第二章 結(jié)構(gòu)上的作用與作用效應(yīng)

1、第二章第二章 結(jié)構(gòu)上的荷載與荷載效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的荷載與荷載效應(yīng) 知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)： 熟悉概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 掌握荷載的分類、荷載代表值的概念能力目標(biāo)：能力目標(biāo)： 能夠根據(jù)建筑構(gòu)造詳圖進(jìn)行荷載統(tǒng)計(jì)與荷載效應(yīng)組合，求得控制截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值1.1.永久永久荷載荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、或者其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。預(yù)應(yīng)力等。2.2.可變可變荷載荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，可變

2、荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載等。載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載等。3.3.偶然偶然荷載荷載在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。第一節(jié)第一節(jié) 結(jié)構(gòu)上的荷載結(jié)構(gòu)上的荷載一、荷裁的分類一、荷裁的分類1 1、荷載標(biāo)準(zhǔn)值、荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （1 1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值）永久荷載標(biāo)

3、準(zhǔn)值 按構(gòu)件尺寸和構(gòu)件單位體積自重按構(gòu)件尺寸和構(gòu)件單位體積自重的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)確定。的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)確定。 二、荷載代表值二、荷載代表值表表2-1 2-1 幾種常用材料的自重（幾種常用材料的自重（kN/mkN/m）序號(hào)序號(hào)名稱名稱自重自重序號(hào)序號(hào)名稱名稱自重自重1混凝土22245普通磚182鋼筋混凝土24256普通裝（機(jī)器制）193水泥砂漿207漿砌普通磚砌體184石灰砂漿、混合砂漿178漿砌機(jī)磚砌體19 其他常用材料和構(gòu)件的單位自重可從建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-200l(以下簡(jiǎn)稱荷載規(guī)范)查取。 （2 2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)民

4、用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)項(xiàng)項(xiàng)次次類類 別別標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m(kN/m2 2) )組合組合值系值系 c c頻偶頻偶值系值系 f f準(zhǔn)永久準(zhǔn)永久值系數(shù)值系數(shù) q q1 1（1 1）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園病房、托兒所、幼兒園（2 2）教室、實(shí)驗(yàn)室、閱覽室、會(huì)議室、）教室、實(shí)驗(yàn)室、閱覽室、會(huì)議室、醫(yī)院門(mén)診室醫(yī)院門(mén)診室2.02.00.70.70.50.50.60.60.40.40.50.52 2食堂、辦公樓中的一般資料檔案室食堂、辦公樓中的一般資料檔案室2.52.50.70.70.60.60.50.53 3

5、（1 1）禮堂、劇場(chǎng)、影院、有固定座位的）禮堂、劇場(chǎng)、影院、有固定座位的看臺(tái)看臺(tái)（2 2）公共洗衣房）公共洗衣房3.03.03.03.00.70.70.70.70.50.50.60.60.30.30.50.54 4（1 1）商店、展覽廳、車站、港口、機(jī)場(chǎng)）商店、展覽廳、車站、港口、機(jī)場(chǎng)大廳及其旅客等候室大廳及其旅客等候室（2 2）無(wú)固定座位的看臺(tái)）無(wú)固定座位的看臺(tái)3.53.53.53.50.70.70.70.70.60.60.50.50.50.50.30.35 5（1 1）健身房、演出舞臺(tái)）健身房、演出舞臺(tái)（2 2）舞廳）舞廳4.04.04.04.00.70.70.70.70.60.60.60

6、.60.50.50.30.36 6（1 1）書(shū)庫(kù)、檔案室、儲(chǔ)藏室）書(shū)庫(kù)、檔案室、儲(chǔ)藏室（2 2）密集柜書(shū)庫(kù)）密集柜書(shū)庫(kù)5.05.012.012.00.90.90.90.90.80.87 7通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房7.07.00.90.90.90.90.80.88 8汽車通道及停車庫(kù)汽車通道及停車庫(kù)（1 1）單向板樓蓋（板跨不小于）單向板樓蓋（板跨不小于2m2m）客車客車消防車消防車（2 2）雙向板樓蓋和無(wú)梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸）雙向板樓蓋和無(wú)梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于不小于6m6m6m6m）客車客車消防車消防車 4.04.035.035.02.52.520.020.00.70.70.70.7

7、0.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.60.60.60.60.6續(xù)上表續(xù)上表9 9廚房（廚房（1 1）一般的）一般的（2 2）餐廳）餐廳2.02.04.04.00.70.70.70.70.60.60.70.70.50.50.70.71010浴室、廁所、盥洗室：浴室、廁所、盥洗室：（1 1）第）第1 1項(xiàng)中的民用建筑項(xiàng)中的民用建筑（2 2）其他民用建筑）其他民用建筑2.02.02.52.50.70.70.70.70.50.50.60.60.40.40.50.51111走廊、門(mén)廳、樓梯：走廊、門(mén)廳、樓梯：（1 1）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所

8、、幼）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園、住宅兒園、住宅（2 2）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門(mén)診部）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門(mén)診部（3 3）消防疏散樓梯、其他民用建筑）消防疏散樓梯、其他民用建筑2.02.02.52.53.53.50.70.70.70.70.70.70.50.50.60.60.50.50.40.40.50.50.30.31212陽(yáng)臺(tái)：陽(yáng)臺(tái)：（1 1）一般情況）一般情況（2 2）當(dāng)人群有可能密集時(shí)）當(dāng)人群有可能密集時(shí)2.52.53.53.50.70.70.60.60.50.5注：注：本表所列各項(xiàng)活荷載適用于一般使用條件，當(dāng)使用荷載大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。本表所列各項(xiàng)活荷載適用于一

9、般使用條件，當(dāng)使用荷載大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。本表各項(xiàng)荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。本表各項(xiàng)荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。續(xù)上表續(xù)上表kqQkQq2.2.可變荷載準(zhǔn)永久值可變荷載準(zhǔn)永久值 可變荷載準(zhǔn)永久值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達(dá)到或超過(guò)的可變荷載準(zhǔn)永久值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達(dá)到或超過(guò)的荷載值，它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響類似于永久荷載。荷載值，它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響類似于永久荷載。 可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為 ，其中，其中 為可變荷載標(biāo)為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，準(zhǔn)值， 為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)（可查上表）。為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)（可查上表）。3.可變荷載組合值可變荷載組合值 兩種或兩種以上可變

10、荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，所有可變兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，所有可變荷載同時(shí)達(dá)到其單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)可能達(dá)到的最大值的概率極小，因荷載同時(shí)達(dá)到其單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)可能達(dá)到的最大值的概率極小，因此，除主導(dǎo)荷載此，除主導(dǎo)荷載(產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載)仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值為代表值，此值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。即可變荷載組合值。kcQc 可變荷載組合值可表示為可變荷載組合值可表示為 。其中。其中 為可變荷載組合為可變荷載組合值系數(shù)（可查上表）。值系數(shù)（可查上表）。ckfQf4.4.可

11、變荷載頻遇值可變荷載頻遇值 可變荷載頻遇值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)被超越的總時(shí)間僅可變荷載頻遇值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)被超越的總時(shí)間僅為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一小部分的荷載值?？勺兒奢d頻遇值可表示為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一小部分的荷載值?？勺兒奢d頻遇值可表示為為 。其中。其中 為可變荷載頻遇值系數(shù)（可查上表）為可變荷載頻遇值系數(shù)（可查上表） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)荷載賦予一個(gè)規(guī)定的量值，該量值結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)荷載賦予一個(gè)規(guī)定的量值，該量值即為荷載代表值。永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值為代表值，可變荷載即為荷載代表值。永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值為代表值，可變荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值為代表值。采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值為代表值。

12、荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，正常情況下可能荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值，它是荷載的基本代表值。出現(xiàn)的最大荷載值，它是荷載的基本代表值。特別提示特別提示第二節(jié)第二節(jié) 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 一、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力一、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)上的各種作用，將使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力(軸力、彎矩、剪力、扭矩等)和變形(如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等)，這些內(nèi)力和變形總稱為作用效應(yīng)，用S表示。 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力稱為結(jié)構(gòu)抗力，如構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂度等，用R表示。 剛度是指材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一剛度

13、是指材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一個(gè)象征。材料的剛度通常用彈性模量個(gè)象征。材料的剛度通常用彈性模量E來(lái)衡量來(lái)衡量 。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。度，即單位力引起的位移。二、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的實(shí)用表達(dá)式二、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的實(shí)用表達(dá)式 1.1.按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式： RS 0式中 R結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載

14、力設(shè)計(jì)值，即抗力設(shè)計(jì)值； S承載力極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；0結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。 2.按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式 對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì) SC式中 S變形、裂縫等荷載效應(yīng)組合值； C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、裂縫寬 度、應(yīng)力等。 三、荷載效應(yīng)組合三、荷載效應(yīng)組合 荷載效應(yīng)組合是指在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，在所有可能出現(xiàn)的多種荷載作用下，確定結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的荷載總效應(yīng)，并分別對(duì)承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)進(jìn)行組合。在所有可能的組合中，選取對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生總效應(yīng)為最不利的組合進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面設(shè)計(jì)

15、。1.承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì) 一般考慮荷載效應(yīng)的基本組合。 對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S，應(yīng)從下列組合中取其最不利值確定： k2k11kiQciniiQQQGGSSSS按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值 可變荷載效應(yīng)中的最大值 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)第第i i個(gè)可變荷載個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)的分項(xiàng)系數(shù) 第第1 1個(gè)可變荷載個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)的分項(xiàng)系數(shù) 可變荷載的可變荷載的組合值系數(shù)組合值系數(shù) 1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合2）由永久荷載效應(yīng)控 制的組合)(10QikciniQiGkGSSS恒荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值活荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值荷載分項(xiàng)系

16、數(shù)的取值荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載特性荷載特性分項(xiàng)系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)永久永久荷載荷載永久荷載效應(yīng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利對(duì)結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應(yīng)控制的組合由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.21.2由永久荷載效應(yīng)控制的組合由永久荷載效應(yīng)控制的組合1.351.35永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利1.01.0傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算0.90.9可變可變荷載荷載一般情況一般情況1.41.4對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m4kN/m2 2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.31.32.正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇

17、組合或準(zhǔn)永久組合（請(qǐng)參閱教材）。 一般情況下，由于荷載與荷載效應(yīng)之間呈線性關(guān)系，一般情況下，由于荷載與荷載效應(yīng)之間呈線性關(guān)系，因此可以先進(jìn)行荷載組合，算得荷載設(shè)計(jì)值，然后再求荷因此可以先進(jìn)行荷載組合，算得荷載設(shè)計(jì)值，然后再求荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值。載效應(yīng)設(shè)計(jì)值。 特別提示特別提示8 . 0l鋼筋混凝土雨篷板的挑出長(zhǎng)度 m，板寬2.4m，板厚在其根部為70mm，在懸臂端面為50mm，如圖2-16。作用在板上的荷載除防水層自重、板自重和板下抹灰自重外，在板的懸臂端的任意點(diǎn)處還作用有施工檢修荷載Pk1.2kN。結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)。試求該雨篷板在根部截面彎矩設(shè)計(jì)值。 提示：查荷載規(guī)范，防水砂漿自重為20kN

18、/m3，混凝土自重為25kN/m3，抹灰自重為17kN/m3?？砂?m寬板帶計(jì)算。技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練圖2-16 雨篷板 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則1.2 1.2 什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？1.4 1.4 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足哪些功能要求？其中最重要的一項(xiàng)是什么？建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足哪些功能要求？其中最重要的一項(xiàng)是什么？1.6 1.6 什么是結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極什么是結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的含義分別是什么？限狀態(tài)的含義分別是什么？1.7 1.7 試用結(jié)構(gòu)功能函數(shù)描述結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)。試用結(jié)構(gòu)功能函數(shù)描述結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)。習(xí) 題