《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。

受到墙体可能的移动方向、墙后填土的性质、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。

2.土压力如何分类？分为几类？举例说明。

根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。

3.朗肯土压力的基本假设：（1）对象为弹性半空间土体；（2）不考虑挡土墙及回填土的施工因素；（3）挡土墙墙背竖直、光滑，填土面水平，无超载。

4.静水压力可能导致结构物的滑动或倾覆；动水压力的作用可能引起结构物的振动，甚至使结构物产生自激振动（同风第四章）或共振。

5.修筑在流水中的结构物，在确定流水对结构物的荷载时，为什么考虑较多的是正应力？

切应力只有在水高速流动时才能表现出来；正应力是由于水的重量和水的流速方向发生改变而产生的，当水流过结构物时，水流的方向会被结构物的构件改变。

6.如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波长以内，这种破碎波就称为近区破碎波。（Y）

7.请简述土的冻胀原理，土的冻胀对结构物产生何种作用？

（1）冻胀力：在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，这个力称为冻胀力。

（2）冻土：具有负温度或零温度，其中含有冰，且胶结着松散固体颗粒的土，称为冻土。（3）对建筑物：造成不同程度的冻胀破坏，表现在冬季低温时结构物开裂、断裂，严重者造成结构物倾覆等；春融期间地基沉降，对结构产生形变作用的附加荷载。

（4）影响冻土的因素：土颗粒的大小和土颗粒外形。

（5）冻胀原理：土体产生冻胀的主要因素是水分、土质和负温度，即土中含有足够的水分、水结晶成冰后能导致土颗粒发生位移、有能够使水变成冰的负温度。水分由下部土体向冻结锋面迁移，使土在冻结面上形成了冰夹层和冰透镜体，导致冻层膨胀。

第四章风荷载

1、基本风压的定义：按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压。

2、基本风压应符合以下五个规定

A标准高度的规定：以10m高为标准高度。B地貌的规定：按空旷平坦地貌而定。C 公称风速的时距：时距为10分钟。D最大风速的样本时间：取一年作为最大风速的样本时间。E基本风速的重现期：五十年为重现期。

3、计算顺风向风效应时，为什么要区分平均风和脉动风？

在风的顺风向风速时程曲线中，包括两种成分：一种是长周期成分，其值在10min以上；另一种是短周期成分，一般只有几秒。根据这个特点，把顺风向的风效应分解为平均风和脉动风。

脉动风是引起结构顺风向振动的主要原因。

4、说明风载体型系数μs，风压高度变化系数μz，风振系数β的意义。

一般结构物所受的风压不能够按“风速与风压”的关系式W=Wm-Wb=1/2pv2=rv2/2g直接计算，而需对其进行修正，其修正系数与结构物的体型有关，故称风载体型系数。

任意粗糙度任意高度处的风压力Wa(z)将与其标准粗糙度下标准高度处的基本风压之比定义为风压高度系数。

其一为平均风压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。由于在结构的风振计算中，一般往往是第1振型起主要作用，因而我国与大多数国家相同，采用后一种表达形式，即采用风振系数。

5、在什么条件下需考虑结构横风向风效益？

对于一些细长的柔性结构，例如高耸塔架、烟囱、缆绳等。产生横风向风振（与结构截面形状及雷诺数有关）

6、顺风向脉动风效应：对于一般竖向悬臂形结构均可仅考虑结构第一振型的影响。

第五章地震

1、地震按其产生原因可分为：火山地震、陷落地震、构造地震。

2、陷落地震：地下空洞突然塌陷而引起的地震。