土木工程荷载与结构设计探讨

        1 土木工程荷载 

　　1.1 土木工程设计以及与荷载的关系 

　　水木工程中经常会提及到的名词最常见的就是荷载与作用。对于实际的工程设计来说，荷载和作用一般来说并不影响作用效应计算和结构的本身，主要就是一个概念的问题，在我们国家，一般的情况下，荷载指的是直接的作用，而作用有的时候指的就是间接作用和直接作用，但是在国际上，还是有不少的国家对作用和荷载没有明确严格的区分。 

　　现在的水木工程的建造有几个主要的环节，是策划、设计、施工。最主要的环节之一有设计，设计包括有结构的设计以及功能的设计。决定采用怎么样的形势的骨架将其支撑起来，怎么样来抵御和传递作用力，有那种材料制造，每个部分的尺寸优势怎么样的等等这些都是结构的设计。功能的设计主要是实现工程建造的用途以及建造的目的是什么。工程的结构设计是要再工程的结构的适用性与外形美观、可靠性与经济之间，选择出一种非常合理的一种平衡。使得我们建造的结构可以让预定的各项功能得到满意。工程结构里面所提到的可靠性，指的就是适用性、安全性以及耐久性，这些可以统一称之为可靠性。如果用工程的结构的可靠性用概率来度量的时候，就称作是可靠度了。 

　　1.2 土木工程荷载的分类 

　　第一是按着时间的变化来分类的，一共是分了3个类别，其中有永久的作用，偶然的作用，可变的作用，永久的作用在设计的基准期之内量的值是不随着时间的变化的，或者说与平均值相比较而言基本就是没有什么变化，所以可以忽略不计的。因此，永久荷载的统计时间参数跟规律是没有关系的。它的随机性主要表现在空间位置的变异上面，比如说土压力、水位不变的水的水压力、预加压力、结构自重、地基变形、钢材的焊接变形、混凝土收缩等等都是属于永久作用的。偶然作用是在设计的基准期之内不一定会出现的，但是，如果说出现了，它的量值是很大的，再就是持续的时间非常的短。比如说龙卷风、撞击力、爆炸力等等都可以认为是偶然的作用。可变的作用在设计的基准期之内量的值是随着时间在变化的，而且它的变化和平均值相比不可以忽略。与时间参数有关系的就是可变作用的统计规律。又比如说雪荷载、波浪荷载、水位的变化的水压力、风荷载、人群荷载、房屋建造当中的楼面活荷载、路面桥梁结构上面的车辆荷载、积累的灰尘的荷载等等，这些都是属于可变的作用的。第二是按着结构的动力反应分类的，主要是由两大类，一个是静态作用，另一个是动态作用，静态作用对结构或者构件不产生加速度的，也可以说是产生的加速度基本忽略不计，比如说房屋的楼面活荷载等等。动态作用使得结构或者构件产生的加速度是不能够忽略不计的荷载。比如说地震、设备震动、行驶通过桥梁的车辆、火车荷载等等。 

　　2工程结构设计方法 

　　2.1 工程结构设计方法的发展情况 

　　在水木工程发展的蒸蒸日上中，伴随着各种经验的积累，各种科学的不断深入研究，以及生产实践所得到的经验，水木工程结构的设计方法和理论知识也在慢慢的不断的发展，让设计方法也更加的完善。在设计方法上面经历从定值法到概率法的发展，主要表现的是有这么几个阶段，第一个是容许应力的设计法；第二个是破损阶段设计法；第三个是半概率、半经验极限状态设计法；第四个就是近似概率的极限状态设计的方法。 

　　2.2 工程结构设计方法简介 

　　近几年来看，我们国家的工程技术部门也开始编制和颁布了第一层次的工程结构可靠度的统一标准，还有就是第二层次的铁路工程结构、建筑工程结构、公路工程结构、港口工程结构还有水利水电工程结构的可靠度设计统一的标准。但是目前一些不同的土木工程结构设计的方法还是没有达到完全的统一。但是工程结构的可靠度设计标准规定各种结构设计规范都必须采用国际先进的概率理论为基础的极限态度设计法。这样就可以使得土木工程的结构的构件达到一个统一的可靠水平了。 

　　3荷载和结构、抗力的分析情况 

　　3.1影响结构可靠性的因素以及它的随机性 

　　影响结构可靠性的因素是很多种的，其中主要是由两个大的方面，一个方面就是结构本身对各种各样的作用效应的抵抗能力，另一个方面就是结构所受到的各种各样来自于外界的作用。施加在结构上面的各种各样的作用将在支座处产生反力，同时使得结构产生内力、变形、倾覆和滑移。内力包括弯矩、轴力、扭转以及剪力。影响着结构的抗力的主要因素应该是构件的几何参数、材料的性能情况以及计算模式的精确性等等。 

　　3.2 结构的可靠度 

　　所谓的结构的可靠度指的是什么呢，就是一个时间的问题，比如说时间是要在一定的范围之内的，这是有规定的，在一定范围之内的条件之下，可以完成的所预定的功能的一个概率，这样来看呢，结构的可靠度是结构可靠性的一个概率度量。换句话来说，也就是说对结构的可靠性有着一种定量的概述。在各种的随即条件因素影响之下，结构完成的预定的功能的能力是不可以预先就可以确定的。只有是用概率来描述才可以。由于结构失效一般为小的概率事件，失效的概率对结构的可靠度的把握也就更加的直接，所以就习惯于采用失效的概率来度量结构的可靠性。 

　　4结论 

　　土木工程发展到现在，起到了至关重要的作用，是不可忽视的，然而随着社会的发展，也逐渐的进步起来，蒸蒸日上。随着其他各种各样的科技的不断的发展，以及人类活动的慢慢扩大，水木工程面对的对象也会随着慢慢的扩大起来，而且会有很多的扩张。未来的发展有可能会将目标转向海洋和太空的发展，我们期待着我们国家的技术发展的越来越好，创造出各种新型的材料，新型的科技等等，在这些新擦聊、新技术的支持下，将发展的更加美好。 

　　参考文献 

　　[1]中国土木工程学会.中国土木工程指南[M].2版.北京：科学出版社，2000. 

　　[2]张新培.建筑结构可靠度分析与设计[M].北京：科学出版社，2001. 

　　[3]中华人民共和国国家标准.建筑结构设计术语和符号标准(GB 50009-2001).