第二章_雪荷载与土侧压力计算念补充.ppt

第二章重力侧压力 一 结构自重二 土的自重应力三 雪荷载四 楼面活荷载五 人群荷载 内容提要 1 结构的自重 永久荷载2 结构自重标准值Gk应根据结构的设计尺寸和材料的容重标准值确定3 材料容重标准值 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 确定常用材料与构件自重 1 第一节结构自重 式中 构件的自重 kN 构件材料的重度 kN m3 构件的体积 一般按设计尺寸确定 m3 4 当各构件材料重度不同时 可将结构会划分为多的基本构件 计算出基本构件重量后叠加 常用材料和构件的自重 GB50009 2001附录A表A 1 砖普通砖 240mm 115mm 53mm 18kN m3普通砖 机制 19kN m3 灰浆水泥砂浆20kN m3石灰砂浆 混合砂浆17kN m3 混凝土 砼 素混凝土22 24kN m3泡沫混凝土4 6kN m3钢筋混凝土 R C 24 25kN m3 砌体浆砌普通砖 机制 18 19 kN m3空斗砌体 一眠一斗 中填碎瓦 17kN m3粘土砖空斗砌体 全斗 13kN m3 第一节结构自重 墙面贴瓷砖墙面 25mm厚 包括水泥砂浆打底 0 5kN m2水泥粉饰墙面 20mm厚 水泥粗砂 0 36kN m2石灰粗砂粉饰墙面 20mm厚 0 34kN m2 屋顶小青瓦屋面 0 9 1 1 kN m2粘土平瓦屋面0 55kN m2油毡防水层一层油毡刷油两层0 05kN m2一毡二油上铺小石子 0 25 0 30 kN m2二毡三油上铺 0 30 0 35 kN m2三毡四油上铺 0 35 0 40 kN m2 第一节结构自重 例1 双面水泥粉刷厚240砖墙的自重 20mm厚水泥砂浆面 解 G 0 24m 18kN m3 2 0 36kN m2 4 90kN m2 0 02m 20kN m3 0 4kN m2 80mm厚现浇钢筋混凝土板 0 08m 25kN m3 2 0kN m2 12mm厚纸筋石灰泥粉底 0 012m 16kN m3 0 192kN m2 Gk Gki 2 592kN m2 例2 计算某现浇楼面结构自重的标准值Gk 解 20mm厚水泥砂浆面层 例题 均质土中 cz z cz沿水平面 均匀分布 cz沿深度 直线分布 1 土的自重应力 cz 第二节土的自重应力 成层土中竖向自重应力沿深度的分布 第二节土的自重应力 成层土z处的竖直有效自重应力 n 从天然地面起到深度z处的土层数 hi 第i层土的厚度 m i 第i层土的天然重度 若土层位于地下位以下 由于受到水的浮力作用应取土的有效重度 i代替天然重度 i 第二节土的自重应力 第三节雪荷载 积雪过重压塌市场屋顶莫斯科市场坍塌压死48人 06年德国东南部阿尔卑斯山小镇巴特赖兴哈尔当地时间1月 日发生惨剧 大雪压塌当地一处溜冰馆的屋顶 21人死亡3人失踪 2005年威海12月8日讯 特派记者黄强 今天凌晨3时58分 位于威海市崮山镇的威海大峻金属制品有限公司一车间发生坍塌 造成1人死亡 多人受伤 一 基本雪压 第三节雪荷载 定义 当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值 S gh h 雪压 2 雪重度 雪密度 kg h 雪深 雪重度随雪深的变化 第三节雪荷载 雪密度随时间的变化 最大雪深与最大雪重度两者并不一定同时出现 第三节雪荷载 二 屋面雪压 影响屋面雪压的因素 风 屋面形式 屋面散热 1 风对屋面积雪的影响 漂积作用在下雪过程中 风会把部分本将飘落在屋面上的雪吹积到附近的地面上或其他较低的物体上 这种影响称为风的漂积作用 第三节雪荷载 屋面水平投影面上的雪荷载标准值 应按下式计算 Sk rS0式中Sk 雪荷载标准值 kN m2 r 屋面积雪分布系数 屋面雪载与地面雪载比值S0 基本雪压 kN m2 漂积作用的影响 高低屋面上漂积雪的分布如右示 第三节雪荷载 使敞风较好的平屋面或小坡度屋面上的雪压小于邻近地面上的雪压 在高低跨屋面的情况下 在低屋面形成局部较大的漂积荷载 高低屋面上漂积雪的分布如右示 在多跨坡屋面情况下 屋谷附近区域的积雪比屋脊区大 第三节雪荷载 当屋面坡度大到某一角度时 积雪就会在屋面上产生滑移或滑落 坡度越大滑落的雪越多 使屋面雪载越小 屋面坡度对屋面积雪分布系数的影响 第三节雪荷载 2屋面形式对积雪的影响 滑落 不均匀分布情况 单跨双坡屋面雪载分布 均匀分布情况 第三节雪荷载 爬坡风 效应 风速越大 吹走的积雪越多 而且坡度越陡 这种效应越明显 对双坡屋面及曲线型屋面 风作用使总的屋面积雪减少 还会引起屋面的不平衡积雪荷载 3屋面散热的影响屋面散发的热量使部分积雪融化 同时也使雪滑移更易发生 故采暖房屋的积雪一般比非采暖房屋小 第三节雪荷载 注 1第2项单跨双坡屋面仅当角度大等于20度小等于30度时可采用不均匀分布情况2第4 5项只适用于坡度小等于25度的一般工业厂房屋面 3第7项双跨双坡或拱形屋面小等于25度当或f l 0 1时只采用均匀分布情况4多跨屋面的积雪分布系数可参照第7项的规定采用 例3条件 某仓库屋盖为粘土瓦 木板 木椽条 圆木檩条 木屋架结构体系 其剖面如图所示 屋面坡度 木檩条沿屋面方向间距1 5m 计算跨度3m 该地区基本雪压为 要求 确定作用在檩条上由屋面积雪荷载产生沿檩条跨度的均布线荷载标准值 解 1 根据 规范 6 2 2条第一款的规定 檩条的积雪荷载应按不均匀分布的最不利情况考虑 2 因符合的条件 根据 规范 6 2 1条注1的规定 可按 规范 表6 2 1第2项的规定 取不均匀分布的最不利屋面积雪分布系数为 3 查 规范 表6 2 1第1项 通过内插得屋面积雪分布系数 4 应用 规范 式6 1 1得计算檩条时屋面水平投影面上的雪荷载标准值 5 由于檩条沿屋面方向的间距为1 5m 因此雪荷载产生的檩条均布线荷载为 2 3雪荷载 例题2 2 3雪荷载 例题2 2 3雪荷载 例题3 2 3雪荷载 例题2 2 3雪荷载 例题2 2 3雪荷载 例4 解 高跨屋面板雪荷载标准值 Sk r 0 45KN m2 1 0 0 45KN m2 0 45KN m2 低跨屋面板雪荷载标准值 Sk rS0 2 0 0 45KN m2 0 9KN m2 由于高低屋面的差值h 3m 不均匀积雪的分布范围 已覆盖低跨屋面范围 因此均布面荷载0 9kN m2作用于整个低跨板面上 楼面和屋面活荷载指房屋中生活或工作的人群 家具 用品 设施等分别在楼面和屋面上产生的重力荷载 1 持久性活荷载设计基准期内经常出现 家具 设备和正常办公人员体重产生的荷载 第四节楼面活荷载 2 临时性活荷载设计基准期内短暂出现 人员的聚汇荷载如办公室开会时人员的临时集中 临时堆放物品重量 楼面活荷载本质是地心引力 楼面活荷载通过一系列集中荷载施加在楼面上 但结构设计采用均布荷载 其原理是 弯矩等效荷载 将几个P换成均布荷载q 使其最大弯矩相等则均布荷载q称为集中荷载P的等效荷载 常用的几个楼面活荷载值 一些国家楼面均布活载取值 kN m2 第四节楼面活荷载 第四节楼面活荷载 第四节楼面活荷载 由于楼面均布活荷载可理解为楼面总活载按楼面面积平均 因此一般情况下所考虑的楼面面积越大 实际平摊的楼面活载越小 故如引起效应的楼面活载面积超过一定的数值 则应对楼面均布活载折减 设计楼面梁 墙 柱及基础时 表4 1 1中的楼面活荷载标准值在下列情况下 应乘以规定的折减系数 1设计楼面梁时的折减系数 1 第1 1 项当楼面梁从属面积超过25m2时 应取0 9 2 第1 2 7项当楼面梁从属面积超过50m2时应取0 9 3 第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0 8 对单向板楼盖的主梁应取0 6 对双向板楼盖的梁应取0 8 4 第9 12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数 2设计墙 柱和基础时的折减系数1 第1 1 项应按表4 1 2规定采用 2 第1 2 7项应采用与其楼面梁相同的折减系数 3 第8项对单向板楼盖应取0 5 对双向板楼盖和无梁楼盖应取0 84 第9 12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数 第四节楼面活荷载 例5某医院病房的简支钢筋混凝土楼面梁 其计算跨度为7 5m 梁间距为3 6m 楼板为现浇钢筋混凝土板 求楼面承受的均布活荷载在梁上产生的均布线荷载 解 楼面梁从属面积为A 3 6 7 5 27m2 25m2 Qk 2 0 0 9 3 6 6 48KN m 例6某停放轿车的停车库钢筋混凝土现浇楼盖 单向板 主次梁结构体系 求次梁承受的楼面均布线荷载标准值及主梁承受的由次梁传来的楼面活荷载集中力标准值 qk 4 0 8 3 9 12 48KN m Fk 4 9 6 3 9 0 6 89 86KN 例7某教学楼为钢筋混凝土框架结构 其结构平面及剖面图见图所示 楼盖为现浇单向板主次梁承重体系 求教学楼中柱1在第四层柱顶 1 1截面 处 当楼面活荷载布满时 由楼面活荷载标准值产生的轴向力 解 教学楼属于表3 2中项次2 设计柱时楼面活荷载标准值的折减系数应取0 9 查表露面活荷载为2KN m2 故轴向力标准值Nk 2 2 0 9 3 8 4 90 72KN 例9某混合结构办公楼二层办公室平面图如图所示 整浇钢筋混凝土 钢筋混凝土自重25KN m3 楼盖 板厚为100mm 梁截面尺寸 b 250mm h 700mm 板面20mm厚水泥砂浆面层 水泥砂浆20KN m3 梁底吊天花 0 45KN m2 计算楼面梁上的恒荷载 活荷载标准值 解 钢筋混凝土自重25KN m3 水泥砂浆20KN m3 天花0 45KN m2 1 恒荷载计算 钢筋混凝土板 G1k 25 0 1 3 6 9KN m 面层 天花 G2k 20 0 02 3 6 0 45 3 6 3 06KN m 梁自重 G3k 25 0 6 0 25 3 75KN m 恒载 Gk 9 3 06 3 75 15 81KN m 2 活荷载计算 QK 2 3 6 0 9 6 48KN m 屋面活荷载 房屋建筑的屋面 其水平投影面上的屋面均布活荷载应按表4 3 1采用 屋面均布活荷载 不应与雪荷载同时组合 第四节楼面活荷载 注 1 不上人的屋面 当施工或维修荷载较大时 应按实际情况采用 对不同结构应按有关设计规范的规定 将标准值作0 2kN m2的增减 2 上人的屋面 当兼作其他用途时 应按相应楼面活荷载采用 3 对于因屋面排水不畅 堵塞等引起的积水荷载 应采取构造措施加以防止 必要时 应按积水的可能深度确定屋面活荷载4 屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重 第四节楼面活荷载 屋面积灰荷载 设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑时 对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械 冶金 水泥等的厂房屋面 其水平投影面上的屋面积灰荷载 应分别按表4 4 1 1和表4 4 1 2采用 第四节楼面活荷载 作业 有一宿舍走廊单跨简支板如图所示 板厚100mm 板面层做法为20mm厚水泥砂浆面层 板底抹灰为15mm石灰砂浆 求该板在1m宽度计算单元上的荷载标准值 包括恒载与活载 第五节土的侧向压力 一 基本概念定义 土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力 由于土压力是挡土墙的主要外荷载 因此 设计挡土墙时首先要确定土压力的性质 大小 方向和作用点 土压力的计算是一个比较复杂的