《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)》課件

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)》課程大綱本課程介紹建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，探討結(jié)構(gòu)荷載的分類、確定方法、計(jì)算方法和應(yīng)用。課程內(nèi)容涵蓋中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012的主要內(nèi)容，并結(jié)合實(shí)際工程案例進(jìn)行分析講解。課程簡(jiǎn)介1課程目標(biāo)深入理解《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)》內(nèi)容，掌握建筑結(jié)構(gòu)荷載分析方法。2課程內(nèi)容覆蓋荷載種類、荷載計(jì)算方法、荷載組合、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算等。3課程形式理論講解、案例分析、課后作業(yè)、課堂互動(dòng)，幫助學(xué)生掌握知識(shí)。4課程價(jià)值為從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、管理的專業(yè)人士奠定理論基礎(chǔ)。認(rèn)識(shí)荷載荷載是指作用于結(jié)構(gòu)物上的各種外力，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。它包括自身重量、使用功能產(chǎn)生的荷載、環(huán)境因素產(chǎn)生的荷載以及其他特殊荷載。荷載的種類繁多，性質(zhì)各異，大小不一，對(duì)結(jié)構(gòu)物的安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性影響很大。永久荷載建筑結(jié)構(gòu)房屋主體結(jié)構(gòu)、墻體、樓板、屋頂?shù)裙潭ㄔO(shè)施管道、電纜、電梯、樓梯等固定設(shè)備裝飾材料涂料、瓷磚、石材等裝飾材料施工荷載施工荷載定義施工荷載是指在建筑物施工階段由于施工人員、機(jī)械設(shè)備、材料等施加的荷載。施工荷載的計(jì)算需要考慮各種因素，例如施工方案、機(jī)械類型、材料重量等。施工荷載分類常見(jiàn)的施工荷載包括：人員荷載機(jī)械荷載材料荷載模板荷載起重機(jī)荷載雪荷載雪荷載類型雪荷載分為靜雪荷載和活雪荷載兩種，靜雪荷載是指積雪重量帶來(lái)的荷載，活雪荷載是指人或物體在雪上活動(dòng)時(shí)帶來(lái)的荷載。影響因素雪荷載的大小受雪的密度、積雪深度、地形、風(fēng)向等因素影響，不同地區(qū)的雪荷載值不同。計(jì)算方法建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，雪荷載的計(jì)算方法應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求，并根據(jù)不同地區(qū)和不同建筑類型的特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。風(fēng)荷載風(fēng)壓風(fēng)對(duì)建筑物表面的壓強(qiáng)，與風(fēng)速、建筑物形狀有關(guān)。風(fēng)向風(fēng)荷載的方向，通常是垂直于建筑物表面的。風(fēng)力等級(jí)根據(jù)風(fēng)速劃分風(fēng)力等級(jí)，等級(jí)越高，風(fēng)荷載越大。地震荷載地震荷載定義地震荷載是指地震發(fā)生時(shí)，由于地面運(yùn)動(dòng)而作用于建筑物上的慣性力。地震荷載的大小與地震烈度、建筑物的地震反應(yīng)和建筑物的重量有關(guān)。地震荷載計(jì)算地震荷載的計(jì)算方法比較復(fù)雜，需要考慮地震烈度、場(chǎng)地條件、建筑物結(jié)構(gòu)類型、地震反應(yīng)譜等因素。地震荷載的計(jì)算結(jié)果是進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。地震荷載影響地震荷載會(huì)對(duì)建筑物造成很大的破壞，例如倒塌、開(kāi)裂、變形等?？拐鹪O(shè)計(jì)就是要保證建筑物在遭受地震時(shí)能夠安全穩(wěn)定，避免發(fā)生災(zāi)難性事故。溫度荷載熱膨脹與收縮溫度變化會(huì)導(dǎo)致材料膨脹或收縮，從而對(duì)結(jié)構(gòu)造成壓力。高溫環(huán)境影響高溫環(huán)境下，鋼材和混凝土的強(qiáng)度會(huì)降低，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。溫差對(duì)結(jié)構(gòu)影響溫差會(huì)造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力變化，可能導(dǎo)致裂縫或變形。水荷載1靜水壓力靜止水體對(duì)建筑物底部的壓力，大小與水深成正比。2動(dòng)水壓力流動(dòng)的水體對(duì)建筑物產(chǎn)生的壓力，受水流速度和方向影響。3波浪荷載水面的波浪對(duì)建筑物產(chǎn)生的沖擊力，影響程度與波浪高度和周期有關(guān)。4水位變化水位升降對(duì)建筑物底部產(chǎn)生的浮力變化，需要考慮不同水位情況。其他荷載起重機(jī)荷載起重機(jī)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的因素之一，通常會(huì)因起重機(jī)的類型和規(guī)格而異。機(jī)械荷載機(jī)械荷載指的是機(jī)器設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的荷載，例如振動(dòng)荷載、沖擊荷載等。爆炸荷載爆炸荷載是指爆炸發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的沖擊波和氣浪，對(duì)結(jié)構(gòu)造成的影響。人群荷載人群荷載指的是人群聚集時(shí)產(chǎn)生的荷載，例如體育場(chǎng)館、商場(chǎng)等場(chǎng)所。荷載組合基本荷載組合基本荷載組合是指結(jié)構(gòu)在正常使用情況下最不利情況下的荷載組合。偶然荷載組合偶然荷載組合是指結(jié)構(gòu)在罕見(jiàn)情況下可能出現(xiàn)的荷載組合，例如地震荷載、風(fēng)荷載等。特殊荷載組合特殊荷載組合是指結(jié)構(gòu)在特殊情況下可能出現(xiàn)的荷載組合，例如施工荷載、運(yùn)輸荷載等。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1荷載效應(yīng)結(jié)構(gòu)承受荷載產(chǎn)生的影響2抗力結(jié)構(gòu)抵抗荷載的能力3極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)無(wú)法繼續(xù)承載荷載極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法考慮結(jié)構(gòu)的破壞模式，設(shè)計(jì)時(shí)考慮荷載效應(yīng)和抗力，確保結(jié)構(gòu)在使用壽命內(nèi)安全可靠。承載能力驗(yàn)算承載能力驗(yàn)算是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少的步驟，確保結(jié)構(gòu)能夠安全地承受預(yù)期的荷載。1結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算確保結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載下不會(huì)發(fā)生破壞。2極限狀態(tài)根據(jù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，考慮結(jié)構(gòu)的承載能力和正常使用功能。3荷載組合考慮各種荷載的組合，包括永久荷載、活荷載、風(fēng)荷載等。4材料強(qiáng)度使用材料的實(shí)際強(qiáng)度和設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。承載能力驗(yàn)算包括多種計(jì)算方法和公式，需要根據(jù)具體情況選擇合適的計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。正常使用驗(yàn)算1功能性建筑結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中，應(yīng)滿足預(yù)期功能需求。例如，房屋的隔音效果，橋梁的承載能力等。2舒適性建筑結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中，應(yīng)確保使用者舒適度。例如，樓板的振動(dòng)控制，空調(diào)系統(tǒng)的噪音控制等。3耐久性建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的耐久性，能夠抵抗長(zhǎng)期使用帶來(lái)的磨損和老化，并保持結(jié)構(gòu)的安全性。變形驗(yàn)算1撓度最大允許撓度2位移結(jié)構(gòu)整體移動(dòng)3振動(dòng)結(jié)構(gòu)的周期性運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)在荷載作用下發(fā)生的變形，必須滿足相關(guān)的規(guī)范要求，避免過(guò)度變形影響結(jié)構(gòu)的正常使用和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)的變形驗(yàn)算，主要包括撓度、位移和振動(dòng)等方面的驗(yàn)算。抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，確保結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載、地震荷載等作用下，不會(huì)發(fā)生傾覆。1確定結(jié)構(gòu)重心計(jì)算結(jié)構(gòu)的總重量并確定重心位置。2計(jì)算傾覆力矩根據(jù)外荷載的方向和大小，計(jì)算傾覆力矩。3計(jì)算抗傾覆力矩根據(jù)結(jié)構(gòu)的支點(diǎn)位置和自重，計(jì)算抗傾覆力矩。4比較力矩大小比較傾覆力矩和抗傾覆力矩，確?？箖A覆力矩大于傾覆力矩?？够乞?yàn)算1定義抗滑移驗(yàn)算用于評(píng)估結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗水平荷載的能力，防止其在荷載作用下發(fā)生滑動(dòng)或傾覆。例如，屋頂結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力。2驗(yàn)算步驟首先，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、材料和荷載情況。其次，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗滑移力。最后，比較抗滑移力與作用力，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性。3重要性抗滑移驗(yàn)算對(duì)于保證結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要，能夠避免結(jié)構(gòu)構(gòu)件在荷載作用下發(fā)生滑移或傾覆，確保建筑物的安全運(yùn)行?？垢◎?yàn)算計(jì)算浮力計(jì)算結(jié)構(gòu)所受到的浮力，浮力的大小等于結(jié)構(gòu)所排開(kāi)水的體積乘以水的密度。判斷浮力方向浮力方向與水的重力方向相反，向上，結(jié)構(gòu)向上浮起時(shí)，則需要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。比較浮力和重力比較結(jié)構(gòu)的重力與浮力的大小，如果浮力大于重力，則結(jié)構(gòu)會(huì)向上浮起，需要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。抗浮措施采取抗浮措施，例如增加結(jié)構(gòu)的自重、設(shè)置錨固等，以防止結(jié)構(gòu)浮起。混凝土結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算1荷載計(jì)算首先，需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，確定各種荷載的大小，包括永久荷載、活荷載、雪荷載等。2截面設(shè)計(jì)根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸，以滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等要求。3驗(yàn)算對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，包括承載能力驗(yàn)算、變形驗(yàn)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算等，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。鋼結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算1確定荷載考慮永久荷載和活荷載2選擇材料根據(jù)荷載和使用要求3計(jì)算強(qiáng)度根據(jù)材料強(qiáng)度和截面面積4驗(yàn)算穩(wěn)定性防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或屈曲鋼結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算主要包括確定荷載、選擇材料、計(jì)算強(qiáng)度和驗(yàn)算穩(wěn)定性等步驟。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以確定鋼結(jié)構(gòu)的截面尺寸和連接方式，保證結(jié)構(gòu)安全可靠。木結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算材料強(qiáng)度木材的強(qiáng)度等級(jí)和特性，包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度等。荷載類型木結(jié)構(gòu)承受的荷載類型，包括永久荷載、活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。結(jié)構(gòu)形式木結(jié)構(gòu)的類型，如梁、柱、桁架、墻板等，以及連接方式。驗(yàn)算方法采用相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)算，確保木結(jié)構(gòu)在荷載作用下滿足安全性和耐久性要求。砌體結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算1強(qiáng)度驗(yàn)算磚砌體抗壓強(qiáng)度，保證墻體穩(wěn)定性2穩(wěn)定性驗(yàn)算抵抗外力，確保砌體不倒塌3變形驗(yàn)算控制砌體變形，符合使用要求4裂縫驗(yàn)算限制裂縫寬度，防止結(jié)構(gòu)損傷砌體結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算必須綜合考慮強(qiáng)度、穩(wěn)定性、變形和裂縫等因素，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算1確定荷載基礎(chǔ)需要承受來(lái)自上部結(jié)構(gòu)的荷載2驗(yàn)算類型驗(yàn)算包括承載力、變形和穩(wěn)定性3計(jì)算方法采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行計(jì)算4設(shè)計(jì)要求滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算需要考慮多種因素，包括基礎(chǔ)類型、土壤性質(zhì)、荷載大小和分布等。驗(yàn)算結(jié)果應(yīng)確保基礎(chǔ)能夠安全可靠地承受上部結(jié)構(gòu)的荷載，并滿足使用要求。主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)示例本節(jié)課將展示一些常見(jiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)實(shí)例，例如梁、柱、板等。通過(guò)這些實(shí)例，學(xué)生可以更好地理解荷載計(jì)算、強(qiáng)度驗(yàn)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算等概念，并掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法。本節(jié)課還會(huì)講解如何利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，并介紹一些常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)降低成本，提高結(jié)構(gòu)效率。減少材料用量，降低施工成本。方法優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式、材料選用、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等。運(yùn)用有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)提升結(jié)構(gòu)安全針對(duì)老舊建筑、受損結(jié)構(gòu)或需要增強(qiáng)承載能力的建筑，進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能采用多種加固技術(shù)，如鋼筋混凝土加固、碳纖維加固、預(yù)應(yīng)力加固等，提升結(jié)構(gòu)承載力、抗震性能等。延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命通過(guò)科學(xué)的加固方案，延長(zhǎng)建筑物使用壽命，確保其安全可靠運(yùn)行。結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)與評(píng)估評(píng)估結(jié)構(gòu)安全對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，確定其是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)。這包括檢查結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性、抗震性能和耐久性。確定結(jié)構(gòu)缺陷識(shí)別結(jié)構(gòu)中的缺陷，例如裂縫、腐蝕、變形和材料劣化。這些缺陷可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。制定加固方案如果結(jié)構(gòu)存在安全隱患，制定加固方案，提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。加固方案應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況和缺陷進(jìn)行設(shè)計(jì)。提供技術(shù)報(bào)告評(píng)估完成后，提供詳細(xì)的技術(shù)報(bào)告，包括評(píng)估方法、評(píng)估結(jié)果、缺陷分析和加固建議。應(yīng)用案例分析本部分將結(jié)合實(shí)際工程案例，深入分析荷載計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程。例如，高層建筑、橋梁、體育場(chǎng)館等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的荷載分析，以及不同結(jié)構(gòu)形式的抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)。通過(guò)案例分析，加深對(duì)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)》應(yīng)用的理解，提升解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。常見(jiàn)問(wèn)題與解答本節(jié)將針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)