荷載與設(shè)計復(fù)習(xí)

荷載與設(shè)計復(fù)習(xí)第一章作用的定義：施加在結(jié)構(gòu)上的一組集中力或分部力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)上的作用。直接作用：施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力。特點：以外力的形式直接施加在結(jié)構(gòu)上，與結(jié)構(gòu)本身性能無關(guān)。如：結(jié)構(gòu)的自重、土壓力、水壓力等。間接作用：引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。特點：不是以外力的形式直接作用在結(jié)構(gòu)上。如：地基變形、混凝土收縮徐變、溫度變化、焊接變形、地震作用等。以力的形式出現(xiàn)的直接作用稱為“荷載”，間接作用不稱“荷載”，而稱作用。土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。土木工程結(jié)構(gòu)：由若干個構(gòu)件組成的體系。（結(jié)構(gòu)是土木工程的骨架，也是它們賴以存在的基礎(chǔ)。）土木工程建造主要環(huán)節(jié)：論證策劃、設(shè)計、施工。土木工程設(shè)計：功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。功能設(shè)計是實現(xiàn)工程建造的目的、用途。結(jié)構(gòu)設(shè)計是決定采用怎樣的骨架將其支撐起來，怎樣抵御和傳遞作用力，各部分尺寸如何，用什么材料制造等等。選擇最佳的合理平衡。工程結(jié)構(gòu)的“功能要求”是指工程結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性，統(tǒng)稱“可靠性”。荷載是土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計首先要考慮的問題。荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力之間最佳的合理平衡，使工程結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)又具有一定的可靠度。沒有正確的荷載取值和荷載計算，就不可能準(zhǔn)確地計算荷載效應(yīng)，工程結(jié)構(gòu)也不能符合規(guī)定可靠度的要求。后果：由于結(jié)構(gòu)的可靠度不足，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全；或是浪費材料，使工程造價過高。第二章一些荷載的產(chǎn)生原因可能不同，但荷載效應(yīng)及對結(jié)構(gòu)的影響是相同的；一些荷載雖然大小可能相同，但產(chǎn)生的荷載效應(yīng)及對結(jié)構(gòu)的影響并不相同。作用被分為三大類（1） 按時間的變異：是作用最主要的分類，直接關(guān)系到作用變量概率模型的選擇，也是工程設(shè)計中應(yīng)用最多的作用分類。。永久作用（恒荷載）：在設(shè)計基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不記得作用。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、地基變形等?？勺冏饔茫ɑ詈奢d）：在設(shè)計基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)量值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可忽略。如風(fēng)荷載、雪荷載、溫度變化等。偶然作用：在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值可能很大且持續(xù)時間短。如爆炸力、撞擊力等。永久作用可能是材料產(chǎn)生徐變（應(yīng)力不變的情況下，應(yīng)變持續(xù)增長），使構(gòu)件變形增大，裂縫加寬。永久作用較可變作用對結(jié)構(gòu)更加不利?？勺冏饔幂^永久作用不同之處，可變作用可能布滿整個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，也可能只存在于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的局部。把某一截面產(chǎn)生某一最大荷載效應(yīng)時相應(yīng)的活荷載分布，稱為該截面的不利活荷載布置。（2） 按空間固定位置的變異：固定作用：在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用（結(jié)構(gòu)自重、樓面均布活荷載、結(jié)構(gòu)上固定的設(shè)備自重）。自由作用：在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可任意分布的作用，其出現(xiàn)的位置和量值都可能是隨機(jī)的。（橋梁上的車輛荷載、工業(yè)廠房中的吊車荷載等）要考慮它對結(jié)構(gòu)引起最不利效應(yīng)時的分布位置及量值。（3） 按結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)分類：靜態(tài)作用（靜荷載）：對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不產(chǎn)生加速度，或所產(chǎn)生的加速度可忽略的荷載（結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載等）。動態(tài)作用（動荷載）：使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的加速度不可忽略的荷載（地震、爆炸力、船舶撞擊力、設(shè)備振動、工業(yè)廠房吊車荷載、作用于高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載）。判斷動荷載和靜荷載的標(biāo)準(zhǔn)是：是否使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可忽略的加速度。動荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載效應(yīng)要比同樣大小的靜荷載大。（4） 按荷載作用方向分類：豎向荷載（結(jié)構(gòu)自重、樓面荷載等），結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)向位移很小，可忽略。水平荷載（風(fēng)荷載、水平地震作用等），產(chǎn)生明顯的側(cè)向位移，特別是高層建筑。（5） 重復(fù)荷載：荷載對結(jié)構(gòu)的高頻率重復(fù)作用?？墒菇Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生疲勞，承載力降低。荷載代表值：設(shè)計用來驗算極限狀態(tài)時采用的荷載量值。有三種：標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。永久作用只有一個代表值：標(biāo)準(zhǔn)值可變作用有多個代表值：標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值、準(zhǔn)永久值、組合值荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值，是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用的主要代表值，其他代表值都可在代表值的基礎(chǔ)上乘以相應(yīng)系數(shù)后得出。荷載標(biāo)準(zhǔn)值：指結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)可能出現(xiàn)的最大荷載值（是具有某種保證率的最大值）。有可能出現(xiàn)量值大于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載，出現(xiàn)概率比較小。活荷載短期作用時，若極限狀態(tài)被超越，并對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性的損害時，選用標(biāo)準(zhǔn)值。6.頻遇值：指結(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)的最大荷載值，是對可變荷載而言。活荷載短期作用時，若極限狀態(tài)被超越，并對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部的損害、較大變形、短暫振動或不適感等情況時，選用頻遇值。根據(jù)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準(zhǔn)期的比值小于0.1的荷載代表值。準(zhǔn)永久值：代表結(jié)構(gòu)上經(jīng)常作用的活荷載值。活荷載長期作用時采用的荷載代表值。各種活荷載準(zhǔn)永久值的大小與持續(xù)時間有關(guān)。根據(jù)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載超越該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準(zhǔn)期的比值不大于0.5確定。組合值：對于可變荷載，使組合的作用效應(yīng)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率與該作用單獨出現(xiàn)是的相應(yīng)概率趨于一致作用值，或組合后使結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一規(guī)定的可靠指標(biāo)的荷載值。第三章相關(guān)名詞解釋：震源：在地球內(nèi)部產(chǎn)生地震波的位置，即發(fā)震點。震中：震源在地表的垂直投影點。震源深度:震源至地面的垂直距離。震中距：地面某處至震中的距離。根據(jù)震源深度不同，構(gòu)造地震分為：淺源地震（震源深度小于60KM）,中源地震（60~300KM）深遠(yuǎn)地震（大于300KM）淺源地震造成的危害最大，一般震中距越小，受地震影響也越大。震級：表明地震本身強(qiáng)度大小和釋放能量的多少的等級（是表明地震規(guī)模的指標(biāo)，衡量尺度為釋放能量的大小）地震烈度：指地震對某一地區(qū)的地表及建筑物影響的強(qiáng)弱程度?？拐鹪O(shè)防：指對規(guī)定的抗震設(shè)防地區(qū)進(jìn)行建筑抗震設(shè)計和隔震、消能減震設(shè)計?？拐鹪O(shè)防烈度為6度以上必須進(jìn)行抗震設(shè)計，為6度的一般建筑可不進(jìn)行地震作用計算，但須采取抗震構(gòu)造措施。土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計：指對土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行的抗震概念設(shè)計、地震作用及其計算、抗震承載力計算和采取抗震措施已達(dá)到抗震的效果?？拐鸶拍钤O(shè)計：指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。（從某種意義上說，結(jié)構(gòu)抗震性能的決定是良好的“概念設(shè)計”）概念設(shè)計包括：地震影響、場地選址、建筑布置、構(gòu)件選型和細(xì)部構(gòu)造的各種原則，及對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及建筑材料與施工方面的最低要求等?？拐鸪休d力設(shè)計：包括荷載、地震作用及其效應(yīng)計算，構(gòu)件抗力的計算、及根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠度要求在效應(yīng)和抗力間建立平衡?？拐饦?gòu)造措施：是根據(jù)抗震概念設(shè)計原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求?？拐鹪O(shè)防目標(biāo)：三水準(zhǔn)兩階段三水準(zhǔn)：小震不壞、中震可修、大震不倒兩階段：1、設(shè)計階段：通過對多遇地震下結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性強(qiáng)度驗算和彈性變形驗算，對結(jié)構(gòu)按規(guī)范采用抗震措施，保證小震不壞。2、驗算階段：通過對罕遇地震下結(jié)構(gòu)薄弱部位進(jìn)行彈塑性驗算，保證大震不倒?；玖叶群涂拐鹪O(shè)防烈度基本烈度：50年設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，一般場地條件下可能遭遇的超越概率為10%的地震烈度值。相當(dāng)于474年一遇。眾值烈度：指50年超越概率為63%的地震烈度值，比基本烈度約低1度半，相當(dāng)于50年一遇的烈度值。罕遇地震烈度：指50年設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，超越概率為2%~3%的地震烈度值，約比基本烈度高1度，相當(dāng)于1600~2500年一遇的烈度值。場地、場地土場地：指工程群體所在地，是相似的反應(yīng)譜特征。不同場地土上的建筑物震害差異很大，土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚，建筑物震害越嚴(yán)重，反之越輕。根據(jù)場地土堅硬或密實程度，場地土分為：堅硬場地土，中硬場地土，中軟場地土，和軟弱場地土四種。設(shè)計地震分組宏觀烈度相似時，大震級遠(yuǎn)震中距下的柔性建筑，震害要比中、小震級近震中距的情況嚴(yán)重得多。兩個震級、震中距不同的地震對某一地區(qū)引起的地震烈度相同，但對不同動力特征的結(jié)構(gòu)破壞作用不同。大震級遠(yuǎn)震中的地震對長自振周期高柔性建筑破壞嚴(yán)重，對短周期的磚平房破壞較輕。小震級近震中距的地震情況相反，這是因為地震傳播時短周期分量衰減快，長周期分量衰減慢。且長周期地震波在軟土中又比短周期地震波得到較多的放大，加之共振現(xiàn)象的存在，因此在遠(yuǎn)離震中的軟土地基上的長自振周期結(jié)構(gòu)將遭到較嚴(yán)重破壞。場地土的卓越周期（被場地土放大的最多的周期）堅硬土周期較長，軟弱土較短，基巖以上土層越厚，場地土卓越周期越長。設(shè)計特征周期簡稱特征周期，是考慮了震級和震中距影響的場地土的卓越周期。描述以此強(qiáng)震地面運動時，其特征參數(shù)有加速度峰值、持續(xù)時間結(jié)合主要周期，主要周期隨場地類別，震中距遠(yuǎn)近而變化，此主要周期稱特征周期。我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，建筑物所在地區(qū)遭受的地震影響，采用相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度的設(shè)計基本加速度和設(shè)計特征周期表征。設(shè)計特征周期按其所在地的設(shè)計地震分組和場地類別按P22表3-2確定，計算8-9度罕遇地震作用時，特征周期應(yīng)增加0.05s。阻尼和阻尼比阻尼：是把建筑物在振動中的振動能以各種不同的形式耗散掉。阻尼比：指結(jié)構(gòu)的阻尼與臨界阻尼的比值。結(jié)構(gòu)的振動周期T結(jié)構(gòu)按某一振振型完成一次自由振動所需時間。是結(jié)構(gòu)剛度大小的反映。結(jié)構(gòu)剛度越大自振周期越短，地震作用越大。結(jié)構(gòu)自振周期的確定方法：1、根據(jù)力學(xué)方法計算確定；2、通過對已建成的同類建筑實測取值，近似確定；3、在調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過實測數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計后得出經(jīng)驗公式，計算確定。對應(yīng)于第一振型的自振周期，稱為結(jié)構(gòu)的基本自振周期。設(shè)計基本加速度定義：50年設(shè)計基準(zhǔn)期超越概率10%的地震加速度的設(shè)計取值。地震反應(yīng)譜：對一組不同自振周期的單質(zhì)點體系，在給定的地震地面運動作用下，產(chǎn)生的最大反應(yīng)值與各自相應(yīng)質(zhì)點的周期繪制的關(guān)系曲線。地震影響系數(shù)a：單質(zhì)點彈性體系在地震時的最大反應(yīng)加速度。第四章大氣運動就是風(fēng)，一般情況下可以忽略橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)，在結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計時可不予考慮。風(fēng)的大小是以風(fēng)級來劃分的。根據(jù)風(fēng)對地面或海面物體的影響程度將風(fēng)劃分為13個等級。風(fēng)壓：風(fēng)在以一定的速度向前運動時對阻礙物產(chǎn)生的壓力?；撅L(fēng)壓：在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下的風(fēng)壓。（記錄風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)高度，地面條件，基本風(fēng)速的時距，最大風(fēng)速的樣本時間，基本風(fēng)速的重現(xiàn)期，）根據(jù)在比較空曠平坦的地面，離地面十米高處，五十年一遇十分鐘的平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk：建筑物某一高度處，垂直于其表面的單位面積上的風(fēng)荷載。風(fēng)荷載體型系數(shù)M：風(fēng)作用在建筑物表面所引起的實際壓力與基本風(fēng)壓的比值。風(fēng)振系數(shù)0z：反映風(fēng)速中高頻脈動部分對建筑物結(jié)構(gòu)的不理影響的風(fēng)壓動力系數(shù)。雪壓：單位面積地面上積雪的自重。決定雪壓大小的因素是雪深和雪密度?；狙海横槍Φ孛嫔系姆e雪荷載定義。包括風(fēng)對屋面積雪的影響，屋面坡度對積雪的影響，屋面溫度對積雪的影響。特殊雪荷載：雪加雨荷載，積水荷載和結(jié)冰荷載。第七章1、 容許應(yīng)力設(shè)計法一一截面內(nèi)任一點的應(yīng)力不超過材料的容許應(yīng)力。2、 破損階段設(shè)計法3、 多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法4、 基于可靠理論的概率極限狀態(tài)設(shè)計法容許應(yīng)力法：鋼結(jié)構(gòu)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)設(shè)計鐵路工程設(shè)計半概率，半經(jīng)驗的“三系數(shù)”極限狀態(tài)設(shè)計法：公路橋涵公路磚石混凝土橋涵設(shè)計公路鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計近似概率極限狀態(tài)設(shè)計方法：港口工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水利水電工程中的素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)第八章結(jié)構(gòu)的功能：任何結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)，在正常條件下，應(yīng)該滿足安全性，適用性，耐久性的要求。結(jié)構(gòu)