《荷载与结构设计方法》(柳炳康)思考题解答
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2.10
屋面活荷载有哪些种类？如何取值？
房屋建筑的屋面分为上人屋面和不上人屋面，
上人屋面应考虑可能出现的人群聚集，
活荷载取值较
大；不上人屋面仅考虑施工或维修荷载，活荷载取值较
小。
屋面设有屋顶花园时，尚应考虑花池砌筑、苗圃土壤等重
量。屋面设有直升机停机坪时，则应考虑
直升机总重引起的局部荷载和飞机起降时的动力
效应。
机械、冶金、水泥等行业在生产过程中有大量排灰产生
，易在厂房及邻近建筑屋面形成积灰荷载，
设计时也应加以考虑。
4.1.
基本风压是如何定义的？影响风压的主要因素有哪些？
基本风压是在规定的标准条件下得到的，基本风压值是在空旷平坦的地面上，离地面
10m
高，重
现期为
50
年的
10min
平均最大风速。
影响风压的主要因素有：
（
1
）风速随高度而变化，离地表越近，摩擦力越大，
因而风速越小。
（
2
）与地貌粗糙程度有关，地面粗糙程度高，风能消耗多、风速则低。
（
3
）与风速时距风有关，常取某一规定时间内
的平均风速作为计算标准。
（
4
）与最大风速重现期有关，风有着它的自然周期，一般取年最大风速记录值为统计样本，对于
一般结构，重现期为
50
年；对于高层
建筑、高耸结构及对风荷载比较敏感的结构，重现期应适当提高。
当实测风速高度、时距、重现期不符合标准条件时可进行基本风压换算。
4.13.
工程设计中如何考虑脉动风对结构的影响？
< br>对于高耸构筑物和高层建筑等柔性结构，风压脉动引起的动力反应较为显著，必须考虑结构风振影
响。
《荷载规范》要求，对于结构基本自振周期
T
1
大于
0.25s
< br>的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结
构；以及对于高度大于
< br>30m
且高宽比大于
1.5
的高
柔房屋，应考虑风压脉动对结构产生的顺风向风振。
结构风振
影响可通过风振系数计算：
z
1
v
z
，式中脉动增大系数
可由随机振动理论导出，
z
此时脉动风输入达文波特
（
Davenpo
rt
）
建议的风谱密度经验公式，
也可
查表确定。
结构振型系数
z
可
根据结构动力学方法计算，也可采用近似公式或查表确定。脉动影响系
数
v
主要反应风压脉动相关性对
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结构的影响，
可通过随机振动理论分析得到，
< br>为方便设计人员进行工程设计，
已制成表格，
供直接查用
。
4.14.
结构横向风振产生的原因是什么？
建
筑物或构筑物受到风力作用时，横风向也能发生风振。横风向风振是由不稳定的空气动力作用造
< br>成的，它与结构截面形状和雷诺数有关。对于圆形截面，当雷诺数在某一范围内时，流体从圆柱体后分
离的旋涡将交替脱落，形成卡门涡列，若旋涡脱落频率接近结构横向自振频率时会引起结构涡
激共振。
4.16.
什么情况下要
考虑结构横风向风振效应？如何进行横风向风振验算？
应根据
雷诺数
Re
的不同情况进行横风向风振验算。当雷诺数增加到<
/p>
Re
≥
3.5
×
10
6
，风速进入跨临
界范围时，出现规则的周期性旋涡脱落，一旦旋涡脱落频率与结构横向自振频率接近，结构将发生强烈<
/p>
涡激共振，有可能导致结构损坏，危及结构的安全性，必须进行横向风振验算。
跨临界强风共振引起在
z
高处振型
j
的等效风荷载可由下列公式确定：
w
cz
j<
/p>
j
2
v
cr
zj
/
12800
j<
/p>
(
kN/m
2
)
式中
<
/p>
j
——计算系数；
zj
——在
z
高处结构的
j
振型系数；
j
——第
j
振型的阻尼比。
< br>
横风向风振主要考虑的是共振影响，因而可与结构不
同振型发生共振效应。对跨临界的强风共振，
设计时必须按不同振型对结构予以验算。<
/p>
一般认为低振型的影响占主导作用。
只需考虑前
< br>4
个振型即可
满足要求。
6.3
地基不均匀沉降对结构产生什么样的影响？举例说明。
当上部结构荷载差异较大、
结构体型复杂或持力层范围内有不均匀地基
时，
会引起地基不均匀沉降，
若体系为超静定结构，多余约束会
限制结构自由变形，使得上部结构产生附加变形和附加应力。
当建筑物上部结构荷载差异较大、
结构体型复杂以及持力层范围内有不均匀地基时，
会引起地基发
生不均匀沉降。若体系为超静定结构，多余约束会限制
结构自由变形，使得上部结构产生附加变形和附
加应力，严重时房屋开裂。
图示砌体结构房屋，
地基不均匀沉降在砌体中引起
附加拉力或剪力，
当附加内力超过砌体本身强度
便产生裂缝。对
于长宽比较大的砖混结构，当中部沉降比两端大时产生八字形裂缝，当两端沉降比中部
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大时产生倒八字形裂缝。图示单
层厂房，因地面大面积堆载造成基础偏移，柱出现倾斜趋势，由于受到
屋盖支撑，柱倾斜
受阻，在柱头产生较大附加水平力，使柱身在弯矩作用下开裂，裂缝多集中在柱底弯
矩最
大处或柱身变截面处；柱身倾斜还会影响吊车正常运行，引起滑车和卡轨现象。
下沉
下沉
砌体结构中部沉降过大引起的正八字裂缝
单层厂房大面积堆载基础下沉
7.3
荷载有哪些代表值
?
它们各有什么意义
?
分别用于什么场合
?
荷载的代表值是在设计表达式中对荷载所赋予的规定值。永久荷载只有标准值；可变荷载可根据设
计要求采用标准值、频遇值、准永久值和组合值。
（
1
）荷载
标准值是结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值，是指结构在设计基准期内，正
常
情况下可能出现的最大荷载值。
（
2
）荷载频遇值系指在设计基准期内结构上较频繁出现的较大荷载值，主要用于正常使用极
限状
态的频遇组合中。
（
3
）
荷载准永久值系指在结构上经常作用的荷载值
，
它在设计基准期内具有较长的总持续时间
T
< br>x
，
其对结构的影响类似于永久荷载，主要用于正常使
用极限状态的准永久组合和频遇组合中。
（
< br>4
）当结构上同时作用有两种或两种以上的可变荷载时，各荷载最大值在同一时刻
出现的概率极
小。此时，各可变荷载的代表值可采用组合值，即采用不同的组合值系数<
/p>
的荷载值
c
Q
k
。
c
对各自标准值予以折减后
7.5
什么是荷载效应
?
它与荷载有什么关系
?
作用在结构上的荷载
Q
对结构产生不同的反应，<
/p>
称为荷载效应，
记作
S
< br>，
一般指结构中产生的内力、
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