單元2____建筑結(jié)構(gòu)荷載計算

1、單元2 建筑結(jié)構(gòu)荷載計算【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、具有判別荷載類別的能力 2、能利用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范求荷載代表值 3、能進行簡支梁、單向板樓蓋、框架結(jié)構(gòu)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 【知識點】荷載的分類及荷載代表值、永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值、樓面和屋面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 【工作任務(wù)】任務(wù)1 簡支梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 任務(wù)2 單向板樓蓋荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 任務(wù)3 框架結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 【教學(xué)設(shè)計】 荷載計算是結(jié)構(gòu)計算的第一步。首先通過荷載計算才能計算出結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的內(nèi)、力，再逐步進行強度、剛度，穩(wěn)定性等計算。本單元先對荷載的分類及荷載代表值作一了解，熟悉常見的永久荷載、樓面和屋面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載的計

2、算、能進行簡支梁、單向板樓蓋、框架結(jié)構(gòu)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 2.1荷載的分類 建筑結(jié)構(gòu)在使用期間和施工過程中要承受各種“作用”。我們把施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力稱為直接作用，也稱為荷載；把引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因稱為間接作用。 結(jié)構(gòu)上的荷載，可分為下列三類： 2.1.1永久荷載（恒載） 在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。例如，結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。 永久荷載不隨時間變化，長期作用在結(jié)構(gòu)上，在結(jié)構(gòu)上的作用位置也不變。 注:自重是材料自身所受重力產(chǎn)生的荷載（重力）。 2.1.2可變荷載（活載） 在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨

3、時間變化，且變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。例如，樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。 可變荷載的大小隨時間而變，作用位置可變，且像風(fēng)荷載、吊車荷載等能引起結(jié)構(gòu)振動，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度。 2.1.3偶然荷載 在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。例如，爆炸力、撞擊力、地震等。 2.2荷載代表值 荷載規(guī)范規(guī)定： 對永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。 對可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值。 對偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點確定其代表值。 2.2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值 它是荷載的基本代表值，指結(jié)構(gòu)在使用期間，在正常情況

4、下可能出現(xiàn)的最大荷載值。 2.2.2可變荷載組合值 當(dāng)結(jié)構(gòu)同時承受兩種或兩種以上的可變荷載時，考慮到所有荷載同時達到其單獨出現(xiàn)時可能達到的最大值的概率較小，因此，除主導(dǎo)荷載(產(chǎn)生最大荷載效應(yīng)的荷載)仍以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值外，對其它伴隨荷載可以將它們的標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個小于或等于1的荷載組合系數(shù)作為代表值，稱為可變荷載組合值，即 2.2.3可變荷載頻遇值 對可變荷載，在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。它相當(dāng)于在結(jié)構(gòu)上時而或多次出現(xiàn)的較大荷載，但總是小于荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。其值等于可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以可變荷載頻遇值系數(shù)： 2.2.4可變荷載準(zhǔn)永久值 在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其超

5、越的總時間約為設(shè)計基準(zhǔn)值一半(可以理解為總持續(xù)時間不低于25年)的荷載值，可變荷載準(zhǔn)永久值是可變荷載中比較呆滯的部分值（例如住宅中較為固定的家具、辦公室的設(shè)備），它在規(guī)定的時間內(nèi)具有較長的總持續(xù)期，也就是經(jīng)常作用于結(jié)構(gòu)上的可變荷載。它對結(jié)構(gòu)的影響?yīng)q如永久荷載。其值等于可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)： 2.3永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值，對于結(jié)構(gòu)或非承重構(gòu)件的自重，由于變異性不大，故其標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的單位體積（或面積）的自重計算確定。 例如某矩形截面鋼筋混凝土梁，計算跨度為l0=4.5m,截面尺寸bh=200mm500mm,求該梁自重標(biāo)準(zhǔn)值。 梁的自重是

6、沿梁長方向連續(xù)、均勻分布的，則梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值為gk=0.20.525=2.5(KN/m) 2.4 樓面和屋面活荷載 2.4.1 民用建筑樓面活荷載 2.4.2 屋面均布活荷載 屋面上的活荷載因“上人”和“不上人”而不同。上人的屋面承受人群和施工檢修等荷載； 不上人的屋面只承受施工檢修時施工、檢修人員以及堆料等重力。2.4.3 施工和檢修荷載及欄桿水平荷載 設(shè)計屋面板、檁條，鋼筋混凝土挑檐、雨篷和預(yù)制小梁時，施工或檢修集中荷載(人和小工具的自重)應(yīng)取10kN，并應(yīng)在最不利位置處進行驗算。 (1)對于輕型構(gòu)件或較寬構(gòu)件，當(dāng)施工荷載超過上述值時，應(yīng)按實際情況驗算，或采用加墊板、支撐等臨時設(shè)施承受。

7、(2)當(dāng)計算挑檐、雨篷承載力時，應(yīng)沿板寬每隔10m取一個集中荷載；在驗算挑檐、雨篷傾覆時，應(yīng)沿板寬每隔2530m取一個集中荷載。 (3)樓梯、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿頂部水平荷載，應(yīng)按下列規(guī)定采用： 住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所、幼兒園，應(yīng)取05kNm； 學(xué)校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場，應(yīng)取10kNm。 當(dāng)采用荷載準(zhǔn)永久組合時，可不考慮施工和檢修荷載及欄桿水平荷載。 2.4.4荷載動力系數(shù) 由物理知識可知，當(dāng)物體作加速運動時，物體除受重力外，還作用著與加速度方向相反的慣性力ma，如以加速度a提升一重物(質(zhì)量為m)時，重物受到的力為m(g+a)，這就是物體在動

8、力作用下的特征。由于動力作用引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形比相應(yīng)靜力荷載引起的內(nèi)力和變 形要大。因此，結(jié)構(gòu)受動力作用時，應(yīng)將荷載增大，這個增大系數(shù)就叫荷載動力系數(shù)。2.5雪荷載 2.6風(fēng)荷載 2.7建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 荷載計算是結(jié)構(gòu)計算的第一步。首先通過荷載計算才能計算出結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的內(nèi)力，再逐步進行強度、剛度，穩(wěn)定性等計算。顯然，若第一步算錯了，以后各步就無法取得確結(jié)果，所以必須慎重，細致地進行荷載計算?！纠?-1】 某辦公樓走廊平板計算跨度=2160mm，現(xiàn)澆混凝土板板厚90mm，水磨石樓面，板底20mm厚混合砂漿抹灰。計算該走廊板恒載標(biāo)準(zhǔn)值和活載標(biāo)準(zhǔn)值?！窘狻浚?）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值。取走廊長方向l

9、m寬板帶為計算單元，根據(jù)規(guī)范的常用材料自重表，得沿板跨度每延米的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 現(xiàn)澆板的自重：O.09251.0=2.25(kNm) 水磨石面層重：O.651.0=0.65(kNm)板底20mm厚抹灰重：0.02171.0=0.34(kNm)gk=2.25+0.65+O.34=3.24(kNm)（2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值。查荷載規(guī)范得辦公樓走廊的樓面均布活荷標(biāo)準(zhǔn)值為25kNm2，lm寬板帶上沿板跨度方向均勻分布的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=2.51.0=25(kNm)。 【例題2-2】 某房屋的不上人屋蓋，如圖2-1所示的鋼筋混凝土屋蓋。層面從上至下的做法為：兩氈三油一砂防水層、20mm厚水泥砂漿找平層

10、、100mm厚加氣混凝土塊保溫層、20100mm厚水泥石灰焦渣找坡、120mm厚空心板(自重為205kNm2)、，L1梁截面為200550mm的鋼筋混凝土梁。試求屋面粱L1上的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值(包括屋面粱自重) 和活載標(biāo)準(zhǔn)值?！窘狻浚? 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk(1)作用在板上各層材料的荷載G1兩氈三油一砂防水層0.35kNm220mm厚水泥砂漿找平層200.02=0.40kNm2100mm厚加氧混凝土保溫層6.50.1=0.65kNm220100mm厚水泥石灰焦碴找坡14O.06=0.84kNm2G1=2.24kNm2（2)屋面板自重G2=2.05kNm2(3)屋面梁L1單位長度自重G3=250.20

11、.55=2.75kNm (均布線荷載) 屋面梁負荷寬度為3m故永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk= (G1+G2)3+G3=(2.24+2.05)3+2.75=15.62kNm(均布線荷載)2可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qk按荷載規(guī)范不上人屋面均布活荷載為0.7kNm2，該地區(qū)雪荷載為0.4kNm2，據(jù)荷載規(guī)范規(guī)定取兩者中較大者，因此屋面梁上均布活載標(biāo)準(zhǔn)為Qk=O.73=2.1kNm【實訓(xùn)練習(xí)】 1、簡支梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 【工學(xué)結(jié)合】在本校校園房屋內(nèi)，選取一樓面梁，由學(xué)生分成小組，自己觀察樓面的構(gòu)造做法，估測梁的截面尺寸、跨度、梁的間距、板的厚度，計算樓面梁的恒載標(biāo)準(zhǔn)值和活載標(biāo)準(zhǔn)值。 如：計算黃岡職院教學(xué)樓某一教室樓面梁（梁支座暫按簡支梁考慮）的恒載標(biāo)準(zhǔn)值和活載標(biāo)準(zhǔn)值?，F(xiàn)場估測或查施工圖紙梁截面尺寸250500mm、板厚100mm、梁跨度6.9m、梁間距3m，梁板現(xiàn)澆在一起，樓面做法是水磨石樓面、現(xiàn)澆混凝土板，板底20mm厚混合砂漿抹灰。 2、單向板肋梁樓蓋荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算對1.1.2.3實訓(xùn)練習(xí)2單向板肋梁樓蓋，