荷载与结构设计例题汇总

1、风荷载例题下面以高层建筑为例，说明顺风向结构风效应计算。由知，结构顺风向总风压为4个参数的乘积，即基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数、风振系数。因基本风压与风压高度变化系数与结构类型和体型无关，以下主要讨论高层建筑体型系数和风振系数的确定，然后通过实例说明高层建筑顺风向风效应的计算。1高层建筑体型系数高层建筑平面沿高度一般变化不大，可近似为等截面，且平面以矩形为多。根据风洞试验及实验结果，并考虑到工程应用方便，一般取矩形平面高层建筑迎风面体型系数为+0.8（压力），背风面体型系数为-0.5（吸力），顺风向总体型系数为。根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002第3.2.5条：计

2、算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数可按下列规定采用：1 圆形平面建筑取0.8；2 正多边形或截角三角形平面建筑，由下式计算：式中，为多边形的边数。3 高宽比不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3；4 下列建筑取1.4:1) V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；2) L形、槽形和高宽比大于4的十字形平面建筑；3) 高宽比大于4，长宽比不大于1.5的矩形、鼓形平面建筑。5在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型系数可按本规程附录A采用，或由风洞试验确定。2高层建筑风振系数高层建筑风振系数可根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002进行计算，也可参考建筑结构荷载规范。

3、3实例【例1】已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变，质量和刚度沿竖向均匀分布。，地面粗糙度指数0.22，基本风压按粗糙度指数为的地貌上离地面高度10m处的风速确定，基本风压值为。结构的基本自振周期。求风产生的建筑底部弯矩。解：(1) 为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m高，取其中点位置的风载值作为该区段的平均风载值，。(2) 体型系数。(3) 本例风压高度变化系数在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别为 （4） 风振系数的确定，由 0.620.442.5 查表得脉动增大系数计算各区段中点高度处的第1振型相对位移0.10 0.30 0.50 0.70 0

4、.90因建筑的高度比，查表得脉动影响系数。将上式数据代入风振系数的计算公式，得到各区段中点高度处的风振系数： 1.12 1.22 1.30 1.36 1.41(5) 计算各区段中点高度处的风压值 (6) 由风产生的建筑底部弯矩为【例2】某城市郊区有一30层的一般钢筋混凝土高层建筑，如图所示。地面以上高度为100M，迎风面宽度为25米，按100年重现期的基本风压，风荷载体型系数为1.3。1 假定结构基本自振周期，试问，高度为80米处的风振系数与下列何项数值接近？A 1.276 B 1.315 C 1.381 D 1.4992 试确定高度100米处围护结构的风荷载标准值（）与下列何项数值最为接近？

5、A 1.616 B 1.945 C 2.256 D 2.5053 假定作用于100m高度处的风荷载标准值，又已知突出屋面小塔楼风剪力标准值及风弯矩标准值，作用于100m高度的屋面处。设风压沿高度的变化为倒三角形（地面处为0）。试问，在地面（z=0）处，风荷载产生倾覆力矩的标准值（）与下列何项数值接近？A 218760 B 233333 C 303333 D 3061334 若建筑物位于一高度为45m的山坡顶部，如图。试问，建筑屋面D处的风压高度变化系数与下列何项数值最为接近？A 1.997 B 2.290 C 2.351 D 2.616解：1城市郊区，B类粗糙度，时，。， ， ， 所以 2已知

6、 ， ， 3 4由建筑结构荷载规范第7.2.2条， ，取。，修正系数 所以 第四章作业：某大城市郊区有一28层的高层建筑，如图所示。地面以上高度为90米，平面为一外径26m的圆形。基本风压数值为0.50。（1）.当结构基本自振周期时，风荷载脉动增大系数最接近于何项数值A 1.360 B 1.521 C 1.407 D 1.470（2）.已知屋面处的风振系数，试问，屋面高度处的风荷载标准值（）与下列何项数值接近？A 1.730 B 1.493 C 1.271 D 1.357（3）.已知作用于90m高度屋面处的风荷载标准值，作用于90m高度屋面处的突出屋面小塔风荷载标准值。假定风荷载沿高度是倒三角

7、形分布（地面处为0），则在高度处风荷载产生的倾覆力矩设计值（）与下列何项数值最为接近A 129388 B 92420 C 78988 D 152334荷载效应组合计算算例【例1】条件：某工厂工作平台静重5.4，活载2.0。要求：荷载组合设计值。【例2】条件：对位于非地震区的某大楼横梁进行内力分析。已求得载永久荷载标准值、楼面活荷载标准值、风荷载标准值的分别作用下，该梁梁端弯矩标准值分别为：、。楼面活荷载的组合值系数为0.7，风荷载的组合值系数为0.6。要求：确定该横梁载按承载能力极限状态基本组合时的梁端弯矩设计值M。【例3】条件：有一在非地震区的办公楼顶层柱。经计算，已知在永久荷载标准值、屋面

8、活荷载标准值、风荷载标准值及雪荷载标准值分别作用下引起的该柱轴向力标准值为：、。屋面活荷载、风荷载和雪荷载的组合值系数分别为：0.7、0.6、0.7。要求：确定该柱在按承载能力极限状态基本组合时的轴向压力设计值N。【例4】悬臂外伸梁，跨度l=6m，伸臂的外挑长度a=2m，截面尺寸，承受永久荷载标准值，可变荷载标准值，组合系数0.7。求AB跨的最大弯矩。1.解：（1）以永久荷载控制，静载分项系数取1.35，活载分项系数取1.4，荷载组合值系数0.7， 1.355.4+1.40.729.25（2）以可变荷载控制，荷载组合设计值为静载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4， 1.25.4+1.429

9、.28本题关键在于荷载分项系数及组合值系数取值的问题，从直观看题，永久荷载大于可变荷载2.7倍，容易误解为当属永久荷载控制。实则不然，经轮次试算比较，本题仍应由可变荷载控制。2.解：（1）当可变荷载效应起控制作用时 M1.210+1.412+1.40.6432.16 M1.210+1.40.712+1.4429.36（2）当永久荷载效应起控制作用时 M1.3510+1.40.712+1.40.6428.62取大值 M32.163.解：屋面活荷载不与雪荷载同时组合。（1）可变荷载起控制作用时 N1.240+1.412+0.61.4468.16kN N1.240+1.40.712+1.4465.3

10、6kN（2）永久荷载起控制作用时 N1.3540+0.71.412+0.61.4469.12 kN本题是永久荷载起控制作用，取N 69.12 kN4. 解：AB跨的荷载： 1.3520+1.40.71036.8 1.220+1.41038 ，取38。BC跨的荷载：取1.020+01020（注意：对结构有利的永久荷载分项系数取1；对结构有利的可变荷载分项系数取0） 第7章作业题：条件：某办公楼，矩形平面，六层。已求得：底层中柱底部截面处的内力标准值（见下表）内力工况竖向荷载风荷载恒载活载左风右风20.33.390.7-90.7-2716.1-444.514.7-14.7表中弯矩以顺时针方向为正，

11、轴向力以拉力为正，压力为负。要求：计算底层中柱底部截面处弯矩、轴力的基本组合设计值。解:1 永久荷载控制左来风右来风2 可变荷载控制活荷载为第一可变荷载左来风右来风 风荷载为第一可变荷载左来风右来风结构抗震设计表达式为了保证建筑结构的可靠性，按极限状态设计法进行抗震设计时，结构的地震作用效应不大于结构的抗力，即应采用下列设计表达式： 式中，承载力抗震调整系数，反映了各类构件在多遇地震烈度下的承载能力极限状态的可靠指标的差异，除另有规定外，应按表8.4.1采用； 结构构件内力组合的设计值，按建筑抗震设计规范(GB 500102002)采用。 结构构件承载力设计值；对砌体、钢、木结构的构件和连接分

12、别按有关规中非抗震设计承载力公式计算；钢筋混凝土结构的构件和连接按混凝土结构设计规范(GB 500102002)确定，其中受剪承载力按非抗震设计承载力乘以0.8计算。表8.4.1 承载力抗震调整系数对地震作用效应，当建筑抗震设计规范(GB 500102002)各章有规定时，应乘以相应的效应调整系数 ，如突出屋面小建筑、天窗架、高低跨厂房交接处的柱子、框架柱、底层框架-抗震墙结构的柱子、梁端和抗震墙底部加强部位等。以上为截面抗震设计表达式，在结构设计中还要进行抗震变形验算和结构薄弱层（部位）弹塑性层间位移的验算，详见建筑抗震设计规范。有地震作用效应组合时，荷载效应组合的设计值应按下式确定：SGS

13、GEEhSEhkEvSEvkwwSwk式中，S荷载效应 和地震作用效应组合的设计值；SGE重力荷载代表值的效应；计算地震作用时，建筑结构的重力荷载代表值 应取永久荷载标准值和可变荷载组合值之和。可变荷载的组合值系数应按下列规定采用：雪荷载取0.5；楼面活荷载按实际情况计算时取1.0；按等效均布活荷载计算时，藏书库、档案库、库房取0.8，一般民用建筑取0.5。SEhk水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；SEvk竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；G重力荷载分项系数；Q楼面活荷载分项系数；w风荷载分项系数；Eh水平地震作用分项系数；Ev竖向地震作用分

14、项系数；w风荷载组合值系数，应取 0.2。 有地震作用效应组合时荷载和作用分项系数所考虑的组合GEhEvw说明重力荷载及水平地震作用1.21.3-重力荷载及竖向地震作用1.2-1.3-9度抗震设计时考虑；水平长悬臂结构8度、9度抗震设计时考虑重力荷载、水平地震作用及竖向地震作用1.21.30.5-9度抗震设计时考虑；水平长悬臂结构8度、9度抗震设计时考虑重力荷载、水平地震作用及风荷载1.21.3-1.460m以上的高层建筑考虑重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用及风荷载1.21.30.51.460m以上的高层建筑，9度抗震设计时考虑；水平长悬臂结构8度、9度抗震设计时考虑【题1】一栋10层办公楼，采用钢筋混凝土框架结构。该结构的第2层的边框架柱柱脚处，在建