建筑结构基础知识简介-建筑结构设计方法

建筑结构的荷载

荷载、分类、荷载效应组合主要内容2.1

自重荷载2.2

楼屋面活荷载2.3

雪荷载和风荷载2.4

地震作用2.5

建筑结构在使用和施工过程中所受到的各种直接作用称为荷载。2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.1

荷载2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.1土压力造成土体平移地震作用造成结构破坏楼倒倒

荷载2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.1雪荷载压垮空间网架结构某加油站

荷载2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.1分类2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.2按荷载随时间的变异分类

(1)恒载（永久荷载）

量值不随时间变化或其变化可忽略举例：结构自重、预加应力、土压力

(2)活载（可变荷载）

量值随时间变化举例：楼面使用荷载、屋面使用荷载和积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载

(3)偶然荷载设计使用年限内不一定出现，一旦出现量值很大而且持续时间很短举例：爆炸力、撞击力、地震作用分类2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.2按结构的动力效应分类

(1)静载（静态作用）使结构构件没有动力效应或其动力效应可忽略举例：恒载、活载（慢慢逐渐施加的）、一般建筑物风载（周期短且相差大）

(2)动载（动态作用）使结构构件产生的动力效应不可忽略举例：地震作用、吊车荷载（动力系数）、高层建筑风载（周期长且近共振）分类2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.2按荷载实际分布情况分类

(1)分布荷载名词：面荷载、线荷载、均布荷载、三角形分布

(2)集中荷载分布面积不大，可近似认为集中于一点

等效均布荷载（内力效应与实际荷载保持一致的均布荷载）分类2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.2按荷载作用方向分类

(1)竖向荷载重力作用引起

(2)侧向荷载由风、侧向地震力、土压力、水压力引起

(3)冲击荷载往往是侧向荷载举例：运行中电梯类似气泵对电梯井壁产生侧向泵压作用高层建筑楼梯间的墙体抵抗火灾发生时受到的侧压力荷载代表值2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.3标准值

永久荷载：结构自重可按结构构件设计尺寸与材料单位体积的自重计算

可变荷载：后面章节详细阐述

组合值

标准值乘以荷载组合系数频遇值

标准值乘以荷载频遇值系数准永久值

标准值乘以准永久值系数荷载效应2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.4内力效应

荷载使结构或构件产生的弯矩、剪力、轴力变形效应

荷载使结构或构件产生的位移、挠度

建筑结构设计的一个重要内涵就是按照各种结构构件承受荷载后所产生的荷载效应，根据采用材料的性能来选择它们自身的形状和尺寸详见“建筑结构的力学”荷载传递路径2.1荷载、分类、荷载效应组合2.1.5楼面荷载屋面荷载楼板屋面板梁系统屋盖系统柱墙柱基础墙基础地基2.2自重荷载概念

指结构构件和建筑构造层的重力荷载计算方法结构构件和建筑构造层的体积乘以所用材料的单位重力单位

N、kN、kN/m、kN/m2线荷载、面荷载估计取值初步设计阶段，建筑物每平方米建筑面积上的平均恒载大致可取钢筋混凝土结构10～14kN/m2

钢结构6～9kN/m2

木结构4～7kN/m2举例200×500×6000钢筋混凝土梁；80mm钢筋混凝土板2.2自重荷载计算注意事项

(1)

计算容易，但烦琐且不能遗漏，是结构设计过程中的必经之路。（烦琐计算）

(2)计算前假定构件截面尺寸，得到自重后进行截面设计，若结果与假定尺寸相差太大，需要重算。（重复计算）(3)荷载规范或生产厂家提供的材料容积密度或构造做法并不经常符合实际，要根据实际情况进行判断。（真实情况计算）

(4)结构自重只占建筑恒载的一部分，在20%～50%间变化，减少结构自重是一条重要设计准则，它可节约材料、运输和施工费用。（经济计算）

2.3楼屋面活荷载概念

不属于结构本身自重的重力荷载均按活荷载考虑屋面活载：由屋面物体引起的活载，如施工荷载、积灰、积水或特殊用途等分上人屋面和不上人屋面，计算见荷载规范

使用荷载：由楼面物体引起的楼面活载（根据弯矩等效，按均布荷载采用）取值

民用建筑楼面：2.0kN/m2（住宅）～3.5kN/m2（如商店）工业建筑楼面：4.0kN/m2（如一般光学仪器装配厂）～10kN/m2（如棉纺织厂）2.3楼屋面活荷载计算举例弯矩等效均布荷载分散集中荷载2.3楼屋面活荷载计算注意事项

(1)楼面活载虽名义上为等效均布荷载，但我国《荷载规范》考虑了实际经验总结（均布荷载）

(2)设计者在确定楼面活载取值时，应考虑到该建筑物长期使用期间改变用途的可能，并取其大值（取大值）

(3)取用活载计算结构构件的荷载效应时，必须考虑该活载作用的持续时间及其最不利组合（不利组合）

(4)在一个大面积楼层范围内的活载不会满布，多层建筑物不是所有楼层同时满载计算时需考虑活载折减系（折减计算）2.4雪荷载和风荷载雪荷载2.4.1影响因素

纬度、高程、降雪持续时间、屋面几何形状及倾斜度α等2.4雪荷载和风荷载风荷载2.4.2影响因素及特点

(1)建筑物高度：接近地面，地面粗糙度较大，风速较小远离地面，风速较大，风压也随之增大风压高度变化系数2.4雪荷载和风荷载风荷载2.4.2影响因素

(2)建筑物体型、平面和立面形状以及表面情况、迎风背风风对建筑的作用风载体型系数2.4雪荷载和风荷载风荷载2.4.2影响因素及特点

(3)建筑物周围环境如单体、群体以及群体中各单体的间距高低等

(4)风载具有静力和动力两重性质静力性质：风载波动基本周期很长，有时可达60s以上，与一般建筑物的自振周期（1s左右）相差很大，因此动力效应并不显著，振动很小动力性质：对高度较大、刚度较小、自振周期较长的建筑物，在短周期的波动风力作用下，周期接近，会产生一些不可忽视的动力反应

(5)风载作用持续时间较长（与地震作用相比），可达几小时以上，强风作用的次数也比较频繁

(6)与地震作用相比，风力作用的大小估计较为可靠2.5地震作用地震作用的特点2.5.1概念地震作用：地震时，由于地震的作用产生地面运动，并通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动水平地震作用：造成房屋破坏的主要原因，设计中主要考虑竖向地震作用：震中附近的高烈度区或竖向振动会产生较严重后果时，同时考虑地震反应：地震作用使房屋产生的运动，包括位移、速度、加速度，需动力计算

地震烈度：表示地震破坏程度的标度，与地震区域的各种条件有关，并非地震之绝对强度

震源