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 C

10、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。

而车道荷载则是一集中力加一均布荷载的汽车重力荷载形式。

2、计算楼面活荷载效应时，为什么当活荷载影响面积超过一定数值须对均布活荷载取值加以折减?

答：由于楼而均布活荷载可以理解为楼而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人，实际干摊的楼面活荷载越小。故计算楼面活荷载效应时，当活荷载影响面积超过一定数值须对均布活荷载取值加以折减?

第三章侧压力

1．侧压力(土)：静止土压力、主动土压力、被动土压力

2．侧压力(水)：静压力和动压力

3．波浪荷载：直墙上的波浪荷载：立波、近区破碎波、远区破碎波4．冻胀力：切向冻胀力、法向冻胀力和水平冻胀力

5．冰压力

6．撞击力

例如：

1、一般情况下被动土压力最大，主动土压力最小，静止土压力介于二者之间。(√)

2、虽然水压力总是作用在结构物表面的法线方向，但是水压力沿结构物表面分布图的外包线并非总是为直线。(√)

3、—般直墙上的波浪荷载应按三种波浪进行设计，这三种波分别是：立波、近区破碎波、远区破碎波。

4、如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波氏以外，这种破碎波就称为远区破碎波。(√)

5、简述土体的冻胀原理?

答：土产设冻胀首先要具备三要素：水分、土质和负温度。当十中所含的水分在温度低于零摄氏度以后就会结晶成冰，下部水分不断向冻结封面迁移，在冻结层面上形成冰夹层和冰透镜体，导致冻层膨胀，地层隆起。

第九章结构可靠度分析

1．结构可靠度基本概念

结构的功能要求、结构的功能函数、结构极限状态（承载能力极限状态和正常使用极限状态）、结构可靠度、可靠度指标；

2．结构可靠度分析的实用方法：中心点法和演算点法

3．随机变量间的相关性对机构可靠度的影响

4．结构体系的可靠度：串联模型、并联模型、串-并联模型、结构体系可靠度的上下界

例如：

1、结构有哪些基本功能要求?

答：必须满足的四项基本功能要求是：

(1)能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；

(2)在正常使用时几有良好的工作性能；

(3)在正常维护下具有足够的耐久性能；

(4)在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。

2、何谓结构的极限状态?结构极限状态的分类和主要内容是什么?

答：结构的极限状态是结构由可靠变为失效的临界状态。可分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。

承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。

正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值时的状态。

第九章结构可靠度分析

1．结构可靠度基本概念

结构的功能要求、结构的功能函数、结构极限状态（承载能力极限状态和正常使用极限状态）、结构可靠度、可靠度指标；

2．结构可靠度分析的实用方法：中心点法和演算点法

3．随机变量间的相关性对机构可靠度的影响

4．结构体系的可靠度：串联模型、并联模型、串-并联模型、结构体系可靠度的上下界

4、“经设计后的结构，若结构抗力大于荷载效应，即：R>S，则该结构是完全安全的．”

这个观点是否正确?请从可靠度的角度阐述你的观点．

答：不完全止确，因为R和S都是随机变量，因此绝对的可靠度是不存在的。从概率的观点，结构设计的目标就是保障结构的可靠度P s足够大或失效概率P f足够小，达到人们可接受的程度。R>S，只能说明该结构在一定的概率保证下是安全的，而不能保证结构100％的安全。

5、采用中心点法计算可靠度指标的前提是什么?

答：前提是：(1)基本变量分布类型为正态分布。(2)功能函数为线性分布。

6、计算可靠指标的验算点法克服了中心点法的哪些不足?

答：计算可靠指标的验算点法：

(1)：当功能函数为非线性函数时，不以通过中心点的切平面作为线性近似，而以过函数曲线上某一点的切平面为线性近似，以减小中心点的误差。

(2)：当基本变量X i具有分布类型的信息时，将X i的分布在X i*处变换为当量正态分布，以考虑变量分布对可靠度计算结构的影响。

7、影响结构功能的随机变量是否存在相关的情况，对结构的可靠度是否有影响?

答：相关：

有影响，结构功能函数中随机变量间的相关性对结构可靠度有较大影响。

8、根据失效性质，结构构件可以分成脆性构件和延性构件两类。结构体系的失效模型主要有串联模型、并联模型及串—并联模型。

9、对于静定结构，结构体系的可靠度总小于或等于构件的可靠度。(√)

10、对于超静定结构，当结构的失效形态唯一时，结构体系的可靠度总大于或等于构件的可靠度。

第十章结构概率可靠度设计法

1．结构结构设计的目标：设计要求、目标可靠度2．结构概率可靠度的直接设计法

3．结构概率可靠度设计的实用表达式：

1）单一系数设计表达式

2）分项系数设计表达式

3）规范设计表达式

4）我国建筑结构设计表达式

例如：

1、结构设计的总要求是什么?

答：结构设计的总要求是：结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应。即R≥S 更明确的讲就是：在一定的可靠度P s或失效概率P f条什下，进行结构设计，使得结构的抗力大于或等于结构的综合荷载效应。

2、怎样确定结构设计的目标可靠度?

答：结构设计的总要求是：结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应。结构设计目标可靠度的确定应以达到结构可靠与经济上的最佳平衡为原则，一般需考虑以下四个因素：公众心理、结构重要性、结构破坏性质及社会经济承受能力。

3、确定结构设计的可靠度，可以采用校准法，其主要内容是什么?

答：所谓校准法是承认传统设计对结构安全性要求的合理性，通过采用结构可靠度分析理论对传统设计方法所具有的可靠度进行分析，以结构传统设计方法的可靠度水平作为结构概率可靠度及计方法的目标可靠度。

4、承载能力极限状态设计表达式是什么?试说明该表达式中个符号表达的意义。 答：表达式为： ）…,,(1)(2110k k R Qik Ci n i Qi K Q Q GK G f R S S S αγ?γγγγ≤

++∑=

式中：γ表示结构重要性系数，G γ表示恒载分项系数，R γ表示结构构件抗力分项系数 ，Q S 1

表示第一个可变荷载标准值效应 ，Ci ?表示第i 个可变荷载的组合系数。

5、为什么不能采用中国的荷载标准值按照美国的规范设计表达式进行结构设计?

答：这是因为中国荷载和抗力标准值确定的方式与美国的不同，设计目标可靠度的水准也有差异，因此两国结构设计表达式的分项系数取值均不一致。同时这些分项系数是配套使用的，它们作为设计表达式中的一个整体有确定的概率可靠度意义．故而，不能采用中国的荷载标准值按照美国的规范设计表达式进行结构设计。

3、某悬臂梁，计算简图如下图示。经计算，作用于梁上的恒载

，第一种活荷载 ，

第二种活荷载

K P KN

=，试求该梁的最大弯矩和最大剪力设计值。 已知：.

1=G γ(可变荷载控制)，G γ=

(永久荷载控制)，Q γ=，

c ψ= 由可变荷载效应控制的组合：

112n G Gk Q Qk ci Qi Qki i S S S S γγψγ==++??∑ 由永久荷载效应控制的组合：

1n G Gk ci Qi Qki

i S S S γψγ==+?∑

2m

g

P

g

解：

永久荷载效应控制:

Q c Q k Q c Q GK G M M M M 2

22111××+××+×=ψγψγγ kN 62.2846.04.1127.04.11035.1?

=××+××+×=M

可变荷载效应控制:

(1) 当楼面可变荷载效应起控制时 k Q c Q k Q Q GK G M M M M 22211××+×+×=ψγγγ

m

kN 16.3246.04.1124.1102.1?=××+×+×=M

(2) 当风荷载效应起控制时：

k Q c Q k Q Q GK G M M M M 11122××+×+×=ψγγγ M =1.2×10+1.4×4+1.4×0.7×12=29.36kN.m =1.2×10+1.4×4+1.4×0.7×12=29.36kN.m

因楼面可变荷载效应控制的横梁梁端弯矩的设计值大于永久荷载效应控制的横梁梁端弯矩的设计值，所以该横梁梁端弯矩的设计值取

m kN 16.32?