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书 名：土木工程精品系列--工程荷载组合理论与应用
丛 书 名：土木工程精品系列
著 译 者：金伟良
出 版 社：机械工业出版社
书 号：
ISBN 7-111-18470-X
图书编号：B10033313印刷日期：2006-03-01
出版日期：2006-03-01上架时间：2006-04-05
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精装16开,520页
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图书简介
全书分成上、下两篇，共20章。上篇为工程荷载组合理论，包括工程荷载随机过程基础、工程荷载效应分析、工程荷载随机概率模型、工程荷载组合理论和工程荷载组合设计方法等；下篇为工程荷载分类及应用，包括永久荷载、平面活荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载、温度荷载、波浪荷载、海流荷载、潮汐荷载、冰荷载、车辆荷载、起重荷载、船舶荷载、冲击荷载和土压力等。
全书以工程可靠度理论为主线，强调工程荷载组合理论与以现行国家设计规范为依据的工程荷载应用相结合，可作为土木、水利、公路、铁道、港口、船舶与海洋工程专业的本科生和研究生的教学参考书，也可以作为民用与工业建筑、市政设施、桥梁、道路(公路与铁道)、港口和海洋工程专业技术人员的专业工具书。
前 言
工程荷载是土木工程设计、施工、维护和管理必须考虑的环境因素，而工程荷载组合理论则是土木工程设计的基本理论之一。研究和应用工程荷载组合理论是确保工程结构安全、经济、可靠的重要内容。这不仅具有重要的理论和工程应用价值，而且具有显著的社会效益和经济效益。
从广义上讲，土木工程包括民用与工业建筑、桥梁、道路、市政设施、港口水运工程、水利建筑物和海洋建筑物等工程，涉及众多工程环境，遭受不同类型的工程荷载作用，以满足工程结构的功能要求。因此，无论是从事土木工程专业知识学习的大学生和研究生，还是从事土木工程应用的工程技术人员，都迫切需要对土木工程中的工程荷载作用有一个较为全面系统的了解和认识，尤其是对工程荷载组合理论的认识，以便在实际工程中能够正确运用和把握，这就构成了《工程荷载组合理论与应用》一书的出版动机。
而真正使我产生写作《工程荷载组合理论与应用》一书的原因，有以下三个方面。
1．从我接受土木工程教育的经历，本科学习海洋工程，研究生(包括硕士和博士)学习桥梁工程，到现在从事土木工程中的结构工程教学和科研工作实践，使我深刻地感受到我们所涉及的建筑结构、空间结构、桥梁结构、水工结构、港口和海洋结构等建筑物的本质问题都是属于结构工程的理论范畴，而不同的则是工程荷载作用的应用问题。然而，传统的教育体系使学生们所学到的工程荷载知识是片面不完整的。即使现在全国各个高校的土木工程专业设置正在向大土木方向发展，但同样未能向学生们系统地介绍工程荷载的知识。因此，编写一本土木工程类的工程荷载教材是非常必要的。
2．土木工程学科是一门工程实践极强的应用性学科，实行严格的注册工程师制度。目前已进行和正要进行的注册工程师制度有注册结构工程师、注册土木工程师(岩土工程、港口、航道及海岸工程)、注册海洋工程师和注册建筑师等。这就要求土木工程师必须具有系统、宽广、扎实的土木工程专业知识，尤其是工程荷载的系统知识。同时，在系统的土木工程中结构工程、岩土工程和工程荷载作用等知识的基础上，可以适用于民用与工业建筑、桥梁、市政道路(公路与铁道)、港口和海洋工程的设计、施工、维护和管理的工作，具有较好的适应性。
3．1994年中国建筑科学研究院陈基发先生赠送给我一本他编著的《建筑结构荷载设计手册》，陈先生是我国《建筑结构荷载规范》的主编，在建筑结构荷载设计方面有着深入的研究，给了我很大的启发和帮助。之后，我又阅读了《港口工程建设设计手册》中有关荷载的章节，受益匪浅。但上述的两本书都是针对工程荷载的类型来编写，而未阐述工程荷载及其组合理论的基础。美国伊利诺埃大学Y．K．Wen教授的《Structural Load Model and Combination for Performance and Safety Evaluation》著作，是对工程荷载理论最为全面的论述，也是工程荷载组合理论的经典著作。因此，从工程教育和应用的角度考虑，我认为有必要将工程荷载组合理论和荷载分类一并予以考虑，尤其是基于可靠度理论的工程荷载组合理论体系的建立，以及工程荷载的随机概率模型的确定和应用，必须形成一个工程荷载组合理论与应用的体系。
在上述的原因和动机下，我们从1995年开始着手编写《工程荷载分析与应用》的讲义，并在浙江大学研究生中开设课程，1996年完成工程荷载组合理论部分的讲义，1998年完成工程荷载及其分类部分的讲义。整个讲义编写过程既注意吸收国内外有关工程荷载及其理论的新知识，又融合了浙江大学结构工程研究所在工程荷载组合理论与应用方面的研究成果，力求在工程荷载的理论和应用方面形成一个新的体系，便于读者学习工程荷载知识，应用工程荷载于实际工程。该讲义经过十年来的课程讲授和补充，于2004年夏完成了《工程荷载组合理论与应用)的全书编著工作，2005年又对全书进行了系统的校订。
《工程荷载组合理论与应用》全书分成上、下两篇，共20章。上篇为工程荷载组合理论，包括工程荷载随机过程基础、工程荷载效应分析、工程荷载随机概率模型、工程荷载组合理论和工程荷载组合设计方法等章节，涉及到工程荷载随机过程的基本性质，土木工程结构荷载效应的分析方法，主要工程荷载的统计特性和随机概率模型，荷载组合基本理论与分析方法，基于可靠度理论的工程结构荷载组合设计方法，设计荷载分项系数、组合值系数、频遇值系数和准永久值系数的确定方法，以及工程荷载组合设计方法的可靠度标定等内容。下篇为工程荷载分类及应用，包括永久荷载、平面活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用、温度作用、波浪荷载、海流荷载、潮汐荷载、冰荷载、车辆荷载、超重荷载、船舶荷载、冲击荷载和土压力等章节，介绍了工程荷载设计代表值的选取，工程荷载的基本概念、性质、计算方法和工程应用等，便于土木工程技术人员直接使用。
在本书编写过程中，得到了浙江大学土木工程学系研究生的大力支持，他们在听取"工程荷载分析与应用"课程期间，对本书的讲义提出了许多修改的建议，尤其是我的研究生何勇、陈娟、沈照伟、宋志刚、薛元等人对全书进行了认真的修改和补充，在此，谨表示衷心的谢意。
从全书的策划到完成，历时10余年。期间经历了我国建筑结构类设计规范的重新修订和我国大规模的基本建设高潮，本人期望能够更多地反映这些内容和经验，但限于本人的知识和能力，书中不免存在着许多问题，还望读者指正。
金伟良
2005年夏于求是园
全书以工程可靠度理论为主线，强调工程荷载组合理论与以现行国家设计规范为依据的工程荷载应用相结合，可作为土木、水利、公路、铁道、港口、船舶与海洋工程专业的本科生和研究生的教学参考书，也可以作为民用与工业建筑、市政设施、桥梁、道路(公路与铁道)、港口和海洋工程专业技术人员的专业工具书。
前 言
工程荷载是土木工程设计、施工、维护和管理必须考虑的环境因素，而工程荷载组合理论则是土木工程设计的基本理论之一。研究和应用工程荷载组合理论是确保工程结构安全、经济、可靠的重要内容。这不仅具有重要的理论和工程应用价值，而且具有显著的社会效益和经济效益。
从广义上讲，土木工程包括民用与工业建筑、桥梁、道路、市政设施、港口水运工程、水利建筑物和海洋建筑物等工程，涉及众多工程环境，遭受不同类型的工程荷载作用，以满足工程结构的功能要求。因此，无论是从事土木工程专业知识学习的大学生和研究生，还是从事土木工程应用的工程技术人员，都迫切需要对土木工程中的工程荷载作用有一个较为全面系统的了解和认识，尤其是对工程荷载组合理论的认识，以便在实际工程中能够正确运用和把握，这就构成了《工程荷载组合理论与应用》一书的出版动机。
而真正使我产生写作《工程荷载组合理论与应用》一书的原因，有以下三个方面。
1．从我接受土木工程教育的经历，本科学习海洋工程，研究生(包括硕士和博士)学习桥梁工程，到现在从事土木工程中的结构工程教学和科研工作实践，使我深刻地感受到我们所涉及的建筑结构、空间结构、桥梁结构、水工结构、港口和海洋结构等建筑物的本质问题都是属于结构工程的理论范畴，而不同的则是工程荷载作用的应用问题。然而，传统的教育体系使学生们所学到的工程荷载知识是片面不完整的。即使现在全国各个高校的土木工程专业设置正在向大土木方向发展，但同样未能向学生们系统地介绍工程荷载的知识。因此，编写一本土木工程类的工程荷载教材是非常必要的。
2．土木工程学科是一门工程实践极强的应用性学科，实行严格的注册工程师制度。目前已进行和正要进行的注册工程师制度有注册结构工程师、注册土木工程师(岩土工程、港口、航道及海岸工程)、注册海洋工程师和注册建筑师等。这就要求土木工程师必须具有系统、宽广、扎实的土木工程专业知识，尤其是工程荷载的系统知识。同时，在系统的土木工程中结构工程、岩土工程和工程荷载作用等知识的基础上，可以适用于民用与工业建筑、桥梁、市政道路(公路与铁道)、港口和海洋工程的设计、施工、维护和管理的工作，具有较好的适应性。
3．1994年中国建筑科学研究院陈基发先生赠送给我一本他编著的《建筑结构荷载设计手册》，陈先生是我国《建筑结构荷载规范》的主编，在建筑结构荷载设计方面有着深入的研究，给了我很大的启发和帮助。之后，我又阅读了《港口工程建设设计手册》中有关荷载的章节，受益匪浅。但上述的两本书都是针对工程荷载的类型来编写，而未阐述工程荷载及其组合理论的基础。美国伊利诺埃大学Y．K．Wen教授的《Structural Load Model and Combination for Performance and Safety Evaluation》著作，是对工程荷载理论最为全面的论述，也是工程荷载组合理论的经典著作。因此，从工程教育和应用的角度考虑，我认为有必要将工程荷载组合理论和荷载分类一并予以考虑，尤其是基于可靠度理论的工程荷载组合理论体系的建立，以及工程荷载的随机概率模型的确定和应用，必须形成一个工程荷载组合理论与应用的体系。
在上述的原因和动机下，我们从1995年开始着手编写《工程荷载分析与应用》的讲义，并在浙江大学研究生中开设课程，1996年完成工程荷载组合理论部分的讲义，1998年完成工程荷载及其分类部分的讲义。整个讲义编写过程既注意吸收国内外有关工程荷载及其理论的新知识，又融合了浙江大学结构工程研究所在工程荷载组合理论与应用方面的研究成果，力求在工程荷载的理论和应用方面形成一个新的体系，便于读者学习工程荷载知识，应用工程荷载于实际工程。该讲义经过十年来的课程讲授和补充，于2004年夏完成了《工程荷载组合理论与应用)的全书编著工作，2005年又对全书进行了系统的校订。
《工程荷载组合理论与应用》全书分成上、下两篇，共20章。上篇为工程荷载组合理论，包括工程荷载随机过程基础、工程荷载效应分析、工程荷载随机概率模型、工程荷载组合理论和工程荷载组合设计方法等章节，涉及到工程荷载随机过程的基本性质，土木工程结构荷载效应的分析方法，主要工程荷载的统计特性和随机概率模型，荷载组合基本理论与分析方法，基于可靠度理论的工程结构荷载组合设计方法，设计荷载分项系数、组合值系数、频遇值系数和准永久值系数的确定方法，以及工程荷载组合设计方法的可靠度标定等内容。下篇为工程荷载分类及应用，包括永久荷载、平面活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用、温度作用、波浪荷载、海流荷载、潮汐荷载、冰荷载、车辆荷载、超重荷载、船舶荷载、冲击荷载和土压力等章节，介绍了工程荷载设计代表值的选取，工程荷载的基本概念、性质、计算方法和工程应用等，便于土木工程技术人员直接使用。
在本书编写过程中，得到了浙江大学土木工程学系研究生的大力支持，他们在听取"工程荷载分析与应用"课程期间，对本书的讲义提出了许多修改的建议，尤其是我的研究生何勇、陈娟、沈照伟、宋志刚、薛元等人对全书进行了认真的修改和补充，在此，谨表示衷心的谢意。
从全书的策划到完成，历时10余年。期间经历了我国建筑结构类设计规范的重新修订和我国大规模的基本建设高潮，本人期望能够更多地反映这些内容和经验，但限于本人的知识和能力，书中不免存在着许多问题，还望读者指正。
金伟良
2005年夏于求是园
图书目录 (可试读)
前言
上篇 工程荷载组合理论
第1章 工程荷载随机过程基础3
1．1 随机过程的基本概念3
1．1．1 随机过程的定义3
1．1．2 有限维分布3
1．1．3 数字特征与特征函数4
1．1．4 随机过程的类型7
1．2 随机过程概率分布10
1．2．1 概率密度函数10
1．2．2 均值和方差14
1．2．3 概率分布函数15
1．3 联合概率分布17
1．3．1 二维概率密度函数17
1．3．2 二维平均值19
1．3．3 条件概率19
1．4 相关性21
1．4．1 相关系数ρ21
1．4．2 自相关24
1．4．3 相关26
1．5 Fourier变换27
1．5．1 Fourier分析27
1．5．2 Fourier积分29
1．5．3 Fourier变换的复数形式30
1．6 谱密度31
1．6．1 谱密度定义31
1．6．2 窄带和宽带随机过程33
1．6．3 导出过程的谱密度35
1．6．4 互谱密度36
第2章 工程荷载响应随机特性38
2．1 线性结构系统的荷载作用响应关系38
2．1．1 经典方法39
2．1．2 频率响应法39
2．1．3 脉冲响应法40
2．1．4 频率响应函数与脉冲响应函数之间的关系41
2．1．5 对任意输入的响应42
2．2 随机振动的传递43
2．2．1 均值44
2．2．2 自相关45
2．2．3 谱密度47
2．2．4 均方响应48
2．2．5 互相关48
2．2．6 谱密度49
2．2．7 概率分布50
2．3 窄带过程的统计分析50
2．3．1 穿越分析53
2．3．2 峰值分布57
2．3．3 极大值频率58
第3章 工程荷载随机模型61
3．1 工程荷载作用模型61
3．2 永久荷载模型62
3．2．1 概率密度分布函数62
3．2．2 重度62
3．2．3 体积69
3．3 可变荷载随机模型64
3．3．1 基本模型64
3．3．2 随机模型64
3．3．3 时间上的变化66
3．3．4 荷载模型参数66
3．4 风荷载随机模型67
3．4．1 风荷载67
3．4．2 风速平均值69
3．4．3 地面粗糙度(类型)68
3．4．4 风荷载平均值高度变异系数69
3．4．5 阵风强度70
3．4．6 谱密度和阵风自相关函数72
3．4．7 相干函数73
3．4．8 风压平均值和粗糙因数74
3．4．9 风压的阵风系数74
3．4．10 不确定因素75
3．5 雪荷载随机模型75
3．5．1 屋顶上雪荷载的基本模型75
3．5．2 Sg的概率模型76
3．5．3 地面与屋顶的雪荷载转换76
3．6 波浪及波浪荷载随机模型78
3．6．1 波浪模型78
3．6．2 波浪荷载模型80
3．7 冰荷载随机模型81
3．8 地震与地震作用随机模型83
3．8．1 地震动随机过程模型83
3．8．2 地震荷载的随机过程模型84
3．9 温度作用随机模型85
3．9．1 小砌块砌体结构设计基准期内年温差统计分析86
3．9．2 小砌块砌体结构设计基准期内日温差及组合温差统计分析92
3．10 冲击荷载随机模型93
3．10．1 冲击荷载的基本模型93
3．10．2 车辆冲击荷载95
3．10．3 船舶冲击荷载96
3．10．4 飞机碰撞97
3．11 火的模型100
3．11．1 火的引燃模型100
3．11．2 火灾事件100
3．11．3 易燃材料模型101
3．11．4 温度-时间关系102
3．12 极值条件下海洋工程随机荷载概率模型103
3．12．1 极值条件下海洋环境荷载常见概率模型104
3．12．2 极值条件下常见概率模型参数估计104
第4章 工程荷载作用组合基础理论105
4．1 组合理论的基本方法105
4．1．1 峰值叠加法106
4．1．2 穿越分析法107
4．1．3 泊松过程的组合理论109
4．1．4 平方和开方法(SRSS)110
4．1．5 Turkstra法110
4．1．6 Ferry Borges-Castanheta法111
4．1．7 JCSS法112
4．2 持久性可变荷载与临时性可变荷载的组合113
4．2．1 持久性可变荷载与临时性可变荷载的概率模型113
4．2．2 持久性可变荷载与临时性可变荷载组合的解析解114
4．3 相关荷载效应组合118
4．3．1 引言118
4．3．2 相关荷载效应的Turkska组合规则118
4．3．3 等效荷载效应的近似概率分布函数120
4．4 常见随机荷载组合规则比较122
4．5 工程随机荷载组合分析实例123
4．5．1 工程随机荷载组合理论的选用123
4．5．2 不考虑相关性随机荷载组合124
4．5．3 考虑相关性随机荷载组合127
第5章 工程荷载组合设计方法133
5．1 基于可靠度的荷载组合133
5．1．1 结构可靠性的表述及具体应用133
5．1．2 荷载组合规则及设计值的确定135
5．1．3 荷载规范修订后的组合规则137
5．2 随机荷载过程的代表值138
5．2．1 随机荷载的标准值139
5．2．2 随机荷载的频遇值和准永久值139
5．3 基于可靠度的组合设计方法140
5．3．1 荷载组合系数概述140
5．3．2 荷载组合系数确定方法143
5．3．3 荷载组合系数及组合系数法确定设计表达式145
5．3．4 试算法确定设计表达式149
5．4 基于可靠度的设计方法的工程应用149
5．4．1 海洋平台设计方法149
5．4．2 渤海海底管线抗震设计方法154
下篇 工程荷载及其分类
第6章 永久荷载165
6．1 永久荷载标准值的取值165
6．2 常用材料和构件自重的标准值165
6．3 永久荷载分项系数的选择174
第7章 平面活荷载176
7．1 楼面和屋面活荷载的取值原则176
7．1．1 楼面活荷载标准值的取值原则176
7．1．2 楼面活荷载准永久值的取值原则176
7．1．3 楼面活荷载标准值177
7．2 民用建筑楼面均匀活荷载179
7．2．1 常用民用建筑的楼面均布活荷载标准值及组合值、频遇值和准永久值系数179
7．2．2 民用建筑楼面活荷载标准值的折减181
7．3 工业建筑的楼面活荷载181
7．3．1 一些工业建筑的楼面等效均布活荷载181
7．3．2 操作荷载及楼梯荷载184
7．4 屋面活荷载185
7．4．1 屋面均布活荷载185
7．4．2 直升机停机坪屋面活荷载185
7．4．3 积灰荷载186
7．5 楼面与屋面施工和检修荷载及栏杆水平荷载187
7．6 屋面和楼面荷载效应组合188
7．6．1 屋面和楼面等效均布活荷载的确定方法188
7．6．2 屋面和楼面荷载效应组合200
7．7 楼面荷载及内力计算例题201
7．8 堆货和人群荷载203
7．8．1 堆货荷载203
7．8．2 人群荷载213
第8章 风荷载214
8．1 风的基本概念214
8．1．1 全球性的风214
8．1．2 地域性的风215
8．2 风对城市的作用217
8．2．1 城市规划中考虑主导风向的原则217
8．2．2 各类风向的特征217
8．2．3 局部环流与城市规划218
8．2．4 近地层风随高度的变化与城市规划219
8．3 风对建筑物的作用219
8．3．1 风荷载的标准值219
8．3．2 基本风压220
8．3．3 风荷载体型系数μS221
8．3．4 风压高度变化系数μZ233
8．4 风振系数236
8．4．1 顺风向风振和风振系数236
8．4．2 横风向风振239
8．5 风荷载的随机模型241
8．5．1 结构的随机风振动反应分析241
8．5．2 随机风振力与随机风振系数242
8．5．3 等效随机静风荷载244
8．6 风荷载随机振动及随机分布模型245
8．6．1 一维多变量随机过程的模型245
8．6．2 风荷载随机振动和谱方法247
8．6．3 脉动风场的随机模拟方法248
8．6．4 风荷载湍流及其随机性250
8．6．5 风场样本模拟的各种参数及模拟方法253
第9章 雪荷载255
9．1 基本雪压255
9．2 雪荷载标准值-257
9．2．1 雪荷载标准值、准永久值、组合值和频遇值257
9．2．2 屋面积雪分布系数259
9．3 雪荷载的概率分布261
第10章 地震作用270
10．1 地震的基本概念270
10．1．1 地震270
10．1．2 地震的成因与地理分布270
10．1．3 地震震级和烈度271
10．1．4 地震波简介272
10．2 地震的随机模型274
10．2．1 平稳随机模型274
10．2．2 非平稳随机模型276
10．2．3 地震危险性分析双态Poisson模型的计算277
10．2．4 人工加速度时程曲线278
10．2．5 抗震设计方法278
10．3 地震作用计算279
10．3．1 地震力计算一般规定279
10．3．2 地震影响系数284
10．3．3 水平地震力计算285
10．3．4 竖向地震力计算293
10．4 时程动力分析294
10．4．1 时程分析简介294
10．4．2 单自由度体系时程分析295
10．4．3 输入地震动的选择控制指标296
10．4．4 地震波的选用297
第11章 温度作用301
11．1 基本概念301
11．2 温度场的数值模拟方法302
11．2．1 温度场理论302
11．2．2 建筑物热过程303
11．2．3 温度场分析和物理模型简化308
11．2．4 混凝土小型空心砌块建筑温度场有限元模拟310
11．3 温度应力的计算319
11．3．1 基本概念319
11．3．2 影响温度应力的因素320
11．3．3 一维结构(构件)温度作用效应320
11．4 火灾中的温度应力322
11．4．1 基本概念和理论323
11．4．2 温度的理论计算法324
11．4．3 影响建筑物火灾温度的因素325
11．4．4 砌体结构的温度应力研究现状326
11．4．5 建筑物的耐火等级326
11．5 工程中的温度裂缝及其控制330
11．5．1 砌体结构的温度裂缝及其控制330
11．5．2 大体积混凝土的温度裂缝及其控制332
11．5．3 高层建筑结构的温度裂缝及其控制333
第12章 波浪荷载336
12．1 波浪的成因及基本概念336
12．1．1 风浪的基本概念336
12．1．2 风浪的成长336
12．1．3 浪级和海况339
12．2 波浪的基本性质341
12．2．1 波浪的描述345
12．2．2 波速、波长和波浪周期342
12．2．3 波列的叠加343
12．2．4 波浪的压力343
12．2．5 波浪的能量344
12．3 波浪荷载344
12．3．1 几种常用的波浪理论及适用范围345
12．3．2 作用于孤立桩柱上的波浪力计算363
12．3．3 群桩波浪力计算369
12．3．4 水下水平构件的波浪力370
12．3．5 速度力系数CD和惯性力系数CM372
12．3．6 海生物附着对波浪力的影响377
12．3．7 设计波高377
第13章 海流荷载380
13．1 海流的形成与特点380
13．2 海流荷载的计算383
第14章 潮 汐385
14．1 潮汐的起因与特点385
14．2 引潮力的特性386
14．3 潮汐分析387
14．3．1 潮汐静力学387
14．3．2 潮汐动力学387
第15章 冰荷载405
15．1 冰的基本性质405
15．2 海冰静力作用419
15．2．1 海冰对平台作用的主要形式及影响因素419
15．2．2 大冰原切人直立桩时的冰压力420
15．2．3 流冰冲击桩柱时的冰压力422
15．2．4 流冰撞击力424
15．2．5 低坝冰压力425
15．2．6 大冰原对桩柱的竖向作用力425
15．2．7 冰排对斜面结构物的静冰力426
15．3 海冰动力作用428
15．3．1 冰激振动428
15．3．2 动冰力430
15．3．3 冰力谱432
15．4 海冰作用的概率分析法434
第16章 车辆荷载436
16．1 车辆荷载的特点436
16．2 车辆荷载的取值436
16．2．1 铁路列车活荷载436
16．2．2 公路车辆 438
16．2．3 港口车辆荷载446
16．3 车辆荷载的计算449
16．4 车辆荷载算例453
16．4．1 铁路桥涵桥墩(台)验算算例453
16．4．2 公路桥涵行车道板的计算算例454
第17章 起重荷载457
17．1 起重机分类457
17．2 起重机荷载457
17．2．1 起重机竖向荷载和水平荷载457
17．2．2 多台起重机的组合461
17．2．3 起重机工作制的确定462
17．2．4 起重机荷载的组合464
17．2．5 起重机制动力的统计特性465
17．3 港口起重机荷载465
17．3．1 一般规定465
17．3．2 荷载标准值466
第18章 船舶荷载474
18．1 船舶荷载的种类474
18．2 作用于船舶上的风荷载474
18．3 作用在船舶上的水流力475
18．4 系缆力479
18．5 挤靠力480
18．6 撞击力481
第19章 冲击荷载484
19．1 冲击荷载及现象484
19．2 爆炸及其分类485
19．2．1 爆炸概述485
19．2．2 爆炸分类485
19．2．3 炸药爆炸486
19．3 介质中的波487
19．3．1 波的分类487
19．3．2 不同介质中波的特性488
19．4 爆炸荷载分析488
19．4．1 接触爆炸荷载488
19．4．2 接近爆炸的荷载489
19．4．3 水中爆炸491
19．5 冲击荷载作用下的结构分析493
19．5．1 变截面构件受冲击荷载作用493
19．5．2 爆炸作用下海洋平台的结构设计493
第20章 土压力作用496
20．1 三种土压力496
20．2 静止土压力498
20．3 库仑土压力公式498
20．4 朗肯土压力公式500
20．5 土压力计算中的几个问题501
20．6 特殊情况的处理503
20．7 按规范计算主动土压力506
20．8 动荷载情况下的土压力508
20．9 桩土相互作用510
20．9．1 地基反力的计算510
20．9．2 桩的竖向荷载传递方法512
20．9．3 P-γ曲线法514
参考文献519
上篇 工程荷载组合理论
第1章 工程荷载随机过程基础3
1．1 随机过程的基本概念3
1．1．1 随机过程的定义3
1．1．2 有限维分布3
1．1．3 数字特征与特征函数4
1．1．4 随机过程的类型7
1．2 随机过程概率分布10
1．2．1 概率密度函数10
1．2．2 均值和方差14
1．2．3 概率分布函数15
1．3 联合概率分布17
1．3．1 二维概率密度函数17
1．3．2 二维平均值19
1．3．3 条件概率19
1．4 相关性21
1．4．1 相关系数ρ21
1．4．2 自相关24
1．4．3 相关26
1．5 Fourier变换27
1．5．1 Fourier分析27
1．5．2 Fourier积分29
1．5．3 Fourier变换的复数形式30
1．6 谱密度31
1．6．1 谱密度定义31
1．6．2 窄带和宽带随机过程33
1．6．3 导出过程的谱密度35
1．6．4 互谱密度36
第2章 工程荷载响应随机特性38
2．1 线性结构系统的荷载作用响应关系38
2．1．1 经典方法39
2．1．2 频率响应法39
2．1．3 脉冲响应法40
2．1．4 频率响应函数与脉冲响应函数之间的关系41
2．1．5 对任意输入的响应42
2．2 随机振动的传递43
2．2．1 均值44
2．2．2 自相关45
2．2．3 谱密度47
2．2．4 均方响应48
2．2．5 互相关48
2．2．6 谱密度49
2．2．7 概率分布50
2．3 窄带过程的统计分析50
2．3．1 穿越分析53
2．3．2 峰值分布57
2．3．3 极大值频率58
第3章 工程荷载随机模型61
3．1 工程荷载作用模型61
3．2 永久荷载模型62
3．2．1 概率密度分布函数62
3．2．2 重度62
3．2．3 体积69
3．3 可变荷载随机模型64
3．3．1 基本模型64
3．3．2 随机模型64
3．3．3 时间上的变化66
3．3．4 荷载模型参数66
3．4 风荷载随机模型67
3．4．1 风荷载67
3．4．2 风速平均值69
3．4．3 地面粗糙度(类型)68
3．4．4 风荷载平均值高度变异系数69
3．4．5 阵风强度70
3．4．6 谱密度和阵风自相关函数72
3．4．7 相干函数73
3．4．8 风压平均值和粗糙因数74
3．4．9 风压的阵风系数74
3．4．10 不确定因素75
3．5 雪荷载随机模型75
3．5．1 屋顶上雪荷载的基本模型75
3．5．2 Sg的概率模型76
3．5．3 地面与屋顶的雪荷载转换76
3．6 波浪及波浪荷载随机模型78
3．6．1 波浪模型78
3．6．2 波浪荷载模型80
3．7 冰荷载随机模型81
3．8 地震与地震作用随机模型83
3．8．1 地震动随机过程模型83
3．8．2 地震荷载的随机过程模型84
3．9 温度作用随机模型85
3．9．1 小砌块砌体结构设计基准期内年温差统计分析86
3．9．2 小砌块砌体结构设计基准期内日温差及组合温差统计分析92
3．10 冲击荷载随机模型93
3．10．1 冲击荷载的基本模型93
3．10．2 车辆冲击荷载95
3．10．3 船舶冲击荷载96
3．10．4 飞机碰撞97
3．11 火的模型100
3．11．1 火的引燃模型100
3．11．2 火灾事件100
3．11．3 易燃材料模型101
3．11．4 温度-时间关系102
3．12 极值条件下海洋工程随机荷载概率模型103
3．12．1 极值条件下海洋环境荷载常见概率模型104
3．12．2 极值条件下常见概率模型参数估计104
第4章 工程荷载作用组合基础理论105
4．1 组合理论的基本方法105
4．1．1 峰值叠加法106
4．1．2 穿越分析法107
4．1．3 泊松过程的组合理论109
4．1．4 平方和开方法(SRSS)110
4．1．5 Turkstra法110
4．1．6 Ferry Borges-Castanheta法111
4．1．7 JCSS法112
4．2 持久性可变荷载与临时性可变荷载的组合113
4．2．1 持久性可变荷载与临时性可变荷载的概率模型113
4．2．2 持久性可变荷载与临时性可变荷载组合的解析解114
4．3 相关荷载效应组合118
4．3．1 引言118
4．3．2 相关荷载效应的Turkska组合规则118
4．3．3 等效荷载效应的近似概率分布函数120
4．4 常见随机荷载组合规则比较122
4．5 工程随机荷载组合分析实例123
4．5．1 工程随机荷载组合理论的选用123
4．5．2 不考虑相关性随机荷载组合124
4．5．3 考虑相关性随机荷载组合127
第5章 工程荷载组合设计方法133
5．1 基于可靠度的荷载组合133
5．1．1 结构可靠性的表述及具体应用133
5．1．2 荷载组合规则及设计值的确定135
5．1．3 荷载规范修订后的组合规则137
5．2 随机荷载过程的代表值138
5．2．1 随机荷载的标准值139
5．2．2 随机荷载的频遇值和准永久值139
5．3 基于可靠度的组合设计方法140
5．3．1 荷载组合系数概述140
5．3．2 荷载组合系数确定方法143
5．3．3 荷载组合系数及组合系数法确定设计表达式145
5．3．4 试算法确定设计表达式149
5．4 基于可靠度的设计方法的工程应用149
5．4．1 海洋平台设计方法149
5．4．2 渤海海底管线抗震设计方法154
下篇 工程荷载及其分类
第6章 永久荷载165
6．1 永久荷载标准值的取值165
6．2 常用材料和构件自重的标准值165
6．3 永久荷载分项系数的选择174
第7章 平面活荷载176
7．1 楼面和屋面活荷载的取值原则176
7．1．1 楼面活荷载标准值的取值原则176
7．1．2 楼面活荷载准永久值的取值原则176
7．1．3 楼面活荷载标准值177
7．2 民用建筑楼面均匀活荷载179
7．2．1 常用民用建筑的楼面均布活荷载标准值及组合值、频遇值和准永久值系数179
7．2．2 民用建筑楼面活荷载标准值的折减181
7．3 工业建筑的楼面活荷载181
7．3．1 一些工业建筑的楼面等效均布活荷载181
7．3．2 操作荷载及楼梯荷载184
7．4 屋面活荷载185
7．4．1 屋面均布活荷载185
7．4．2 直升机停机坪屋面活荷载185
7．4．3 积灰荷载186
7．5 楼面与屋面施工和检修荷载及栏杆水平荷载187
7．6 屋面和楼面荷载效应组合188
7．6．1 屋面和楼面等效均布活荷载的确定方法188
7．6．2 屋面和楼面荷载效应组合200
7．7 楼面荷载及内力计算例题201
7．8 堆货和人群荷载203
7．8．1 堆货荷载203
7．8．2 人群荷载213
第8章 风荷载214
8．1 风的基本概念214
8．1．1 全球性的风214
8．1．2 地域性的风215
8．2 风对城市的作用217
8．2．1 城市规划中考虑主导风向的原则217
8．2．2 各类风向的特征217
8．2．3 局部环流与城市规划218
8．2．4 近地层风随高度的变化与城市规划219
8．3 风对建筑物的作用219
8．3．1 风荷载的标准值219
8．3．2 基本风压220
8．3．3 风荷载体型系数μS221
8．3．4 风压高度变化系数μZ233
8．4 风振系数236
8．4．1 顺风向风振和风振系数236
8．4．2 横风向风振239
8．5 风荷载的随机模型241
8．5．1 结构的随机风振动反应分析241
8．5．2 随机风振力与随机风振系数242
8．5．3 等效随机静风荷载244
8．6 风荷载随机振动及随机分布模型245
8．6．1 一维多变量随机过程的模型245
8．6．2 风荷载随机振动和谱方法247
8．6．3 脉动风场的随机模拟方法248
8．6．4 风荷载湍流及其随机性250
8．6．5 风场样本模拟的各种参数及模拟方法253
第9章 雪荷载255
9．1 基本雪压255
9．2 雪荷载标准值-257
9．2．1 雪荷载标准值、准永久值、组合值和频遇值257
9．2．2 屋面积雪分布系数259
9．3 雪荷载的概率分布261
第10章 地震作用270
10．1 地震的基本概念270
10．1．1 地震270
10．1．2 地震的成因与地理分布270
10．1．3 地震震级和烈度271
10．1．4 地震波简介272
10．2 地震的随机模型274
10．2．1 平稳随机模型274
10．2．2 非平稳随机模型276
10．2．3 地震危险性分析双态Poisson模型的计算277
10．2．4 人工加速度时程曲线278
10．2．5 抗震设计方法278
10．3 地震作用计算279
10．3．1 地震力计算一般规定279
10．3．2 地震影响系数284
10．3．3 水平地震力计算285
10．3．4 竖向地震力计算293
10．4 时程动力分析294
10．4．1 时程分析简介294
10．4．2 单自由度体系时程分析295
10．4．3 输入地震动的选择控制指标296
10．4．4 地震波的选用297
第11章 温度作用301
11．1 基本概念301
11．2 温度场的数值模拟方法302
11．2．1 温度场理论302
11．2．2 建筑物热过程303
11．2．3 温度场分析和物理模型简化308
11．2．4 混凝土小型空心砌块建筑温度场有限元模拟310
11．3 温度应力的计算319
11．3．1 基本概念319
11．3．2 影响温度应力的因素320
11．3．3 一维结构(构件)温度作用效应320
11．4 火灾中的温度应力322
11．4．1 基本概念和理论323
11．4．2 温度的理论计算法324
11．4．3 影响建筑物火灾温度的因素325
11．4．4 砌体结构的温度应力研究现状326
11．4．5 建筑物的耐火等级326
11．5 工程中的温度裂缝及其控制330
11．5．1 砌体结构的温度裂缝及其控制330
11．5．2 大体积混凝土的温度裂缝及其控制332
11．5．3 高层建筑结构的温度裂缝及其控制333
第12章 波浪荷载336
12．1 波浪的成因及基本概念336
12．1．1 风浪的基本概念336
12．1．2 风浪的成长336
12．1．3 浪级和海况339
12．2 波浪的基本性质341
12．2．1 波浪的描述345
12．2．2 波速、波长和波浪周期342
12．2．3 波列的叠加343
12．2．4 波浪的压力343
12．2．5 波浪的能量344
12．3 波浪荷载344
12．3．1 几种常用的波浪理论及适用范围345
12．3．2 作用于孤立桩柱上的波浪力计算363
12．3．3 群桩波浪力计算369
12．3．4 水下水平构件的波浪力370
12．3．5 速度力系数CD和惯性力系数CM372
12．3．6 海生物附着对波浪力的影响377
12．3．7 设计波高377
第13章 海流荷载380
13．1 海流的形成与特点380
13．2 海流荷载的计算383
第14章 潮 汐385
14．1 潮汐的起因与特点385
14．2 引潮力的特性386
14．3 潮汐分析387
14．3．1 潮汐静力学387
14．3．2 潮汐动力学387
第15章 冰荷载405
15．1 冰的基本性质405
15．2 海冰静力作用419
15．2．1 海冰对平台作用的主要形式及影响因素419
15．2．2 大冰原切人直立桩时的冰压力420
15．2．3 流冰冲击桩柱时的冰压力422
15．2．4 流冰撞击力424
15．2．5 低坝冰压力425
15．2．6 大冰原对桩柱的竖向作用力425
15．2．7 冰排对斜面结构物的静冰力426
15．3 海冰动力作用428
15．3．1 冰激振动428
15．3．2 动冰力430
15．3．3 冰力谱432
15．4 海冰作用的概率分析法434
第16章 车辆荷载436
16．1 车辆荷载的特点436
16．2 车辆荷载的取值436
16．2．1 铁路列车活荷载436
16．2．2 公路车辆 438
16．2．3 港口车辆荷载446
16．3 车辆荷载的计算449
16．4 车辆荷载算例453
16．4．1 铁路桥涵桥墩(台)验算算例453
16．4．2 公路桥涵行车道板的计算算例454
第17章 起重荷载457
17．1 起重机分类457
17．2 起重机荷载457
17．2．1 起重机竖向荷载和水平荷载457
17．2．2 多台起重机的组合461
17．2．3 起重机工作制的确定462
17．2．4 起重机荷载的组合464
17．2．5 起重机制动力的统计特性465
17．3 港口起重机荷载465
17．3．1 一般规定465
17．3．2 荷载标准值466
第18章 船舶荷载474
18．1 船舶荷载的种类474
18．2 作用于船舶上的风荷载474
18．3 作用在船舶上的水流力475
18．4 系缆力479
18．5 挤靠力480
18．6 撞击力481
第19章 冲击荷载484
19．1 冲击荷载及现象484
19．2 爆炸及其分类485
19．2．1 爆炸概述485
19．2．2 爆炸分类485
19．2．3 炸药爆炸486
19．3 介质中的波487
19．3．1 波的分类487
19．3．2 不同介质中波的特性488
19．4 爆炸荷载分析488
19．4．1 接触爆炸荷载488
19．4．2 接近爆炸的荷载489
19．4．3 水中爆炸491
19．5 冲击荷载作用下的结构分析493
19．5．1 变截面构件受冲击荷载作用493
19．5．2 爆炸作用下海洋平台的结构设计493
第20章 土压力作用496
20．1 三种土压力496
20．2 静止土压力498
20．3 库仑土压力公式498
20．4 朗肯土压力公式500
20．5 土压力计算中的几个问题501
20．6 特殊情况的处理503
20．7 按规范计算主动土压力506
20．8 动荷载情况下的土压力508
20．9 桩土相互作用510
20．9．1 地基反力的计算510
20．9．2 桩的竖向荷载传递方法512
20．9．3 P-γ曲线法514
参考文献519
