《荷載和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》課后思考題答案解析

《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》習(xí)題解答

1荷載與作用

1.1什么是施加于工程結(jié)構(gòu)上的作用？荷載與作用有什么區(qū)別？

結(jié)構(gòu)上的作用是指能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)的各種原因的總稱，包括直接作用和間接作用。引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作

用效應(yīng)的原因有兩種，一種是施加于結(jié)構(gòu)上的集中力和分布力，例如結(jié)構(gòu)自重,樓面的人群、家具、設(shè)備，

作用于橋面的車輛、人群，施加于結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)壓力、水壓力、土壓力等，它們都是直接施加于結(jié)構(gòu)，稱為

直接作用。另一種是施加于結(jié)構(gòu)上的外加變形和約束變形，例如基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外加變形引起的內(nèi)力效

應(yīng)，溫度變化引起結(jié)構(gòu)約束變形產(chǎn)生的內(nèi)力效應(yīng)，由于地震造成地面運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性力引起的作用

效應(yīng)等。它們都是間接作用于結(jié)構(gòu)，稱為間接作用。

“荷載”僅指施加于結(jié)構(gòu)上的直接作用；而"作用"泛指使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形的所有原因。

1.2結(jié)構(gòu)上的作用如何按時(shí)間變異、空間位置變異、結(jié)構(gòu)反應(yīng)性質(zhì)分類？

結(jié)構(gòu)上的作用按隨時(shí)間變化可分永久作用、可變作用和偶然作用；按空間位置變異可分為固定作用

和自由作用；按結(jié)構(gòu)反應(yīng)性質(zhì)可分為靜態(tài)作用和動(dòng)態(tài)作用。

1.3什么是荷載的代表值？它們是如何確定的？

荷載代表值是考慮荷載變異特征所聯(lián)予的規(guī)定量值，工程建設(shè)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出了荷載四種代表

值：標(biāo)準(zhǔn)值，組合值,頻遇值和準(zhǔn)永久值。荷載可根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求規(guī)定不同的代表值，其中荷載標(biāo)準(zhǔn)值是

荷載的基本代表值，其它代表值都可在標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上考慮相應(yīng)的系數(shù)得到。

2重力作用

2.1成層土的自重應(yīng)力如何確定？

地面以下深度z處的土體因自身分量產(chǎn)生的應(yīng)力可取該水平截面上單位面積的土柱體的重力，對(duì)于

均勻土自重應(yīng)力與深度成正比,對(duì)于成層土可通過(guò)各層土的自重應(yīng)力求和得到。

2.2土壓力有哪幾種類別？土壓力的大小及分布與哪些因素有關(guān)？

根據(jù)擋土墻的挪移情況和墻后土體所處應(yīng)力狀態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土

壓力三種類別。土的側(cè)向壓力的大小及分布與墻身位移、填土性質(zhì)、墻體剛度、地基土質(zhì)等因素有關(guān)。

2.3試述靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力產(chǎn)生的條件？比較三者數(shù)值的大??？

當(dāng)擋土墻在土壓力作用下，不產(chǎn)生任何位移或者轉(zhuǎn)動(dòng)，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，此時(shí)墻背所受的土

壓

力稱為靜止土壓力，可用E。表示。

當(dāng)擋土墻在土壓力的作用下，向離開土體方向挪移或者轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作用在墻背上的土壓力從靜止土壓力

值逐漸減少，直至墻后土體浮現(xiàn)滑動(dòng)面,滑動(dòng)面以上的土體將沿這一滑動(dòng)面向下向前滑動(dòng)，在滑動(dòng)楔體

開始滑動(dòng)的瞬間，墻背上的土壓力減少到最小值,土體內(nèi)應(yīng)力處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，此時(shí)作用在墻背上

的土壓

力稱為主動(dòng)土壓力，可用Ea表示。

當(dāng)擋土墻在外力作用下向土體方向挪移或者轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻體擠壓墻后土體，作用在墻背上的土壓力從靜

止土壓力值逐漸增大，墻后土體也會(huì)浮現(xiàn)滑動(dòng)面，滑動(dòng)面以上土體將沿滑動(dòng)方向向上向后推出，在滑動(dòng)楔

體開始隆起的瞬間，墻背上的土壓力增加到最大值，土體內(nèi)應(yīng)力處于被動(dòng)極限平衡狀態(tài)。此時(shí)作用在墻

背上的

土壓力稱為被動(dòng)土壓力，可用Ep表示。

在相同的墻高和填土條件下，主動(dòng)土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力又小于被動(dòng)土壓力，即：

2.4如何由朗金土壓力理論導(dǎo)出土的側(cè)壓力計(jì)算方法？

郎金土壓力理論假定土體為半空間彈性體，擋土墻墻背豎直光滑，填土面水平且無(wú)附加荷載，根據(jù)半

空間內(nèi)土體的應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡條件導(dǎo)出了土壓力計(jì)算方法。當(dāng)填土表面受有連續(xù)均布荷載或者局部

均布荷載，擋土墻后有成層填土或者填二處有地下水時(shí)，還應(yīng)對(duì)側(cè)向土壓力進(jìn)行修正。

2.5試述填土表面有連續(xù)均布荷載或者局部均布荷載時(shí)土壓力的計(jì)算？

當(dāng)擋土墻后填土表面有連續(xù)均布荷載q作用時(shí)，可將均布荷載換算成當(dāng)量土重,其土壓力強(qiáng)度比無(wú)均

布荷載時(shí)增加一項(xiàng)qKa即可。墻底的土壓力強(qiáng)度為：(q+YH)Ka，實(shí)際的土壓力分布圖為梯形abed部份；

土壓力作用點(diǎn)在梯形的重心。

當(dāng)填土表面承受有局部均布荷載時(shí)，通?？刹捎媒品椒ㄌ幚恚瑥木植烤胶奢d的兩端。點(diǎn)及m點(diǎn)作

兩條輔助線oa和me,且與水平面成(45+。/2角。認(rèn)為a點(diǎn)以上和c點(diǎn)以下的土壓力都不受地面荷載影

響,ac間的土壓力按均布荷載對(duì)待，對(duì)墻背產(chǎn)生的附加土壓力強(qiáng)度為qKa,ac墻面上的土壓力分布如圖所

Zjxo

填土表面有連續(xù)均布荷載填土表面有局部均布荷較

2.6試述民用建造樓面活荷載的取值方法？

民用建造樓面活荷載在樓面上的位置是任意布置的，為方便起見，工程設(shè)計(jì)時(shí)普通可將樓面活荷載處

理為等效均布荷載，均布活荷載的量值與房屋使用功能有關(guān)，根據(jù)樓面上人員活動(dòng)狀態(tài)和設(shè)施分布情況，在

調(diào)資和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，劃分檔次，確定取值。

(1活動(dòng)的人較少，如住宅、旅館、醫(yī)院、教室等，活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可取2.0kN/m2o

(2活動(dòng)的人較多且有設(shè)備，如食堂、餐廳在某一時(shí)段有較多人員會(huì)萃,辦公樓內(nèi)的檔案室、資料室可

能堆積較多文件資料，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取2.5kN/m2。

(3活動(dòng)的人不少且有較重的設(shè)備，如禮堂、劇場(chǎng)、影院、體育館看臺(tái)人員可能十分擁擠，無(wú)固定坐位

時(shí)可取3.5kN/m2；自固定坐位時(shí)可取3.0kN/m2,

(4活動(dòng)的人很集中，有時(shí)很擁擠或者有較重的設(shè)備，如商店、展覽廳既有擁擠的人群,又有較重的物

品，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取3.5kN/m2o

(5人員活動(dòng)的性質(zhì)比較劇烈，如健身房、舞廳由于人的跳躍、翻滾會(huì)引起樓面瞬間振動(dòng)，通常把樓面

靜力荷載適當(dāng)放大來(lái)考慮這種動(dòng)力效應(yīng)，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取4.0kN/m2;

(6儲(chǔ)存物品的倉(cāng)庫(kù)，如藏書庫(kù)、檔案庫(kù)、貯藏室等，柜架上往往堆滿圖書、檔案和物品，活荷載標(biāo)準(zhǔn)

值可取5.0kN/m2o采用無(wú)過(guò)道的密集書柜時(shí)，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取為12.0kN/m2o

(7有大型的機(jī)械設(shè)備，如建造物內(nèi)的通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房,活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取6.0kN/m2~7.5kN/m2。

(8在禮堂、影劇院、教室、辦公樓等場(chǎng)所，散場(chǎng)、散會(huì)或者下課之后,樓梯、走廊、和門廳等處人流

集中，擁擠阻塞，停留時(shí)間較長(zhǎng)淇樓面活荷載取值應(yīng)大于相鄰房間的荷載值。5kN/m2。

基于上述方法，《荷載規(guī)范》給出了民用建造樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久

值系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)可直接取用所給數(shù)值。

2.7當(dāng)樓面面積較大時(shí)，樓面均布活荷載為什么要折減？

民用建造的樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值是建造物正常使用期間可能浮現(xiàn)的最大值，當(dāng)樓面面積較大時(shí)，作

用在樓面上的活荷載不可能同時(shí)彌漫全部樓面，在計(jì)算樓面梁等水平構(gòu)件樓面活荷載效應(yīng)時(shí)，若荷載承載

面積超過(guò)一定的數(shù)值，應(yīng)對(duì)樓面均布活荷載予以折減。同樣,樓面荷載最大值滿布各層樓面的機(jī)會(huì)更小，在

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于墻、柱等豎向傳力構(gòu)件和基礎(chǔ)應(yīng)按結(jié)構(gòu)層數(shù)予以折減。

2.8工業(yè)建造樓面均布活荷載是如何確定的？

工業(yè)建造樓面上荷載的分布形式不同,生產(chǎn)設(shè)備的動(dòng)力性質(zhì)也不盡相同,安裝在樓面上的生產(chǎn)設(shè)備是

以局部荷載形式作用于樓面，而操作人員、加工原料、成品部件多為均勻分布；此外，不同用途的廠房，工

藝設(shè)備動(dòng)力性能各異，對(duì)樓面產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)也存在差別。為方便起見，常將局部荷載折算成等效均布荷

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載，并乘以動(dòng)力系數(shù)將靜力荷載適當(dāng)放大,來(lái)考慮機(jī)器上樓引起的動(dòng)力作用。

2.9如何將樓面局部荷載換算為樓面等效均布活荷載？

板面等效均布荷載按板內(nèi)分布彎矩等效的原則確定，即簡(jiǎn)支板在實(shí)際的局部荷載作用下引起的絕對(duì)

最大彎矩,應(yīng)等于該簡(jiǎn)支板在等效均布荷載作用下引起的絕對(duì)最大彎矩。單向板上局部荷載的等效均布活

荷載qe，可按下式計(jì)算：qe=8+H式中：I為板的跨度；B為板上荷載的有效分布寬度；MmaX為簡(jiǎn)

支單向板的絕對(duì)最大彎矩，按設(shè)備的最不利布置確定，設(shè)備荷載應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)。

2.10屋面活荷載有哪些種類？如何取值？

房屋建造的屋面分為上人屋面和不上人屋面，上人屋面應(yīng)考慮可能浮現(xiàn)的人群會(huì)萃，活荷載取值較

大：不上人屋面僅考慮施工或者維修荷載，活荷載取值較小。

屋面設(shè)有屋頂花園時(shí)，尚應(yīng)考慮花池砌筑、苗圃土壤等分量。屋面設(shè)有直升機(jī)停機(jī)坪時(shí)，則應(yīng)考慮直

升機(jī)總重引起的局部荷載和飛機(jī)起降時(shí)的動(dòng)力效應(yīng)。

機(jī)械、冶金、水泥等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中有大量排灰產(chǎn)生，易在廠房及鄰近建造屋面形成積灰荷載，設(shè)

計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。

2.11什么情況下會(huì)產(chǎn)生屋面積灰荷載？影響屋面積灰荷載取值有哪些因素？

冶金、鑄造、水泥等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中有大量排灰產(chǎn)生，易于在廠房及其鄰近建造屋面堆積,形成積

灰荷載。當(dāng)房屋離灰源較近，且位于不利風(fēng)向下的屋面天溝、凹角和高低跨處，常形成嚴(yán)重的灰堆現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮屋面積灰情況，合理確定積灰荷載，以保證結(jié)構(gòu)的安全性。

影響積灰厚度的主要因素有除塵裝置的使用、清灰制度的執(zhí)行、風(fēng)向和風(fēng)速、煙囪高度、屋面坡度

和屋面擋風(fēng)板等。

2.12計(jì)算挑檐、雨蓬承載力時(shí)，如何考慮施工、檢修荷載？

設(shè)計(jì)屋面板、棵條、鋼筋混凝土挑檐、雨蓬和預(yù)制小梁時(shí),除了考慮屋面均布活荷載外，還應(yīng)驗(yàn)算在

施工、檢修時(shí)可能浮現(xiàn)在最不利位置上，由人和工具自重形成的集中荷載。

屋面板、檀條、鋼筋混凝土挑檐和預(yù)制小梁，施工或者檢修集中荷載應(yīng)取1.0kN,并應(yīng)作用在最不利位

置處進(jìn)行驗(yàn)算；

計(jì)算挑檐、雨蓬承載力時(shí)，應(yīng)沿板寬每隔1.0m取一個(gè)集中荷載；在驗(yàn)算挑檐、雨蓬傾覆時(shí)，應(yīng)沿板寬

每隔2.5?3.0m的取一個(gè)集中荷載，集中荷載的位置作用于挑檐、雨蓬端部。

2.13試述公路橋梁汽車荷載的等級(jí)和組成？車道荷載的計(jì)算圖式和標(biāo)準(zhǔn)值？

公路橋梁汽車荷載分為公路一I級(jí)和公路一II級(jí)兩個(gè)級(jí)別,分別由車道荷載和車輛荷載組成。橋梁結(jié)

構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載，車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和

擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。車輛荷載和車道荷載的作用不得疊加。

車道荷載是個(gè)虛擬荷載，它的荷載標(biāo)準(zhǔn)值口卜和Pk是在不同車流密度、車型、車重的公路上，對(duì)實(shí)際

汽車車隊(duì)車重和車間距的測(cè)定和效應(yīng)分析得到。車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利

效應(yīng)的同號(hào)影響線上：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相隔影響線中一個(gè)最大影響線峰值處.

車道荷載的計(jì)算圖式見圖2.28。公路一I級(jí)車道荷載的均布荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5kN/m：集中荷

載標(biāo)準(zhǔn)值按以下的規(guī)定選?。簶蛄河?jì)算跨徑小于或者等于5mkp=180kN；橋梁計(jì)算跨徑等于或者大于50m

時(shí),Pk=360kN：橋梁的計(jì)算跨徑在5m~50m之間時(shí)，［值采用直線內(nèi)插求得。計(jì)算剪力的效應(yīng)時(shí)，上述

集中荷載的標(biāo)準(zhǔn)值P成乘以1.2的系數(shù)，

K

公路一II級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk和集

中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P”按公路一I級(jí)車道荷載的0.75倍采

用。

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圖2.28車道荷載的計(jì)算圖式

車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布干使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作

用于相應(yīng)影響線中一個(gè)最大影響線峰值處。

2.14車道荷載為什么要沿橫向和縱向折減？

橋梁設(shè)計(jì)時(shí)各個(gè)車道上的汽車荷載都是按最不利位置布置的，多車道橋梁上的汽車荷載同時(shí)處于最

不利位置可能性隨著橋梁車道數(shù)的增加而減小。在計(jì)算橋梁構(gòu)件截面產(chǎn)生的最大效應(yīng)（內(nèi)力、位移時(shí)，

應(yīng)考慮多車道折減。當(dāng)橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)等于或者大于2時(shí)，由汽車荷載產(chǎn)生的效應(yīng)應(yīng)進(jìn)行折減。大跨徑橋

梁隨著橋梁跨度的增加橋梁上實(shí)際通行的車輛達(dá)到較高密度和滿載的概率減小，應(yīng)考慮計(jì)算跨徑進(jìn)行折

減。2.15城市橋梁在設(shè)計(jì)中如何考慮作用于橋面的車輛荷載取值？

我國(guó)城市橋梁的荷載設(shè)計(jì)，依據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ77-98,該標(biāo)準(zhǔn)合用于城市內(nèi)新建、改

建的永久性橋梁與涵洞、高架道路及承受機(jī)動(dòng)車的結(jié)構(gòu)物的荷載設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)中采用兩級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，即城-A

級(jí)、城-B級(jí)。城-A級(jí)汽車荷載合用于快速路及主干路。城-B級(jí)汽車荷載合用于次干路及支路。

2.16橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，人行道上的人群荷載如何考慮？

《公路橋規(guī)》人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下列規(guī)定采用：當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑小于或者等于50m時(shí)，人群荷載標(biāo)

準(zhǔn)值為3.0kN/m2；當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑等于或者大于150m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5kN/m2；當(dāng)橋梁計(jì)算

跨徑在50ml50m之間時(shí)，可由線性內(nèi)插得到人群荷教標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計(jì)算跨

徑為準(zhǔn)。

人群荷載在橫向應(yīng)布置在人行道的凈寬度內(nèi)，在縱向施加于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段內(nèi)。公

路橋梁人行道板〔局部構(gòu)件可以一塊板為單元，按標(biāo)準(zhǔn)值4.0kN/m2的均布荷載作用在一塊板上進(jìn)行內(nèi)力

計(jì)算。計(jì)算人行道欄桿時(shí),作用在欄桿立柱頂上的水平推力標(biāo)準(zhǔn)值取0.75kN/m；作用在欄桿扶手上的豎

向力標(biāo)準(zhǔn)值取1.0kN/mo

我國(guó)城市人口密集,人行交通繁忙，城市橋梁人群荷載的取值較公路橋梁規(guī)定的要大。對(duì)于人行道板

的人群荷載應(yīng)按5kN/m2的均布荷載或者1.5kN的豎向集中荷載分別計(jì)算,并作用在一塊構(gòu)件上，取其受力

不利者。對(duì)于梁、桁架、拱及其他大跨結(jié)構(gòu)的人群荷載,需根據(jù)加載長(zhǎng)度及人行道寬來(lái)確定，可按下列

公式計(jì)算,且人群荷載在任何情況下不得小于2.4kN/m2a

2.17廠房吊車縱向和橫向水平荷載如何產(chǎn)生？其取值如何確定？

吊車縱向水平荷載是由吊車的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)或者制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力，慣性力為運(yùn)行分

量與運(yùn)行加速度的乘積，此慣性力通過(guò)制動(dòng)輪與鋼軌間的磨擦傳給廠房結(jié)構(gòu)，吊車水平荷載取決于制動(dòng)

輪的輪壓和它與鋼軌間的滑動(dòng)磨擦系數(shù)，該磨擦系數(shù)普通取0.10。因此，吊車縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按

作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用。

吊車橫向水平荷載是當(dāng)小車吊有額定最大起分量時(shí)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)或者剎車所引起的水平慣性

力，它通過(guò)小車制動(dòng)輪與橋架軌道之間的磨擦力傳給大車，等分于橋架兩端,分別由大車兩側(cè)的車輪平均

傳至吊車梁上的軌道，再由吊車梁與柱的聯(lián)接鋼板傳給排架。吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式取值：

T=a

（Q+Q/式中：Q為吊車的額定起吊分量；Q1為橫行小車的分量；g為重力加速度；a為橫向水平荷

栽系數(shù)。

橫向水平荷載系數(shù)。對(duì)于軟鉤吊車，當(dāng)額定起分量不大于100kN時(shí)，橫向水平荷載系數(shù)應(yīng)取0.12；當(dāng)

為160~500kN時(shí)，應(yīng)取0.10：當(dāng)不小于750kN時(shí)，應(yīng)取0.08..硬鉤吊車橫向水平荷載系數(shù)取為0.20o

2.18廠房?jī)?nèi)設(shè)有多臺(tái)吊車時(shí)，如何考慮吊車荷載組合？

當(dāng)廠房?jī)?nèi)設(shè)有多臺(tái)吊車時(shí),考慮到各臺(tái)吊車同時(shí)會(huì)萃在同一柱范圍內(nèi)的可能性較小，各臺(tái)吊車同時(shí)處

于最不利位置且同時(shí)滿載的概率更小。在計(jì)算吊車豎向荷載時(shí)，單跨廠房設(shè)計(jì)時(shí)最多考慮2臺(tái)吊車；多跨

廠房最多只考慮4臺(tái)吊車。在計(jì)算吊車水平荷載時(shí),不論單跨還是多跨廠房最多只考慮2臺(tái)吊車。

2.19什么叫基本雪壓？它是如何確定的？

雪壓是指單位水平面積上的雪重，雪壓值的大小與積雪深度和積雪密度有關(guān)?；狙菏窃诳諘缙?/p>

坦的地面上，積雪分布均勻的情況下,經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到的50年一遇的最大雪壓。屋面的雪荷載由于受到屋面形

4/25

式、積雪漂移等因素的影響，往往與地面雪荷載不同，需要考慮一換算系數(shù)將地面基本雪壓換算為屋面雪

荷載。

4/25

2.20我國(guó)的基本雪壓分布有哪些特點(diǎn)？

我國(guó)基本雪壓分布呈如下特點(diǎn)；

(1新疆北部是我國(guó)突出的雪壓高值區(qū)。該地區(qū)雪量豐富，加之溫度低，積雪可以保持整個(gè)冬季不溶

化，新雪覆老雪，形成為了特大雪壓。

(2東北地區(qū)冬季多降雪天氣，同時(shí)氣溫較低,有利于積雪。因此大興安嶺及長(zhǎng)白山區(qū)是我國(guó)另一個(gè)

雪壓高值區(qū)。

(3長(zhǎng)江中下游及淮河流域是我國(guó)稍南地區(qū)一個(gè)雪壓高值區(qū)。該地區(qū)冬季積雪情況很不穩(wěn)定,有些年

份一冬無(wú)積雪，而有些年份遇到寒潮南下，冷暖氣流僵持，即降大雪。但積雪期較短。

(4川西、浪北山區(qū)的雪壓也較高,該地區(qū)海拔高，氣溫低,濕度大，降雪較多而不易溶化。但該地區(qū)氣

溫相對(duì)較高，積雪不多。

(5華北及西北大部地區(qū)，冬季溫度雖低,但空氣干燥。水汽不足，降雪量較少。南嶺、武夷山脈以南、

冬季氣溫高彳艮少降雪,基本無(wú)積雪。

2.21試述風(fēng)對(duì)屋面積雪的漂移作用及其對(duì)屋面雪荷載取值的影響？

風(fēng)對(duì)雪的漂積作用是指下雪過(guò)程中，風(fēng)會(huì)把部份將要飄落或者已經(jīng)漂積在屋面上的雪吹移到附近地

面或者鄰近較低的屋面上，對(duì)于平屋面和小坡度屋面，風(fēng)對(duì)雪的漂移作用會(huì)使屋面上的雪壓普通比鄰近地

面上的雪壓要??；對(duì)于雙坡屋面、高低跨屋面，迎風(fēng)面吹來(lái)的雪往往在背風(fēng)一側(cè)屋面上漂積，引起屋面

不平衡雪荷載。風(fēng)對(duì)積雪的漂移影響可通過(guò)屋面積雪分布系數(shù)加以考慮。

37k作用

3.1靜水壓強(qiáng)具有哪些特征？如何確定靜水壓強(qiáng)？

靜水壓力是指靜止液體對(duì)其接觸面產(chǎn)生的壓力，具有兩個(gè)特性：一是靜水壓強(qiáng)垂直于作用面，并指向

作用面內(nèi)部；二是靜止液體中任一點(diǎn)處各方向的靜水壓強(qiáng)均相等,與作用的方位無(wú)關(guān)。

確定靜水壓強(qiáng)時(shí)常以大氣壓強(qiáng)為基準(zhǔn)點(diǎn)，靜水壓強(qiáng)與水深呈線性關(guān)系,隨水深按比例增加；水壓力作

用在結(jié)構(gòu)物表面法線方向，水壓力分布與受壓面形狀有關(guān)。如果受壓面為垂直平面，已知底部深度h,則可

按p=yh求得底部壓強(qiáng)，再作頂部和底部壓強(qiáng)連線便可得到擋水結(jié)構(gòu)側(cè)向壓強(qiáng)分布規(guī)律。

3.2試述等速平面流場(chǎng)中，流體受阻時(shí)邊界層分離現(xiàn)象及繞流阻力的產(chǎn)生？

某一流速為v的等速平面流場(chǎng)，流線是一互相平行的水平線,在該流場(chǎng)中放置一個(gè)固定的圓柱體〈橋

墩流線在接近圓柱體時(shí)流動(dòng)受阻，在到達(dá)圓柱體表面a點(diǎn)時(shí),該流線流速減至為零，壓強(qiáng)增到最大。繼續(xù)

流來(lái)的流體質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)較高壓強(qiáng)作用下，沿圓柱面兩側(cè)向前流動(dòng)，即從a點(diǎn)開始形成邊界層內(nèi)流動(dòng)。在圓

柱面a點(diǎn)到b點(diǎn)區(qū)間，邊界層內(nèi)流動(dòng)處于加速減壓狀態(tài)。過(guò)了b點(diǎn)流線擴(kuò)散，邊界層內(nèi)流動(dòng)呈現(xiàn)相反態(tài)勢(shì),

處于減速加壓狀態(tài)，繼續(xù)流來(lái)的流體質(zhì)點(diǎn)脫離邊界向前流動(dòng)，浮現(xiàn)邊界層分離現(xiàn)象。

置于河流中的橋墩邊界層分離現(xiàn)象，還會(huì)導(dǎo)致橋墩繞流阻力，繞流阻力是結(jié)構(gòu)物在流場(chǎng)中受到流動(dòng)方

向上的流體阻力,繞流阻力由磨擦阻力和壓強(qiáng)阻力兩部份組成。

邊界層分離

3.3實(shí)際工程中為什么常將橋墩、閘墩設(shè)計(jì)成流線型？

在實(shí)際工程中，為減小繞流阻力，常將橋墩、閘墩設(shè)計(jì)成流線型，以縮小邊界層分離區(qū)，達(dá)到降低阻力的

目的。

3.4試述波浪傳播特征及推進(jìn)過(guò)程？

波浪是液體自由表面在外力作用下產(chǎn)生的周期性起伏波動(dòng)，其中風(fēng)成波影響最大。在海洋深水區(qū)，波

浪運(yùn)動(dòng)不受海底摩阻力影響，稱為深水推進(jìn)波；波浪推進(jìn)到淺水地帶，海底對(duì)波浪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩阻力,波長(zhǎng)和

波速縮減，波高和波陡增加，稱淺水推進(jìn)波：當(dāng)淺水波向海岸推進(jìn)，達(dá)到臨界水深,波峰發(fā)生破碎，破碎后的波

重新組成新的水流向前推移，而底層浮現(xiàn)回流，這種波浪稱為擊岸波；擊岸波沖擊岸灘，對(duì)海邊水工建造

施加沖擊作用，即為波浪荷載。

3.5如何對(duì)直立式防波堤進(jìn)行立波波壓刀、遠(yuǎn)破波波壓力和近破波波壓力的計(jì)算？

波浪作用力不僅與波浪本身特征有關(guān),還與結(jié)構(gòu)物形式和海底坡度有關(guān)。對(duì)于作用于直墻式構(gòu)筑物上

5/25

的波浪分為立波、遠(yuǎn)堤破碎波和近堤破碎波三種波態(tài)。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)基床類型、水底坡度、浪高

及水深判別波態(tài)，分別采用不同公式II算波浪作用力。我國(guó)《港工規(guī)范》分別給出了立波波壓力、遠(yuǎn)破波

波壓力和近破波波壓力計(jì)算方法，先求得直墻各轉(zhuǎn)折點(diǎn)壓強(qiáng)，將其用直線連接,得到直墻壓強(qiáng)分布，即可求

出波浪壓力,計(jì)算時(shí)尚應(yīng)考慮墻底波浪浮托力。

3.6冰壓力有哪些類型？

冰壓力按其作用性質(zhì)不同，可分為靜冰壓力和動(dòng)冰壓力。靜冰壓力包括冰堆整體推移的靜壓力，風(fēng)和

水流作用于大面積冰層引起的靜壓力以及冰覆蓋層受溫度影響膨脹時(shí)產(chǎn)生的靜壓力；此外冰層因水位上

升還會(huì)產(chǎn)生豎向作用力。動(dòng)冰壓力主要指河流流冰產(chǎn)生的沖擊作用。

3.7冰堆整體推移靜壓力計(jì)算公式是如何導(dǎo)出的？

由于水流和風(fēng)的作用，推動(dòng)大面積浮冰挪移對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生靜壓力，可根據(jù)水流方向和風(fēng)向，考慮冰層面

積來(lái)計(jì)算：

P=p(P+P+P)sina+Psinp]<3,31>

1234

式中：P一一作用于結(jié)構(gòu)物的正壓力(N；

Q——浮冰冰層面積vm2>,普通采用歷史上最大值；

匕一一水流對(duì)冰層下表面的摩阻力(Pa,可取為0.5?了，、為冰層下的流速vm/s>;

h

P2一一水流對(duì)浮冰邊緣的作用力<Pa>,可取為50；c,h為冰厚vm>,l為冰層沿水流方向的平均長(zhǎng)度

vm>,在河中不得大于兩倍河寬：

P3—由于水面坡降對(duì)冰層產(chǎn)生的作用力<Pa>,等于920hi,i為水面坡降；

P4一一風(fēng)對(duì)冰層上表面的摩阻力vPa>,P4=<0.001~0.002>VF，VF為風(fēng)速，采用歷史上有冰時(shí)期和水流

方向基本一致的最大風(fēng)速VE/S>；

a——結(jié)構(gòu)物迎冰面與冰流方向間的水平夾角；

P——結(jié)構(gòu)物迎冰面與風(fēng)向間的水平夾角。

3.8冰蓋層受到溫度影響產(chǎn)生的靜壓力與哪些因素有關(guān)？

冰蓋層溫度上升時(shí)產(chǎn)生膨脹，若冰的自由膨脹變形受到壩體、橋墩等結(jié)構(gòu)物的約束，則在冰蓋層引起

膨脹作用力。冰場(chǎng)膨脹壓力隨結(jié)構(gòu)物與冰覆蓋層支承體之間的距離大小而變化，當(dāng)冰場(chǎng)膨脹受到橋墩等結(jié)

構(gòu)物的約束時(shí)，則在橋墩周圍浮現(xiàn)最大冰壓力，并隨著離橋墩的距離加大而逐漸減弱。

冰的膨脹壓力與冰面溫度、升溫速率和冰蓋厚度有關(guān)，冰壓力沿冰厚方向基本上呈上大下小的倒三

角形分布，可認(rèn)為冰壓力的合力作用點(diǎn)在冰面以下1/3冰厚處。

3.9如何根據(jù)能量原理導(dǎo)出船只撞擊力近似計(jì)算公式？

在通行較大的噸位的船只或者有飄流物的河流中，需考慮船只或者飄流物對(duì)橋梁墩臺(tái)的撞擊力，撞擊

力可根據(jù)能量相等原則采用一個(gè)等效靜力荷載表示撞擊作用。《公路橋規(guī)》假定船只或者排筏作用于

墩臺(tái)上有效動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為撞擊力所做的功，按等效靜力導(dǎo)出撞擊力F的近似計(jì)算公式。

設(shè)船只或者排筏的質(zhì)量為m,駛近煙臺(tái)的速度為％撞擊時(shí)船只或者排筏的縱軸線與墩臺(tái)面的夾角為

a如

圖所示，其動(dòng)能為：

_1mv2=1m(vsina)2+-1m(vcosa)2Vl>

222

假定船只或者排筏可以順墩臺(tái)面自由滑動(dòng)，則船只或者排筏賦予墩臺(tái)的動(dòng)能僅有前一項(xiàng)，即：

E=Jm(vsina)2<2>

在碰撞瞬間，船身以一角速度繞撞擊點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)，其動(dòng)能為：

6/25

E=E兀

0

兀是船只在碰撞過(guò)程中，由于船體結(jié)構(gòu)、防撞設(shè)備、墩臺(tái)等的變形吸收一部份能量而考慮的折減系數(shù)，按

下式計(jì)算：

1

兀=--------<4>

1+9R）2

式中R——水平面上船只對(duì)其質(zhì)心G的回轉(zhuǎn)半徑（m；

d——質(zhì)心G與撞擊點(diǎn)A在平行墩臺(tái)面方向的距離（m.

撞擊時(shí)受力圖

在碰撞過(guò)程中，通過(guò)船只把傳遞給墩臺(tái)的有效動(dòng)能E全部轉(zhuǎn)化為碰撞力F所作的靜力功，即在碰撞過(guò)

程中，船只在碰撞點(diǎn)處的速度由v減至零而碰撞力由零增至F.設(shè)撞擊點(diǎn)A沿速度v的方向的總變位（墩

臺(tái)或者防撞設(shè)備、地基、船體結(jié)構(gòu)等的綜合彈性變形為^，材料彈性變形系數(shù)為C（單位力所產(chǎn)生的變

形，則有

△=FC<5>

根據(jù)功的互等定理，有：

_1__F2

E=—FA=C<6>

22

由式(2、(3和(4,可得

W(vsina)2F2

71-----------=0----(7

2g2

?兀W(vsincx)2

F=(8

V-9C~

W

令丫2=兀及m=—代入上式，得:

g

F=yvsina^—（9

式中F——船只或者排筏撞擊力（kN：

y—?jiǎng)幽苷蹨p系數(shù)；

v——船只或者排筏撞擊墩臺(tái)速度（m/s；

a——船只或者排筏撞擊方向與墩臺(tái)撞擊點(diǎn)切線的夾角：

m——船只或者排筏質(zhì)量（t；

W一—船只或者排筏重力（kN

C——彈性變形系數(shù)，包括船只或者排筏及橋梁墩臺(tái)的綜合彈性變形在內(nèi)，普通順橋軸方向取

0.0005,橫橋軸方向取0.0003.

3.10試述浮托力產(chǎn)生的原因及考慮的方法？

水浮力為作用于建造物基底面的由下向上的水壓力，當(dāng)基礎(chǔ)或者結(jié)構(gòu)物的底面置于地下水位以下，

在其底面產(chǎn)生浮托力,浮托力等于建造物排開同體積的水重力。地表水或者地下水通過(guò)土體孔隙的自由

水溝通并傳遞水壓力。浮托力的大小取決于土的物理特性，當(dāng)?shù)叵滤軌蛲ㄟ^(guò)土的孔隙溶入到結(jié)構(gòu)基

底,且固體

7/25

顆粒與結(jié)構(gòu)基底之間接觸面很小時(shí)，可以認(rèn)為土中結(jié)構(gòu)物處于徹底浮力狀態(tài)。

浮托力作用可根據(jù)地基的透水程度，按照結(jié)構(gòu)物喪失的分量等于它所排除的水重這一原則考慮；

(1對(duì)于透水性土，應(yīng)計(jì)算水浮力；對(duì)于非透水性土，可不考慮水浮力。若結(jié)構(gòu)物位于透水性飽和的

地基上，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)物處于徹底浮力狀態(tài)，按100%計(jì)算浮托力。

(2若結(jié)構(gòu)物位于透水性較差地基上，如置于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上,地下水滲入通道不暢，可

按50%計(jì)算浮托力。

(3若結(jié)構(gòu)物位于粘性土地基上，二的透水性質(zhì)難以預(yù)測(cè),對(duì)于難以確定是否具有透水性質(zhì)的土,計(jì)

算基底應(yīng)力時(shí)，不計(jì)浮力,計(jì)算穩(wěn)定時(shí),計(jì)入浮力。對(duì)于計(jì)算水浮力的水位,計(jì)算基底應(yīng)力用低水位,計(jì)算

穩(wěn)定用設(shè)計(jì)水位。

(4地下水也對(duì)地下水位以下巖石、土體產(chǎn)生浮托力，基礎(chǔ)底面以下土的天然重度或者是基礎(chǔ)底面以

上土的加權(quán)平均重度應(yīng)取有效重度。

(5地下水位在基底標(biāo)高上下范圍內(nèi)漲落時(shí)，浮托力的變化有可能引起基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，應(yīng)考慮

地下水位季節(jié)性漲落的影響。

4風(fēng)荷載

4.1.基本風(fēng)壓是如何定義的？影響風(fēng)壓的主要因素有哪些？

基本風(fēng)壓是在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下得到的，基本風(fēng)壓值是在空曠平整的地面上,離地面10m高，重現(xiàn)期為

50年的10min平均最大風(fēng)速。

影響風(fēng)壓的主要因素有：

(1風(fēng)速隨高度而變化，離地表越近，磨擦力越大,于是風(fēng)速越小。

(2與地貌粗糙程度有關(guān)，地面粗糙程度高,風(fēng)能消耗多、風(fēng)速則低。

(3與風(fēng)速時(shí)距風(fēng)有關(guān),常取某?規(guī)定時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)速作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

(4與最大風(fēng)速重現(xiàn)期有關(guān),風(fēng)有著它的自然周期，普通取年最大風(fēng)速記錄值為統(tǒng)計(jì)樣本，對(duì)于普通結(jié)

構(gòu)，直現(xiàn)期為50年；對(duì)于高層建造、高聳結(jié)構(gòu)及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的結(jié)構(gòu),重現(xiàn)期應(yīng)適當(dāng)提高。

當(dāng)實(shí)測(cè)風(fēng)速高度、時(shí)距、重現(xiàn)期不符合標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)可進(jìn)行基本風(fēng)壓換算。

4.2.試述風(fēng)速和風(fēng)壓之間的關(guān)系？

風(fēng)速和風(fēng)壓之間的關(guān)系可由流體力學(xué)中的伯努利方程得到，自由氣流的風(fēng)速產(chǎn)生的單位面積上的風(fēng)

壓力為：

式中W——單位面積上的風(fēng)壓力(kN/F2

冗——空氣密度(t/m3

平——空氣單位體積重力(kN/m3

g------重力加速度(m/s2

v------風(fēng)速(m/s

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓情況下，+=0.012022kN/m3,g=9.80m/S2,可得：

在不同的地理位置，大氣條件是不同的W和g值也不相同。通常取為；

4.3.山區(qū)及海洋風(fēng)速各有什么特點(diǎn)？應(yīng)當(dāng)如何考慮？

山區(qū)地勢(shì)起伏多變，對(duì)風(fēng)速影響較為顯著，山區(qū)風(fēng)速有如下特點(diǎn)：山間盆地、谷地等閉塞地形，由于四

周高山對(duì)風(fēng)的屏隙作用，普通比空曠平整地面風(fēng)速減小10?25%,相應(yīng)風(fēng)壓要減小20~40%。谷口、山口等

開敝地形，當(dāng)風(fēng)向與谷口或者山口趨于一致時(shí)，氣流由開敞區(qū)流入兩邊為高山的狹窄區(qū)，流區(qū)壓縮,風(fēng)速必

然增大；風(fēng)速比普通空曠平整地面增大10~20%。山頂、山坡等弧尖地形，由于風(fēng)速隨高度增加溫和流

越過(guò)山峰時(shí)的抬升作用，山頂和山坡的風(fēng)速比山麓要大。對(duì)于山區(qū)的建造物可根據(jù)不同地形條件給出風(fēng)

荷載地形修正系數(shù)，在普通情況下，山區(qū)的基本風(fēng)壓可按相鄰平整地區(qū)基本風(fēng)壓乘修正系數(shù)后采用。

風(fēng)對(duì)海面的磨擦力小于對(duì)陸地的磨擦力,所以海上風(fēng)速比陸地要大。此外，沿海地帶存在一定的海陸

溫差,促使空氣對(duì)流，使海邊風(fēng)速增大。基于上述原因，遠(yuǎn)海海面和海島的基本風(fēng)壓值大于陸地平整地區(qū)的

8/25

基本風(fēng)壓值，并隨海面或者海島距海岸距離的增大而增大。根據(jù)沿海陸地與海面、海島上的同期觀測(cè)到的

風(fēng)

速資料對(duì)照，可得不同出海距離下遠(yuǎn)海海面和海島基本風(fēng)壓修正系數(shù)。

4.4.試述我國(guó)基本風(fēng)壓分布的特點(diǎn)？

我國(guó)夏季受太平洋熱帶氣旋影響，形成的臺(tái)風(fēng)多在東南沿海登陸；冬季受西伯利亞和蒙古高原冷空

氣侵入，冷鋒過(guò)境常伴有大風(fēng)浮現(xiàn)。全國(guó)基本風(fēng)壓值分布呈如下特點(diǎn)：

(1東南沿海為我國(guó)大陸上最大風(fēng)壓區(qū)。這一地區(qū)面臨海洋，正對(duì)臺(tái)風(fēng)的來(lái)向，臺(tái)風(fēng)登陸后環(huán)流遇山和

陸地,磨擦力和阻塞力加大，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度很快減弱，風(fēng)壓等值線從沿海向內(nèi)陸遞減很快。

(2西北、華北和東北地區(qū)的北部為我國(guó)大陸上風(fēng)壓次大區(qū)。這一地區(qū)的大風(fēng)主要由冬季強(qiáng)冷空氣

入侵造成的，在冷鋒過(guò)境之處都有大風(fēng)浮現(xiàn)。

(3青藏高原為風(fēng)壓較大地區(qū)，主要是由于海拔高度較高所造成的。這一地區(qū)除了冷空氣侵襲造成大

風(fēng)外，高空動(dòng)量下傳也能造成大風(fēng)。

(4云貴高原和長(zhǎng)江中下游地區(qū)風(fēng)壓較小,特別是XX中部、XX、湘西和鄂西為我國(guó)風(fēng)壓最小區(qū)域。

(5XX是我國(guó)風(fēng)壓最大地區(qū)，主要受太平洋臺(tái)風(fēng)的影響；XX島主要受南海臺(tái)風(fēng)的襲擊，故東岸偏南

有較大風(fēng)壓；西沙群島受南海臺(tái)風(fēng)的影響，風(fēng)力較大。

4.5.什么叫梯度風(fēng)？什么叫梯度風(fēng)高度？

在離地表300~500m大氣邊界層以上的高度，風(fēng)的流動(dòng)不受地面粗糙層的影響，風(fēng)沿著等壓線以層流

方式自由流動(dòng)，稱為梯度風(fēng)。梯度風(fēng)流動(dòng)的起點(diǎn)高度稱為梯度風(fēng)高度。

4.6.影響大氣邊界層以下氣流流動(dòng)的因素有哪些？

地球表面通過(guò)地面的磨擦對(duì)空氣水平運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力，從而使挨近地面的氣流速度減慢，該阻力對(duì)氣流

的作用隨高度增加而減弱,惟獨(dú)在離地表300~500m以上的高度，風(fēng)才不受地表粗糙層的影響能夠以梯度

風(fēng)速度流動(dòng)。不同地表粗糙度有不同的梯度風(fēng)高度,地面粗糙度小，風(fēng)速變化快，其梯度風(fēng)高度比地面粗糙

度大的地區(qū)為低；反之，地面粗糙度越大,梯度風(fēng)高度將越高。

4.7.《荷載規(guī)范》是如何劃分和度量地面粗糙度的？

《荷載規(guī)范》將地面粗糙度分為A、B、C、D四類,分類情況及相應(yīng)的地面粗糙度指數(shù)a和梯度風(fēng)

高度叫如下：

A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)，取。人=。-12,HTA=300m；

B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)，取夏8=0?16,%8=$0=350[11；

C類指有密集建造群的城市市區(qū)，取ac=0.22,HTC=400m：

D類指有密集建造群且房屋較高的城市市區(qū)，取。口=。-30,叫0=45001。

4.8.試述風(fēng)壓高度變化系數(shù)的導(dǎo)出方法？

根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果分析,大氣邊界層內(nèi)平均風(fēng)速沿高度變化的規(guī)律可用指數(shù)函數(shù)來(lái)描述，即：

Vz"

=z()a1(1

Vz

00

式中V——任一高度Z處平均風(fēng)速；

Vo--標(biāo)準(zhǔn)高度處平均風(fēng)速；

z-----離地面任一高度(m；

zo——離地面標(biāo)準(zhǔn)高度，通常取為10m,

a一—與地面粗糙度有關(guān)的指數(shù),地面粗糙程度越大,a越大。

由風(fēng)壓與風(fēng)速的平方成正比，再將(1式代入，可得：

9/25

W(z)V2.zxc

a''--=(一)2a<2>

WV2Z

oa00

式中W(Z)一一任一地貌高度Z處風(fēng)壓:

a

wna一一任一地貌標(biāo)準(zhǔn)高度處風(fēng)壓。

整理(2式,并將標(biāo)準(zhǔn)高度z0=10m代入,可得:

W(z)=W(m2a<3>

設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地貌下梯度風(fēng)高度為HQ粗糙度指數(shù)為a。,基本風(fēng)壓值為w0；任一地貌下梯度風(fēng)高度為HT@。

?uuu?。

根據(jù)梯度風(fēng)高度處風(fēng)壓相等的條件，由<3>式可導(dǎo)出:

W(-?92ao=W(-嗎

010oa10

/H、,10.

W=(_I0-)2a0(—^2aW<5>

oa10H0

Ta

將v5>式代入<3>式,可得任一地貌條件下，高度z處的風(fēng)壓：

W(z)=(TO)gg0.(L242a.(.W=Ma.W<6>

a10H100z0

Ta

上式中U：是任意地貌下的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，應(yīng)按地面粗糙度指數(shù)a和假定的梯度風(fēng)高度叫確定，并隨

離地面高度Z而變化。

將以上數(shù)據(jù)代入Ma的表達(dá)式(6,可得A、B、C、D四類風(fēng)壓高度變化系數(shù)：

Z

A類：pA=1.379Q)O24<7>

B類：M8=1.000區(qū)0)0.32<8>

C類："？=0.616《0)044<9>

D類；UD=0.318(/口)060<10>

據(jù)此，可制出風(fēng)壓高度變化系數(shù)H#表格，供設(shè)計(jì)時(shí)查用。

4.9.簡(jiǎn)述矩形平面的單體建造物風(fēng)流走向和風(fēng)壓分布？

矩形平面的單體建造受到風(fēng)的作用后，在其迎風(fēng)面大約2/3高度處，氣流有一個(gè)正面停滯點(diǎn)，氣流從該

停滯點(diǎn)向外擴(kuò)散分流。停滯點(diǎn)以上，一部份氣流流動(dòng)上升并越過(guò)建造物頂面：停滯點(diǎn)以下，一部份氣流向

下流向地面，在緊靠地面處形成水平滾動(dòng),成為駐渦區(qū)；另一部份氣流則繞過(guò)建造物兩側(cè)向暗地里流去。

在鈍體建造物的暗地里，由于屋面上部的剪切層產(chǎn)生的環(huán)流，形成背風(fēng)渦旋區(qū)，渦旋氣流的風(fēng)向與來(lái)流風(fēng)

相反，在背風(fēng)面產(chǎn)生吸力。

10/25

矩形平面的單體建造物在風(fēng)的作用下，迎風(fēng)面由于氣流正面受阻產(chǎn)生風(fēng)玉力，側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面由于旋

渦作用引起風(fēng)吸力。迎風(fēng)面的風(fēng)壓力在房屋中部最人，側(cè)風(fēng)面和苜風(fēng)面的風(fēng)吸力在建造物角部最人。

圖4.13單體建造物立面流線分布圖4.12風(fēng)壓在房屋平面上的分布

4.10.什么是風(fēng)載體型系數(shù)？它是如何確定的？

建造物處于風(fēng)流場(chǎng)中，風(fēng)力在建造物表面上的分布是不均勻的，風(fēng)作用在建造物表面的不同部位將引

起不同的風(fēng)壓值,此值與來(lái)流風(fēng)壓之比稱為風(fēng)載體型系數(shù)。

風(fēng)載體型系數(shù)表示建造物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律：主要與建造物的體型和尺寸

有關(guān)。目前要徹底從理論上確定受風(fēng)力作用的任意形狀物體的壓力分布尚做不到，普通均通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)確

定風(fēng)載體型系數(shù)。

4.11.高層建造為什么要考慮群體間風(fēng)壓相互干擾？如何考慮？

高層建造群房屋相互間距較近時(shí)，由于尾流作用，引起風(fēng)壓相互干擾,對(duì)建造物產(chǎn)生動(dòng)力增大效應(yīng)，使

得房屋局部風(fēng)壓顯著增大,設(shè)計(jì)時(shí)可將單體建造物的體型系數(shù)u乘以相互干擾增大系數(shù)加以考慮。

4.12.計(jì)算順風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)時(shí)，為什么要區(qū)分平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)？

結(jié)構(gòu)順向的風(fēng)作用可分解為平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)，平均風(fēng)的作用可通過(guò)基本風(fēng)壓反映，基本風(fēng)壓是根據(jù)

10min平均風(fēng)速確定的，雖然它已從統(tǒng)計(jì)的角度體現(xiàn)了平均重現(xiàn)期為50年的最大風(fēng)壓值，但它沒(méi)有反映風(fēng)

速中的脈動(dòng)成份。

脈動(dòng)風(fēng)是一種隨機(jī)動(dòng)力荷載，風(fēng)壓脈動(dòng)在高頻段的峰值周期約為1~2min,普通低層和多層結(jié)構(gòu)的自振

周期都小于它，因此脈動(dòng)影響很小，不考慮風(fēng)振影響也不致于影響到結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)安全性。而對(duì)于高聳構(gòu)筑

物和高層建造等柔性結(jié)構(gòu),風(fēng)壓脈動(dòng)引起的動(dòng)力反應(yīng)較為明顯，結(jié)構(gòu)的風(fēng)振影響必須加以考慮。

4.13.工程設(shè)計(jì)中如何考慮脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響？

對(duì)于高聳構(gòu)筑物和高層建造等柔性結(jié)構(gòu)，風(fēng)壓脈動(dòng)引起的動(dòng)力反應(yīng)較為顯著，必須考慮結(jié)構(gòu)風(fēng)振影

響?！逗奢d規(guī)范》要求，對(duì)于結(jié)構(gòu)基本自振周期「大于0.25s的工程結(jié)構(gòu)，如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu)；

以及對(duì)于高度大于30m且高寬比大于1.5的高柔房屋，應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的順風(fēng)向風(fēng)振。

結(jié)構(gòu)風(fēng)振影響可通過(guò)風(fēng)振系數(shù)計(jì)算；p=1式中脈動(dòng)增大系數(shù)：可由隨機(jī)振動(dòng)理論導(dǎo)出，此時(shí)

zM

2

脈動(dòng)風(fēng)輸入達(dá)文波特（Davenport建議的風(fēng)譜密度經(jīng)驗(yàn)公式，也可查表確定。結(jié)構(gòu)振型系數(shù)。z可根據(jù)結(jié)構(gòu)

動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算,也可采用近似公式或者查表確定。脈動(dòng)影響系數(shù)v主要反應(yīng)風(fēng)壓脈動(dòng)相關(guān)性對(duì)結(jié)構(gòu)的影

響，可通過(guò)隨機(jī)振動(dòng)理論分析得到，為方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，已制成表格,供直接查用。

4.14.結(jié)構(gòu)橫向風(fēng)振產(chǎn)生的原因是什么？

建造物或者構(gòu)筑物受到風(fēng)力作用時(shí)，橫風(fēng)向也能發(fā)生風(fēng)振。橫風(fēng)向風(fēng)振是由不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力作用造

成的，它與結(jié)構(gòu)截面形狀和雷諾數(shù)有關(guān)c對(duì)于圓形截面，當(dāng)雷諾數(shù)在某一范圍內(nèi)時(shí)，流體從圓柱體后分離

的旋

渦將交替脫落，形成卡門渦列，若旋渦脫落頻率接近結(jié)構(gòu)橫向自振頻率時(shí)會(huì)引起結(jié)構(gòu)渦激共振。

415.什么叫鎖定現(xiàn)象?

在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生橫向共振反應(yīng)時(shí)，若風(fēng)速增大，旋渦脫落頻率仍維持不變，與結(jié)構(gòu)自振頻率保持一致，這一

現(xiàn)象稱為鎖定。在鎖定區(qū)內(nèi)，旋渦脫落頻率是不變的。惟獨(dú)當(dāng)風(fēng)速大于結(jié)構(gòu)共振風(fēng)速約1.3倍時(shí)，旋泯脫落

才重新按新的頻率激振。

4.16.什么情況下要考慮結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)振效應(yīng)？如何進(jìn)行橫風(fēng)向風(fēng)振驗(yàn)算？

應(yīng)根據(jù)雷諾數(shù)Re的不同情況進(jìn)行橫風(fēng)向風(fēng)振驗(yàn)算。當(dāng)雷諾數(shù)增加到Re23.5X106,風(fēng)速進(jìn)入跨臨界

范圍時(shí)，浮現(xiàn)規(guī)則的周期性旋渦脫落，一旦旋渦脫落頻率與結(jié)構(gòu)橫向自振頻率接近，結(jié)構(gòu)將發(fā)生強(qiáng)烈渦激共

振,有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，危及結(jié)構(gòu)的安全性，必須進(jìn)行橫向風(fēng)振驗(yàn)算。

跨臨界強(qiáng)風(fēng)共振引起在z高處振型j的等效風(fēng)荷載可由下.列公式確定：

式中A-計(jì)算系數(shù)；一一在z高處結(jié)構(gòu)的j振型系數(shù)；與一一第j振型的阻尼比。

11/25

橫風(fēng)向風(fēng)振主要考慮的是共振影響.于是可與結(jié)構(gòu)不同振型發(fā)生共振效應(yīng)。對(duì)跨臨界的強(qiáng)風(fēng)共振，設(shè)

訂時(shí)必須按不同振型對(duì)結(jié)構(gòu)予以驗(yàn)算。普通認(rèn)為低振型的影響占主導(dǎo)作用。只需考慮前4個(gè)振型即可滿

足要求。

4.17.公路《橋規(guī)》中是如何考慮橋梁橫向風(fēng)力作用的？

公路《橋規(guī)》按靜力方法計(jì)算橫向風(fēng)力作用，即考慮基本風(fēng)速、設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)、風(fēng)載阻力

系數(shù)、風(fēng)速高度變化修正系數(shù)、地形和地理?xiàng)l件系數(shù)以及陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)后，按橫向風(fēng)壓乘以迎風(fēng)面積獲得

橫向風(fēng)力。

4.18什么是橋梁靜力風(fēng)荷載的三分力系數(shù)？

橋梁的靜力風(fēng)荷載普通采用三分力來(lái)描述，即氣流流經(jīng)橋梁時(shí)，由于截面表面的風(fēng)壓分布存在差別，上

下表面壓強(qiáng)差的面積分就是橋梁所受的升力荷載，而迎風(fēng)先后表面壓強(qiáng)差的面積分則是橋梁所受的風(fēng)阻

力荷載，即通常所說(shuō)的橫風(fēng)向力；此外,當(dāng)升力與阻力的合力作用點(diǎn)與橋梁截面的形心不一致時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生

對(duì)形心的扭矩。三分力系數(shù)即是上述靜氣動(dòng)力系數(shù)，反映橋梁截面在均勻流中承受的靜風(fēng)荷載大小。該系

數(shù)通常是在風(fēng)軸坐標(biāo)系下，由節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)定獲得。

4.19橋梁風(fēng)振有哪些振動(dòng)形式？對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？

橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)大致可分為兩類L類是自激發(fā)散振動(dòng)，例如顫振和馳振，振動(dòng)結(jié)構(gòu)可以不斷從氣流

中獲取能量,抵消阻尼對(duì)振動(dòng)的衰減作用，從而使振幅不斷加大,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)風(fēng)毀，這實(shí)際上是一種空氣動(dòng)力

失穩(wěn)現(xiàn)象，對(duì)橋梁危害最大。另一類是限幅振動(dòng)，例如渦激振動(dòng)和抖振,渦激振動(dòng)是由結(jié)構(gòu)尾流中產(chǎn)生的周

期性交替脫落的旋渦引起，當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)物處于另一個(gè)結(jié)構(gòu)物的渦列之中，還會(huì)激發(fā)出不規(guī)則的強(qiáng)迫振動(dòng)，即

抖振。渦振和抖振均可在低風(fēng)速下發(fā)生,雖不具破壞性，但會(huì)對(duì)桿件接頭等連接部位造成疲勞破壞,設(shè)計(jì)時(shí)

可通過(guò)構(gòu)造措施解決。

5地震作用

5.1試述構(gòu)造地震成因的局部機(jī)制和宏觀背景？

構(gòu)造地震成因的局部機(jī)制可以用地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)明,在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中，地球內(nèi)部處于不斷運(yùn)動(dòng)

之中，原始水平狀的巖層在地應(yīng)力作用下發(fā)生形變；當(dāng)?shù)貞?yīng)力使巖層產(chǎn)生彎曲變形積累的應(yīng)力超過(guò)本身強(qiáng)

度極限時(shí)，巖層就發(fā)生驀地?cái)嗔押兔土义e(cuò)動(dòng)，巖層中原先積累的應(yīng)變能全部釋放，并以彈性波的形式傳到地

面,地面隨之振動(dòng)，形成地震。

構(gòu)造地震成因的宏觀背景可以借助板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)來(lái)解釋。板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)認(rèn)為，地殼和地幔頂部厚約

70-100km的巖石組成為了全球巖石圈，巖石圈由大大小小的板塊組成，板塊下面是塑性物質(zhì)構(gòu)成的軟流層。

軟流層中的地幔物質(zhì)以巖漿活動(dòng)的形式涌出海嶺，推動(dòng)軟流層上的大洋板塊在水平方向挪移，并在海溝附

近向大陸板塊之下俯沖，返回軟流層。各板塊邊原由于地幔對(duì)流而互相擠壓,碰撞,在板塊的交壤地區(qū)就

會(huì)產(chǎn)生連綿不斷的地震。

5.2什么地震波？地震波包含了哪幾種波？它們的傳播特點(diǎn)是什么？對(duì)地面運(yùn)動(dòng)影響如何？

地震引起的振動(dòng)以波的形式向震源向各個(gè)方面?zhèn)鞑ゲ⑨尫拍芰浚@就是地震波。地震波是一種彈性波，

它包括在地球內(nèi)部傳播的體波和在地面附近傳播的面波。

體波可分為兩種形式的波,即縱波（P波和橫波（S波?？v波在傳播過(guò)程中，其介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與

波的前進(jìn)方向一致。縱波又稱壓縮波，其特點(diǎn)是周期較短，振幅較小。橫波在傳播過(guò)程中，其介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振

動(dòng)方向與波的前進(jìn)方向垂直。橫波又稱剪切波，其特點(diǎn)是周期較長(zhǎng)，振幅較大。

面波是體波經(jīng)地層界面多次反射形成的次生波，它包括兩種形式的波，即瑞雷波（R波和樂(lè)甫波（L

波。瑞雷波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在波的前進(jìn)方向與地表面法向組成的平面內(nèi)作逆向嘀圓運(yùn)動(dòng)；樂(lè)甫波傳播時(shí)，質(zhì)

點(diǎn)在與波的前進(jìn)方向垂直的水平方向作蛇形運(yùn)動(dòng)。

縱波使建造物產(chǎn)生上下顛簸，橫波使建造物產(chǎn)生水平搖晃,而面波使建造物既產(chǎn)生上下顛動(dòng)又產(chǎn)生水

平晃動(dòng)，當(dāng)橫波和面波都到達(dá)時(shí)振動(dòng)最為強(qiáng)烈。普通情況下，橫波產(chǎn)生的水平振動(dòng)是導(dǎo)致建造物破壞的主

要因素。

5.3什么是里氏震級(jí)？什么是矩震級(jí)？

12/25

地震震級(jí)是表示地震本身大小的等級(jí),它以地震釋放的能量為尺度，根據(jù)地震儀記錄到的地震波或者

斷層錯(cuò)位和破裂面積來(lái)確定。

里氏震級(jí)Ms（Richtermagnitudescale是由美國(guó)地震學(xué)家里克特（CharlesFrancisRichter于1935年

提出的一種震級(jí)標(biāo)度。，:是根據(jù)離震中一定距離所觀測(cè)到的地震波幅度和周期，并且考慮從震源到觀測(cè)點(diǎn)

的地震波衰減，計(jì)算出的震源處地震的大小。

里克特給出了震級(jí)的原始定義：用標(biāo)準(zhǔn)地震儀在距震中100km處記錄到的最大水平地面位移（單振

幅，以Rm計(jì)的常用對(duì)數(shù)值。表達(dá)式為MS=IgA,式中：為震級(jí)，即里氏震級(jí)；A為地震儀記錄到的最大

振幅。

（2矩震級(jí)

里氏震級(jí)是一種面波震級(jí),在地震強(qiáng)到一定程度的時(shí)候，測(cè)定的面波震級(jí)Mg值卻很難增加之去了，出

現(xiàn)震級(jí)飽和。美國(guó)學(xué)者漢克斯和金森（HanksandKanamoril977年從反映地震斷層錯(cuò)動(dòng)的力學(xué)量地震矩

Mo出發(fā),提出用地震矩測(cè)定的震級(jí)稱為矩震級(jí)Mw（Momentmagnitudescale

用宏觀的方法測(cè)量斷層的平均位錯(cuò)和破裂長(zhǎng)度，估計(jì)斷層面積,先計(jì)算地震矩Mo=pDS,式中，M。為

為地震矩（N?m；p為剪切模量；D為宸源斷裂面積上的平均位錯(cuò)量；S為斷裂面積。

矩震級(jí)Mw定義為:Mw=2/3lgM0—6.06,目前,矩震級(jí)已經(jīng)成為估算大規(guī)模地震時(shí)最常用的標(biāo)度，但對(duì)

于規(guī)模小于3.5級(jí)的地震普通不使用矩彘級(jí)。

5.4什么是地震烈度？震級(jí)與烈度兩者有何關(guān)聯(lián)？

地震烈度是指某地區(qū)地面和各類建造物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度，它是按地震造成的后果分類

的。我國(guó)采用12等級(jí)劃分的地震烈度表。

地震震級(jí)與地震烈度是兩個(gè)不同的概念,震級(jí)表示一次地震釋放能量的大小，烈度表示某地區(qū)遭受地

震影響的強(qiáng)弱程度。震級(jí)和烈度只在特定條件下存在大致對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于淺源地震（震源深度在10~30km

震中烈度％與震級(jí)M之間有如下經(jīng)驗(yàn)公式：M=0.581。+1.5。

5.5什么是地震作用？怎樣可以確定地震作用？

地震釋放的能量以地震波的形式傳到地面，引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)。結(jié)構(gòu)由地震引起的振動(dòng)稱為結(jié)構(gòu)的地震

反應(yīng)，振動(dòng)過(guò)程中作用在結(jié)構(gòu)上的慣性力就是“地震荷載"，它使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力，發(fā)生變形?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)

所承受的“地震荷載”實(shí)際上是地震動(dòng)輸入結(jié)構(gòu)后產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用。按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,荷載僅指直接

作用,地震對(duì)結(jié)構(gòu)施加的影響屬間接作用，應(yīng)把結(jié)構(gòu)承受的“地震荷載"稱為地震作用。

5.6地震系數(shù)和動(dòng)力系數(shù)的物理意義是什么？

地震系數(shù)k是地面運(yùn)動(dòng)最大加速度與重力加速度的比值，即k=x|.|/g?

9max

動(dòng)力系數(shù)P是單自由度體系在地震作用下最大反應(yīng)加速度與地面運(yùn)動(dòng)加速度的比值，也就是質(zhì)點(diǎn)最

大加速度比地面最大加速度的放大倍數(shù)，即p=s/）|..|。

a9max

5.7影響地震反應(yīng)譜的因素有哪些？設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜是如何反映這些因素的影響的？

影響反應(yīng)譜形狀的因素主要有場(chǎng)地條件、震級(jí)大小和震中距遠(yuǎn)近，其中場(chǎng)地條件影響最大。場(chǎng)地土質(zhì)

松軟,長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)反應(yīng)較大，譜曲線峰值右移；場(chǎng)地土質(zhì)堅(jiān)硬，短周期結(jié)構(gòu)反應(yīng)較大，譜曲線峰值左移。此外

震級(jí)和震中距對(duì)譜曲線也有影響，在烈度相同的情況下,震中距較遠(yuǎn)時(shí)，加速度反應(yīng)譜的峰點(diǎn)偏向較長(zhǎng)周期,

曲線峰值右移；震中距較近時(shí)，峰點(diǎn)偏向較短周期，曲線峰值左移。

設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜為反映這種影響，根據(jù)場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組的不同分別給出反應(yīng)譜參數(shù)。

5.8簡(jiǎn)述確定結(jié)構(gòu)地震作用的底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法的基本原理和步驟？

（1振型分解反應(yīng)譜法的基本原理司步驟

對(duì)于多質(zhì)點(diǎn)彈性體系建立動(dòng)力平衡方程，利用振型的正交性，采用以振型為基底的廣義坐標(biāo)，可將聯(lián)立

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的運(yùn)動(dòng)方程解耦,轉(zhuǎn)化為n個(gè)獨(dú)立方程，再比照單質(zhì)點(diǎn)體系的求解方法，即可得到多質(zhì)點(diǎn)體系在地震作用下

任一質(zhì)點(diǎn)的位移反應(yīng)，該位移反應(yīng)等于n個(gè)相應(yīng)的單自由度體系相對(duì)位移反應(yīng)與相應(yīng)振型的線性組合。

利用振型分解反應(yīng)譜法可確定多質(zhì)點(diǎn)體系在地震作用下相應(yīng)于j振型i質(zhì)點(diǎn)的水平地震最大作用：

再按"平方之和再開方”的組合公式確定水平地震作用效應(yīng)，即：

(2底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法的基本原理和步驟

對(duì)于高度不超過(guò)40m,以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法

計(jì)算水平地震作用。底部剪力法僅考慮基本振型先算出作用于結(jié)構(gòu)底部的總剪力，然后將此總剪力按某一

規(guī)律分配到各個(gè)質(zhì)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)底部總剪力按下式計(jì)算：

各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用：

5.9什么叫鞭端效應(yīng)？設(shè)計(jì)時(shí)如何考慮這種效應(yīng)？

地震作用下突出建造物屋面的附屬小建造物，如電梯間、女兒墻、附墻煙囪等由于分量和剛度驀地

變小，高振型影響較大，會(huì)產(chǎn)生鞭端效應(yīng)。

結(jié)構(gòu)按底部剪力法計(jì)算時(shí)，只考慮了第一振型的影響，突出屋出的小建造物在地震中相當(dāng)于受到從屋

面?zhèn)鱽?lái)的放大了的地面加速度，采用基底剪力法計(jì)算這種小建造的地震作用效應(yīng)時(shí)應(yīng)乘以放大系數(shù)3。放

大系數(shù)是針對(duì)突出屋面的小建造物強(qiáng)度驗(yàn)算采用的，局部放大作用不往下傳。

5.10什么叫結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心？結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)是如何產(chǎn)生的？

結(jié)構(gòu)的剛心是結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件合力作用點(diǎn)的位置，結(jié)構(gòu)的質(zhì)心是結(jié)構(gòu)所有重力荷載的中心。地震時(shí)

水平地震力的合力通過(guò)結(jié)構(gòu)的質(zhì)心，而結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的合力通過(guò)結(jié)構(gòu)的剛心，質(zhì)心和剛心的偏離使得結(jié)構(gòu)除

產(chǎn)生平移振動(dòng)外，還環(huán)繞剛心作扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，形成平扭耦聯(lián)振動(dòng)，會(huì)加重結(jié)構(gòu)的震害，有時(shí)還會(huì)成為導(dǎo)致結(jié)構(gòu)

破壞的主要原因?！督ㄔ炜拐鹨?guī)范》規(guī)定對(duì)質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮水平地震作用的

扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

5.11哪些結(jié)構(gòu)需要考慮豎向地震作用？如何確定豎向地震作用？

在高烈度區(qū)，對(duì)于高聳結(jié)構(gòu)、高層建造和大跨及長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)等對(duì)豎向運(yùn)動(dòng)敏感的結(jié)構(gòu)物需要考慮豎向

地震作用。對(duì)于高聳結(jié)構(gòu)、高層建造可采用建立在豎向反應(yīng)譜基礎(chǔ)上的底部軸力法確定豎向地震作用：

對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)及長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)可將其重力荷載代表值放大某一比例即認(rèn)為己考慮了豎向地震作用。

5.12抗震設(shè)計(jì)中如何考慮結(jié)構(gòu)的地震作用,依據(jù)的原則是什么？

地震時(shí)地面會(huì)發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)和豎向運(yùn)動(dòng)，從而引起結(jié)構(gòu)的水平振動(dòng)和豎向振動(dòng)，當(dāng)結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、質(zhì)

心和剛心不重合時(shí)，還會(huì)引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。普通情況下，水平地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)起控制作用，對(duì)于明顯不均

勻，不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮水平地震作用引起的扭轉(zhuǎn)影響；高烈度區(qū)的高聳及高層結(jié)構(gòu)、大跨及長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)

應(yīng)考慮豎向地震作用。在抗震設(shè)計(jì)中，各類建造結(jié)構(gòu)的地震作用，應(yīng)按下列原則考慮：

(1通常認(rèn)為地面運(yùn)動(dòng)水平分量較大,而結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力有限，普通情況下，水平地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)起控制

作用，可在建造結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算,各方向的水平地震作用全部

由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。

(2有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于1