土木工程荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 第二章

1、.土木工程荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 第二章 ppt 第二章 土木工程荷載的分類及代表值 設(shè)計基準(zhǔn)期design reference period為確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性 能等取值而選用的時間參數(shù) 按隨時間的變異分類 永久作用permanentaction 在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)作用值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計的作用。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、地基變形、水位不變的靜水壓力、水浮力、混凝土收縮和鋼材焊接變形等。永久作用中的直接作用，為恒荷載。 可變作用variable action 在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)作用值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可以忽略不計的作用。如施工荷載、使用中人員和

2、設(shè)備重力、吊車荷載雪荷載、風(fēng)荷載、車輛荷載、水位變化的靜水壓力、波浪荷載、溫度變化等。 可變作用中的直接作用，為活荷載。 偶然作用accidental action 在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。如爆炸、撞擊、火災(zāi)、龍卷風(fēng)、罕遇洪水等 荷載分類的標(biāo)準(zhǔn) 教學(xué)內(nèi)容： 2.1 土木工程荷載的分類?按隨時間的變異分類 2.2 荷載的代表值 ?按隨空間位置的變異分類?按結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)分類教學(xué)要求： ?按荷載的作用方向分類 了解土木工程荷載按各種不同方式的分類情況；掌握荷載代表值的種類，使用情況。 序號作用類型 作用名稱 建筑結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)自重序號 作用類型 作用名稱 結(jié)

3、構(gòu)重力(包括結(jié)構(gòu)附加重力)預(yù)應(yīng)力 荷載作用 預(yù)加力 混凝土收縮及徐變 永久作用 土的重力及土側(cè)壓力 土壓力 道路橋梁永久作用 混凝土收縮及徐變作用水位不變的水壓力、水浮力荷載作用 基礎(chǔ)變位作用地基變形 水的浮力樓面和屋面活荷載汽車荷載汽車沖擊力雪荷載 可汽車離心力 風(fēng)荷載可汽車引起的土側(cè)壓力變吊車荷載變?nèi)巳汉奢d儲倉荷載汽車制動力作風(fēng)荷載作溫度影響流水壓力凍脹力用 冰壓力 用 冰壓力 溫度(均勻溫度和梯度溫度)作用水位變化的水壓力支座摩阻力地震作用 地震作用 爆炸 19 偶然作用 撞擊力偶然船舶或漂流物撞擊作用 作用 汽車撞擊作用 坍塌荷載 思考： 永久作用和可變作用對混凝土構(gòu)件的作用？ 鋼筋混

4、凝土受彎構(gòu)件，在長期不變荷載作用下，由于受壓混凝土的徐變，易使構(gòu)件變形增大，裂縫加寬。永久作用對結(jié)構(gòu)更不利。 3按結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)分類 靜態(tài)作用（靜荷載） staticloads 對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不產(chǎn)生加速度，或者產(chǎn)生的加速度可以忽略不計的荷載。如結(jié)構(gòu)的自重、房屋樓面活荷載等動態(tài)作用（動荷載） dynamic loads 使結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件產(chǎn)生的加速度不可忽略的荷載。地震、爆炸力、吊車荷載，以一定的速度通過橋梁的汽車、火車荷載，作用于高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載等 動荷載產(chǎn)生動力效應(yīng)區(qū)分原則：作用是否能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可忽略的加速度 而非作用本身是否具有動力特征 偶然因素出現(xiàn)的幾率小，不全部考慮。結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)和不同的

5、情況，作適當(dāng)?shù)目紤]。作用按隨時間的分類，是最主要和最常用的分類 4按荷載作用方向分類 豎向荷載 Vertical loads 如結(jié)構(gòu)的自重、樓面荷載等水平荷載 Lateral loads如風(fēng)荷載、水平地震作用等 重復(fù)荷載：荷載對結(jié)構(gòu)高頻重復(fù)作用，可使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn) 生疲勞，承載力降低。 2按隨空間位置的變異分類 固定作用 fixed action 在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用。如結(jié)構(gòu)自重、樓面均布活荷載、結(jié)構(gòu)上固定的設(shè)備自重自由作用 free action 在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用，其出現(xiàn)的位置及量值都可能是隨機的。如橋梁結(jié)構(gòu)上的車輛荷載、工業(yè)廠房中出現(xiàn)的吊車荷載等 對于自由荷載，設(shè)計

6、時要考慮它對結(jié)構(gòu)引起的最不利效應(yīng)時的分布位置及量值。 例題 1 在建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中，將結(jié)構(gòu)上的作用分為如下哪兩類？其中，前者也稱為荷載。 A 永久作用和可變作用B 可變作用和永久作用C 直接作用和間接作用D 間接作用和直接作用 2 間接作用是按引起結(jié)構(gòu)的外加變形或約束變形的原因包括何項？A 自重、地震、風(fēng)、溫度B 收縮、地震、沉降、溫度C 自重、地震、沉降、溫度 D 地震、風(fēng)、收縮、溫度 3 設(shè)計基準(zhǔn)期是確定（）等取值而選用的時間參數(shù)？A 可變作用及與時間有關(guān)的材料性能B 可變作用 C 時變抗力 D 作用及與時間有關(guān)的材料性能 1 標(biāo)準(zhǔn)值characteristic value3 頻遇值fr

7、equent value 荷載短期效應(yīng)為決定性因素 2.2 荷載的代表值 Characteristic Value of Loads 為便于設(shè)計時定量描述和運算，以確定值表達(dá)不確定的隨機變量設(shè)計中用來驗算極限狀態(tài)時采用的荷載量值，稱為荷載代表值。比如混凝土自重采用25kN/m3 ，住宅建筑活荷載采用2kN/m2 等。荷載的4種代表值：標(biāo)準(zhǔn)值頻遇值 準(zhǔn)永久值組合值 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值偶然荷載根據(jù)試驗資料并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗確定其代表值 荷載的基本代表值是荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 組合值=標(biāo)準(zhǔn)值×組合值系數(shù)c 頻遇值=標(biāo)準(zhǔn)值×頻遇值系數(shù)f 準(zhǔn)永久值=標(biāo)準(zhǔn)

8、值×準(zhǔn)永久值系數(shù)q在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)可能出現(xiàn)的最大荷載在正常使用極限狀態(tài)按頻遇組合設(shè)計中，起控制作用的荷載本身的隨機性，結(jié)構(gòu)在使用期間的最大荷載也是隨機一個可變荷載應(yīng)取頻遇值為代表值。變量，原則上用統(tǒng)計分布來描述：荷載標(biāo)準(zhǔn)值是具有某種保證率的荷載最大值。設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準(zhǔn)期的比值小于0.1的荷載代表值。2組合值combination value (建筑結(jié)構(gòu)中可變荷載)4準(zhǔn)永久值quasi-permanent value 荷載短期效應(yīng)為決定性因素當(dāng)結(jié)構(gòu)承受兩種或兩種以上可變荷載作用時，荷載不可能同時以其最大值（標(biāo)準(zhǔn)值）出現(xiàn)，主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效結(jié)構(gòu)上經(jīng)常作

9、用的活荷載；將長期作用在結(jié)構(gòu)物上的應(yīng)的荷載）采用標(biāo)準(zhǔn)值，其余的可變荷載的代表值采用組可變荷載視為永久活載看待。合值。設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)組合值= 標(biāo)準(zhǔn)值×組合值系數(shù)計基準(zhǔn)期的比值不大于0.5的荷載代表值。c確定方法：?常用材料和構(gòu)件的自重(GB50009-2001附錄A表A.1)1 對實際荷載進行統(tǒng)計分析（如辦公室和住宅的樓面活荷載）磚普通磚（240mm×115mm ×53mm）18 kN/m32 結(jié)合工程實際進行分析判斷（不上人的屋面活荷載）普通磚（機制）19 kN/m3灰漿水泥砂漿20 kN/m33 取至材料、制造、供應(yīng)、設(shè)備部門提供

10、的數(shù)據(jù)石灰砂漿、混合砂漿17 kN/m3混凝土（砼）4 對自然荷載，取其平均重現(xiàn)期內(nèi)最大荷載的分布的眾值素混凝土22 ?24 kN/m3泡沫混凝土4 ?6 kN/m3永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值G鋼筋混凝土（R.C.）24 ?25 kN/m3K，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值QK砌體漿砌普通磚（機制）18（19）kN/m3空斗砌體（一眠一斗，中填碎瓦）17 kN/m3如何進行荷載效應(yīng)組合？粘土磚空斗砌體（全斗）13 kN/m3先分別計算各種活荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的荷載效 應(yīng)，在根據(jù)規(guī)定的組合系數(shù)進行荷載效應(yīng)組合。 例題 墻面 貼瓷磚墻面（25mm厚（包括水泥砂漿打底）0.5 kN/m2水泥粉飾墻面（20mm厚，水泥粗砂）0.36

11、 kN/m2石灰粗砂粉飾墻面（20mm厚）0.34 kN/m2屋頂 小青瓦屋面（0.9 ?1.1）kN/m2粘土平瓦屋面0.55 kN/m2油氈防水層一層油氈刷油兩層0.05 kN/m2 一氈二油上鋪小石子（0.25 ?0.30）kN/m2 二氈三油上鋪（0.30 ?0.35）kN/m2 三氈四油上鋪（0.35 ?0.40）kN/m21 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的荷載代表值的選用：永久荷載以何項作為代表值，可變荷載以何項作為代表值。A 標(biāo)準(zhǔn)值；標(biāo)準(zhǔn)值B 標(biāo)準(zhǔn)值；標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值C 標(biāo)準(zhǔn)值；標(biāo)準(zhǔn)值，組合值，頻遇值或準(zhǔn)永久值D 標(biāo)準(zhǔn)值；準(zhǔn)永久值2 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)（）內(nèi)最大荷載概率分布的某一分位值確定A 設(shè)計使