荷載與設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)

荷載與設(shè)計(jì)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(diǎn)：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(diǎn)：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(gè)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(jì)、施工。土木工程設(shè)計(jì)：功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。功能設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)工程建造的目的、用途。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算，就不可能準(zhǔn)確地計(jì)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(fèi)材料，使工程造價(jià)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(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)的影響并不相同。作用被分為三大類（1） 按時(shí)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(jì)中應(yīng)用最多的作用分類。。永久作用（恒荷載）：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)量值不隨時(shí)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(jì)基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)量值隨時(shí)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(jì)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(shí)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(zhǎng)），使構(gòu)件變形增大，裂縫加寬。永久作用較可變作用對(duì)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(gè)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(shí)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(duì)結(jié)構(gòu)引起最不利效應(yīng)時(shí)的分布位置及量值。（3） 按結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分類：靜態(tài)作用（靜荷載）：對(duì)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(dòng)態(tài)作用（動(dòng)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(dòng)、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(dòng)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(dòng)荷載對(duì)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(duì)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(jì)用來驗(yàn)算極限狀態(tài)時(shí)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(gè)代表值：標(biāo)準(zhǔn)值可變作用有多個(gè)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(jì)時(shí)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(jì)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?；詈奢d短期作用時(shí)，若極限狀態(tài)被超越，并對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性的損害時(shí)，選用標(biāo)準(zhǔn)值。6.頻遇值：指結(jié)構(gòu)上時(shí)而出現(xiàn)的最大荷載值，是對(duì)可變荷載而言?；詈奢d短期作用時(shí)，若極限狀態(tài)被超越，并對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部的損害、較大變形、短暫振動(dòng)或不適感等情況時(shí)，選用頻遇值。根據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時(shí)間與設(shè)計(jì)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?；詈奢d長(zhǎng)期作用時(shí)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(shí)間有關(guān)。根據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載超越該值的總持續(xù)時(shí)間與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的比值不大于0.5確定。組合值：對(duì)于可變荷載，使組合的作用效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率與該作用單獨(dú)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(diǎn)。震中：震源在地表的垂直投影點(diǎn)。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(jí)：表明地震本身強(qiáng)度大小和釋放能量的多少的等級(jí)（是表明地震規(guī)模的指標(biāo)，衡量尺度為釋放能量的大?。┑卣鹆叶龋褐傅卣饘?duì)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(duì)規(guī)定的抗震設(shè)防地區(qū)進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)和隔震、消能減震設(shè)計(jì)?？拐鹪O(shè)防烈度為6度以上必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，為6度的一般建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)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(jì)：指對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行的抗震概念設(shè)計(jì)、地震作用及其計(jì)算、抗震承載力計(jì)算和采取抗震措施已達(dá)到抗震的效果?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)：指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)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(jì)”）概念設(shè)計(jì)包括：地震影響、場(chǎng)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(duì)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(jì)：包括荷載、地震作用及其效應(yīng)計(jì)算，構(gòu)件抗力的計(jì)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(jì)原則，一般不需計(jì)算而對(duì)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(jì)階段：通過對(duì)多遇地震下結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性強(qiáng)度驗(yàn)算和彈性變形驗(yàn)算，對(duì)結(jié)構(gòu)按規(guī)范采用抗震措施，保證小震不壞。2、驗(yàn)算階段：通過對(duì)罕遇地震下結(jié)構(gòu)薄弱部位進(jìn)行彈塑性驗(yàn)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(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，一般場(chǎng)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(jì)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(chǎng)地、場(chǎng)地土場(chǎng)地：指工程群體所在地，是相似的反應(yīng)譜特征。不同場(chǎng)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(chǎng)地土堅(jiān)硬或密實(shí)程度，場(chǎng)地土分為：堅(jiān)硬場(chǎng)地土，中硬場(chǎng)地土，中軟場(chǎng)地土，和軟弱場(chǎng)地土四種。設(shè)計(jì)地震分組宏觀烈度相似時(shí)，大震級(jí)遠(yuǎn)震中距下的柔性建筑，震害要比中、小震級(jí)近震中距的情況嚴(yán)重得多。兩個(gè)震級(jí)、震中距不同的地震對(duì)某一地區(qū)引起的地震烈度相同，但對(duì)不同動(dòng)力特征的結(jié)構(gòu)破壞作用不同。大震級(jí)遠(yuǎn)震中的地震對(duì)長(zhǎng)自振周期高柔性建筑破壞嚴(yán)重，對(duì)短周期的磚平房破壞較輕。小震級(jí)近震中距的地震情況相反，這是因?yàn)榈卣饌鞑r(shí)短周期分量衰減快，長(zhǎng)周期分量衰減慢。且長(zhǎng)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(zhǎng)自振周期結(jié)構(gòu)將遭到較嚴(yán)重破壞。場(chǎng)地土的卓越周期（被場(chǎng)地土放大的最多的周期）堅(jiān)硬土周期較長(zhǎng)，軟弱土較短，基巖以上土層越厚，場(chǎng)地土卓越周期越長(zhǎng)。設(shè)計(jì)特征周期簡(jiǎn)稱特征周期，是考慮了震級(jí)和震中距影響的場(chǎng)地土的卓越周期。描述以此強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其特征參數(shù)有加速度峰值、持續(xù)時(shí)間結(jié)合主要周期，主要周期隨場(chǎng)地類別，震中距遠(yuǎn)近而變化，此主要周期稱特征周期。我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)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(jì)基本加速度和設(shè)計(jì)特征周期表征。設(shè)計(jì)特征周期按其所在地的設(shè)計(jì)地震分組和場(chǎng)地類別按P22表3-2確定，計(jì)算8-9度罕遇地震作用時(shí)，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(dòng)中的振動(dòng)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(dòng)周期T結(jié)構(gòu)按某一振振型完成一次自由振動(dòng)所需時(shí)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(jì)算確定；2、通過對(duì)已建成的同類建筑實(shí)測(cè)取值，近似確定；3、在調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)后得出經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算確定。對(duì)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(jì)基本加速度定義：50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率10%的地震加速度的設(shè)計(jì)取值。地震反應(yīng)譜：對(duì)一組不同自振周期的單質(zhì)點(diǎn)體系，在給定的地震地面運(yùn)動(dòng)作用下，產(chǎn)生的最大反應(yīng)值與各自相應(yīng)質(zhì)點(diǎn)的周期繪制的關(guān)系曲線。地震影響系數(shù)a：?jiǎn)钨|(zhì)點(diǎn)彈性體系在地震時(shí)的最大反應(yīng)加速度。第四章大氣運(yùn)動(dòng)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(jì)時(shí)可不予考慮。風(fēng)的大小是以風(fēng)級(jí)來劃分的。根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面物體的影響程度將風(fēng)劃分為13個(gè)等級(jí)。風(fēng)壓：風(fēng)在以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)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(shí)距，最大風(fēng)速的樣本時(shí)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(shí)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(dòng)部分對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的不理影響的風(fēng)壓動(dòng)力系數(shù)。雪壓：?jiǎn)挝幻娣e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?duì)地面上的積雪荷載定義。包括風(fēng)對(duì)屋面積雪的影響，屋面坡度對(duì)積雪的影響，屋面溫度對(duì)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(jì)法一一截面內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)力不超過材料的容許應(yīng)力。2、 破損階段設(shè)計(jì)法3、 多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法4、 基于可靠理論的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)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(jì)鐵路工程設(shè)計(jì)半概率，半經(jīng)驗(yàn)的“三系數(shù)”極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：公路橋涵公路磚石混凝土橋涵設(shè)計(jì)公路鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法：港口工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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)