工程结构荷载与设计方法荷载与作用

张丽安徽工业大学工程结构荷载与设计方法

（荷载与作用）Chapter0of1结构上的作用术语符号作用：使结构产生内力和变形的原因，分为直接作用和间接作用两种。荷载是直接作用，混凝土的收缩、徐变、温度变化、地基不均匀沉降、地震是间接作用。作用效应(S)：结构上的作用使结构产生的内力（弯矩、剪力、扭矩）和变形、裂缝的统称。荷载标准值：是指其在结构的使用期间可能出现的最大荷载值。根据统计分析可以确定一个具有一定保证率（如95%）的上限荷载分位值，该特征值称为荷载标准值（符号Gk，Qk）。术语符号组合值：按极限状态设计时为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载进行组合，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值。荷载准永久值：对可变荷载，在设计基准期内，其超过的总时间约为设计基准期的一半的荷载值。结构抗力：结构抵抗外界作用效应的能力。◆

结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。◆

区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”何谓结构的极限状态？安全性

承载力能力极限状态

不安全适用性耐久性正常使用极限状态不适用性不耐久性Z=R-S=0极限状态Z=R-S<0

失效Z=R-S>0

可靠Z：结构的功能函数何谓结构的极限状态？3.2极限状态S——作用效应ActionEffect

结构上的作用（使结构产生内力和变形的原因，如荷载、不均匀沉降、温度变形、收缩变形、地震等）引起的效应如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度w等

S=S(Q)=C*QR——结构抗力Resistance

结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]R=R(fc,fy,A,h0,As,…)结构力学的主要内容为何开设本课程？3.2极限状态★

恒载g与构件尺寸、材料容重等有关★

活载q（楼面活载、雪荷载）的数值是随时在变化的★

计算跨度l的不准确★材料强度fy和fc的离散★截面尺寸h0和b的施工误差★应力-应变关系参数k1和k2不一定安全（可靠）绪论3.任2极限衬状态典型祸工程聚图示典型扬工程慰图示3.稀2极限科状态典型袖工程勒图示3.诵2极限纪状态若干宿建筑求工程学及荷废载示敬例3.良2极限疯状态风荷肉载：塔科右马大脉桥风付毁录冲像若干定建筑宽工程出事故饭及荷挥载示敢例3.背2极限课状态海浪惨作用：印尼撞海啸级录像若干毁建筑残工程记事故卧及荷庙载示减例3.攀2极限欧状态地震情作用：汶川触地震地震筛科普若干膝建筑羞工程盟事故案及荷兆载示子例3.钟2极限澡状态撞击浊作用：91蚂1恐怖豆袭击若干努建筑愈工程驱事故月及荷罢载示敌例3.暮2极限侵状态撞击恋作用：91兔1恐怖府袭击若干希建筑肉工程衔事故蛙及荷惊载示佳例3.炮2极限煌状态土侧鬼压力：上海竟莲花净河畔值景苑谈建筑垄事故盛20晨09切年6捐月2累7日若干查建筑止工程阴事故盘及荷凡载示成例3.俭2极限似状态上海健莲花伞河畔主景苑策建筑悄事故本课网程主溪要内叨容3.念2极限远状态建筑绣工程怎结构棚体系浓各种价作用香的确铁定及长计算扇方法结构羞体系轧设计奶值中际作用猪和荷爆载的缸组合展方法能，抗扑力值强的确嘱定要羽考虑旧的随偿机因霞素本课炮程具纱体章铜节3.鸡2极限困状态第一育章荷载悲与作广用第二率章璃重力第三针章侧压棒力第四喷章风荷包载第五隙章地震歉作用第六架章寺其他萝作用第七夜章坑荷载湿的统份计分车析第八逃章淡结构致构件凭抗力区的统技计分辈析第九块章私结构群可靠度设计蕉方法第十典章综合侦例题附录一、夕结构遮上的牢作用己及其鲜分类1、“结填构上机的作垮用”的定仅义

施加趁在结灯构上奔的集饱中力榨或分止布力，以聋及引起酷结构疮外加难变形秋或约捡束变垦形的讽原因（地膀震、腹基础检沉降王、温粮度变胸化、俭焊接悉等）的总称

施加孝在结跪构上算的集河中力皇或分铜布力

直接乐作用尚（荷年载）

引起舰结构盈外加替变形脚或约文束变告形的堵原因

间接谊作用2、“结愤构上寇的作供用”的分汪类

按随决时间助的变慕异分匆类

永久酿作用

在结都构使悬用期滑间，哪其值福不随坐时间喜而变拨化，待或其需变化可值与小平均袜值相凭比可绸以忽茎略不锤计，现或其托变化剂是单寻调的序并能做趋于居限值碎的作旅用

【例如】结构卧自重闹，土兔压力要、预怨加力昨、基岗础沉随降、熄焊接椒、水茅的浮孕力、其混凝忧土收骂缩及草徐变药作用辜等

可变雅作用

在结邀构使期用期府间，末其值婆随时终间而孝变化陆，且辰其变梨化值狐与平蚂均值罗相比绵不可凭以忽菊略不营计的钉作用

【例如】安装呢荷载珠、楼链面活纹荷载模、吊粪车荷算载、相风荷毯载、沾雪荷鞭载、嫁汽车辩荷载拦、汽割车离旷心力蛇、汽蔽车制村动力苦、流悦水压湖力、屠冰压巩力、仓温度消作用亚等

偶然盟作用在结橡构使芦用期舞间，稻不一沿定出袖现，革但一熟旦出览现，芳其量欺值很贼大且吐持续炉时间已较短盛的作记用

【例如】爆炸演、船先舶或睡漂流热物的康撞击尊作用炮、汽份车撞暗击作速用等【思考游题】水压谊力属止于何躲种作腾用？地震斑作用毙属于制何种蹦作用窗？

按随塘空间槐位置欠的变鸽异分晨类

固定稍作用

在结咏构空据间位未置上僻具有激固定驰的分绑布【例如】工业熄与民丛用建魄筑楼雪面上端的固算定设远备荷违载、围结构遥构件缺自重李等

可动动作用在结渣构空军间位所置上荣的一绢定范权围内窃可以碰任意河分布【例如】工业勾与民厦用建命筑楼乏面上左的人嚷员荷怠载、喷吊车扁荷载弄等

按结肺构的包反应办分类

静态普作用

不使绕结构退或结览构构航件产贼生加饿速度拒，或复产生馋的加接速度滋可以得忽略荐不计【例如】结构限自重铅、住钻宅与简办公暗楼的阅楼面碰活荷海载等

动态付作用

使结敲构或座结构栗构件乘产生雹不可告忽略瓜的加局速度【例如】地震浸、吊把车荷鞠载、晚设备风振动接、作因用于逼高耸它结构略上的胶风荷锡载等二、甚荷载装分类

按作侮用时片间的坊长短扎和性远质

永久摊荷载闲（恒载孤）

在结稳构使胶用期拳间暴，其梯值不席随时联间而叫变化光，或面虽有欠变化妖，但救变化状不大范，且裤其变题化值慈与平掌均值悟相比绍可以涨忽略凝不计速，或搞其变艳化是补单调逃的并肠能趋愤于限尼值的击荷载顿。

可变取荷载伶（活载）

在结培构使血用期羡间楼，其呼值随饰时间镜而变甩化，态且其印变化允值与榨平均得值相蛮比不苦可以家忽略结不计园的荷愉载。

偶然政荷载

在结互构使窜用期苗间不呜一定乱出现圆，但放一旦教出现登，其朵值很禽大，料作用图时间剃则较健短的击荷载隐。永久慌荷载盯（恒拌载）【例如】结构拌自重晃，土辜压力受、预则应力悠等

可变尚荷载底（活孙载）【例如】楼面阀活荷公载、骆屋面诱活荷污载和肿积灰暴荷载馆、吊运车荷左载、者风荷鲜载、点雪荷塑载等

偶然铸荷载【例如】爆炸碎力、穿撞击室力等三、婶荷载拳代表圾值荷载逢代表宇值是冈指设默计中姿用以遇计算莲极限孩状态搜所采炼用的奶荷载食量值聪，如炒标准长值、恭组合沟值、孤频遇伙值和昆准永咽久值干。建筑咐结构迹设计狼中，成对不阀同荷加载应梦采用克不同本的代播表值络。永见久荷乘载采加用标积准值搜作为飞代表摄值；借可变艇荷载店应根烫据设娱计要塞求采丘用标烈准值后、组型合值恢、频辣遇值桨或准逃永久胶值作包为代水表值焦；偶籍然荷稠载应级按建柔筑结辟构使恨用的翁特点塘确定派其代箩表值驱。1.荷载昌标准催值荷载追标准诉值是GB脊50牲00世9-理20敞12规定呈的荷六载基型本代商表值婆，为慨设计累基准依期内塔最大向荷载壁统计再分布瓜的特获征值鹊。由吃于最邪大荷惨载值砌是随岗机变先量，忌因此榴，原则如上应故由设梳计基蚂准期漫荷载灰最大集值概豪率分寸布的唇某一帜分位新数来掏确定译。但是绒，有谁些荷而载并涝不具返备充岔分的目统计惕参数榆，只阁能根厘据已素有的工程樱经验确定近。2.荷载梅组合仪值荷载苗组合府值是备对可野变荷肚载而乐言的笋。当舰两种姥或两既种以值上可广变荷什载在贞结构谣上同商时作惭用时膏，由多于所魂有荷作载同搅时达抖到其叨单独艳出现剂时可恋能达策到的黑最大意值的较概率旷极小友，因烦此，预除主受导荷叶载(产生伍最大漂荷载邻效应遵的荷舍载)仍可笔以用悦其标帆准值晶为代雹表值运外，垒其他惧伴随态荷载蚂均取淋小于工其标叨准值忧的组信合值已为荷它载代己表值夕。3.荷载侦准永才久值却：荷载边准永娃久值翅也是伯对可窑变荷蚕载而谣言的股，是采指可袭变荷忙载中活动擦相对不较小哥的部档分，在毁规定穴的时零间内妙具有汤较长乘的总脂持续青期，岸对结阳构的粮影响狮犹如自永久忙荷载腔。荷焰载准葵永久龄值主剖要用网于正姻常使幕用极岩限状晴态的丝式长期暮效应厨组合语，其忘值与匪可变睁荷载砍出现睡的频象繁程线度和坝持续泼时一鸦间长洒短有口关。4.荷载悔频遇笋值：荷载批准永薯久值早同样厚是对荡可变塔荷载暴而言驼的，塌是指婆可变友荷载做在结昆构上此频繁生出现午且量值景较大猎的值，主附要用胃于荷桶载短携期效益应组据合中喊。可艘变荷肿载频乡丰遇值耳可以洋通过择乘以着频遇正值系容数得僻到，熊频遇纪值系逃数通伍过调兽查统罩计结偏果并漠结合忘工程盘经验会综合咽分析山后确累定。工程虏结构描设计到理论辜演变络简况容许胶应力俯设计涨法容许央应力勤设计踢法是托建立还在弹凶性理醉论基重础上涨的设架计方村法。阀其表火达式销为：式中亦，吓－蜓构件桑在使朽用阶露段(使用惑荷载质作用助下)截面抽上的械最大挡应力喷；－材混料的昂容许陕应力帮。容许孝应力械设计饿法计常算简玩单，店但其梁有许拍多问压题：①没塞有考黎虑材拐料塑项性性颤质。②没字有对款作用食阶段和给出叠明确针的定冤义，束也就采是使给用期迫间荷牵载的泻取值百原则查规定遍得不呼明确稍。③把邪影响厚结构改可靠食的各湖种因逮素(荷载易的变师异、沙施工垫的缺搭陷、卷计算那公式傍的误捷差等)统统墨归结疯在反倍映材戚料性性质的跃容许让应力价上抖，显鱼然不糟够合拐理。④挨容许墓应力自的取常值无伐科学刮根据吐，纯袍属经壳验的挽，历忠史上两曾多另次提套高过遣材料蝴的容胸许应响力值厨。⑤按按容许待应力麻法设岭计的泄构件醋是否碰安全阔可靠则，无竖法用昼实验伸来验香证。工程愉结构镰设计勇理论希演变娃简况破损苏阶段萌设计石法针对猪容许弦应力兵设计柳法存探在的康缺陷倒，之祝后出料现了杜假定岩材料羽均已朗达到傻塑性岭状态每，依男据截懒面所寸能抵毙抗的捞破损趁内力狮建立喝的计香算公钢式。捉其设泻计表扇达式型为：式中体，——构件助最终糖破坏游时的作承载腊能力祥；——安全俯系数搭，用胁来考奇虑影拴响结缸构安朽全的绵所有页因素叙。优点略为：①它滔可以忘反映寨材料眉的塑挡性性斯质，秋结束助了长格期以泡来假必定混递凝土除为弹绝性体亮的局殿面。②采央用一纪个安铺全系晕数，顶使构惰件有竿了总蒜的安拢全度长的概采念。③它且以承艺载能萝力值(如)为依师据，堤其计旋算值种是否难正确贫可由问实验默检验妙。工程蜂结构丈设计腥理论限演变陆简况苏联惭曾把抱该理骆论用秃下式灾来表洒达：式中植，M—担—正常搭使用床时，注由各紧种荷腹载忧所产饰生的层截面旁内力挎；a—腔—反映仪截面峡尺寸罢等的机尺寸趟函数薯；，——材料腔强度则的平任均值沙。破损亮阶段城理论补仍存些在一辩些重盾大缺贞点：①破藏损阶继段计忘算，疑构件妹的承集载力难是得易以保谋证，不但却驾无法麦了解锡构件坐在正浮常使谣用时兼能否乡丰满足哭正常庆使用坛要求际。②安说全系擦数K的取座值仍踩须经避验确吃定，业并无妨严格旋的科挣学依辈据。③采跑用笼准统的马单一饶安全畏系数传，无籍法就双不同造荷载决、不养同材航料结术构件军安全汁的影访响加油以区史别对辛待，踩不能者正确遣地度难量结尼构的薪安全钥度。④荷普载教的取疗值仍久然也的是经采验值霉；⑤表孕达式挎中采线用的季材料吨强度飞是平隙均值槐，它扭不能玩正确射反映樱材料柿强度词的变克异程鱼度，洗显然孔也是勾不够絮合理烘的。工程房诚结构份设计冰理论宽演变恼简况概率括极限亲状态非设计傅法概率胳极限笛状态般设计叮法是坟以概率暖理论眉为基础，将作用亮效应钓和影胜响结耻构抗声力的主要鹿因素骑作为册随机踩变量，根从据统让计分盏析确群定可遵靠概系率来骄度量删结构物可靠融性的完结构猾设计盟方法咏。其看特点凑是有摧明确戏的、玩用概紫率尺园度表为达的岗结构顾可靠焦度的剧定义亏，通害过预抓先规希定的胞可靠孟指标历值，笔使结漆构各刘构件肝间，班以及富不同道材料割组成未的结秆构之确间有链较为百一致乔的可珠靠度物水平衬。国际竹上把鸡处理饱可靠污度的券精确董程度惰分为3个水粥准。(1离)水准I—模—半概变率方燃法。精度泥最低扶，用爽随机嚼变量楚的一缓阶矩湿（均队值）引加以雅概括月，可驰靠度球分析隶基本现上靠站工程滑经验屿进行眼估计息判断杂，很双难准窗确预织计结隙构的睛可靠因度。工程弟结构绪设计持理论日演变符简况(2庄)水准II凯——近似躁概率哗法。相对卫