《荷載和荷載組合》課件

荷載和荷載組合課程目標(biāo)認(rèn)識(shí)荷載理解荷載的概念、分類和類型，為后續(xù)荷載組合分析奠定基礎(chǔ)。理解荷載組合掌握荷載組合的原理、原則和規(guī)則，能夠正確計(jì)算荷載組合作用效應(yīng)。應(yīng)用荷載組合規(guī)則學(xué)習(xí)不同使用狀態(tài)下的荷載組合方法，并能根據(jù)具體工程案例進(jìn)行荷載組合分析。1.認(rèn)識(shí)荷載定義荷載是指作用于結(jié)構(gòu)物上的外力，如建筑材料、設(shè)備、人員和風(fēng)力。分類荷載可分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載和特殊荷載。分析荷載分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要步驟，用于確定結(jié)構(gòu)的承載能力。荷載的定義荷載是指作用于結(jié)構(gòu)物上的外力，包括由于各種因素引起的重量、壓力、拉力、扭力等，這些外力會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物的安全性和穩(wěn)定性造成影響。例如，建筑物自身重量、使用過程中的人員、家具、設(shè)備等，以及風(fēng)力、雨雪、地震等自然因素，都屬于荷載。為了確保結(jié)構(gòu)物的安全，必須對(duì)荷載進(jìn)行分析和計(jì)算，并將荷載的影響考慮在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。荷載的分類1永久荷載永久荷載是指在結(jié)構(gòu)物使用期間始終存在的荷載，例如自重、固定設(shè)備、管道、墻體等。2可變荷載可變荷載是指在結(jié)構(gòu)物使用期間可能發(fā)生變化的荷載，例如人員荷載、家具荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。3特殊荷載特殊荷載是指在結(jié)構(gòu)物使用期間可能出現(xiàn)的特殊荷載，例如爆炸荷載、撞擊荷載、施工荷載等。常見荷載類型活荷載活荷載是指由于人們的活動(dòng)、物品的放置等因素而產(chǎn)生的可變荷載，例如家具、人員、車輛等。雪荷載雪荷載是指積雪對(duì)建筑物屋頂產(chǎn)生的荷載，在寒冷地區(qū)尤其需要考慮。風(fēng)荷載風(fēng)荷載是指風(fēng)對(duì)建筑物產(chǎn)生的荷載，尤其對(duì)高層建筑和橋梁影響較大。地震荷載地震荷載是指地震發(fā)生時(shí)對(duì)建筑物產(chǎn)生的荷載，地震荷載是動(dòng)態(tài)荷載。2.理解荷載組合荷載組合的概念荷載組合是指將不同類型的荷載按照一定的規(guī)則進(jìn)行組合，以模擬實(shí)際工程中荷載作用的復(fù)雜情況。荷載組合的特點(diǎn)荷載組合反映了荷載作用的疊加性和時(shí)變性，考慮了不同荷載同時(shí)或先后作用于結(jié)構(gòu)的影響。荷載組合的原則荷載組合的原則應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在荷載作用下能夠安全可靠地工作，并滿足使用功能和耐久性要求。荷載組合的概念荷載組合是指將不同類型的荷載按照一定的規(guī)則組合在一起，以模擬實(shí)際情況下結(jié)構(gòu)可能承受的荷載情況。荷載組合的目的是為了確保結(jié)構(gòu)在各種使用條件下都能夠安全可靠地承受荷載，避免結(jié)構(gòu)失效或發(fā)生安全事故。荷載組合的特點(diǎn)荷載組合是對(duì)不同荷載作用的綜合考慮，綜合考慮了不同荷載作用下的影響。荷載組合旨在確保結(jié)構(gòu)在各種荷載組合作用下都能安全可靠地運(yùn)行，提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。荷載組合的目的是合理地考慮各種荷載的可能性和影響，從而避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過大，節(jié)約材料和成本。荷載組合的原則1基本原則荷載組合應(yīng)考慮所有可能作用于結(jié)構(gòu)的荷載，包括永久荷載、可變荷載和特殊荷載。2不利組合荷載組合應(yīng)考慮荷載的不利組合，即最不利于結(jié)構(gòu)安全的作用效果。3安全系數(shù)荷載組合應(yīng)考慮安全系數(shù)，以確保結(jié)構(gòu)在各種荷載組合作用下仍能安全可靠地工作。4規(guī)范要求荷載組合應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，如中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范。3.應(yīng)用荷載組合規(guī)則基本原則荷載組合規(guī)則是保證結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)。它將不同荷載類型及其作用效應(yīng)進(jìn)行合理的組合，模擬實(shí)際使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)所受的綜合荷載效應(yīng)?？紤]因素在應(yīng)用荷載組合規(guī)則時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)類型、使用功能、荷載大小、時(shí)間歷程等因素，確保結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下均能安全可靠地運(yùn)行。不同使用狀態(tài)下的荷載組合1正常使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)承受正常使用荷載2施工狀態(tài)結(jié)構(gòu)承受施工荷載3地震狀態(tài)結(jié)構(gòu)承受地震荷載永久荷載組合類別荷載類型描述基本組合恒荷載+永久荷載考慮所有恒荷載和永久荷載同時(shí)作用特殊組合恒荷載+永久荷載+特殊荷載針對(duì)特定情況，如地震荷載或風(fēng)荷載等短期荷載組合1.4活荷載1.2風(fēng)荷載1.0雪荷載1.0地震荷載短期荷載組合通常用于計(jì)算結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)承受的荷載效應(yīng)，例如風(fēng)荷載、雪荷載、地震荷載等。短期荷載組合的系數(shù)通常比永久荷載組合的系數(shù)小。特殊荷載組合地震荷載地震作用下的荷載組合，考慮地震力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。風(fēng)荷載風(fēng)力作用下的荷載組合，考慮風(fēng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊。雪荷載積雪作用下的荷載組合，考慮雪荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的壓力。溫度荷載溫度變化作用下的荷載組合，考慮溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。荷載組合的實(shí)例分析住宅建筑物住宅建筑物主要考慮長(zhǎng)期荷載和短期荷載，如自重、活荷載、雪荷載等。辦公樓辦公樓需要考慮人員荷載、家具荷載、設(shè)備荷載，并根據(jù)使用功能的不同進(jìn)行調(diào)整。橋梁橋梁荷載組合包括車輛荷載、行人荷載、風(fēng)荷載等，需根據(jù)橋梁類型進(jìn)行分類分析。住宅建筑物荷載組合住宅建筑物荷載組合主要考慮常住人口的活動(dòng)荷載，以及家具、設(shè)備等固定荷載。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50009-2012）的規(guī)定，住宅建筑物荷載組合應(yīng)包含以下幾種情況：常住人口荷載+家具荷載+設(shè)備荷載+屋面荷載+風(fēng)荷載+雪荷載常住人口荷載+家具荷載+設(shè)備荷載+屋面荷載+風(fēng)荷載+地震荷載常住人口荷載+家具荷載+設(shè)備荷載+屋面荷載+地震荷載辦公樓荷載組合活荷載辦公室人員、家具、設(shè)備等產(chǎn)生的荷載，其大小和分布會(huì)隨著時(shí)間而變化。永久荷載建筑物本身的重量，包括墻體、樓板、屋頂?shù)?，其大小和分布相?duì)固定。特殊荷載由于特殊用途而產(chǎn)生的荷載，例如空調(diào)、電梯、消防設(shè)備等，需要根據(jù)實(shí)際情況考慮。橋梁荷載組合橋梁荷載組合需要考慮橋梁的結(jié)構(gòu)形式、使用條件、交通流量等因素，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。橋梁荷載組合主要包括永久荷載、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載、溫度荷載等。常見的橋梁荷載組合有永久荷載與活荷載組合、永久荷載與風(fēng)荷載組合、永久荷載與地震荷載組合等。影響荷載組合的因素1結(jié)構(gòu)形式不同結(jié)構(gòu)形式的建筑物，其荷載傳遞路徑和受力特點(diǎn)會(huì)有所不同，因此對(duì)荷載組合的影響也不同。2材料特性材料的強(qiáng)度、剛度和耐久性等特性會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力，從而影響荷載組合的應(yīng)用。3使用條件建筑物的使用功能、使用環(huán)境以及使用壽命等因素也會(huì)對(duì)荷載組合的選擇產(chǎn)生影響。結(jié)構(gòu)形式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種建筑物中，例如住宅、辦公樓和橋梁，具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性好等特點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)以其高強(qiáng)度、輕量化和施工速度快而聞名，常用于大型建筑物，如體育場(chǎng)館和高層建筑。木結(jié)構(gòu)具有可再生、環(huán)保和施工便捷的優(yōu)點(diǎn)，適合用于小型建筑物和住宅。材料特性強(qiáng)度材料的強(qiáng)度是指材料抵抗外力破壞的能力，是結(jié)構(gòu)安全的重要指標(biāo)。剛度材料的剛度是指材料抵抗變形的能力，決定了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和使用性能。耐久性材料的耐久性是指材料在長(zhǎng)期使用過程中抵抗環(huán)境因素破壞的能力，保證結(jié)構(gòu)的使用壽命。使用條件建筑類型住宅、辦公樓、橋梁等不同類型建筑物的使用條件差異很大，對(duì)荷載組合的要求也不同。交通流量橋梁的交通流量直接影響活荷載的大小和分布，進(jìn)而影響荷載組合。人員密度辦公樓和體育場(chǎng)館等人員密集場(chǎng)所，需要考慮活荷載的集中作用，相應(yīng)的荷載組合也會(huì)有所不同。6.荷載組合的計(jì)算方法確定荷載特性值根據(jù)規(guī)范和實(shí)際情況確定不同荷載的特性值，包括永久荷載、可變荷載和特殊荷載等。計(jì)算荷載組合作用效應(yīng)將不同荷載的特性值按照規(guī)范規(guī)定的組合方式進(jìn)行組合，計(jì)算出組合荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形等效應(yīng)。驗(yàn)算結(jié)構(gòu)承載能力將計(jì)算得到的荷載組合作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行比較，確保結(jié)構(gòu)能夠安全可靠地承受各種荷載組合作用。確定荷載特性值1荷載類型根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和使用功能確定荷載類型，如永久荷載、可變荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。2荷載分布確定荷載在結(jié)構(gòu)上的分布形式，如均勻分布、集中荷載、三角形分布等。3荷載大小根據(jù)相關(guān)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定荷載的大小，并考慮荷載的變異性。4荷載組合根據(jù)荷載類型、荷載分布和荷載大小，確定荷載組合方式，并計(jì)算荷載組合作用效應(yīng)。計(jì)算荷載組合作用效應(yīng)1荷載效應(yīng)荷載作用于結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力、變形和位移2組合效應(yīng)不同荷載組合下的荷載效應(yīng)3設(shè)計(jì)效應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的荷載效應(yīng)計(jì)算荷載組合作用效應(yīng)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要步驟,它是結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的關(guān)鍵因素。驗(yàn)算結(jié)構(gòu)承載能力荷載組合作用效應(yīng)根據(jù)荷載組合規(guī)則計(jì)算結(jié)構(gòu)在不同工況下的作用效應(yīng)。結(jié)構(gòu)承載能力根據(jù)結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度、截面尺寸等參數(shù)確定結(jié)構(gòu)的承載能力。比較分析比較荷載組合作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)承載能力，判斷結(jié)構(gòu)是否滿足承載力要求。建筑規(guī)范中的荷載組合1規(guī)范基礎(chǔ)建筑規(guī)范提供針對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型、材料和使用條件的荷載組合規(guī)則。2安全性保證荷載組合規(guī)范確保結(jié)構(gòu)在各種荷載情況下具有足夠的承載能力。3統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定是為了確保建筑物的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范名稱GB50009-2012規(guī)范內(nèi)容詳細(xì)闡述了各種建筑結(jié)構(gòu)荷載的類型、計(jì)算方法和組合規(guī)則，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。其他國(guó)家及地區(qū)的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)美國(guó)采用美國(guó)建筑規(guī)范(ASCE)，其中包含荷載組合標(biāo)準(zhǔn)，并針對(duì)不同類型的結(jié)構(gòu)提供了具體指南。歐洲歐盟國(guó)家普遍采用歐洲規(guī)范(Eurocodes)，該規(guī)范提供了統(tǒng)一的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)，并涵蓋了各種建筑結(jié)構(gòu)。日本日本采用日本建筑標(biāo)準(zhǔn)法(BuildingStandardLaw)，該法典包含荷載組合標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)日本當(dāng)?shù)貤l件進(jìn)行了調(diào)整?？偨Y(jié)與思考通過這堂課的學(xué)習(xí)，我們對(duì)荷載和荷載組合有了更深入的理解，能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)中。本課程小結(jié)荷載