荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法(第3版)
定 價(jià):45 元
叢書名:高等院校土建類專業(yè)"互聯(lián)網(wǎng)+"創(chuàng)新規(guī)劃教材
- 作者:許成祥,何培玲 主編
- 出版時(shí)間:2023/6/1
- ISBN:9787301340950
- 出 版 社:北京大學(xué)出版社
- 中圖法分類:TU312
- 頁碼:240
- 紙張:
- 版次:3
- 開本:16開
本書參照全國(guó)高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生的基本要求和審定的教學(xué)大綱而編寫。本書主要介紹重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用、側(cè)壓力、其他荷載與作用、荷載的統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)構(gòu)可靠度分析與計(jì)算、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法等。各章除附有思考題和習(xí)題外,還附有教學(xué)提示和教學(xué)要求,便于教學(xué)使用。
本書可作為高等學(xué)校土木工程及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書,也可用做繼續(xù)教育的教材或土建設(shè)計(jì)和工程技術(shù)人員的參考用書
許成祥
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許成祥,武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院,院長(zhǎng),教授。湖北省有突出貢獻(xiàn)中青年專家,武漢科技大設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng),城鄉(xiāng)建設(shè)與環(huán)境發(fā)展省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目4項(xiàng),湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)(其中,創(chuàng)新群體項(xiàng)目1項(xiàng)),建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目1項(xiàng),湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)(其中,創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng));參與國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng),獲批教育部科學(xué)技技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng),湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)
何培玲
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何培玲,南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院院長(zhǎng),教授,從事建筑結(jié)構(gòu)及地下工程結(jié)構(gòu)研究。江蘇省、南京市評(píng)標(biāo)專家,江蘇省巖土力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事,中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)、江蘇省土木建筑學(xué)會(huì)工程管理專業(yè)委員會(huì)委員。
第1章 緒論 …………………………………………………………………………………… 1
1.1 結(jié)構(gòu)上的作用及作用效應(yīng) ………………………………………………………………… 2
1.1.1 結(jié)構(gòu)上的作用 ………………………………………………………………………… 2
。.1.2 作用效應(yīng)……………………………………………………………………………… 3
1.2 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論演變簡(jiǎn)況 ……………………………………………………………… 3
1.2.1 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 ……………………………………………………………………… 4
1.2.2 破損階段設(shè)計(jì)法 ……………………………………………………………………… 4
。.2.3 多系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 ……………………………………………………………… 5
1.2.4 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 ………………………………………………………………… 5
本章小結(jié) ……………………………………………………………………………………… 6
思考題 ………………………………………………………………………………………… 6
習(xí)題 …………………………………………………………………………………………… 6
第2章 重力荷載 ……………………………………………………………………………… 7
2.1 結(jié)構(gòu)自重 ………………………………………………………………………………… 8
2.2 土體自重應(yīng)力……………………………………………………………………………… 8
2.3 雪荷載 …………………………………………………………………………………… 10
。.3.1 基本雪壓 …………………………………………………………………………… 10
。.3.2 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值、組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)及準(zhǔn)永久值系數(shù) …………………………… 15
。.3.3 屋面積雪分布系數(shù) …………………………………………………………………… 15
2.4 汽車荷載 ………………………………………………………………………………… 17
2.5 人群荷載 ………………………………………………………………………………… 20
2.6 吊車荷載 ………………………………………………………………………………… 21
2.6.1 吊車工作制等級(jí)與工作級(jí)別 ………………………………………………………… 21
。.6.2 吊車豎向荷載和水平荷載 …………………………………………………………… 25
2.7 樓面和屋面活荷載 ……………………………………………………………………… 27
。.7.1 樓面活荷載的取值原則 ……………………………………………………………… 27
2.7.2 民用建筑樓面均布活荷載 …………………………………………………………… 29
。.7.3 工業(yè)建筑樓面活荷載 ………………………………………………………………… 33
2.7.4 屋面均布活荷載和屋面積灰荷載……………………………………………………… 36
。.7.5 施工、檢修集中荷載及欄桿頂部的活荷載 …………………………………………… 38
本章小結(jié) ……………………………………………………………………………………… 39
思考題 ………………………………………………………………………………………… 40
習(xí)題 …………………………………………………………………………………………… 40
第3章 風(fēng)荷載 ……………………………………………………………………………… 41
3.1 風(fēng)的有關(guān)知識(shí) …………………………………………………………………………… 42
。.1.1 風(fēng)的形成 …………………………………………………………………………… 42
。.1.2 兩類性質(zhì)的風(fēng) ……………………………………………………………………… 42
3.1.3 我國(guó)的風(fēng)區(qū) ………………………………………………………………………… 43
。.1.4 風(fēng)力等級(jí) …………………………………………………………………………… 43
3.2 風(fēng)壓……………………………………………………………………………………… 45
3.2.1 風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系 …………………………………………………………………… 45
。.2.2 基本風(fēng)壓 …………………………………………………………………………… 45
3.2.3 非標(biāo)準(zhǔn)條件下的風(fēng)速或風(fēng)壓的換算 …………………………………………………… 46
3.3 風(fēng)壓高度變化系數(shù) ……………………………………………………………………… 48
3.4 風(fēng)荷載體型系數(shù) ………………………………………………………………………… 51
。.4.1 單體風(fēng)荷載體型系數(shù) ………………………………………………………………… 51
。.4.2 群體風(fēng)荷載體型系數(shù) ………………………………………………………………… 54
。.4.3 局部風(fēng)荷載體型系數(shù) ………………………………………………………………… 55
3.5 結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念 …………………………………………………………… 55
。.5.1 結(jié)構(gòu)的風(fēng)力與風(fēng)效應(yīng) ………………………………………………………………… 55
。.5.2 順風(fēng)向的平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng) …………………………………………………………… 56
3.5.3 橫風(fēng)向風(fēng)振 ………………………………………………………………………… 56
3.6 順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng) ……………………………………………………………………… 58
。.6.1 風(fēng)振系數(shù) …………………………………………………………………………… 58
。.6.2 脈動(dòng)風(fēng)荷載 ………………………………………………………………………… 59
。.6.3 結(jié)構(gòu)基本自振周期經(jīng)驗(yàn)公式 ………………………………………………………… 60
。.6.4 陣風(fēng)系數(shù) …………………………………………………………………………… 61
3.6.5 順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ………………………………………………………………… 62
3.7 橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng) ……………………………………………………………………… 62
。.7.1 鎖定現(xiàn)象 …………………………………………………………………………… 62
3.7.2 共振區(qū)高度 ………………………………………………………………………… 63
。.7.3 橫風(fēng)向風(fēng)振驗(yàn)算……………………………………………………………………… 63
3.8 結(jié)構(gòu)總風(fēng)效應(yīng) …………………………………………………………………………… 64
本章小結(jié) ……………………………………………………………………………………… 64
思考題 ………………………………………………………………………………………… 65
習(xí)題 …………………………………………………………………………………………… 65
第4章 地震作用 …………………………………………………………………………… 66
4.1 地震的有關(guān)知識(shí) ………………………………………………………………………… 69
4.1.1 地震的類型 ………………………………………………………………………… 69
。.1.2 地震成因 …………………………………………………………………………… 69
。.1.3 地震分布 …………………………………………………………………………… 71
4.1.4 地震波、震級(jí)及地震烈度 …………………………………………………………… 71
4.2 地震作用及其計(jì)算方法 …………………………………………………………………… 78
4.2.1 地震烈度區(qū)劃與基本烈度 …………………………………………………………… 78
。.2.2 單質(zhì)點(diǎn)體系地震作用 ………………………………………………………………… 79
4.3 多質(zhì)點(diǎn)體系地震作用……………………………………………………………………… 89
。.3.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖 …………………………………………………………………………… 89
4.3.2 運(yùn)動(dòng)方程 …………………………………………………………………………… 90
。.3.3 自由振動(dòng) …………………………………………………………………………… 91
。.3.4 方程解耦 …………………………………………………………………………… 93
4.3.5 方程求解 …………………………………………………………………………… 93
。.3.6 多質(zhì)點(diǎn)體系的地震作用計(jì)算方法……………………………………………………… 94
4.3.7 底部剪力法計(jì)算地震作用 …………………………………………………………… 98
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 101
思考題 ……………………………………………………………………………………… 102
習(xí)題 ………………………………………………………………………………………… 102
第5章 側(cè)向壓力 …………………………………………………………………………… 104
5.1 土壓力 ………………………………………………………………………………… 105
。.1.1 土壓力分類………………………………………………………………………… 105
5.1.2 基本原理…………………………………………………………………………… 106
。.1.3 工程中擋土墻土壓力計(jì)算 ………………………………………………………… 115
5.1.4 動(dòng)土壓力…………………………………………………………………………… 125
。.1.5 板樁墻及支撐板上的土壓力………………………………………………………… 127
。.1.6 涵洞上的土壓力 …………………………………………………………………… 130
5.2 靜水壓力及流水壓力 …………………………………………………………………… 133
5.2.1 靜水壓力…………………………………………………………………………… 133
。.2.2 流水壓力…………………………………………………………………………… 134
5.3 波浪荷載 ……………………………………………………………………………… 135
。.3.1 波浪特性…………………………………………………………………………… 135
。.3.2 波浪荷載的計(jì)算 …………………………………………………………………… 137
5.4 冰荷載 ………………………………………………………………………………… 142
。.4.1 冰堆整體推移的靜壓力 …………………………………………………………… 142
5.4.2 大面積冰層的靜壓力 ……………………………………………………………… 142
。.4.3 冰層受溫度影響膨脹時(shí)產(chǎn)生的靜壓力 ……………………………………………… 143
。.4.4 冰層因水位升降產(chǎn)生的上拔力 ……………………………………………………… 144
。.4.5 動(dòng)冰壓力 (流冰沖擊力) ………………………………………………………… 144
本章小結(jié) …………………………………………………………………………………… 145
思考題 ……………………………………………………………………………………… 145
習(xí)題 ………………………………………………………………………………………… 146
第6章 其他荷載與作用 …………………………………………………………………… 147
6.1 溫度作用 ……………………………………………………………………………… 148
6.1.1 溫度作用的概念 …………………………………………………………………… 148
。.1.2 溫度應(yīng)力的計(jì)算 …………………………………………………………………… 149
6.2 變形作用 ……………………………………………………………………………… 151
6.3 爆炸作用 ……………………………………………………………………………… 151
。.3.1 爆炸的概念及類型 ………………………………………………………………… 151
。.3.2 爆炸對(duì)結(jié)構(gòu)的影響及荷載計(jì)算 ……………………………………………………… 152
6.4 浮力 …………………………………………………………………………………… 154
6.5 制動(dòng)力 ………………………………………………………………………………… 155
6.5.1 汽車制動(dòng)力………………………………………………………………………… 155
。.5.2 吊車制動(dòng)力………………………………………………………………………… 155
。.5.3 汽車豎向沖擊力 …………………………………………………………………… 156
。.5.4 汽車水平撞擊力 …………………………………………………………………… 157
6.6 離心力 ………………………………………………………………………………… 157
6.7 預(yù)應(yīng)力 ………………………………………………………………………………… 158
。.7.1 預(yù)應(yīng)力的概念 ……………………………………………………………………… 158
。.7.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 ……………………………………………………………… 159
本章小結(jié) …………………………………………………………………………………… 162
思考題 ……………………………………………………………………………………… 162
習(xí)題 ………………………………………………………………………………………… 163
第7章 荷載的統(tǒng)計(jì)分析 …………………………………………………………………… 164
7.1 荷載的概率模型 ………………………………………………………………………… 165
。.1.1 平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過程模型 …………………………………………………………… 165
。.1.2 荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析 ………………………………………………………………… 166
7.2 荷載效應(yīng)組合規(guī)則 ……………………………………………………………………… 167
7.3 常遇荷載的統(tǒng)計(jì)分析 …………………………………………………………………… 169
。.3.1 永久荷載…………………………………………………………………………… 169
7.3.2 民用建筑樓面活荷載 ……………………………………………………………… 170
。.3.3 辦公樓樓面活荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù) ……………………………………………………… 172
。.3.4 住宅樓樓面活荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù) ……………………………………………………… 172
7.4 荷載代表值 …………………………………………………………………………… 172
。.4.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值………………………………………………………………………… 172
7.4.2 荷載準(zhǔn)永久值 ……………………………………………………………………… 173
。.4.3 荷載組合值………………………………………………………………………… 173
7.4.4 荷載頻遇值………………………………………………………………………… 173
本章小結(jié) …………………………………………………………………………………… 174
思考題 ……………………………………………………………………………………… 174
習(xí)題 ………………………………………………………………………………………… 174
第8章 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的統(tǒng)計(jì)分析 ………………………………………………………… 175
8.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的不定性 ………………………………………………………………… 176
。.1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料性能的不定性………………………………………………………… 176
。.1.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)的不定性………………………………………………………… 178
。.1.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算模式的不定性………………………………………………………… 179
8.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的統(tǒng)計(jì)特征 ……………………………………………………………… 180
。.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù) ………………………………………………………… 180
8.2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的分布類型 ………………………………………………………… 181
8.3 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值 …………………………………………………………… 181
本章小結(jié) …………………………………………………………………………………… 181
思考題 ……………………………………………………………………………………… 182
習(xí)題 ………………………………………………………………………………………… 182
第9章 結(jié)構(gòu)可靠度分析與計(jì)算 …………………………………………………………… 184
9.1 結(jié)構(gòu)可靠度的基本概念 ………………………………………………………………… 185
9.1.1 結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)………………………………………………………… 185
。.1.2 結(jié)構(gòu)抗力…………………………………………………………………………… 187
9.1.3 結(jié)構(gòu)功能函數(shù) ……………………………………………………………………… 187
。.1.4 結(jié)構(gòu)可靠度和可靠指標(biāo) …………………………………………………………… 188
9.2 結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算 ………………………………………………………………………… 190
9.2.1 均值一次二階矩法 ………………………………………………………………… 190
。.2.2 改進(jìn)的一次二階矩法 ……………………………………………………………… 191
。.2.3 JC法 ……………………………………………………………………………… 194
9.3 相關(guān)隨機(jī)變量的結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算 ………………………………………………………… 197
。.3.1 變量相關(guān)的概念 …………………………………………………………………… 197
。.3.2 相關(guān)變量的變換 …………………………………………………………………… 198
。.3.3 相關(guān)變量可靠指標(biāo)的計(jì)算 ………………………………………………………… 200
9.4 結(jié)構(gòu)體系的可靠度計(jì)算 ………………………………………………………………… 201
。.4.1 結(jié)構(gòu)體系可靠度 …………………………………………………………………… 201
。.4.2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本模型 ……………………………………………………………… 202
。.4.3 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中功能函數(shù)的相關(guān)性 ……………………………………………………… 203
。.4.4 結(jié)構(gòu)體系可靠度計(jì)算方法 ………………………………………………………… 205
本章小結(jié) …………………………………………………………………………………… 210
思考題 ……………………………………………………………………………………… 211
習(xí)題 ………………………………………………………………………………………… 211
第10章 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 …………………………………………………………… 213
10.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與原則 ………………………………………………………………… 214
10.1.1 建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)與可靠度 ……………………………………………………… 214
。保.1.2 耐久性和設(shè)計(jì)使用年限 …………………………………………………………… 215
。保.1.3 設(shè)計(jì)狀況與極限狀態(tài)設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 216
10.1.4 目標(biāo)可靠指標(biāo) …………………………………………………………………… 216
10.2 直接概率設(shè)計(jì)法 ……………………………………………………………………… 218
。保.2.1 一般概念 ………………………………………………………………………… 218
。保.2.2 直接概率法的基本方法 …………………………………………………………… 218
10.3 概率極限狀態(tài)的實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式 ……………………………………………………… 220
10.3.1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 …………………………………………………… 220
。保.3.2 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 …………………………………………………… 223
。保.3.3 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)表達(dá)式 ……………………………………………………………… 225
本章小結(jié) …………………………………………………………………………………… 228
思考題 ……………………………………………………………………………………… 228
習(xí)題 ………………………………………………………………………………………… 228
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………… 230