《荷载与作用》PPT课件.pptx

第1章 荷载与作用 1 n结构设计原理 2 第1章 荷载与作用 独 木 桥 的 启 示 n结构设计原理 3 第1章 荷载与作用 荷载效应S结构抗力R 荷载 材料抗力 可靠度设计法 荷载分 项系数 材料分项系数 各专业 课程学习 n结构设计过程 4 第1章 荷载与作用 建立合理的力学计算模型（手算简化模型或者 有限元建模） n结构设计过程 5 第1章 荷载与作用 合理准确地确定计算模型上的荷载 计算荷载效应（如内力、变形、裂缝等） 根据具体情况对所计算的内力进行组合和调整 （如强柱弱梁） 进行承载力计算并采取适当的构造措施 绘制施工图 n荷载与作用 6 第1章 荷载与作用 施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起 结构外加变形或约束变形的原因，统称为结构 上的作用。 n荷载与作用 7 第1章 荷载与作用 作用 直接作用 有外力 和结构本身 特性无关 间接作用 没有外力 和结构本身 特性有关 从定义来看，作用包括两类：一个是力（集中 力或分布力），另一个是引起结构变形的原因 （外加变形或约束变形）。 n荷载-直接作用 8 第1章 荷载与作用 直接 作用 自重 土压 力 水压 力 车辆 风或 浪 浮冰 撞击 直接作用：直接施加在结构上的集中力和分布 力。 n荷载-直接作用 9 第1章 荷载与作用 车辆 荷载 n荷载-直接作用 10 第1章 荷载与作用 防护 堤（防 浪墙） n间接作用 11 第1章 荷载与作用 间接 作用 地基 变形 混凝土 收缩 温度 变化 地震 焊接 变形 间接作用：引起结构外加变形或约束变形的原 因称为间接作用。 n间接作用 12 第1章 荷载与作用 温度 变化 的变 形作 用 n作用分类按时间变异：永久作用 13 第1章 荷载与作用 （1）恒载（永久荷载）：指使用期间永久施加 在结构上，其值不随时间变化的荷载。 n作用分类按时间变异：可变作用 14 第1章 荷载与作用 （2）活载（可变荷载）：指在使用期间施加在 结构上，其值可随时间变化或移动的荷载。 使用活载：包括楼面活载、屋面活载。 n作用分类按时间变异：可变作用 15 第1章 荷载与作用 车辆活载：主要是铁路或公路车辆的荷载， 包括工业厂房的行车（俗称天车）。 n作用分类按时间变异：可变作用 16 第1章 荷载与作用 工业 厂房 的行 车 n作用分类按时间变异：可变作用 17 第1章 荷载与作用 公路 车辆 荷载 n作用分类按时间变异：可变作用 18 第1章 荷载与作用 风载：风是由大气压力不等引起的空气运 动。 由风的运动而施加在墙面或结构上的压力称为 风载。 n作用分类按时间变异：偶然作用 19 第1章 荷载与作用 （3）偶然荷载：在使用期间不一定出现，一旦 出现，其值很大且持续时间很短的荷载。 美国世贸中心大 厦（撞击起火倒 塌） 包括：地震作 用、爆炸力、台 风、船只或漂流 物等 n作用分类按时间变异：偶然作用 20 第1章 荷载与作用 佛山九 江大桥 被撞 百米桥 面坠入 江中 n作用分类按时间变异：偶然作用 21 第1章 荷载与作用 台北101 大楼 竹节结构 n作用分类按时间变异：偶然作用 22 第1章 荷载与作用 新加坡 华侨银行 巨型 框架结构 n作用分类按空间位置变异分类 23 第1章 荷载与作用 固定作用 结构自 重 固定设 备 自由作用 车辆荷 载 吊车荷 载 固定作用 自由作用 n作用分类按结构动力反应分类 24 第1章 荷载与作用 静态作用：自重、土压力、雪荷载 动态作用：以一定速度通过桥梁的汽车、地震 作用、爆炸力 两点说明： 动态作用更不利，设计时动力系数 划分静态作用和动态作用的原则，不在于作用 本身是否具有动力特征，而主要在于它是否使 结构产生不可忽略的加速度。 n判断下列作用属于动态的还是静态的 25 第1章 荷载与作用 停在桥中间的汽车 在桥梁上呼啸而过的火车 吹在砖混结构上的风 吹在高耸结构上的风 n作用分类按作用方向分类 26 第1章 荷载与作用 竖向作用 结构自 重 雪荷载 水平作用 风荷载 水平地 震作用 竖向作用 水平作用 n荷载代表值 27 第1章 荷载与作用 准确地确定荷载需要用统计学方法 麻烦数据不全没必要 规定一些具体的数：混凝土自重25kN/m3 这些具体的数就是代表值 n荷载代表值 28 第1章 荷载与作用 每个数都不仅代表 它自己，背后都有 统计工作和复杂运 算 他不是一个人 n荷载代表值的分类 29 第1章 荷载与作用 荷载代表值 标准值 频遇值 组合值 准永久值 进行结构或构件设计时，要根据不同的设计目 的和要求，对荷载采用不同的代表值，以便更 准确地反映它在设计中的特点。 n荷载代表值的分类 30 第1章 荷载与作用 荷载规范规定： 对永久荷载应采用标准值作为代表值； 对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合 值、频遇值或准永久值作为代表值； 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代 表值。 n荷载代表值的分类-标准值 31 第1章 荷载与作用 荷载标准值：荷载的基本代表值，为设计基准 期内最大荷载统计分布的特征值。 概率分布曲线（阴影面积为保证率） 一般取95%保证率的荷载值为标准值 n荷载代表值的分类-标准值 32 第1章 荷载与作用 取值方法 分位值取值法：标准值为设计基准期内最大 作用概率分布的某一分位值。 荷载标准值是通过两个步骤得到的： 根据设计基准期内的最大荷载给出概率分布 函数； 在这个函数上取一个分位值。 n荷载代表值的分类-标准值 33 第1章 荷载与作用 样本（每年一个最大雪荷载） n荷载代表值的分类-标准值 34 第1章 荷载与作用 一般情况 QT：结构设计基 准期内荷载的最 大值，随机变量 ； fQT：QT的概率分 布函数； 概率分布曲线 n荷载代表值的分类-标准值 35 第1章 荷载与作用 一般情况 Qk ：某一（偏于 不利的）分位值 ； pk ： Qk不被超 越的概率，即标 准值的保证率； 概率分布曲线 n荷载代表值的分类-标准值 36 第1章 荷载与作用 重现期Tk取值法: 荷载值保证率 pk （重现期50年） n荷载代表值的分类-标准值 37 第1章 荷载与作用 重现期为Tk 在设计基准期T内荷载标准值的保证率 pk =(1-1/Tk) T 荷载标准值的重现期Tk和保证率pk（在给定的 设计基准期内）有一一对应的关系。 n荷载代表值的分类-标准值 38 第1章 荷载与作用 永久荷载标准值 变异性不大，属于正态分布 一般情况取其概率分布的0.5分位值 可变荷载标准值 n荷载代表值的分类-频遇值 39 第1章 荷载与作用 表示可变荷载超越某个值的方法 超过Qx的时间：可以用设计基准期T内超过Qx的 总持续时间Tx=ti，或总持续时间与设计基准期 的比值（相对超越时间）x=Tx/T来表示； 超过Qx的次数：nx，或平均跨阈率x=nx/T（单 位时间内超过Qx的平均次数）来表示。 n荷载代表值的分类-频遇值 40 第1章 荷载与作用 荷载频遇值：是指在设计基准期内结构上较频 繁出现的较大荷载值。 当设计的目的是为了防止结构功能降低时，在 设计基准期内，有10%的时间荷载超过这个值 ，这个值就是荷载频遇值。 当设计的目的是为了防止结构局部损坏时，主 要是限制荷载超过某一限值的次数，这个时候 用平均跨阈率x来确定频遇值。 n荷载代表值的分类-准永久值 41 第1章 荷载与作用 荷载准永久值：指结构上经常达到和超越的荷 载值，它是指x0.5时的荷载值。 在设计基准期内，有一半时间荷载超过这个值 ，这个值就是荷载的准永久值。 n荷载代表值的分类-频遇值、准永久值 42 第1章 荷载与作用 频遇荷载值和准永久荷载值 n荷载代表值-组合值 43 第1章 荷载与作用 荷载组合值