2 结构的荷载和作用.ppt
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1、1,第二章 结构的荷载与作用,本章主要内容 2.1 荷载与作用 2.2 作用分类 2.3 荷载标准值与设计值 2.4 建筑结构常见的荷载与作用,2,2.1 荷载与作用,1、“结构上的作用”的定义 施加在结构上的集中或分布荷载,以及引起结构外加变形或约束变形的原因的总称。,(1)直接作用:,直接以力的不同集结形式(集中力和分布力)作用于结构,例如:结构自重、楼面活荷载等。,(2)间接作用:,不是直接以力出现(外加变形和约束变形),但对结构产生内力,例如:基础沉降、温度变化等。,3,2、“荷载”的定义 作用在结构上的外加力,即直接作用。 3、作用与荷载的关系 “作用”泛指结构产生内力、变形的所有原
2、因,包括直接作用和间接作用,而“荷载”仅指结构上的直接作用。,4,2.2 作用分类,(1)永久作用,在结构设计基准期内,其值不随时间变化,或者变化的量值相对平均值而言可以忽略不计。 例如:结构自重、土的侧压力、静水压力、预加应力、混凝土收缩和徐变、基础不均匀沉降等(后两者随时间单调变化而趋于限值)。,1、按随时间的变异分类,其中的直接作用为永久荷载(恒载),5,1、按随时间的变异分类,(2)可变作用,其中的直接作用为可变荷载(活载),在结构设计基准期内,其值随时间发生变化,变化的量值相对平均值而言不可忽略不计。 例如:楼面活荷载、车辆荷载、风荷载、雪荷载、流水压力、温度变化等。,6,1、按随时
3、间的变异分类,(3)偶然作用,在结构设计基准期内不一定出现,一旦出现其持续时间较短,量值可能很大。 例如:地震作用、爆炸力、船只或漂流物撞击力等。,【思考】施工荷载、设备及家具自重属于何种作用?,7,2、按随空间位置的变异分类,(1)固定作用,在结构上出现的空间位置固定不变,但其量值可能具有随机性。 例如:结构自重、固定设备自重、屋顶水箱重量等。,(2)自由作用,在结构上的一定空间任意分布,出现的位置和量值都可能是随机的。 例如:车辆荷载、吊车荷载等,需要考虑其位置变化引起的最不利效应。,8,3、按结构的动力反应分类,(1)静态作用,(2)动态作用,动态作用应当考虑其动力效应,一般采用乘以动力
4、系数,将动态作用等效为静态作用的简化设计方法。,逐渐地、缓慢地施加在结构上,作用过程中不产生加速度或加速度甚微可以忽略不计。 例如:楼面上人员荷载、雪荷载、土压力等。,使结构产生显著的加速度。 例如:地震作用、设备振动、阵风脉动、打桩冲击等。,9,4、按作用方向分类,(1)竖向作用,(2)水平作用,例如:结构自重、楼面荷载等。,例如:水平地震作用及风荷载等。,作用按时间的变异分类,最主要的分类(应用最多),10,2.3 荷载标准值与设计值,1、荷载标准值,(1)荷载的统计特性,我国对建筑结构的各种恒载、民用房屋楼面活荷载、风荷载和雪荷载进行了大量的调查和实测工作。对所取得的资料应用概率统计方法
5、处理后,得到了这些荷载的概率分布统计参数。,永久荷载 正态分布,如结构自重,该类荷载表现为近似恒定,11,可变荷载 ,可变荷载随时间的变异可统一用随机过程来描述。对可变荷载随机过程的样本函数处理后可得到可变荷载在任意时点的概率分布和在设计基准期内的最大值的概率分布。, 极值型分布,如楼面活荷载,表现为一定时间段内量值恒定、各时间段量值可能不等、或某时间段不出现。,12,(2)荷载标准值,荷载标准值是指结构在使用期间,在正常情况下,可能出现的具有一定保证率的出现的偏大荷载,可由概率分布图某一分位数确定。若为正态分布,则如图中的 。,荷载标准值的概率含义,永久荷载标准值一般相当于永久荷载概率分布的
6、平均值。,在结构设计中,各类可变荷载标准值及各种材料容重可由荷载规范查取。,可变荷载标准值,楼面活荷载标准值,风荷载标准值,雪荷载标准值,保证率均大于95%,13,荷载分项系数 根据统计,考虑必要安全储备后标准值和荷载分项系数的乘积。 永久荷载分项系数:当永久荷载效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合取1.2,对由永久荷载效应控制的组合取1.35。当永久荷载效应对结构有利时取1.0;当验算倾覆和滑移时,对抗倾覆,滑移有利时取0.9。 可变荷载分项系数:一般情况取1.4;对工业建筑的楼面结构,当活荷载标准值4KN/m2时,取1.3。,2、荷载设计值,设计值 标准值 分项系数,14, 结构构
7、件自重和建筑构造层重力荷载 面荷载 材料容重 构件厚度 线荷载 材料容重 构件截面积 集中荷载材料容重 构件体积,2.4 建筑结构常见的荷载与作用,1、恒载,水磨石地面 0.65 kN/m2 板自重 250.08=2.00 kN/m2 板底抹灰 170.015=0.26 kN/m2 恒载 2.91 kN/m2,钢筋混凝土现浇整体楼盖,楼面面层为水磨石地面(自重重力荷载标准值0.65kN/m2 ),楼板厚80mm(容重25kN/m3),楼板底面石灰砂浆抹灰15mm (容重17kN/m3 ),计算楼面恒载标准值。,15,2、楼面和屋面活荷载,楼面、屋面均布活荷载,屋面积灰荷载,施工和检修荷载及栏杆
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