21建筑結(jié)構(gòu)的受力課件

第三講建筑結(jié)構(gòu)的受力張普CH.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理2.1建筑物結(jié)構(gòu)的荷載作用〔S〕〔或荷載〕作用效應(yīng)施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力,稱(chēng)為作用——直接作用引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因——間接作用——由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)結(jié)構(gòu)抗力〔R〕——結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受效應(yīng)的能力qVM2.1.1基本概念2荷載與作用效應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)的荷載與作用軸向力N彎矩M剪力V扭矩T應(yīng)力〔正、剪應(yīng)力〕應(yīng)變〔線、剪應(yīng)變〕位移作用的效應(yīng)〔S〕內(nèi)力3——在結(jié)構(gòu)使用期間,其值不隨時(shí)間變化,或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載.也稱(chēng)恒荷載或恒載.比如結(jié)構(gòu)自重或土壓力等.——在結(jié)構(gòu)使用期間,其值隨時(shí)間變化,或其變化與平均值相比不可以忽略不計(jì)的荷載.也稱(chēng)活荷載或活載.比如樓面活載、屋面活載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車(chē)荷載等.——在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn),而一旦出現(xiàn),其量值很大而持續(xù)時(shí)間較短的荷載.比如爆炸力、撞擊力等.永久荷載可變荷載偶然荷載2.1.2荷載分類(lèi)按時(shí)間變異分類(lèi)45678910111213圖例：風(fēng)壓特征14圖例：地震與建筑物扭轉(zhuǎn)15按空間變異分類(lèi)固定荷載——在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分布；可動(dòng)荷載——在結(jié)構(gòu)空間位置一定范圍內(nèi)可以任意分布.靜態(tài)荷載——對(duì)結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生動(dòng)力效應(yīng),或小的可以忽略；動(dòng)態(tài)荷載——對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力效應(yīng),且不可以忽略.按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類(lèi)16荷載代表值

荷載標(biāo)準(zhǔn)值是指在結(jié)構(gòu)使用期間正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值〔1〕荷載標(biāo)準(zhǔn)值〔包括永久荷載、可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值〕進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求采用不同的荷載代表值.永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值,可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的不同要求分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值作為代表值.2.1.3荷載代表值17——當(dāng)結(jié)構(gòu)同時(shí)承受兩種或兩種以上可變荷載時(shí),除主導(dǎo)荷載〔產(chǎn)生荷載效應(yīng)最大的荷載〕取標(biāo)準(zhǔn)值,其他伴隨荷載取小于其標(biāo)準(zhǔn)值的組合值為代表值.——在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常作用在結(jié)構(gòu)上的可變荷載.——作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)而出現(xiàn),持續(xù)時(shí)間較短的較大可變荷載,結(jié)構(gòu)破壞性減緩.a.可變荷載組合值b.可變荷載準(zhǔn)永久值c.可變荷載頻遇值可變荷載〔2〕可變荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值2.1.3荷載代表值18荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算2.2結(jié)構(gòu)上的荷載1、恒荷載2、樓面活荷載3.雪荷載和屋面均布活荷載4.風(fēng)荷載5.吊車(chē)荷載6.地震荷載根據(jù)自重計(jì)算查規(guī)范表19結(jié)構(gòu)上的荷載民用建筑樓面均布活荷載203.雪荷載和屋面均布活荷載結(jié)構(gòu)上的荷載雪荷載：作用在屋面上的荷載.雪荷載和屋面均布活荷載設(shè)計(jì)時(shí)僅取兩項(xiàng)荷載中的較大值.屋面均布活荷載：民用建筑分上人、不上人,工業(yè)建筑考慮設(shè)備、操作、檢修荷載,廠房考慮積灰荷載,有停機(jī)坪還應(yīng)考慮直升機(jī)重.214.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載基本風(fēng)壓是風(fēng)荷載的基準(zhǔn)壓力,一般按當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛嫔?0m高度處10min平均的風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù),經(jīng)概率統(tǒng)計(jì)得出50年一遇最大值確定的風(fēng)速,再通過(guò)風(fēng)速和風(fēng)壓關(guān)系換算而來(lái).基本風(fēng)壓可從《荷載規(guī)范》附錄中查得.風(fēng)荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)可分別取0.6、0.4、0.〔1〕基本風(fēng)壓224.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載〔2〕風(fēng)荷載〔風(fēng)壓〕高度變化系數(shù)風(fēng)速是隨距地面的高度增加而增加的,故風(fēng)壓也是隨離地面高度增加而增加的.風(fēng)速隨高度的變化規(guī)律主要取決于地面的粗糙程度.但當(dāng)離地面450m以上時(shí),風(fēng)速即不受地面粗糙程度的影響,風(fēng)壓高度變化系數(shù)為常數(shù).地面粗糙度是指風(fēng)在到達(dá)結(jié)構(gòu)物以前吹越過(guò)2km范圍內(nèi)的地面時(shí),描述該地面上不規(guī)則障礙物分布狀況的等級(jí).規(guī)范將地面粗糙度分為A、B、C、D四類(lèi).23結(jié)構(gòu)上的荷載A類(lèi)——指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類(lèi)——指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類(lèi)——指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類(lèi)——指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū).地面粗糙度分類(lèi)24風(fēng)荷載體型系數(shù)是指風(fēng)作用在建筑物表面上所引起的實(shí)際壓力〔或吸力〕與來(lái)流風(fēng)壓的比值,它描述的是建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力的分布規(guī)律,主要與建筑物的體型和尺度有關(guān),也與周?chē)h(huán)境和地面粗糙度有關(guān).

4.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載〔3〕風(fēng)荷載體型系數(shù)254.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載〔4〕風(fēng)振系數(shù)《規(guī)范》規(guī)定,以風(fēng)振系數(shù)βz來(lái)描述動(dòng)力反應(yīng)的影響.規(guī)定對(duì)于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋結(jié)構(gòu),以及基本自振周期T1大于0.25s的塔架、桅桿、煙囪等高聳結(jié)構(gòu),應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)來(lái)描述風(fēng)壓脈動(dòng)的影響,具體計(jì)算方法見(jiàn)規(guī)范.對(duì)于高度低于30m或高寬比小于1.5的房屋以及自振周期T1＜0.25s的塔架、桅桿、煙囪等高聳結(jié)構(gòu),取βz=1.0.265.吊車(chē)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載橋式吊車(chē)在排架上產(chǎn)生的荷載有豎向荷載Dmax〔或Dmin〕、橫向水平荷載Tmax及吊車(chē)縱向水平荷載Te.A.吊車(chē)豎向荷載Dmax〔或Dmin〕①吊車(chē)最大輪壓Pmax與最小輪壓Pmin當(dāng)小車(chē)吊有額定最大起重量行駛至大車(chē)某一側(cè)端頭極限位置時(shí),小車(chē)所在一側(cè)的每個(gè)大車(chē)輪壓即為吊車(chē)的最大輪壓Pmax,同時(shí)另外一側(cè)的每個(gè)大車(chē)輪壓即為最小輪壓Pmin.272829305.吊車(chē)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載3132②吊車(chē)豎向荷載Dmax〔或Dmin〕當(dāng)兩臺(tái)吊車(chē)滿(mǎn)載靠緊并行,其中較大一臺(tái)吊車(chē)的內(nèi)輪正好運(yùn)行至計(jì)算排架柱的位置時(shí),作用于最大輪壓Pmax一側(cè)排架柱上的吊車(chē)荷載為最大值Dmax；同時(shí),在另一側(cè)的排架柱上,則由最小輪壓Pmin產(chǎn)生的豎向荷載為最小值Dmin.Dmax或Dmin可根據(jù)吊車(chē)最不利位置和吊車(chē)梁支座反力影響線求得：Dmax=PmaxΣyiDmin=PminΣyi5.吊車(chē)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載33B.吊車(chē)橫向水平荷載Tmax、縱向水平荷載〔略〕吊車(chē)的橫向水平荷載Tmax是當(dāng)小車(chē)沿廠房橫向運(yùn)動(dòng)時(shí),由于啟動(dòng)或突然制動(dòng)產(chǎn)生的慣性力.吊車(chē)橫向水平荷載作用位置在吊車(chē)梁頂面,且同時(shí)作用于吊車(chē)兩側(cè)的排架柱上,方向相同.吊車(chē)的橫向水平制動(dòng)力也是移動(dòng)荷載,其最不利作用位置與吊車(chē)的豎向輪壓相同,所以,吊車(chē)最大橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值Tmax,也需根據(jù)吊車(chē)的最不利位置和吊車(chē)梁支座反力影響線確定.5.吊車(chē)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載342.2建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其受力狀態(tài)建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件1.板2.梁3.柱4.墻5.桁架桁架ABC35壓力：N〔軸心受壓〕建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其受力狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)36拉力N〔軸心受拉〕37彎曲力：彎矩MabcdabcdMM38應(yīng)力的分布圖：MZyσmaxσmax中性軸和中性層上邊緣壓應(yīng)力最大,下邊緣拉應(yīng)力最大矩形截面39剪力V40注意：Fs為橫截面的剪力；Iz為整個(gè)橫截面對(duì)z軸的慣性矩；b為所求點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置截面的寬度；為所求點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置以外的面積對(duì)Z軸的靜矩。<1>t沿截面高度按二次拋物線規(guī)律變化；<2>同一橫截面上的最大切應(yīng)力tmax在中性軸處<y