第二章 结构荷载.ppt

1、第2章 结构荷载,1. 作用、作用效应、结构抗力 2. 建筑结构设计准则,重 点,1.作用和荷载区别 2.学会理解应用两种极限状态表达式,2.1.1 结构上的荷载与分类 作用分为： （1）直接作用 即荷载：如结构自重、人群荷载、风荷载、土压力、预应力等；,2.1 作用、作用效应S、结构抗力R,（2）间接作用：如地震、基础不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩徐变等；,恒载、活载、偶然荷载,建筑物自重,雪荷载,风荷载,爆炸荷载,冲击荷载,1、间接作用是引起结构外加变形与约束变形的原因：其中包括（ B ）,C：自重、地震、沉降、温度,A：自重、地震、风、温度；,B：收缩、地震、沉降、温度；,C：自重、地

2、震、沉降、温度；,2.1.2 作用效应S与结构抗力R 1、 作用效应S：外力作用在结构上引起的内力、变形f、裂缝w等。,2、 结构抗力R：承受内力和变形的能力；是结构内部固有的特性。（如：承载力、刚度、抗裂度等）,N、V、M,有一农夫，能肩挑300斤,当给他300斤的担子时，效应刚好等于抗力；,当给他100斤的担子时，效应小于抗力；,当给他400斤的担子时，效应大于抗力。,2.2.1.结构的极限状态 （1）定义 整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态就不能满足预定功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。,2.2 建筑结构设计准则概述,(2) 极限状态方程,用作用效

3、应S和结构抗力R的关系决定,(2.1),效应S ：表示内力或变形。如轴力、剪力、弯矩；挠度、裂缝等；,抗力R：是结构内部固有的，其大小主要取决于材料性能、 构件截面及计算模式等。,(2.1),极限状态,a:刚体失衡（如倾覆）,b、c:结构转变为机动体系；,d:失稳,e:疲劳破坏,（3）分类,1）承载能力极限状态 主要考虑结构安全性,总之，超过承载能力极限状态即认为构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形。,一般有以下几种表现： (1)影响正常使用的外观变形; (2)影响正常使用或耐久性的局部破坏; (3)影响正常使用的振动; (4)影响正常使用的其他特定状态。,2）正常使用极限状

4、态 对应于适用性或耐久性的功能。,如：变形、裂缝,1、下列构件中哪一种超过承载能力极限状态?( D ) A 构件在荷载作用下产生较大变形而影响使用 B 构件在动力荷载作用下产生较大的振动 C 构件受拉区混凝土出现裂缝 D 构件因过度的塑性变形而不适于继续承载,2、 下列构件中哪一种超过正常使用极限状态?（ B ） A 构件因过度的塑性变形而不适合于继续承载 B 构件在荷载作用下产生较大的变形而影响使用 C 构件丧失稳定 D 构件因超过材料强度而破坏,2.2.4 两种极限状态的实用计算：,1）承载力极限状态实用表达式,：为结构重要性系数，对安全等级为一、二、三级的结构构件 分别取1.1、1.0、

5、0.9,S：为荷载效应的组合设计值，表示设计轴力、或剪力、或弯 矩、扭矩等。（由外力大小决定）,R：为结构或构件的抗力，表示设计承载力。（与构件本身性 能、截面形状等有关。,（1）由可变荷载效应控制的基本组合,（2）由永久荷载控制的基本组合,：一般取值1.4（当工业楼面活载4KN/m2 时改为1.3）,：一般取值1.2（即恒载效应对结构承载力不利),：一般取值1.35（即恒载效应对结构不利),：一般取值1.4（当工业楼面活载4KN/m2 时改为1.3）,：最大的一个可变荷载标准值产生的效应,：可变荷载组合值系数,3）对于民用建筑楼面均布活载标准值可以查304页附表1。,4）对于房屋建筑屋面均布

6、标准值如下：,（1）不上人屋面：标准值为0.5KN/m2,（2）上人屋面：标准值为2.0KN/m2 栏杆顶部水平荷载1.0KN/m,（3）屋顶花园：标准值为3.0KN/m2，且不含花圃土石等材料自重。,注意：对于承载力极限状态，首先要考虑荷载效应的基本组合，有必要时要考虑荷载效应的偶然组合。,1、对于永久荷载效应对结构或构件承载力不利的状态下，如果以永久荷载效应起主控作用，则荷载分项系数取为（ B ）,如果以可变荷载效应起主控作用，则荷载分项系数取为（ A ）,2、结构重要性系数 是按结构构件的（ A ）来确定,A：安全等级 B：工程经验 C：建筑物破坏状态 D：施工、使用、维护的要求,3、对

7、于住宅预制楼梯踏步平板，其楼面均布活载取为（ B ）,A：标准值为2KN/m2 B：标准值为2KN/m2,并按1.5KN集中荷载验算 C：标准值为2.5KN/m2 D：标准值为3.5KN/m2,例1、对某一大楼的横梁进行内力分析时，得知作用于该梁的永久荷载产生的弯矩标准值为10KNm，楼面活载产生的弯矩标准值为12KNm ，其荷载组合系数 为0.7，风荷载产生的弯矩标准值为4KNm ，其荷载组合系数 为0.6，确定该横梁按承载力极限状态基本组合时，梁的弯矩设计值。（结构安全等级为二级）,解：（1）由可变荷载效应控制的基本组合,（2）由永久荷载效应控制的基本组合,例2、某办公楼钢筋混凝土矩形简支

8、梁，安全等级为二级，截面尺寸bh=200mm200mm，计算跨度5米，承受均布线荷载，可变荷载标准值为7KN/m，组合系数为0.7，永久荷载标准值为10KN/m（不含自重），按承载力极限状态计算弯矩设计值。,解（1）先画计算简图：,（2）计算永久荷载产生的弯矩效应标准值：,计算可变荷载产生的弯矩效应标准值：,（3）进行荷载组合计算：,由可变荷载效应控制的基本组合,由永久荷载效应控制的基本组合,所以按承载力极限状态计算弯矩设计值为72KN.m,正常使用极限状态 对应于适用性或耐久性的功能。,如：变形、裂缝、振动、影响正常使用的局部破坏等,2）正常使用极限状态实用表达式,对于正常使用极限状态，应根

9、据不同的要求，采用三种表达式：荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合,A：标准组合：(用于结构正常使用产生严重永久性损害的情况）,B：频遇组合：（用于结构正常使用产生局部损害、较大变形或短暂振动）,C：准永久组合：（用于长期效应是决定性因素的情况）,小结：结构的极限状态 承载能力极限状态: 安全性 正常使用极限状态: 适用性和耐久性 对于结构的承载力极限主要用荷载基本组合值或偶然组合，对于正常使用极限状态，使用荷载的标准组合值、频遇组合值、准永久组合值。 正常使用极限状态主要验算构件的裂缝宽度以及变形（刚度）。,5、对于正常使用极限状态，考虑荷载效应的最不利组合，即（ C ）,A：基本组合和标准组合