
0～0.2
0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7 20.8～24.4 24.5～28.4 28.5～32.6 32.7～36.9
荷载与结构设计方法《期末考试复习题》
机密★启用前大连理工大学网络教育学院2018年秋《荷载与结构设计方法》期末考试复习题☆注意事项：本复习题满分共：400分。
一、单项选择题（本大题共24小题，每小题3分,共72分）1、以下几项中属于间接作用的是（）.A．土压力B．离心力C．地震D．风压力答案：C2、我国基本雪压分布图是按照（)一遇的重现期确定的。
A．10年B．30年C．50年D．100年答案：C3、一般而言，震中距越大，烈度越（)。
A．低B．高C．没有影响D．不确定答案：A4、对于常见的永久荷载、楼面活荷载、风荷载、雪荷载、公路及桥梁人群荷载等,一般采用（)荷载模型。
A．平稳二项随机过程B．滤过泊松过程C．泊松过程D．正态分布答案：A5、对水泥混凝土路面，其几何参数的不定性主要指面板厚度的（）。
A．不确定性B．变异性C．差异性D．确定性答案:B6、结构构件或连接因材料强度被超过而破坏属于哪个极限状态范畴（）.A．强度极限状态B．正常使用极限状态C．稳定极限状态D．承载能力极限状态答案:D7、一般情况下，地下室外墙所受的土压力为（）。
A．主动土压力B．被动土压力C．静止土压力D．不能确定答案：C8、在相同基本风压和高度的前提下，( ）地理环境下的风压最小。
A．海岸、湖岸、海岛地区B．中小城镇C．大城市中心D．大城市市郊答案：C9、影响地震反应谱的因素不包括（）。
A．场地条件B．地震烈度C．震级大小D．以上答案都不对答案：B10、根据正常生产条件下结构构件几何尺寸实测数据，进行统计分析时,当实测数据不足，几何参数的概率分布类型可采用（)。
A．正态分布B．泊松分布C．指数分布D．对数分布答案：A11、结构在规定时间内和规定条件下，完成预定功能的概率相同时，可靠指标越大，结构的可靠程度( ）。
A．越低B．越高C．不变D．视情况而定答案：B12、现行结构设计规范普遍采用的是（）。
A．分项系数设计表达式B．概率可靠度的直接设计方法C．单一系数设计表达式D．容许应力法答案：A13、我国建筑结构荷载规范规定的基本风压的地貌为( ）。
荷载与结构设计方法
荷载与结构设计方法荷载与结构设计方法是指在建筑、桥梁、高层建筑等建筑物的设计过程中，对荷载进行分析和结构设计的方法。
荷载是指作用于结构体上的外力、内力和反力等，是结构设计的基础和前提。
荷载与结构设计方法的合理应用可以确保结构的安全可靠性，同时也能够提高建筑物的使用寿命和经济性。
荷载包括静载和动载两种，其中静载是指施加在结构上的恒定力或偏移力，主要有自重荷载、活载、额外荷载和温差荷载等；动载是指施加在结构上的变化力或偶发力，主要有地震荷载、风荷载和运载荷载等。
在荷载分析中，需要根据不同的建筑物类型和设计要求，采用不同的荷载标准进行计算。
在荷载分析中，首先需要确定设计等级和荷载组合，在国家和地方规范中都有相应的规定。
设计等级分为一般建筑、重要建筑和特殊建筑等不同等级，每个等级的结构设计都有相应的要求。
荷载组合是指将不同种类的荷载按照一定的比例相互组合，在设计等级允许的范围内确定结构各部分的荷载。
荷载分析的方法主要有静力分析和动力分析两种。
静力分析是指根据结构和荷载的力学原理进行计算，包括静力平衡、应力、变形和稳定性等方面的计算。
动力分析是指根据结构和荷载的振动特性进行计算，包括地震响应分析、风振分析和振动控制等方面的计算。
在实际工程中，通常需要进行静力和动力分析相结合的综合分析，以确保结构的安全可靠性。
在结构设计中，需要根据特定的荷载情况进行参数确定和材料选择。
参数确定包括截面尺寸、杆件长度、连接形式等方面的确定，材料选择包括材料的强度、刚度、延性和耐久性等方面的选择。
结构设计需要考虑材料的实际性能和使用环境，以及结构的变形和破坏机制，来确定合理的设计方案和构造形式。
荷载与结构设计方法的研究与发展是结构工程学科的重要组成部分。
随着计算机技术和仿真技术的不断发展，荷载与结构设计方法越来越趋向于高效、精确和可靠。
未来的研究方向主要包括荷载的特性分析、结构设计参数的优化、结构的健康监测和结构的可持续性设计等方面。
荷载与结构设计方法
式中，X R ——重现期为R年的雪压值(kN/m2)；
X X
——重现期10年的雪压值(kN/m2)；
1 1
0 0
0——重现期为100年的雪压值(kN/m2)。
1.7
第2章 重力负荷
雪荷载
2.我国基本雪压的分布特点 (1) 新疆北部是我国突出的雪压高值区。 (2) 东北地区由于气旋活动频繁，并有山脉对气流起抬升作用，冬季多降雪天气，同时 气温低，更有利于积雪。 (3) 长江中下游及淮河流域是我国稍南地区的一个雪压高值区。 (4) 川西、滇北山区的雪压也较高。该地区海拔高，气温低，湿度大，降雪较多而不易 融化。但该地区的河谷内，由于落差大，高度相对较低，气温相对较高，积雪不多。 (5) 华北及西北大部地区，冬季温度虽低，但空气干燥。水汽不足，降雪量较少，雪压 一般为0.2～0.3kN/m2。西北干旱地区，雪压在0.2kN/m2以下。 (6) 南岭、武夷山脉以南，冬季气温高，很少降雪，基本无积雪。
因此年最大雪压S(kN/m2)可按下式确定：
S hg
(2-6)
式中，h——年最大积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度(m)。以每年 7 月份 至次年6月份间的最大积雪深度确定；
——积雪密度(t/m3)； g ——重力加速度(9.81m/s2)。
1.6
第2章 重力负荷
雪荷载
为了满足实际工程中某些情况下需要的不是重现期为50年的雪压数据要求，在
cz z
可见自重应力 沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度按直线规律增加，如图 2.1(b)所示。
(a)任意深度水平截面上的土自重应力
(b)自重应力呈线性增加
1.4
图2.1 均质土中竖向自重应力
第2章 重力负荷
《荷载与结构设计方法》
荷载与结构设计方法课程框架说明1.典型建筑工程图示法国的埃菲尔铁塔迪拜塔160层，总高828米，比台北101高出320米。
迪拜塔由韩国三星公司负责营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔。
美国胡佛水坝塞金纳特伯桥（Salginatobel Bridge ），瑞士工程师R.Maillart 于1930年设计。
建筑师们说：“在桥上漫步是一种真正的精神上的享受。
你和高山、白云、蓝天那么靠近，美国旧金山的金门大桥，瑞士工程师O.Ammann于1937年设计。
“它造型优美，比例协调，是桥梁工程的一颗明珠，以致于本世纪的设计师们已无法超越了。
”西班牙塞维利亚阿拉米罗大桥（Alamillo Bridge），圣地亚哥·卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava）于1992年设计。
京珠高速公路洋碰隧道2.若干建筑工程作用、荷载示例（1）风荷载：塔科马吊桥坍塌台风莫拉克袭击台湾（2）地震作用智利大地震（3）上海莲花河畔景苑建筑工程事故南北两排房子间的基坑（地下车库）南北两排房子间的基坑（地下车库）3.本课程的主要内容（1）建筑工程结构构件或体系各种作用和荷载的确定以及计算方法；（2）结构杆件或体系设计值中作用和荷载的组合方法，抗力值的确定考虑的随机因素。
第一章荷载与作用内容提要一、结构上的作用及其分类1、“结构上的作用”的定义2、“结构上的作用”的分类二、荷载分类一、结构上的作用及其分类1、“结构上的作用”的定义⇒施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的原因（地震、基础沉降、温度变化、焊接等）的总称ö施加在结构上的集中力或分布力⇒直接作用（荷载）ö引起结构外加变形或约束变形的原因⇒间接作用2、“结构上的作用”的分类u按随时间的变异分类ö永久作用⇒在结构使用期间，其值不随时间而变化，或其变化值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作用⇒【例如】结构自重，土压力、预加力、基础沉降、焊接、水的浮力、混凝土收缩及徐变作用等ö可变作用⇒在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略不计的作用⇒【例如】安装荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽车荷载、汽车离心力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度作用等ö偶然作用⇒在结构使用期间，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（地震力和地震加速度等）、爆炸、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用等【思考题】水压力属于何种作用？v按随空间位置的变异分类ö固定作用⇒在结构空间位置上具有固定的分布【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ö可动作用⇒在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布【例如】工业与民用建筑楼面上的人员荷载、吊车荷载等w按结构的反应分类ö静态作用⇒不使结构或结构构件产生加速度，或产生的加速度可以忽略不计【例如】结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载等ö动态作用⇒使结构或结构构件产生不可忽略的加速度【例如】地震、吊车荷载、设备振动、作用于高耸结构上的风荷载等二、荷载分类ð按作用时间的长短和性质ö永久荷载⇒在结构使用期间，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，且其变化值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。
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1.作用：能使结构产生效应(内力、应力、位移、应变等)的各
种因素总称为作用。
2.地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。
3.承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适于继
续承载的变形,这种状态称为承载能力极限状态。
4.单质点体系：当结构的质量相对集中在某一确定位置，可将
结构处理成单质点体系进行地震反映分析。
5.基本风压：基本风压是根据全国各气象站50年来的最大风
速记录，按基本风压的标准要求，将不同高度的年最大风速统一换算成离地面10m的最大风速按风压公式计算得的风压。
6.结构可靠度：结构可靠性的概率量度。
结构在规定时间内，
在规定条件下，完成预定功能的概率。
7.荷载代表值：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。
8.基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录经统计得到的
在结构使用期间可能出现的最大雪压。
9.路面活荷载：路面活荷载指房屋中生活或工作的人群、家具、
用品、设备等产生的重力荷载。
10.土的侧压力：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。
11.静水压力：静水压力指静止的液体对其接触面产生的压
力。
12.混凝土徐变：混凝土在长期外力作用下产生随时间而增长
的变形。
13.混凝土收缩：混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种
现象叫混凝土收缩。
14.荷载标准值：是荷载的基本代表值，其他代表值可以在标
准值的基础上换算来。
它是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，是建筑结构在正常情况下，比较有可能出现的最大荷载值。
15.荷载准永久值：结构上经常作用的可变荷载，在设计基准
期内有较长的持续时间，对结构的影响类似于永久荷载。
16.结构抗力：结构承受外加作用的能力。
17.可靠：结构若同时满足安全性、适用性、耐久性要求，则
称结构可靠。
18.超越概率：在一定地区和时间范围内，超过某一烈度值的
烈度占该时间段内所有烈度的百分比。
19.震级：衡量一次地震规模大小的数量等级。
是地震本身强
弱程度的等级，震级的大小表示地震中释放能量的多少。
20.雷诺数: 惯性力与粘性力的比。
21.脉动风: 周期小于10min的风，它的强度较大，且有随机
性，周期与结构的自振周期较接近，产生动力效应，引起顺风向风振。
22.平均风: 周期大于10min的风，长周期风，该类风周期相
对稳定，周期远离结构的自振周期，不发生共振，产生静力效应。
23.结构风效应: 由风力产生的结构位移、速度、加速度。
既
风力作用在结构上结构产生的反应。
24.风压: 风以一定速度向前运动，遇到建筑物对建筑物产生
的压力。
25.雪压: 单位面积地面上积雪的自重。
26.结构的自重: 是由地球引起的具有质量的材料重力。
27.偶然荷载: 在设计基准期内不一定出现，一旦出现其值很
大持续时间较短的荷载。
28.直接荷载：直接作用在结构上的各种荷载。
受力物体与施
力物体相互接触，有形荷载。
29.震级: 一次地震的强烈等级。