荷载极限状态设计例题
例题2、荷载组合
• 注：当为可变荷载控制时，由于风载、吊 当为可变荷载控制时，由于风载、 车荷载的弯矩值较大， 车荷载的弯矩值较大，应分别作为第一可 变荷载考虑。 变荷载考虑。
当永久荷载控制时： 当永久荷载控制时：
永久荷载控制 组合
M = 1.35 × 20 + 1.4 × 60 × 0.6 + 1.4 × 0.7 × (3 + 9 + 22) = 110.72 KN ' m
附：钢结构设计规范规定：主梁计算时，由检修材 钢结构设计规范规定：主梁计算时， 料所产生的荷载乘以折减系数0.85 料所产生的荷载乘以折减系数
qk = 10 × 3.9 × 0.85 = 33.15 KN / m
1 2 1 2 M = 1.2 × g k l + 1.3 × qk l 8 8 1 1 2 = 1.2 × × 3 × 9 + 1.3 × × 33.15 × 92 8 8 = 472.79 KN ' m
上人屋面活载标准值为2.0 KN / m 2 ，组合值系 上人屋面活载标准值为 数取0.7 数取
• 解：查表知：楼面活载标准值为2.0 KN / m 2 查表知：楼面活载标准值为
S = SGK + SQ1K + ∑ Ψ ci SQiK
i= 2
屋面 活载 恒载 楼面 活载
n
= 2.5 ×18 + 2.0 × 17 × 0.6 + 2.0 × 0.7
可变荷载效应控制组合： 可变荷载效应控制组合： 考虑一个 最大荷载
M = 1.2 × 8 + 1.4 × 50 = 79.6 KN ' m M = 1.2 × 8 + 0.9 × (1.4 × 50 + 1.4 × 4) = 77.64 KN ' m
第七章荷载组合例题
荷载效应组合计算算例【例1】条件：某工厂工作平台静重5.4kN/m2，活载2.0kN/m2。
要求：荷载组合设计值。
【例2】条件：对位于非地震区的某大楼横梁进行内力分析。
已求得载永久荷载标准值、楼面活荷载标准值、风荷载标准值的分别作用下，该梁梁端弯矩标准值分别为：M=10kN-m、M=12kN-m、M=4kN-m。
楼面活荷载的组合值系数为0.7,风荷Gk Q1kQ2k载的组合值系数为0.6。
要求：确定该横梁载按承载能力极限状态基本组合时的梁端弯矩设计值M。
【例3】条件：有一在非地震区的办公楼顶层柱。
经计算,已知在永久荷载标准值、屋面活荷载标准值、风荷载标准值及雪荷载标准值分别作用下引起的该柱轴向力标准值为：N二40kN、N二12kN、N二4kN、N二l kN。
屋面活荷载、风荷载和雪荷载的组GkQkwkSk合值系数分别为：0.7、0.6、0.7。
要求：确定该柱在按承载能力极限状态基本组合时的轴向压力设计值N。
【例4】悬臂外伸梁，跨度l=6m,伸臂的外挑长度a=2m,截面尺寸b x h=250mm x500mm，承受永久荷载标准值g二20kN/m，可变荷载标准值q二10kN/m，组合系数0.7。
kk求AB跨的最大弯矩。
1.解：（1）以永久荷载控制，静载分项系数取1.35，活载分项系数取1.4，荷载组合值系数0.7，1.35X5.4+1.4X0.7X2=9.25kN/m2（2）以可变荷载控制，荷载组合设计值为静载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4，1.2X5.4+1.4X2=9.28kN/m2本题关键在于荷载分项系数及组合值系数取值的问题，从直观看题，永久荷载大于可变荷载2.7倍，容易误解为当属永久荷载控制。
实则不然，经轮次试算比较，本题仍应由可变荷载控制。
2.解：（1）当可变荷载效应起控制作用时M=1.2X10+1.4X12+1.4X0.6X4=32.16kN•mM=1.2X10+1.4X0.7X12+1.4X4=29.36kN•m（2）当永久荷载效应起控制作用时M=1.35X10+1.4X0.7X12+1.4X0.6X4=28.62kN•m取大值M=32.16kN•m3.解：屋面活荷载不与雪荷载同时组合。
第十讲极限状态、荷载效应组合
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：
基本组合
可变荷载效应控制的组合
永久荷载效应控制的组合
荷载组合的效应设计值 荷载分项系数
组合值系数
S
m
S
S
正常使用极限状态： 1)影响正常使用或外观的变形； 2)影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）； 3）影响正常使用的振动； 4）影响正常使用的其他特定状态。
6.6.2 荷载效应的设计值
荷载设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
目的：考虑荷载的变异性对结构或构件的影响；
保证极限状态时，结构的可靠性。 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现 的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别 进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组 合进行设计。
1)结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； 2)结构、结构构件或其连接因超过材料强度而破坏，
或因过 度的塑性变形而不能继续承载；
3)结构转变为机动体系； 4）结构或结构构件丧失稳定 5）地基丧失承载能力而破坏。
2、正常使用极限状态： 是指对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项
限值的状态。它表明了结构的适用性和耐久性。 当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了
频遇值系数
准永久值系数 （3）准永久组合
S
Sm
S
n
S
d j1 Gjk
f 1 Q1K i2 qi QiK
S
Sm
n
S
d j1 Gjk i1 qi QiK
荷载 风 雪
《荷载与结构设计方法》试题 参考答案1
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1一、填空题（每空1分，共20分）1．作用按时间的变异分为:永久作用，可变作用，偶然作用_2． 影响结构抗力的因素有：材料性能的不定性，几何参数的不定性，计算模式的不定性.. 3．冻土的四种基本成分是_固态的土颗粒，冰，液态水，气体和水汽.4．正常使用极限状态对应于结构或者构件达到_正常使用或耐久性能_的某项规定限值. 5． 结构的可靠性是_安全性，适用性，耐久性__的总称.6．结构极限状态分为_承载能力极限状态，正常使用极限状态_.7． 结构可靠度的确定应考虑的因素，除了公众心理外，还有结构重要性，社会经济承受力，结构破坏性质二.名词解释(10分)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（3分）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分）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分）三.简答题. (共20分)1. 结构抗力的不定性的影响有哪些?答：①结构材料性能的不定性、②结构几何参数的不定性、③结构计算模式的不定性。
（每点1分）2. 基本风压的5个规定.答：基本风压通常应符合以下五个规定。
①标准高度的规定。
我国《建筑结构荷载规范》规定以10m 高为标准高度。
②地貌的规定。
我国及世界上大多数国家规定，基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。
③公称风速的时距。
规定的基本风速的时距为10min 。
④最大风速的样本时间。
我国取1年作为统计最大风速的样本时间。
⑤基本风速的重现期。
我国规定的基本风速的重现期为30年。
（每点1分）(5)3. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6)答：①地震震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。
②地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。
③一次地震发生，震级只有一个，然而在不同地点却会有不同的地震烈度，但确定地点上的烈度是一定的，且定性上震级越大，确定地点上的烈度也越大。
人防荷载组合
图5.1.4 人防荷载组合5.1.4.1 考虑人防荷载作用的极限状态防空地下室结构在确定等效静荷载标准值和永久荷载标准值后，其承载力设计应采用下列极限状态设计表达式：式中：γ0——结构重要性系数，可取1.0；γG——永久荷载的分项系数，当其效应对结构不利时可取1.2，有利时可取1.0；γQ——等效静荷载分项系数，可取1.0；S Gk——永久荷载效应标准值；S Qk——等效静荷载效应标准值；R——结构构件承载力设计值。
5.1.4.2 人防荷载组合（1）梁、顶板人防荷载组合①1.2DL+1.0顶板常规武器荷载②1.0DL+1.0顶板常规武器荷载③1.2DL+1.0顶板核武器荷载④1.0DL+1.0顶板核武器荷载（2）地下室外墙人防荷载组合① 1.2DL+1.0顶板常规武器荷载② 1.0DL+1.0顶板常规武器荷载③ 1.2DL+1.0顶板核武器荷载④ 1.0DL+1.0顶板核武器荷载⑤ 1.2DL+1.0侧土压力+1.0侧水压力+1.0顶板常规武器荷载+1.0常规武器外墙/临空墙荷载⑥ 1.0DL+1.0侧土压力+1.0侧水压力+1.0顶板常规武器荷载+1.0常规武器外墙/临空墙荷载⑦ 1.2DL+1.0侧土压力+1.0侧水压力+1.0顶板核武器荷载+1.0核武器外墙/临空墙荷载⑧ 1.0DL+1.0侧土压力+1.0侧水压力+1.0顶板核武器荷载+1.0核武器外墙/临空墙荷载⑨ 1.0侧土压力+1.0侧水压力+1.0常规武器外墙/临空墙荷载⑩ 1.0侧土压力+1.0侧水压力+1.0核武器外墙/临空墙荷载⑪ 1.0侧土压力+1.0侧水压力（3）地下室内墙人防荷载组合①1.2DL+1.0顶板常规武器荷载②1.0DL+1.0顶板常规武器荷载③1.2DL+1.0顶板核武器荷载④1.0DL+1.0顶板核武器荷载（4）临空墙人防荷载组合①1.2DL+1.0顶板常规武器荷载②1.0DL+1.0顶板常规武器荷载③1.2DL+1.0顶板核武器荷载④1.0DL+1.0顶板核武器荷载⑤1.2DL+1.0顶板常规武器荷载+1.0常规武器外墙/临空墙荷载⑥1.0DL+1.0顶板常规武器荷载+1.0常规武器外墙/临空墙荷载⑦1.2DL+1.0顶板核武器荷载+1.0核武器外墙/临空墙荷载⑧1.0DL+1.0顶板核武器荷载+1.0核武器外墙/临空墙荷载⑨1.0常规武器外墙/临空墙荷载⑩1.0核武器外墙/临空墙荷载（5）门框墙人防荷载组合①1.0常规武器门框墙荷载②1.0核规武器门框墙荷载（6）窗井墙人防荷载组合①1.0常规武器窗井墙荷载②1.0核规武器窗井墙荷载（7）地下室底板人防荷载组合①1.2DL+1.0底板核武器荷载②1.0DL+1.0底板核武器荷载。
荷载与结构设计方法2019试题及答案
一、单选题（题数：10，共 60.0 分）1计算玻璃幕墙的钢结构支撑时，（）对局部体型体型进行折减？构件的从属面积（不大于25m2）越大，折减系数越（）？（6.0分）6.0分正确答案： C我的答案：C2我国规范现阶段采用的设计方法属于？（6.0分）6.0分半概率的极限状态设计法正确答案： B我的答案：B 答案解析：3我的名字是什么？（6.0分）6.0分正确答案： A我的答案：A4下列一组数是某一荷载的标准值、频遇值、准永久值和组合值，根据它们之间的大小关系，判断那个是标准值？（6.0分）6.0分正确答案： B我的答案：B 答案解析：5抗力包括四个层面，其中对验算框架结构的层间位移角属于（）层面（6.0分）0.0分•D、截面内某一点的抗力正确答案： A我的答案：C答案解析：6某单跨双坡屋面，屋面积雪分布系数如下图所示，已知当地的基本雪压为1.0 kN/m2，则计算屋面檩条时，所应采用的屋面雪压应为（）kN/m2。
（6.0分）6.0分•A、正确答案： D我的答案：D 答案解析：7已知某建筑墙面的风荷载体型系数为0.8，则计算该墙面上的玻璃幕墙，所采用的局部风压体型系数可能为（）？（6.0分）6.0分0.6正确答案： A我的答案：A答案解析：8某建筑结构，如果有5年里的雪荷载超过0.5kN/m2，则此值是雪荷载的（）。
（6.0分）6.0分正确答案： C我的答案：C答案解析：9下列各项中，哪种情况下一般不必采用预应力技术？（6.0分）0.0分正确答案： C我的答案：B答案解析：10某金工车间在计算次梁时，楼面等效均布活荷载为10 kN/m2 ，则计算板和主梁时的楼面均布活荷载分别为（）kN/m2？（6.0分）0.0分14，9后穿束线型定位比较准确正确答案： ABD我的答案：AB2下列各项中，哪些会产生吊车横向水平荷载？（2.0分）2.0分小车加速度正确答案： AC我的答案：AC3下列各种作用中，全部属于静荷载的是。
荷载与结构设计原理-试卷及答案-B
C.偶然状况
D.随机状
况
6.下列各项中，何项不属于超过正常使用极限状态的情形？（D）
A.影响正常使用的振动
B.影响正常使用或外观的变形
C.混凝土构件的裂缝宽度超过规定的限值
D.结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载
7.对于永久荷载效应对结构或构件的承载能力不利的情况，若永久荷载
效应在极限状态设计表达式中起控制作用时，荷载分项系数取下列何
西南科技大学城市学院课程考试
《荷载及结构设年第2学期
任课教师： 周小林 级： 土木12级
本试卷共6道大题，满分100分。
课程代码：050041
考 试 形 式：开卷( ) 闭卷 (√)
适用专业年
一、单项选择题（2×12=24分）
1.地震按其成因可划分为四种类型，其中分布最广，危害最大的是
2. 某5层钢筋混凝土框架结构办公楼，位于四川省绵阳市游仙区，底 层层高4.2m,其余各层层高3m，。集中于各楼层的重力荷载代表值 分别为，。已知场地类别为Ⅱ类，结构基本自振周期,求该房屋水 平地震作用。（计算出将各层的水平地震作用力即可）（15分）
(已知：四川省绵阳市游仙区抗震设防烈度7度，设计基本加速度0.10g, 设计地震第二组；钢筋混凝土结构阻尼比为0.05）
三、名词解释（共9分）
1.地震烈度（3分） 指地震对某一地区的地表及建筑物影响的强弱程度。 2. 荷载标准值（3分） 指结构设计基准期内可能出现的最大荷载值。 3.承载能力极限状态（3分） 指结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形状态。
四、填空题（2×8=16分）
1.作用按随时间变异可分为 永久作用 、 可变作用、 偶然作用 。 2.荷载的标准值是该荷载在结构设计基准期内可能达到的的 最大 值。 3.建筑结构设计基准期为 50 年，桥梁结构的设计基准期为 100 年。 4.风压高度变化系数影响因素有 地面粗糙度 、 高度 。
荷载设计题库
一、判断题1. 严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。
（N）2. 狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。
（Y）3. 广义的荷载包括直接作用和间接作用。
（Y）4. 按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。
（N）5. 由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。
（Y）6. 土压力、风压力、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。
（N）7. 由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。
（N）8. 雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。
（N）9. 雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。
（N）10. 虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定同时出现。
（Y）11. 汽车重力标准是车列荷载和车道荷载，车列荷载是一集中力加一均布荷载的汽车重力形式。
（N）12. 烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度，与震级和震源深度有关，一次地震有多个烈度。
（Y）13．考虑到荷载不可能同时达到最大，所以在实际工程设计时，当出现两个或两个以上荷载时，应采用荷载组合值。
（N）14. 当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要对均布活荷载的取值进行折减。
（Y）15. 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。
（Y）16. 波浪荷载一般根据结构型式不同，分别采用不同的计算方法。
（Y）17. 先张法是有粘结的预加力方法，后张法是无粘结的预加力方法。
（Y）18. 在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。
（N）19. 结构构件抗力R是多个随机变量的函数，且近似服从正态分布。
（N20. 温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力，而在超静定结构中产生内力。
（Y）21. 结构可靠指标越大，结构失效概率越小，结构越可靠。
极限状态设计法
极限状态设计法极限状态设计法是一种在工程设计中广泛应用的方法，它的目标是确保结构在极端条件下的安全性和可靠性。
本文将介绍极限状态设计法的基本原理、应用范围以及在实际工程中的重要性。
极限状态设计法是一种基于概率理论的设计方法，它考虑了结构在极端负荷情况下的破坏机制和失效概率。
通过对结构的荷载、材料性能和几何形状等因素进行全面的分析和计算，可以确定结构在设计寿命内的安全性。
极限状态设计法的应用范围非常广泛，涵盖了建筑、桥梁、航空航天、核工程等各个领域。
在建筑领域，极限状态设计法可以用于确定建筑物在地震、风灾等极端自然灾害下的安全性。
在桥梁设计中，极限状态设计法可以用于确定桥梁在超载、冰雪等极端条件下的承载能力。
在航空航天领域，极限状态设计法可以用于确定飞机在起飞、降落等关键阶段的结构安全性。
极限状态设计法在实际工程中的重要性不言而喻。
通过采用这种设计方法，可以有效地降低结构的失效风险，提高结构的安全性和可靠性。
同时，极限状态设计法还可以帮助工程师优化结构设计，减少材料和成本的浪费。
在进行极限状态设计时，需要考虑多种因素。
首先是荷载的确定，包括静态荷载、动态荷载和温度荷载等。
其次是材料的性能参数，如强度、刚度和韧性等。
此外，还需要考虑结构的几何形状和连接方式等因素。
为了实现极限状态设计的目标，工程师通常会采用一系列的分析方法和计算工具。
其中包括有限元分析、可靠性分析和统计学方法等。
通过这些方法的综合应用，可以对结构的安全性进行全面的评估和验证。
极限状态设计法是一种重要的工程设计方法，它可以确保结构在极端条件下的安全性和可靠性。
在实际工程中，合理应用极限状态设计法可以提高工程项目的质量和可持续发展能力。
因此，工程师们应该深入了解和掌握这一设计方法，并在实践中加以应用。
极限状态设计法
我国 1.20 1.0(G 有利时) 1.40 1.30(q≥4kN/m2) 1.35
按荷载的准永久组合时：
n
S SGK qi SQiK i 1
qi
－为可变荷载的准永久值系数。
3.3.4 按极限状态设计时材料强度和荷载的取值
1、钢材的抗拉强度标准值fyk 热轧钢筋抗拉强度标准值用fyk表示。《规范》取国家冶金局标准 规定的废品限制作为钢筋强度的标准值，相当于满足保证率为 97.73%，即平均值减去二倍的标准差。
结构按承载能力极限状态设计时，要保证其完成预定功能的概 率不低于某一允许水平而要求设计所达到的可靠指标，称为目 标可靠指标[β] 。
由于结构延性破坏和脆性破坏的性质不同，前者有明显预兆，
可及时采取补救措施，目标可靠指标可定的稍低一些；后者为
突发性破坏，破坏前无明显预兆，目标可靠指标应定的高一
些。 结构构件承载力极限状态的目标可靠指标[β]
Mu
f y As
h0
(1 k2 )
f y As
k1
fc
b
a.材料强度 fy 和 fc 的离散 b.截面尺寸h0和 b 的施工误差 c. 参数 k1 和 k2的误差
虽然设计 保证
M Mu
不一定安全（可靠）!
3.2.1 结构的可靠度
安全系数法的缺点： 没有定量的考虑抗力和荷载效应的随机性，而是靠经验或工
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能 满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该 功能的极限状态。
能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态； 反之，则处于失效状态，有效状态和失效状态的分 界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。
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已知某屋面板由各种荷载引起的弯矩标准值分别为：永久荷载
2000N.m，屋面均布活荷载1200N.m，风荷载300N.m，雪荷载200N.m。
若安全等级为二级，试求按承载能力极限状态设计时的荷载效应M?
又若各种可变荷载的组合值系数、频遇值系数、准永久值系数分别为：
屋面均布活荷载4.0,5.0,7.0111qfc；风荷载
0,4.0,6.0222
qfc
；雪荷载2.0,6.0,7.0333qfc，试求在正常
使用极限状态下的荷载效应标准组合的弯矩设计值CM、频遇组合的
弯矩设计值fM和准永久组合的弯矩设计值qM？
解（1）按承载能力极限状态，计算荷载效应M。安全等级为二级，
故结构重要性系数0.10。
由可变荷载效应控制的组合：
mNMMMMniQikciQiKQQGKG4332
3006.04.112004.120002.10.1
2
110
由永久荷载效应控制的组合：
mNMMMniQikciQiGKG4128
3006.04.112007.04.1200035.10.1
1
0
比较上述二者大小可知，承载能力极限状态时由可变荷载效应控制，
取值4332N.m
（2）按正常使用极限状态，计算荷载效应CM、fM、qM
标准组合：mNMMMMniQiKciKQGKC33803006.01200200021
频遇组合：mNMMMMniQiKqiKQfGKf2600300012005.02000211
准永久组合：mNMMMnqiQiKqiGKq2480300012004.02000
比较上述三者大小可知，正常使用极限状态荷载效应取标准组合值
3380N.m