荷载与结构设计
第一章
1.荷载：由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
2.作用：能使结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）各种因素。
3.直接作用才可称为荷载。
4.结构设计的目标就是确保结构的承载能力足以抵抗内力，而变形控制在结构能正常使用的范围内。
5.间接作用：能够引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素（地震、温度变化、基础的不均匀沉降、焊接等）
6.作用分类：
按时间分类：永久（焊接）、可变、偶然；按空间分类：固定、可动；按结构分类：静态、动态。
第二章
2-1、2
1
1.结构的自重：由地球引力产生的组成结构的材料重力：G=γV
2.土是由土颗粒、水和气所组成的三项非连续介质：γi'=γi+γw
3.深度Z处水平面上的竖直自重应力：δcz = γz
4.P.5图2-2
2-3
1.基本雪压：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会出现的最大雪压值。
2.雪的重度是随雪深和时间变化的。为了工程应用方便，将雪重度定为常值，即以某地区的气象记录资料经统计后所得雪重度平均值或某分位值作为该地区的雪度。
3.海拔高度对基本雪压的影响：
1）一般山上的积雪比附原地区的积雪要大
2）随山区地形，海拔高度增加而增大
4.造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因有三：风、屋面形式、屋面散热。
5.风对屋面积雪的影响：
2
1）风的飘积作用：风会把部分本将飘落在屋面上的雪吹积到附近的地面上或其他较低物体上。
2）屋面雪荷载小于地面雪荷载，μe（屋面雪压/地面雪压）随风速增大而减小。
3）高低跨屋面、低屋面上形成局部较大的飘积荷载
4）多跨坡屋面及曲线型屋面，屋谷附近区域的积雪比屋脊区大。
6.屋面坡度对积雪坡度对积雪的影响：坡度越大、屋面雪荷载越小。（原因：风的作用、雪滑移）
7.屋面温度对积雪的影响：
1）采暖房屋积雪小于非采暖；
2）不连续加热会造成重新冻结，产生附加荷载；
3）檐口处的冰凌和冰坎。
2-4
1.车辆荷载的形成与区别：
1）车列荷载：考虑车的尺寸以及车的排列方式，以集中荷载的形式，作用于车轴位置。
3
2）车道荷载：不考虑车的尺寸以及车的排列方式，将车辆荷载等效为均布荷载和一个可用于任意位置的集中荷载形式
2.为什么桥涵设计车道大于等于2时要进行横纵拆减？
对于多车道桥涵，每车道不一定同时出现最不利荷载效应，应根据多个车道同时出现，最大汽车荷载概率进行拆减。
3.从属面积的计算：P.14
4.为什么楼面活荷载面积超过一定值要拆减？
楼面活荷载可理解为楼面总活荷载按楼面面积平均，一般情况下，考虑的楼面面积越大，实际平摊的楼面活荷载面积越小。
第三章
1.土的侧向压力是挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对高墙背产生的土压力。土压力分为：静止压力Eo、主动压力Ea、被动压力Ep（Eo < Ea < Ep）
2.水压力：水对结构的力学作用表现在对结构物表面产生静水压力和动水压力。水流过结构物表面时，会对结构物产生切应力和正应力，荷载计算考虑正应力。
3.波浪的分类：
1）按海洋表面的波浪按频率（或周期）排列来分类
4
2）根据干扰力分：风波、潮汐波等
3）把波分成自由波（波动与干扰无关只受水质影响）和强迫波（波的传播既受干扰力影响又受水质影响）
4）根据波浪前进时是否有流量产生：输移波（有流量）、振动波（没有流量）。振动波又根据是否有水平方向的运动分为：推进波（有水平方向的运动）、立波（没有水平方向的运动）。
4.波浪的形状和各种参数值的影响因素：风速v、风的持续时间t、水深H和吹程D（岸边到构筑物的直线距离）
5.一般波浪荷载应按三种波浪进行设计：
1）立波
2）近区破碎波（建筑物附近半个波长范围内发生破碎的波）
3）远区破碎波（距离墙半个波长以外范围内发生破碎的波）
6.土体产生冻胀的三要素：水分、土质、负温度。P.31图3-11
7.冻胀力分为：切向冻胀力、法向冻胀力、水平冻胀力
第四章
5
1.风形成的原因：空气流动，风分为台风、季风。
2.如何确定风级：根据风对地面（或海面）物体影响程度。
3.风压：当风以一定的速度向前运动遇到阻碍时，将对阻塞物产生的压力。
ω = ωm - ωb = (γ/2g)ν²
ωm—最大气流压强
ωb—原先压力强度
γ—空气单位体积的重力
g—重力加速度
4.基本风压：
基本风压是根据规定高度（10m），规定地貌（空旷平坦），规定时速（10mins）和规定的时间样本（1年）所确定的最大风速的概率分布，按规定的重现期（50年）确定的基本风速，然后根据风速与风压的关系所定义的。
5.非标准高度换算P.43
ν/νs = (Z / Zs)α V = CZα
6
V、Z — 任意一点平均风速、高度
νs 、Zs — 标准高度处平均风速、高度
6.P.44图4~6 不同粗糙度影响下的风剖面
1）呈指数函数化（高度）
2）地面粗糙，高度越大
3）出现梯度风的风速相同
7.非标准地貌换算：P.45 表4-5
ωoa = ωo(HTS/ZS)2αS(HTS/Zα)-2αa
ZS = 10
8.P.46 表4-7 μγ = 0.336logTo + 0.429
9.顺风向平均风与脉动风的区别：
1）平均风相对稳定，对结构的动力影响很小，可忽略，可等效为静力作用
2）脉动风是由于风的不规则性引起的，其强度随时间随机变化，是因其结构顺风向振动的主要原因。
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10.地面粗糙程度大的上空，平均风速小，而脉动风的幅值大且频率高；
地面粗糙程度小的上空，平均风速大，而脉动风的幅值小且频率低。
11.横风向风振是由不稳定的空气动力特性形成的，与结构截面形状及雷诺数有关
12.P.50图4-11
13.如果雷诺数很小，小于1/1000，则惯性力与黏性力相比，可忽略，即高黏性行为。
如果雷诺数很大，大于1000，黏性力影响很小（如空气流动），惯性力起主要作用。
14.时振定义：
15.平均风下结构的静力风载：ω（Z）= μSμZ(Z)ωo
风载体型系数：μS = 1 - V²/Vo² = 0.7+1.7/n1/2
P.59表4-10
第五章
1.欧亚地震带、环太平洋地震带
2.地面运动三要素：强度、频谱、强震时间（强烈震动的持续时间）
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3.烈度与震级的关系：震级越大，确定地点上的烈度也越大，震级越大，震源深度越小，震中烈度衰减越快。
4.震中一般指一次地震烈度最大地区。震级越大，震源深度越小，震中烈度越高。
5.地震波分为：在地球内部传播的体波和在地面附近传播的面波。
6.地震各种波的特点：
纵波速度快，周期短，振幅小；
横波速度较快，周期较长，振幅较大；
面波速度慢，周期长，振幅大。
7.影响地震反应谱的特征量：
1）地面运动幅值
2）地面运动频谱
第六章
1.温度应力：也叫热应力，固体温度变化时，体内任一点的热变形由于受到周围相邻单元的约束或固体的边界受其他构件的约束，使体内该点形成一定的应力。
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2.爆炸：一般说来，如果在足够小的容积内，以极短的时间突然释放出能量，以致产生一个从火爆源向有限空间传播出去的一定幅度的压力波，即在该环境内产生了爆炸。
3.爆炸冲击波对地面结构物的作用（即产生的主要荷载）：冲击波超压、冲击波动压。
4.地下结构周围的岩土材料一般由土体颗粒、水分和空气三相介质构成
1）对于非饱和土体，其变形性能主要取决于颗粒骨架，并且由他承受外加荷载，因此压缩波在非饱和土体中传播时衰减相对要大。
2）对于饱和土体，主要靠水分来传递外加荷载，因此在饱和土体中压缩波传播时衰减很少。
5.地下水或地表水能否通过图的孔隙，联通或溶入到结构基底时产生水的浮力的必要条件。
6.离心力与计算车速V（km/h），弯道半径R（m）有关。
7.预加力的改善作用：在混凝土构件上，在受载受拉区预加压力能延缓构建的开裂，从而提高构件截面的刚度和正常使用阶段的承载能力，降低载面的高度，减少结构自重，增加构建的跨越能力。
第七章
1.可变荷载有如下代表值：标准值、准永久值、频遇值和组合值。永久荷载（恒载）仅有一个代表值：标准值。
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2.结构荷载效应 ：S = CQ
C—荷载效应系数
Q—荷载
第八章
1.结构抗力：
1)四层次：整体结构抗力、结构构件抗力、构件截面抗力、截面各点抗力。
2)三因素：a.材料性能的不定性Xm（由于材料本身品质差异以及制作工艺、环境条件等因素引起的性能变异）b.几何参数的不定性Xa（由于制作和安装方面的原因，结构的尺寸会出现偏差）c.计算模式的不定性Xp（主要由于抗力计算中采用的基本假定不完全符合实际，或计算公式的近似值等引起的变异性）
3)P.130 8.5
2.结构构件抗力R均近似服从对数正态分布。
第九章
1.结构的功能要求：
1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用。
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2）在正常使用时具有良好的工作性能。
3）在正常维护下具有足够耐久性能。
4）在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。
2.结构的极限状态分为：承载能力极限状态、正常使用状态。
3.结构可靠性的概率度量：结构在规定的时间内（即结构设计基准期—50年），在规定条件下（正常设计、正常施工、正常使用条件、不考虑人为错误过失因素），完成预定功能的概率。
4.荷载效应一般随设计基准期的增长而增大，而影响结构抗力的材料性性能指标则随设计基准期的增大而减小，因此结构可靠度与“规定时间”有关，“规定时间”越长，结构可靠度越低。
5.构件由于材料和受力性质不同分为：
1）脆性（一旦失效立即完全丧失功能的构件）
2）延性（失效后仍能维持原有功能的构件）
6.结构体系失效模型：串联、并联、串—并联模型。
第十章
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1.结构设计的总要求是：结构抗力R应大于或等于结构综合荷载效应S。
2.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，一般考虑以下四个因素：
1）公众心理
2）结构重要性
3）结构破坏性质
4）社会经济承受力
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