工程荷载-重力侧压力

1、 工 程 结 构 荷 载 与 可 靠 度设 计 原 理工程荷载-重力侧压力上海超高层建筑工程荷载-重力侧压力迪拜塔工程荷载-重力侧压力 建于公元595-605年，李春，国际土木工程历史古迹（International Historic Civil Engineering Landmark） 赵州桥工程荷载-重力侧压力 1889年建成，塔高320米，总重7000吨，晴天可观赏70公里的景色工程荷载-重力侧压力山西应县木塔，辽代建筑， 1056年落成，67.31米高，底层直径30.27米，呈平面八角形。五层六檐，实为九层，共用红松木料3000立方，约2600多吨重。历经950年风霜雨雪和地震仍巍然

2、屹立。工程荷载-重力侧压力 38岁的丹麦建筑师D.J. 乌茨设计，1957年方案中选，19591973，中间两次停工，历时14年才建成。预算造价350万英镑，实际造价5000万英镑。设计方案由10片薄壳组成，但结构不合理，后改为三铰拱结构。工程荷载-重力侧压力本门课程主要知识点工程结构荷载（重力、侧压力、风载等）、地震作用与其他作用（温度、沉降、爆炸、浮力等作用）工程结构可靠度设计原理（荷载和结构抗力的统计分析、结构可靠度分析、结构概率可靠度设计法）典型工程结构的荷载计算（工民建结构、桥梁结构、隧道衬砌结构）。工程荷载-重力侧压力相关规范建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001Un

3、ified standard for reliability design of building structures建筑地基基础设计规范GB 50007-2002Code for design ofbuilding foundation建筑结构荷载规范GB 50009-2001 (2006 年版)Load code for the design of building structures 建筑抗震设计规范GB 50011-2001 Code for seismic design of buildings 混凝土结构设计规范GB 50010-2002 Code for design of

4、concrete structures 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002Technical specification for concrete structures of tall building工程结构可靠度设计统一标准 GB 50153-92工程荷载-重力侧压力参考书：1李国强等.工程结构荷载与可靠度设计原理.中国建筑工业出版社. 2001.4第二版2白国良等.荷载与结构设计方法.高等教育出版社. 2003.103罗福午等.建筑结构概念设计及案例.清华大学出版社.2003.124叶列平.混凝土结构.清华大学出版社.2005.8第二版工程荷载-重力侧压力结构功能的基本要求：

5、 安全 适用 耐久 经济 美观工程荷载-重力侧压力工程荷载-重力侧压力盘锦燃气爆炸第四章 结构设计方法4.1 结构的功能工程荷载-重力侧压力第四章 结构设计方法4.1 结构的功能工程荷载-重力侧压力London Ronan Point 公寓天然气爆炸引起连续倒塌工程荷载-重力侧压力龙卷风袭田纳西 房屋严重破坏 工程荷载-重力侧压力第一篇 工程结构荷载第一章 荷载类型工程荷载-重力侧压力1.1 荷载与作用 荷载各种材料的自重人群和家具、设备车辆重力、制动力与冲击力风压力、水压力和土压力爆炸、冲击、制动、离心和其他物体的惯性力直接作用。 地震温度变化不均匀沉陷焊接间接作用 将由各种环境因素产生的直

6、接作用在结构上的各种力称为荷载。工程荷载-重力侧压力荷载、作用及作用效应将能使结构产生效应（内力、应力、位移、应变、裂缝、挠度等）的因素统称为作用；将可归结为作用在结构上的力的因素成为直接作用（荷载）；将不是作用力但同样引起结构效应的其他因素称为间接作用。结构上作用的效果如内力、变形等称为作用效应。工程荷载-重力侧压力1.2 作用的分类 永久荷载/作用 （permanent load/action）设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计 可变荷载/作用(variable load/action)设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略 偶然荷载/作用

7、（accidental load/action）设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短 1.按随时间的变异分类： 工程荷载-重力侧压力2.按随空间位置的变异分类 固定作用在结构空间位置上固定分布 可动作用在结构空间位置上的一定范围内任意分 布3.按结构的反应分类 静态荷载/作用（static load/action） 对结构或结构部件不产生加速度或其加速度可忽略动态荷载/作用（ Dynamic load/action） 对结构或结构部件产生的加速度不可忽略工程荷载-重力侧压力风荷载地震作用温度作用爆炸作用基础不均匀沉降工程荷载-重力侧压力第二章 重力 2.1 结构自重

8、结构自重：是由地球引力产生的组成结构的材料重力，一般而言，只要知道结构各部件或构件的尺寸及所使用的材料资料，就可以根据材料的重度，算出构件的自重。（2-1）（2-2）工程荷载-重力侧压力土的自重 ：参见地基基础教材 土的自重应力即为土自身有效重力在土体中所引起的应力。成层土深度Z处的竖直有效自重应力的计算公式： 2.2土的自重应力工程荷载-重力侧压力莫斯科市中心的鲍曼市场发生屋顶坍塌事件 工程荷载-重力侧压力工程荷载-重力侧压力工程荷载-重力侧压力雪压：单位面积地面上积雪的自重基本雪压：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。雪重度雪深雪的深度、温度、

9、风速、海拔高度都会对基本雪压大小产生影响。 2.3 雪荷载（一）基本雪压工程荷载-重力侧压力省市名 城 市 名 海拔高度(m)风压(kNm2) 雪压(kNm2) 雪荷载准永久值系数分区 n10 n50 n100 n10 n50 n100 山 东 青岛市 76.0 0.45 0.60 0.70 0.15 0.20 0.25 烟台 46.70.40 0.55 0.60 0.30 0.40 0.45 威海 46.60.45 0.65 0.75 0.30 0.45 0.50 菏泽市 49.7 0.25 0.40 0.45 0.20 0.30 0.35 兖州 51.7 0.25 0.40 0.45 0.

10、25 0.35 0.45 莒县 107.4 0.25 0.35 0.40 0.20 0.35 0.40 临沂 87.9 0.30 0.40 O.45 0.25 0.40 0.45 日照市 16.1 0.30 0.40 0.45 工程荷载-重力侧压力屋面雪压的影响因素：风、屋面形式（坡度）、屋面散热（二）屋面雪压1、风的影响（漂积作用）高低屋面上漂积雪的分布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多跨屋面上的积雪分布工程荷载-重力侧压力2、屋面坡度的影响屋面雪荷载与屋面坡度密切相关，一般随坡度的增加而减小，主要原因是风的作用和雪滑移所致。较低侧的雪的堆积。造成很大的局部

11、堆积雪荷载双坡屋面一侧融化产生的非对称荷载。当坡度大到一定角度时，积雪滑移或滑落，坡度越大滑落的雪越多。工程荷载-重力侧压力2530354045 50r1.00.80.60.40.20屋面坡度对屋面积雪系数的影响r屋面积雪分布系数，即屋面雪载与地面雪载之比。工程荷载-重力侧压力3、屋面温度的影响采暖房屋的积雪小；不连续加热的可能危害；冰棱及冰坝形成附加荷载工程荷载-重力侧压力楼面活荷载（live load）房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设施等产生的荷载。2.4 楼面活荷载考虑楼面活荷载位置的任意性，为工程应用上方便，一般将楼面活荷载处理为楼面均布荷载。工程荷载-重力侧压力项次类 别标准值

12、(kNm2)组合值系数c频遇值系数f准永久值系数q1(1)住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园(2)教室、试验室、阅览室、会议室、 医院门诊室2.00.70.50.60.40.52食堂、餐厅、一般资料档案室2.50.70.60.53(1)礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台(2)公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54(1)商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅客等候室(2)无固定座位的看台3.53.50.70.70.60.50.50.35(1)健身房、演出舞台(2)舞厅4.04.00.70.70.60.60.50.36(1)书库、档案库、贮藏室(2)密集柜书

13、库5.012.00.90.90.87通风机房、电梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车库：(1)单向板楼盖(板跨不小于2m)客车消防车(2)双向板楼盖(板跨不小于6m6m)和无梁楼盖(柱网尺寸不小于6m6m)客车消防车4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6工程荷载-重力侧压力项次类 别标准值(kNm2)组合值系数c频遇值系数f准永久值系数q9厨房 (1)一般的(2)餐厅的2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、厕所、盥洗室：(1)第1项中的民用建筑(2)其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.4

14、0.511走廊、门厅、楼梯：(1)宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅(2)办公楼、教学楼、餐厅，医院门诊部(3)当人流可能密集时2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312阳台：(1)一般情况(2)当人群有可能密集时2.53.50.70.60.5工程荷载-重力侧压力活荷载按楼层的折减系数 墙、柱、基础计算截面以上的层数123456892020计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00(0.90)0.850.700.650.600.55活荷载的折减（结构和构件的计算）中国规范规定工程荷载-重力侧压力 某钢砼框架结构平面示意图，底层层高4.2m，基础顶面

15、标高-1.2米，房屋开间4.2米（3.3米）进深6.6米，走廊2.1米。标准层3.3m，共6层，如何确定结构计算简图？如何计算竖向荷载?工程荷载-重力侧压力q1q2q2q2q2q2找坡层竖向荷载下框架结构计算简图（示意图）左图仅为示意图， 不全面！工程荷载-重力侧压力屋面恒载SBS防水卷材 +铝箔保护层 0.4kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 20kN/m30.02m0.4kN/m250mm苯板保温层 0.5kN/m21：10水泥珍珠岩找坡层（3） 1/215.3m31/211kN/m31.26kN/m2隔气层 0.1kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 0.4kN/m2100mm现浇楼板 2

16、5kN/m30.1m2.5kN/m215mm天棚抹灰 17kN/m30.015m0.26kN/m2 5.82kN/m2梁自重ql=0.3m(0.60.1)m25kN/m30.02m20.50m17kN/m3 4.09kN/m线荷载q1 5.82kN/m24.2m4.09kN/m28.53kN/m工程荷载-重力侧压力楼面恒载12mm大理石地面 28kN/m30.012mm0.34kN/m230mm细石混凝土 24kN/m30.03mm0.72kN/m2100mm现浇楼板 25kN/m30.1m2.5kN/m215mm天棚抹灰 17kN/m30.015m0.26kN/m2 3.86kN/m2q23

17、.864.24.0920.30kN/m工程荷载-重力侧压力2.5 车辆荷载车辆荷载：公路桥：汽车、挂车、履带车等铁路桥：列车车列荷载：集中荷载(尺寸及车的排列方式）车道荷载 ：均布荷载和一个作用在任意位置的集中荷载。静活载：不包括冲击效应的车辆荷载。工程荷载-重力侧压力（1）公路车辆荷载公路-级公路-级桥梁结构的整体计算车道荷载；桥梁的局部加载，对于涵洞、桥台和挡土墙压力车辆荷载工程荷载-重力侧压力公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路级公路级公路级公路级公路级注：1、二级公路作为干线公路且重型车辆较多时，其桥涵设计可采用公路级汽车荷载。 2、四级公路重型车辆少时，其

18、桥涵设计可采用公路级车道荷载效应的0.8倍，车辆荷载效应可采用0.7倍。项目单位技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值kN550轮距m1.8前轴重力标准值kN30前轮着地宽度及长度m0.30.2中轴重力标准值kN2120中后轮着地宽度及长度m0.60.2后轴重力标准值kN2140车辆外形尺寸（长宽）m152.5轴距m3+1.4+7+1.4车辆荷载的主要技术指标各级公路桥涵的汽车荷载等级工程荷载-重力侧压力横向布置设计车道数2345678横向折减系数1.000.780.670.600.550.520.50横向折减系数计算跨径L0（m）纵向折减系数计算跨径L0（m）纵向折减系数150L040040

19、0L0600600L08000.970.960.95800L0100010000.940.93纵向折减系数工程荷载-重力侧压力列车荷载中活载（中华人民共和国铁路标准活载）普通活载220（kN）1.5 220 （kN） 1.5 220 （kN） 1.5 220 （kN） 1.5 220 （kN） 1.592 （kN/m） 30 80 （kN/m）长度不限特种活载（小桥）250（kN）1.5 250 （kN） 1.5 250 （kN）工程荷载-重力侧压力人群荷载公路桥梁设计： 人群荷载一般取3kN/m2 市郊行人密集区域取值3.5kN/m2 当人行道为钢筋混凝土板时，换应以1.2kN集中竖向力作用

20、在一块板上验算。计算栏杆时，人行扶手：水平0.75kN/m竖向1kN/m，力作用点位于上部扶手。工程荷载-重力侧压力城市桥梁1)人行道板(局部构件)人群荷载分别取5kN/m2的均布荷载或1.5KN的集中竖向力作用在构件上进行计算,取其不利值.2)梁及其他大跨结构可按公式 计算，但需 2.4kN/m2当加载长度 l20m时 当加载长度 l20m时 工程荷载-重力侧压力当加载长度 l20m时 人行天桥1)人行道板(局部构件)人群荷载分别取5kN/m2的均布荷载或1.5KN的集中竖向力作用在构件上进行计算,取其不利值.2)梁及其他大跨结构可按下列公式计算，但需 2.4kN/m2。当加载长度 l20m

21、时 工程荷载-重力侧压力思考题荷载与作用在概念上有何不同？说明直接作用与间接作用的区别。作用（或荷载）有哪些类型？影响基本雪压的主要因素有哪些？说明影响屋面雪压的主要因素及原因。计算楼面活荷载效应时，为什么当活荷载影响面积超过一定数值时需要对均布活荷载取值加以折减？侧压力有几种？工程荷载-重力侧压力第三章 侧压力第一节 土的侧压力3.1.1 基本概念及土压力分类1、静止土压力2、主动土压力3、被动土压力EaE0EP参见地基基础教材及规范工程荷载-重力侧压力第二节 水压力及流水压力静水压力、动水压力3.2.1 静水压力作用在建筑物的法线方向上。3.2.2 流水压力水流过结构物表面时，会对结构物产

22、生切应力和正应力。某点的压力为静动水压力之和。瞬时动水压力为时段平均动压力和脉动压力之和。工程荷载-重力侧压力第三节 波浪荷载3.3.1 波浪的分类 在有波浪时水对结构物产生的附加应力称为波浪压力（波浪荷载）波浪具有波的特性：波长、周期、波幅h（浪高）平均波浪线产生的压力要高于计算水位（静止水位）产生的压力（差为超高h0)。影响波浪的形状和各参数值的因素： 风速v、风的持续时间t、水深h、吹程D。前两项为随机变量，在计算浪高时按照暴风的风速和吹程的最不利组合来确定。工程荷载-重力侧压力现行波的分类方法1、海洋表面的波浪按频率（或周期）排列来分类。2、根据干扰力来分类，如风波、潮汐波。3、把波分

23、成自由波和强迫波。4、根据波前进时是否有流量产生把波分成输移波和振动波（按前进的方向分为推进波和立波。工程荷载-重力侧压力3.3.2 波浪荷载的计算波浪对建筑物的荷载不仅和波浪的特性有关还和构筑物的形式和受力特性有关，而当地的地形、地貌、海底坡度等也对其有很大的影响，现行规范具有很大的试验性。一帮情况下波高超过0.5m时，应考虑波高对建筑物的作用力。1、直墙上的波浪荷载立波、近区破碎波、远区破碎波工程荷载-重力侧压力1）立波上的压力适用范围：相对水深与波长的比值在0.135-0.20之间，波陡（超高与波长之比）小于等于0.035。波峰压强公式。波谷压强公式。教材给出的是简化的sainflow(1928）压强公式，目前的分析已经进入了更加精细和完备的阶段，可以查阅相关资料。校园网-