荷载与结构设计方法--重力荷载

1、第第2 2章章 重力作用重力作用 2.1 2.1 结构自重结构自重2.2 2.2 土重及土的侧压力土重及土的侧压力2.3 2.3 雪荷载雪荷载 2.4 2.4 厂房吊车荷载厂房吊车荷载2.1 结构自重结构自重1 1、结构的自重、结构的自重 永久荷载永久荷载2、结构自重标准值结构自重标准值Gk 应根据结构的应根据结构的设计尺寸设计尺寸和和材料单位体材料单位体积的自重积的自重确定确定3 3、材料单位体积的自重、材料单位体积的自重一般材料和构件的单位体积的自重可取其平均值；一般材料和构件的单位体积的自重可取其平均值；按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2012GB50009-201

2、2）确定确定niiiVG1i第第i个基本构件的重度（个基本构件的重度（kN/m3）Vi第第i个基本构件的体积（个基本构件的体积（m3） 常用材料和构件的自重常用材料和构件的自重(GB50009-2012(GB50009-2012附录附录A A表表A.1)A.1) 砖砖 普通砖（普通砖（240mm240mm115mm 115mm 53mm 53mm） 18 kN/m18 kN/m3 3 普通砖（机制）普通砖（机制） 19 kN/m19 kN/m3 3 灰浆灰浆 水泥砂浆水泥砂浆 20 kN/m20 kN/m3 3 石灰砂浆、混合砂浆石灰砂浆、混合砂浆 17 kN/m17 kN/m3 3 混凝土（

3、砼）混凝土（砼） 素混凝土素混凝土 （22 22 24 24） kN/mkN/m3 3 泡沫混凝土泡沫混凝土 （4 4 6 6） kN/mkN/m3 3 钢筋混凝土（钢筋混凝土（R.C.R.C.） （24 24 25 25） kN/mkN/m3 3 砌体砌体 空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦）空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦） 17 kN/m17 kN/m3 3 粘土砖空斗砌体（全斗）粘土砖空斗砌体（全斗） 13 kN/m13 kN/m3 3 墙面墙面 贴瓷砖墙面（贴瓷砖墙面（25mm25mm厚（包括水泥砂浆打底）厚（包括水泥砂浆打底） 0.5 kN/m0.5 kN/m2 2 水泥粉饰墙面（水泥粉饰墙

4、面（20mm20mm厚，水泥粗砂）厚，水泥粗砂） 0.36 kN/m0.36 kN/m2 2 石灰粗砂粉饰墙面（石灰粗砂粉饰墙面（20mm20mm厚）厚） 0.34 kN/m0.34 kN/m2 2 屋顶屋顶 小青瓦屋面小青瓦屋面 （0.9 0.9 1.1 1.1） kN/mkN/m2 2 粘土平瓦屋面粘土平瓦屋面 0.55 kN/m0.55 kN/m2 2 油毡防水层油毡防水层 一层油毡刷油两层一层油毡刷油两层 0.05 kN/m0.05 kN/m2 2 一毡二油上铺小石子一毡二油上铺小石子 （0.25 0.25 0.30 0.30） kN/mkN/m2 2 二毡三油上铺二毡三油上铺 （0.

5、30 0.30 0.35 0.35） kN/mkN/m2 2 三毡四油上铺三毡四油上铺 （0.35 0.35 0.40 0.40） kN/mkN/m2 2注意将单位体积的荷载转化为单位面积的荷注意将单位体积的荷载转化为单位面积的荷载或单位长度上的荷载的一般思路和方法载或单位长度上的荷载的一般思路和方法kN/m3kN/m2kN/m1m mm m2.2 土重及土的侧压力土重及土的侧压力 1 1、天然状态下土的容重变化范围较大、天然状态下土的容重变化范围较大 粘性土粘性土 (18 (18 20) kN/m 20) kN/m3 3 砂砂 土土 (16 (16 20) kN/m 20) kN/m3 3

6、腐填土腐填土 (15 (15 17) kN/m 17) kN/m3 3设计时，土的天然容重取设计时，土的天然容重取 18 kN/m18 kN/m3 3 均质土中均质土中： czcz= = . . z z czcz沿水平面沿水平面 均匀分布均匀分布 czcz沿深度沿深度 直线分布直线分布2 2、土的自重应力、土的自重应力 czcz cz cz= .z1 .zzzz天然地面天然地面（一）土的自重应力（一）土的自重应力 不同重度土层中，土的自重应力不同重度土层中，土的自重应力 czcz cz h1 1 h1 1 h2 1 h1 + 2 h2 2 h3 1 h1 + 2 h2 + /3 h3 3 /3

7、 h4 1 h1 + 2 h2 + /3 h3 + /4 h4 4 /4 z iniiczh1 地下水位以下土的重度采用地下水位以下土的重度采用土的有效重度土的有效重度= =土的天然重度土的天然重度- -水的重度水的重度 czcz沿深度沿深度 折线分布折线分布不透水层面不透水层面天然地面天然地面地下水位面地下水位面W2.3 雪荷载雪荷载 1 1、基本雪压、基本雪压S S0 0 单位水平面积上积雪的自重单位水平面积上积雪的自重(kN/m(kN/m2 2) ) 系指以当地一般空旷平坦地面上统计所得重现期为系指以当地一般空旷平坦地面上统计所得重现期为5050年年的最大积雪的自的最大积雪的自重确定。重

8、确定。 积雪密度（积雪密度（t/mt/m3 3） S S0 0= = . . h h . .g g 重力加速度重力加速度(9.8m/s(9.8m/s2 2) ) 积雪深度（积雪深度（m m） 积雪密度积雪密度 积雪深度积雪深度、积雪时间积雪时间、当地的地理气候条件当地的地理气候条件等因素等因素有关有关 随积雪深度和积雪时间变化的随积雪深度和积雪时间变化的 方便工程应用方便工程应用 取定值取定值 我国按我国按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2012)GB50009-2012)全国基本雪压分布图全国基本雪压分布图的规的规定采用定采用 2 2、屋面雪荷载标准值、屋面雪荷载标准值 屋

9、面屋面水平投影面水平投影面上雪荷载标准上雪荷载标准值应按下式计算：值应按下式计算：屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数基本雪压基本雪压（ kN/mkN/m2 2 ）雪荷载标准值（雪荷载标准值（kN/mkN/m2 2） s sk k= = r r s s0 0屋面雪压屋面雪压-（不同不同）-地面雪压地面雪压 主要原因：主要原因：风、屋面形式、屋面散热风、屋面形式、屋面散热等等3 3、屋面雪压、屋面雪压 风对屋面积雪的影响风对屋面积雪的影响 风的漂积作用风的漂积作用 对高低跨屋面、多跨坡屋面及曲线型屋面的屋角附近区域对高低跨屋面、多跨坡屋面及曲线型屋面的屋角附近区域 屋面坡度对积雪的影响屋面坡度对积雪

10、的影响 屋面的雪荷载随其坡度的增加而减小屋面的雪荷载随其坡度的增加而减小 风的作用风的作用 使迎风面的部分积雪漂积到背风面一侧的屋面上，引起屋面的不平使迎风面的部分积雪漂积到背风面一侧的屋面上，引起屋面的不平衡积雪荷载衡积雪荷载 雪的滑移作用雪的滑移作用（坡度（坡度10100 0的屋面）的屋面） 可能形成一坡有雪另一坡完全滑落的不平衡雪荷载；使滑落的雪堆可能形成一坡有雪另一坡完全滑落的不平衡雪荷载；使滑落的雪堆积在与坡屋面临接的较低屋面上积在与坡屋面临接的较低屋面上 我国我国荷载规范荷载规范采用采用屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数（ r r）对双坡屋面考虑均匀雪载和不均对双坡屋面考虑均匀雪载和

11、不均匀雪载两种情况。匀雪载两种情况。 屋面积雪分布系数应根据不同类型的屋面形式，按屋面积雪分布系数应根据不同类型的屋面形式，按规范规范（GB 50009-2012GB 50009-2012）采）采用。用。 例例11 单跨双坡屋面单跨双坡屋面 例例22高低屋面高低屋面v建筑结构设计考虑积雪分布的原则：v1 屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用；v2 屋架或拱、壳可按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布情况和半跨积雪的均匀分布情况按最不利情况采用v3 框架和柱可按积雪全跨均匀分布情况采用GB 50009-2012 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 7.1.5条条4 雪荷载的代表值雪荷载的代表值

12、2.4.1 吊车工作制等级与工作级别吊车工作制等级与工作级别 按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分成按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分成10个利用等级，又按吊车荷载达到其额定值的频繁个利用等级，又按吊车荷载达到其额定值的频繁程度分成程度分成4个载荷状态个载荷状态(轻、中、重、特重轻、中、重、特重)。根据要。根据要求的利用等级和荷载状态，确定吊车的工作级别，求的利用等级和荷载状态，确定吊车的工作级别，共分共分8个级别（个级别（A1 A2 A8）作为厂房结构设计的依）作为厂房结构设计的依据。通常级别越高意味着其负荷越重。据。通常级别越高意味着其负荷越重。2.4 厂房吊厂房吊 车车 荷荷 载载

13、现行钢结构设计规范现行钢结构设计规范 GB 50017-20032.4.2 吊车竖向荷载和水平荷载吊车竖向荷载和水平荷载 1. 吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值 小车吊有额定最大起重量开到大车某一极限位置时，这小车吊有额定最大起重量开到大车某一极限位置时，这一侧每个大车轮压即为吊车的最大轮压，相应的另一侧为最一侧每个大车轮压即为吊车的最大轮压，相应的另一侧为最小轮压。小轮压。 maxmin2PgQGP 每端有两个车轮的吊车，其最小轮压为每端有两个车轮的吊车，其最小轮压为maxmin4PgQGP 每端有每端有4个车轮的吊车，其最小轮压为个车轮的吊车，其最小轮压为gQGPP）（）（maxmin

14、2maxmin2PgQGP2. 吊车竖向荷载动力系数吊车竖向荷载动力系数 GB 50009-2012 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 第第6.3条条3. 吊车水平荷载标准值吊车水平荷载标准值 1) 吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值 吊车纵向水平荷载标准值取决于制动轮与钢轨之吊车纵向水平荷载标准值取决于制动轮与钢轨之间的滑动摩擦系数，按作用在吊车一端轨道上所有刹间的滑动摩擦系数，按作用在吊车一端轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的车轮的最大轮压之和的10%采用。该项荷载的作用点采用。该项荷载的作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方

15、向一致。 上述规定摘自上述规定摘自GB 50009-2012 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 第第6.1.2条第一款条第一款2) 吊车横向水平荷载标准值吊车横向水平荷载标准值 吊车横向水平荷载标准值应按下式计算：吊车横向水平荷载标准值应按下式计算： 式中，式中，H 吊车横向水平荷载标准值；吊车横向水平荷载标准值； 小车制动力系数小车制动力系数 Q 吊车的额定起重质量；吊车的额定起重质量； G1横行小车质量。横行小车质量。 HH1)(gQGHGB 50009-2012 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 6.1.2 第第2、3款款计算题计算题某单层单跨工业厂房，设计时考虑一台某单层单跨工业厂房，

16、设计时考虑一台10tA5级电动吊钩桥式级电动吊钩桥式吊车。吊车主要技术参数为：小车自重吊车。吊车主要技术参数为：小车自重Q1k=38kN，吊车最大轮，吊车最大轮压压Pmax,k=115kN，每端一个刹车轮，计算吊车梁的承载力时，每端一个刹车轮，计算吊车梁的承载力时，吊车传递来的荷载标准值是多少：具体包括竖向荷载，水平纵吊车传递来的荷载标准值是多少：具体包括竖向荷载，水平纵向荷载以及水平横向荷载。向荷载以及水平横向荷载。竖向荷载竖向荷载=2*动力系数动力系数* Pmax,k =2 *1.05 * 115=241.5kN水平纵向荷载水平纵向荷载=1*10%Pmax,k =1 *10% * 115=

17、11.5kN水平横向荷载水平横向荷载= （G1+Q1k）gH =(10 *9.8+38) *0.12=16.32kN每个车轮施加的水平横向荷载每个车轮施加的水平横向荷载=16.32/4=4.08kN4 多台吊车的组合多台吊车的组合计算排架考虑多台吊车竖向荷载时计算排架考虑多台吊车竖向荷载时:1) 对单层吊车的单跨厂房的每个排架对单层吊车的单跨厂房的每个排架,参与组合的吊车台数不宜参与组合的吊车台数不宜多于多于2台台;对单层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于对单层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于4台台;2 )对双层吊车的单跨厂房宜按上层和下层吊车分别不多于对双层吊车的单跨厂房宜按上层和下层吊车分别不多于2台台进行组合进行组合;3)对双层吊车的多跨厂房宜按上层和下层吊车分别不多于对双层吊车的多跨厂房宜按上层和下层吊车分别不多于4台进台进行组合，且当下层吊车满载时，上层吊车应按空载计算行组合，且当下层吊车满载时，上层吊车应按空载计算;上层吊上层吊车满载时，下层吊车不应计入。车满载时，下层吊车不应计入。考虑多台吊车水平荷载时：考虑多台吊车水平荷载时：对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多