同济大学荷载与结构设计原则答案

同济大学TONGJI UNIVERSITY

第二章 砌体结构的设计原则主讲：熊学玉

Page 1

第二章 砌体结构的设计原则本章内容 第一节 砌体结构设计方法的历史回顾 第二节 现有砌体结构设计规范(GB50003-2011)的设 计方法 第三节 分项系数的确定

Page 2

第一节 砌体结构设计方法的历史回顾发展轨迹 古代经验法

容许应力设计法 破坏阶段设计法 极限状态设计法

Page 3

第一节 砌体结构设计方法的历史回顾一、容许应力设计法将砌体看成是理想的弹性材料，未考虑结构材料 的塑性性能，按材料力学的方法计算构件在外荷载作 用下的应力 ，要求荷载作用下构件的计算应力 不超过 砌体材料的容许应力 ，这种方法称作容许应力设计法 。其一般表达式为： N = [ ] A 为保结构安全，根据经验引入一大于1的安全系 数K,则容许应力 ：

fm [ ] K

Page 4

第一节 砌体结构设计方法的历史回顾二、破坏阶段设计法引入修正系数调整弹性理论计算和破坏试验结果的 差异，原苏联规范(Y-57-43)1943年正式采用按破 坏阶段的设计方法，其一般表达式为：

KN f m A式中，K为按经验确定的安全系数 。

左边

同济大学TONGJI UNIVERSITY

第二章 砌体结构的设计原则主讲：熊学玉

Page 1

第二章 砌体结构的设计原则本章内容 第一节 砌体结构设计方法的历史回顾 第二节 现有砌体结构设计规范(GB50003-2011)的设 计方法 第三节 分项系数的确定

Page 2

第一节 砌体结构设计方法的历史回顾发展轨迹 古代经验法

容许应力设计法 破坏阶段设计法 极限状态设计法

Page 3

第一节 砌体结构设计方法的历史回顾一、容许应力设计法将砌体看成是理想的弹性材料，未考虑结构材料 的塑性性能，按材料力学的方法计算构件在外荷载作 用下的应力 ，要求荷载作用下构件的计算应力 不超过 砌体材料的容许应力 ，这种方法称作容许应力设计法 。其一般表达式为： N = [ ] A 为保结构安全，根据经验引入一大于1的安全系 数K,则容许应力 ：

fm [ ] K

Page 4

第一节 砌体结构设计方法的历史回顾二、破坏阶段设计法引入修正系数调整弹性理论计算和破坏试验结果的 差异，原苏联规范(Y-57-43)1943年正式采用按破 坏阶段的设计方法，其一般表达式为：

KN f m A式中，K为按经验确定的安全系数 。

左边

第六章 其它荷载与作用一、温度作用 二、变形作用 三、爆炸作用 四、浮力作用 五、制动力 六、离心力 七、预应力

八、水压力和流水压力九、冻胀力 十、冰压力

一、温度作用

K 2

3EI H3

(6-6)

二、变形作用 变形—指外界因素的影响使结构被迫发生变形地基变形 → 结构支座位移 混凝土徐变、收缩受内部或外部约束 → 结构内力重分布

制造误差等 变形作用效应 静定结构：

支座移动、材料收缩、制造误差等使结构发生的变形不引起内力、 但引起变形和位移超静定结构： 支座移动、材料收缩、制造误差等使结构发生的变形引起内力、 变形和位移 变形作用计算—按力学基本原理求解

三、爆炸作用 爆炸概念 足够快、足够强的能量释放所产生的人们能够听见的空气冲击压力 (包括：核爆炸、普通炸药爆炸、油罐、煤气等的爆炸)

(非核)爆炸的特点空气冲击波的作用时间很短、传播过程中强度迅速减小

爆炸荷载的计算(爆炸冲击波对地面结构物的作用)

爆心

高压波 前墙 顶盖 背墙

爆炸发生时反应区内瞬时形成极高的压力与周围未扰动的空气处 于极端的不平衡状态 高压波从爆心向外运动，强烈挤压邻近空气并不断向外扩展的压 缩空气层 冲击地面建筑物(前墙承受压力；背墙、顶盖和侧墙承受

作业一

1、 某地基由多层土组成，各土层的厚度、容重如图所示，试求各土层交界处的竖向自重应力，并绘出自重应力分布图。

习题1厚度和容重图

解：（1）各土层交界处的竖向自重应力： c1=18.23 2.5=45.6kN/m 2

c2=c1+18.62

2.0=82.8kN/m 2 c3=c2+9.80

1.5=97.5kN/m 2 c4=c3+9.40

2.0=116.3kN/m 2 （2）自重应力分布如下图：

2、 已知某市基本雪压S 0=0.5kN/m 2，某建筑物为拱形屋面，拱高f =5m ，跨度l =21m ，

试求该建筑物的雪压标准值。

解：(1)屋面积雪分布系数525.08==

f l r μ (2) 该建筑物的雪压标准值S k =

r S 0=0.5250.50=0.2625kN/m 2

风荷载作业参考答案

1. 已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变。H =100m ，B =33m ，地面粗糙

度为A 类，基本风压W 0=0.44kN/m 2。结构的基本自振周期T 1=2.5s 。求风产生的建筑底部弯

矩。(注：为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m 高，取其中点位置的风荷载值作为该区段的平均风载值)

解：

综合试题（一卷）

一、填空题（每空1分，共20分）

1．作用按时间的变异分为:永久作用,可变作用,偶然作用_

2． 影响结构抗力的因素有：材料性能的不定性,几何参数的不定性,计算模式的不定性..

3．冻土的四种基本成分是_固态的土颗粒,冰,液态水,气体和水汽.

4．正常使用极限状态对应于结构或者构件达到_正常使用或耐久性能_的某项规定限值.

5． 结构的可靠性是_安全性,适用性,耐久性__的总称.

6．结构极限状态分为_承载能力极限状态,正常使用极限状态_.

7． 结构可靠度的确定应考虑的因素,除了公众心理外,还有结构重要性,社会经济承受力,结构破坏性质

二.名词解释(10分)

1. 作用：能使结构产生效应(内力,应力,位移,应变等)的各种因素总称为作用（3分）

2. 地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度.（3分）

3. 承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形,这种状态称为承载能力极限状态.（4分）

三.简答题. (共20分)

1. 结构抗力的不定性的影响有哪些?

答：①结构材料性能的不定性、②结构几何参数的不定性、③结构计算模式的不定性。（每点1分）

2. 基本风压的5个规定.

答：基本风压通常应符合以下五个规定。①标准高度的规定。我国

同济大学 力战到底队

结构赛计算书

第十四届同济大学结构设计大赛

郭弘原1151018 孙磊 1151406 黄河 1151513

2013

结构赛计算书

目录

一、设计说明 ................................................................................................................................................................ 2

1、方案构思 ........................................................................................................................................................ 2 2、结构选型 .......................................................................................................

1.（8分）某民用建筑结构设计时考虑的荷载有：恒荷载G、持久性活荷载L1(t)、临时性活荷载L2(t)、风荷载WY(t)、雪荷载WS(t)。已知设计基准期T?50年，恒荷载、活荷载、风荷载和雪荷载的分时段长度?分别取为50年、10年、1年、1年。试按照JCSS组合规则，列出上述荷载的组合表达式。

解答（每个2分）：

因?1?50??2?10??3?10??4?1??5?1，故有：

SM1?SG?maxSL1(t)?maxSL2(t)?maxSWY(t)?maxSWS(t)

t?[0,T]t??2t??3t??4SM2?SG?SL1(t0)?maxSL2(t)?maxSWY(t)?maxSWS(t)

t?[0,T]t??2t??3SM3?SG?SL1(t0)?SL2(t0)?maxSWY(t)?maxSWS(t)

t?[0,T]t??2SM4?SG?SL1(t0)?SL2(t0)?SWY(t0)?maxSWS(t)

t?[0,T]

2.（12分）已知某地区年最大风速服从极值Ⅰ型分布，通过大量观测，统计得出该地区年最大风速样本的平均值为18.9m/s，标准差为2.5m/s。 （1） 求出该地区50年最大风速的概率分布函数； （2） 计算100

《荷载与结构设计方法》习题解答

1 荷载与作用

1.1 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用有什么区别？

结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称，包括直接作用和间接作用。引起结构产生作用效应的原因有两种，一种是施加于结构上的集中力和分布力，例如结构自重，楼面的人群、家具、设备，作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土压力等，它们都是直接施加于结构，称为直接作用。另一种是施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降导致结构外加变形引起的内力效应，温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。它们都是间接作用于结构，称为间接作用。

“荷载”仅指施加于结构上的直接作用；而“作用”泛指使结构产生内力、变形的所有原因。

1.2 结构上的作用如何按时间变异、空间位置变异、结构反应性质分类？

结构上的作用按随时间变化可分永久作用、可变作用和偶然作用；按空间位置变异可分为固定作用和自由作用；按结构反应性质可分为静态作用和动态作用。

1.3 什么是荷载的代表值？它们是如何确定的？

荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值，工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值：标

7.1 地下车站结构设计 7.1.1 一般要求 1. 地下车站结构设计，应满足施工、运营、城市规划、防水、防迷流以及人防的有关要求。车站结构设计应符合强度、刚度、稳定性、耐久性、抗浮和裂缝开展宽度验算的要求。

2. 地下车站结构设计，必须以地质勘察资料为依据，并考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求，通过施工过程中对地质的直接观察或监控量测反馈进行验证，必要时应根据实际情况修改设计。

3. 地下车站结构设计的净空尺寸，应满足地铁建筑限界或其它使用及施工工艺的要求，并考虑施工误差、结构变形及后期沉降的影响。

4. 地下车站结构设计，应根据沿线不同地段的工程地质和水文地质条件及城市规划要求，结合周边既有建（购）筑物、地下管线以及道路交通状况等通过对其技术经济、环境影响和使用功能等方面的综合比较，合理的选择施工方法和结构型式。

5. 地下车站结构设计，应减少施工和建成后对环境造成不利的影响。

6. 地下车站结构设计，宜与车站周围规划中的相关建筑协调统一、同步规划，应考虑设计、施工方案的相互影响。

7. 地下车站结构设计，应根据该地区的地震设防烈度、场地条件、结构类型和隧道埋深等因素

设计者 学号 姓名 组 长 0807XX 于发扬 组 员

080767 周胤卓 080774

徐佳琦

目录

一、设计说明 ..................................... 3

1、结构简介 .............................................................. 3 2、材料与工具 ............................................................ 3 3、加载要求 .............................................................. 3

二、设计过程 ..................................... 4

1、整体概念 .............................................................. 4 2、基本设计 .............................................................. 4 3、最终模型 .....................