第6讲 结构设计方法荷载组合例题 ppt课件
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(房屋钢结构设计课件)第一章—刚架设计
▪ 多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，边柱的计
算长度应取为 放大系数
▪ 摇摆柱的计算长度系数取1.0。 ▪ 对于屋面坡度大于1：5的情况，在确定刚架柱的计算
工作原理：围护板与檩条以及板与板之间通过不同的紧固件 连接起来，形成了以檩条作为其肋的一系列隔板。这种板在 平面内具有相当大的刚度，类似于薄壁深梁中的腹板，檩条 类似于薄壁深梁中的加劲肋，板的四周连接墙梁或檩条类似 于薄壁深梁中的翼缘，可以用来传递板平面内的剪力，承受 板平面内的各种荷载作用。
蒙皮效应在工程中只将其作为一种结构上的储备。目前在满 足一定条件的压型钢板以及轻型钢框架组成的轻钢住宅和门 式刚架体系中存在着较大的蒙皮效应。
1.3.3 刚架柱和梁的设计
一）梁、柱板件宽厚比和腹板屈曲后强度的利用； 二）刚架梁、柱构件的强度计算； 三）梁腹板加劲肋的配置； 四）变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算； 五）变截面柱在刚架平面内的计算长度； 六）变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算； 七）隅撑和斜梁的设计 八）节点设计
一 梁、柱板件宽厚比和腹板屈曲后强度的利用
0.15 1.518 1.235 1.109 1.021 O.965 O.938 O.895 0.872
0.20
1.745 1.395 1.254 1.140 1.080 1.045 1.000 0.969
在图1-9中，λ1和 λ2分别为第一、 二楔形段的斜率。
例题2、荷载组合
= 66.8kN / m
2
17层
练习：位于非地震区，某工业建筑楼面梁、 练习：位于非地震区，某工业建筑楼面梁、楼面活 KN / m 2 ，在楼面永久荷载和楼 载标准值为4.5 载标准值为 面活载作用下， 面活载作用下，该楼面梁梁端弯矩标准值分别为 240KN.m和230KN.m，楼面活荷载的组合值系数 和 ， 求该楼面梁梁端弯矩设计值。 取0.7,求该楼面梁梁端弯矩设计值。 求该楼面梁梁端弯矩设计值
M = 69 KN ' m
取大值
练习
某厂房排架结构， 某厂房排架结构，经内力计算知排架柱底截 面内力标准值为： 面内力标准值为：恒载产生弯矩标准值为 M GK = 8 KN ' m ,屋面活载产生弯矩标准值 屋面活载产生弯矩标准值 为 M QK = 7 KN ' m ，风荷载产生的弯矩 标准值为 M WK = 50 KN ' m 。 按照简化计算规则， 按照简化计算规则，柱底截面的基本组合弯 矩设计值？ 矩设计值？
附：钢结构设计规范规定：主梁计算时，由检修材 钢结构设计规范规定：主梁计算时， 料所产生的荷载乘以折减系数0.85 料所产生的荷载乘以折减系数
qk = 10 × 3.9 × 0.85 = 33.15 KN / m
1 2 1 2 M = 1.2 × g k l + 1.3 × qk l 8 8 1 1 2 = 1.2 × × 3 × 9 + 1.3 × × 33.15 × 92 8 8 = 472.79 KN ' m
2
17层
练习：位于非地震区，某工业建筑楼面梁、 练习：位于非地震区，某工业建筑楼面梁、楼面活 KN / m 2 ，在楼面永久荷载和楼 载标准值为4.5 载标准值为 面活载作用下， 面活载作用下，该楼面梁梁端弯矩标准值分别为 240KN.m和230KN.m，楼面活荷载的组合值系数 和 ， 求该楼面梁梁端弯矩设计值。 取0.7,求该楼面梁梁端弯矩设计值。 求该楼面梁梁端弯矩设计值
M = 69 KN ' m
取大值
练习
某厂房排架结构， 某厂房排架结构，经内力计算知排架柱底截 面内力标准值为： 面内力标准值为：恒载产生弯矩标准值为 M GK = 8 KN ' m ,屋面活载产生弯矩标准值 屋面活载产生弯矩标准值 为 M QK = 7 KN ' m ，风荷载产生的弯矩 标准值为 M WK = 50 KN ' m 。 按照简化计算规则， 按照简化计算规则，柱底截面的基本组合弯 矩设计值？ 矩设计值？
附：钢结构设计规范规定：主梁计算时，由检修材 钢结构设计规范规定：主梁计算时， 料所产生的荷载乘以折减系数0.85 料所产生的荷载乘以折减系数
qk = 10 × 3.9 × 0.85 = 33.15 KN / m
1 2 1 2 M = 1.2 × g k l + 1.3 × qk l 8 8 1 1 2 = 1.2 × × 3 × 9 + 1.3 × × 33.15 × 92 8 8 = 472.79 KN ' m
结构可靠性分析全套课件-第6章 荷载与荷载效应组合
6.2 荷载的概率模型
对于荷载，目前常用两种概率模型：对于 与时间参数无关的永久荷载，一般采用随 机变量概率模型；对于与时间参数有关的 可变荷载，一般采用随机过程概率模型。 荷载的随机过程概型，用符号：
Qt,,t0,T,表示。 式中 0,T为设计基为 准观 期测 ，的基本 体结 。果的
QT maxQt, 0t T
式中 QT为设计基准 T内期荷载最大值 随机变量。 为了推导设计基准期最大荷载随机变量QT的 概率分布函数FQT(x)，先得求出在任一时段 i(i=1,2,..,r)上的荷载概率分布函数FQ(x)。
根据荷载平稳二 过项 程随 假2,3机 设 ，有：
当x0时，FQxPQtx,ti
e p 1FQi x r e 1FQi x pr
1 1 FQixpr FQix m
式中m pr为Qt在T内平均出现的次数。
公式FQT(x)＝〔 FQi(x)〕m表明，在T内最大荷载 随机变量QT的概率分布FQT(x)，可以根据任意时 点荷载随机变量的概率分布FQi(x)和荷载在T内 的平均出现次数m求得。它也是国际结构安全 度联合委员会（JCSS）推荐的近似公式。
设计基准期T内最大雪荷载概率分布函数为：
FsTx Fsy x 50
e
xpexp
x0.11.0929So4SKoK
荷载与结构设计方法课件U1
• 鉴于结构物上的填料能起缓冲和扩散冲击荷载的作 用，故对于拱桥和涵洞以及重力式墩台，当填料厚 度（包括路面厚度）等于或大于 时，可以不计冲击 作用；支座的冲击力，按相应的桥梁取用。
• 6.4.2 汽车撞击力
• 为防止或减少因撞击而产生的破坏，应对易受 到汽车撞击的结构构件的相关部位采取相应的 构造措施，并增设钢筋或钢筋网；桥梁结构必 要时需要考虑汽车的撞击作用。桥梁防撞栏杆 的设计应考虑汽车对栏杆的撞击力，撞击力与 车重、车速、碰撞角度等因素有关。对此各国 规范的规定不尽相同。例如，我国《城市桥梁 设计通用规范》CJJ11—2011规定：在计算桥上 人行道栏杆时，应考虑作用在栏杆上的汽车撞 击力，防撞栏杆应采用 横向集中力进行检算， 作用点应在防撞栏杆板的中心。
离心力对墩台的影响，可将离心力均匀分布在桥跨上由两墩平均分 担。
• 6.7 预应力
• 以特定的方式在结构构件上预先施加的、能产生与 构件所承受的外荷载效应相反的应力状态的力称为 预应力。构件在未受荷之前，就已经对其施加预应 力，这样的构件称为预应力构件。预应力技术在混 凝土结构中应用较多，目前已在钢结构、砌体结构 和组合结构中得到了研究和应用。
• 6.1.2 温度应力和变形的计算 对于静定结构，温度变化时，引起的材料膨胀和收缩变
形是自由的，即结构能够自由地产生符合其约束条件的位 移，结构物无约束应力产生，因此无内力，其变形可由虚 功原理导出，按下式计算
• 6.4.2 汽车撞击力
• 为防止或减少因撞击而产生的破坏，应对易受 到汽车撞击的结构构件的相关部位采取相应的 构造措施，并增设钢筋或钢筋网；桥梁结构必 要时需要考虑汽车的撞击作用。桥梁防撞栏杆 的设计应考虑汽车对栏杆的撞击力，撞击力与 车重、车速、碰撞角度等因素有关。对此各国 规范的规定不尽相同。例如，我国《城市桥梁 设计通用规范》CJJ11—2011规定：在计算桥上 人行道栏杆时，应考虑作用在栏杆上的汽车撞 击力，防撞栏杆应采用 横向集中力进行检算， 作用点应在防撞栏杆板的中心。
离心力对墩台的影响，可将离心力均匀分布在桥跨上由两墩平均分 担。
• 6.7 预应力
• 以特定的方式在结构构件上预先施加的、能产生与 构件所承受的外荷载效应相反的应力状态的力称为 预应力。构件在未受荷之前，就已经对其施加预应 力，这样的构件称为预应力构件。预应力技术在混 凝土结构中应用较多，目前已在钢结构、砌体结构 和组合结构中得到了研究和应用。
• 6.1.2 温度应力和变形的计算 对于静定结构，温度变化时，引起的材料膨胀和收缩变
形是自由的，即结构能够自由地产生符合其约束条件的位 移，结构物无约束应力产生，因此无内力，其变形可由虚 功原理导出，按下式计算
结构设计原理-第6、7、5、8章2013
纵筋的作用
（1）协助混凝土受压，减小截面面积； （2）当柱偏心受压时，承担弯矩产生的拉力； （3）减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。
Õ Í Æ ¨¸ Ö ¹ ¿ Ö ù
Ý Ð Â ý ¸ Ö ¹ ¿ Ö ù
实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力 由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不 断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小 而增大，如果不给配筋率规定一个下限，钢 筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长 到屈服应力水准。
●突然卸载砼会产生拉应力。 （2）长细比：Βιβλιοθήκη Baidul0/b)
普通箍筋轴压柱正截面承载力
当纵筋配筋率大于3％时，A中应扣 除纵筋截面的面积。 轴心受压短柱 轴心受压长柱
Ps f c A fsAs
l s P P u u
稳定系数
Pul s Pu
稳定系数 主要与柱的 长细比l0/b有关 L0为柱的计算高度； b为矩形截面短边尺寸；
图6-2螺旋箍筋柱轴心受压构件破坏情况
第一篇 钢筋混凝土结构
6 轴心受压构件的正截面承载力计算
6.2 螺旋箍筋柱
6.2.2 正截面承载力计算
——承载力组成
(a)
(b)
2
s
(c)
2 sdcor 2 f s As 01
2 f s As 01 2 s d cor
高层建筑结构设计要求及荷载效应组合讲解
Sd G SGK L Q Q SQK W W SWK
Sd — 荷载组合的效应设计值；
SGK、SQK、SWK — 永久荷载、楼面活荷载、风荷载标准值；
G、 Q、 W — 分项系数；
考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设
L — 计使用年限为50 年时取1.0，设计使用年限
当仅考虑竖向地震作用组合时，各类结构构件承载力 抗震调整系数rRE均应取1.0。
2.2、侧移限制
高层建筑应具备必要的刚度，在正常使用条件下，避 免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要 求。
1、使用阶段层间位移限制
在风荷载或多遇地震标准值作用下，结构按弹性计算 的楼层层间最大水平层位移与层高之比△u/h应满足：
⑶高度在150～250m之间的高层建筑，其楼层层间最 大位移与层高之比△u/h的限值，按上述限值线性插值取 用。
限制侧移的原因：
防止主体结构开裂、破坏；
防止填充墙和装修开裂、破坏；
过大的变形会使电梯等无法正常工作；并使人有不舒 适感；
过大的侧移还会使结构产生附加应力。
2、罕遇地震作用下的弹塑性层间位移限制——大震不倒
2.5、延性的要求
1、延性的概念—一般是指材料的塑性变形能力
对于构件和构件截面来讲，延性是指保持承载力情况 下的塑性变形能力。
以钢筋混凝土适筋梁为例 M
Sd — 荷载组合的效应设计值；
SGK、SQK、SWK — 永久荷载、楼面活荷载、风荷载标准值；
G、 Q、 W — 分项系数；
考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设
L — 计使用年限为50 年时取1.0，设计使用年限
当仅考虑竖向地震作用组合时，各类结构构件承载力 抗震调整系数rRE均应取1.0。
2.2、侧移限制
高层建筑应具备必要的刚度，在正常使用条件下，避 免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要 求。
1、使用阶段层间位移限制
在风荷载或多遇地震标准值作用下，结构按弹性计算 的楼层层间最大水平层位移与层高之比△u/h应满足：
⑶高度在150～250m之间的高层建筑，其楼层层间最 大位移与层高之比△u/h的限值，按上述限值线性插值取 用。
限制侧移的原因：
防止主体结构开裂、破坏；
防止填充墙和装修开裂、破坏；
过大的变形会使电梯等无法正常工作；并使人有不舒 适感；
过大的侧移还会使结构产生附加应力。
2、罕遇地震作用下的弹塑性层间位移限制——大震不倒
2.5、延性的要求
1、延性的概念—一般是指材料的塑性变形能力
对于构件和构件截面来讲，延性是指保持承载力情况 下的塑性变形能力。
以钢筋混凝土适筋梁为例 M
钢结构PPT课件第六章 钢桁架与门式刚架
解决温度应力问题。
五、结构平面布置
1、定位轴线及尺寸
2、柱网布置
3、山墙结构布置
4、墙梁布置
1、定位轴线及尺寸
● 刚架边柱的定位轴线取柱外皮；斜梁轴线取通过变截面梁段
最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。檐口高度取地坪至房 屋外侧檩条上缘的高度；最大高度取地坪至屋盖顶部檩条上 缘的高度；宽度取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；长度取两 端山墙墙梁外皮之间的距离。
求出支座反力 再把支座反力与节点荷载叠加，按 然后对有节间荷载的
只有节点荷载作用计算轴力 杆件计算局部弯矩。
进行荷载组合对比，求出杆件的最不利内力。
二、桁架的计算长度
（一） 桁架平面内的计算长度
（二） 桁架平面外的计算长度
（三） 斜平面的计算长度
（一）桁架平面内的计算长度
理想铰接节点桁架杆件在桁架平面内的计算长度lox应等
1．按结构选材分 有普通型钢、薄壁型钢和钢管刚架等；
2．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架。
图示 >>
3、按截面形式分： 有等截面和变截面刚架。设有桥式吊车时，
柱宜采用等截面构件。
4、节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当用于厂房且有吊 车时，或水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，宜将 柱脚设计为刚接。 5 、围护结构
五、结构平面布置
1、定位轴线及尺寸
2、柱网布置
3、山墙结构布置
4、墙梁布置
1、定位轴线及尺寸
● 刚架边柱的定位轴线取柱外皮；斜梁轴线取通过变截面梁段
最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。檐口高度取地坪至房 屋外侧檩条上缘的高度；最大高度取地坪至屋盖顶部檩条上 缘的高度；宽度取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；长度取两 端山墙墙梁外皮之间的距离。
求出支座反力 再把支座反力与节点荷载叠加，按 然后对有节间荷载的
只有节点荷载作用计算轴力 杆件计算局部弯矩。
进行荷载组合对比，求出杆件的最不利内力。
二、桁架的计算长度
（一） 桁架平面内的计算长度
（二） 桁架平面外的计算长度
（三） 斜平面的计算长度
（一）桁架平面内的计算长度
理想铰接节点桁架杆件在桁架平面内的计算长度lox应等
1．按结构选材分 有普通型钢、薄壁型钢和钢管刚架等；
2．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架。
图示 >>
3、按截面形式分： 有等截面和变截面刚架。设有桥式吊车时，
柱宜采用等截面构件。
4、节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当用于厂房且有吊 车时，或水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，宜将 柱脚设计为刚接。 5 、围护结构
7个荷载组合应用例题及解析
8
8
472.79KN 'm
可变组合
M
1.35 1 8
gkl2
1.3 1 8
qkl 2
0.7
1.35 1 3 92 1.3 1 33.15 92 0.7
8
8
346.4KN 'm
永久组合
M 472.79KN 'm
取大值
例3
某钢结构工作平台主梁，简支结构，跨度8m， 间距5m，结构自重6 KN/㎡,由检修材料产 生的活载为20 KN/㎡，确定该梁跨中弯矩 设计值。
附：钢结构设计规范规定：主梁计算时，由检修材 料所产生的荷载乘以折减系数0.85
由永久荷载组合
n
M rG SGK rQi CiSQiK i 1
M 1.35 1 (65)82 1.3 0.7 1 (205 0.85) 82
8
8
942.8kN ' m
• 主梁跨中最大弯矩设计值？
附：钢结构设计规范规定：主梁计算时，由检修材 料所产生的荷载乘以折减系数0.85
qk 10 3.9 0.85 33.15KN / m
M
1.2 1 8
gkl2
1.3
1 8
qk
l
2
1.2 1 3 92 1.3 1 33.15 92
第6章荷载统计分析
ti
建 筑 与 安 全 工 程 系
荷载与结构设计方法-郑玉莹
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
FQ ( x ) [ FQ ( x )]r
T ti
对出现概率 （如持久性活荷载）的 p 1 情况：
对出现概率 （如临时性活荷载）的 p 1 情况，
利用e x 1 x的近似关系可得：
t
建 筑 与 安 全 工 程 系
荷载与结构设计方法-郑玉莹
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
平稳二项随机过程概率模型的统计参数 （1）出现一次的平均持续时间，即出现一次荷载的 时段长度τ=T/r； （2）在每一时段τ上，荷载Q(t)出现的概率p； （3）荷载随机过程的任意时点分布函数 FQ ( x )。
荷载
各种活荷载
侧压力
建 筑 与 安 全 工 程 系
水平荷载
水平风荷载
水平地震作用
荷载与结构设计方法-郑玉莹
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
实际概率模型
荷载的概率模型是一个样本函数十分复杂的 随机过程概率模型。
Q(t)
q1(ti) q2(ti) q3(ti)
q1(t) q2(t) q3(t)
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
建 筑 与 安 全 工 程 系
荷载与结构设计方法-郑玉莹
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
FQ ( x ) [ FQ ( x )]r
T ti
对出现概率 （如持久性活荷载）的 p 1 情况：
对出现概率 （如临时性活荷载）的 p 1 情况，
利用e x 1 x的近似关系可得：
t
建 筑 与 安 全 工 程 系
荷载与结构设计方法-郑玉莹
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
平稳二项随机过程概率模型的统计参数 （1）出现一次的平均持续时间，即出现一次荷载的 时段长度τ=T/r； （2）在每一时段τ上，荷载Q(t)出现的概率p； （3）荷载随机过程的任意时点分布函数 FQ ( x )。
荷载
各种活荷载
侧压力
建 筑 与 安 全 工 程 系
水平荷载
水平风荷载
水平地震作用
荷载与结构设计方法-郑玉莹
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
实际概率模型
荷载的概率模型是一个样本函数十分复杂的 随机过程概率模型。
Q(t)
q1(ti) q2(ti) q3(ti)
q1(t) q2(t) q3(t)
第6章 荷载统计分析
§6.1荷载的概率模型与统计参数
《建筑结构荷载》课件
建筑结构加固与改造
加固方法
根据结构损伤程度和部位，选择合适的加固方法，如增大截面、 粘贴钢板等。
改造方案
根据使用需求和规范要求，制定合理的改造方案，确保结构安全。
施工监控
在加固和改造过程中，对施工过程进行监控，确保施工质量。
06 案例分析
实际工程案例一：某高层住宅楼
总结词
典型案例，结构简单，荷载计算准确
静态分析法是结构分析中最常用的方法之一，它 基于静力平衡条件，通过已知的外部荷载和结构 的抗力来计算结构的内力和变形。这种方法适用 于计算结构的长期承载能力和稳定性。
注意事项
需要考虑结构的非线性行为和材料特性，以及结 构在不同荷载组合下的响应。
动态分析法
01 总结词
基于动力学原理，考虑结构在 动态荷载作用下的响应和性能 的方法。
需要考虑结构的阻尼、非线性行 为和材料特性，以及动态荷载的 特性和不确定性。
概率统计法
• 总结词：基于概率统计理论，考虑荷载和抗力的不确定性及其分布的方法。
• 详细描述：概率统计法是一种基于概率统计理论的结构荷载分析方法，它考虑了荷载和抗力的不确定性及其分布。这种方法通过对历史数据进行统计分析，得出荷载和抗力的概率分布 ，进而计算结构的可靠性和风险。
实际工程案例三：某大型工业厂房
总结词
特殊案例，大跨度、大空间，荷载大
荷载与抗力的统计分析PPT课件
当p＜1时，利用等价无穷小的关系1-x=e-x，如果p 1 Fi x
充分小
FQT x 1 p 1 FQ x r
e e p1FQx r
1FQ x pr
1 1 FQ x pr FQ xm
结论：各种荷载在设计基准期T内最大值QT的概率分布函数FQT(x)均表示为任 意时点分布函数FQ(x)的m次方。
o
t
T
Lr (t) p 1, r 5, 10
FLrT
(x)
exp
exp
x
0.368Lk 0.127Lk
LrT 0.441Lk LrT 0.162Lk
o T t
2012
16
第16页/共80页
（3） 风荷载 W(t)
按每年出现的最大值考虑，T = 50年，该期间最大风荷载共出现50次，每年时
10
第10页/共80页
3、当任意时点分布为极值型Ⅰ分布时
FQ (x)
exp exp
x Qi Qi
Qi Qi 0.5772Qi
Qi
Qi
1.2826
FQT
(x)
[FQi
( x)]m
exp
exp
x QT QT
QT Qi QT Qi Qi ln m
QT Qi
QT
Qi
参数FQ(x)是结构可靠度分析的基础，应根据实测数据，选择典型的概率 分布进行优度拟合。
《桥梁设计荷载》课件
荷载分类 (续)
震荡荷载
由地震振动引起的荷载，会 对桥梁的结构产生影响，需 要进行合理的设计。
温度荷载
由桥梁材料的膨胀和收缩引 起的荷载，需要考虑温度变 化对结构的影响。
水荷载
由水流作用和水压引起的荷 载，需要考虑水体对桥梁的 影响。
自重荷载
定义
桥梁结构本身的重量。
计算公式
自重荷载 = 单位长度自重 × 桥 梁长度。
构件设计荷载组合
针对不同构件，按照设计规 范要求进行合理组合。
荷载规范
国家荷载规范
国家制定的桥梁荷载设计规范，为桥梁设计提供基本依据。
桥梁设计规范
综合考虑荷载和结构力学等因素，指导桥梁设计过程。
其他参考规范
根据具体情况，可以参考其他相关行业规范。
荷载例题
桥梁设计荷载计算实例
通过实际案例进行桥梁设计荷载的计算分析。
风速与风压
风速越高，风压越大，对桥梁 结构的影响也越大。
震荡荷载
定义
由地震振动引起的荷载。
形式荷载
地震波对桥梁结构的作用，需 要进行地震响应分析。
扭矩荷载
地震振动对桥梁结构的扭矩荷 载。
温度荷载
定义
由桥梁材料的膨胀和收缩引起 的荷载。
热胀冷缩
温度变化引起桥梁构件的长度 变化。
温度变化系数
不同材料的温度变化引起的膨 胀和收缩系数。
第6章荷载统计分析
γw－为风荷载的分项系数，1.4
2.正常使用极限状态的荷载效应设计值 结构构件分别采用荷载效应标准组合、频遇组 合和准永久组合。 Sd ≤ C （1）标准组合：采用标准值 Sd ＝ SGK ＋ SQ1K ＋ ψci SQik （2）频遇组合：采用频遇值或准永久值 S d＝ SGK ＋ ψf1 SQ1K ＋ ψqi SQik （3）准永久组合：采用准永久值 S d＝ SGK ＋ ψqi Sqik
第6章荷载统计分析
6.1 荷载的概率模型
荷载是一个随机变量，对于常见的楼面活荷载、 风荷载、雪荷载等采用了平稳二项随机过程概 率模型。基本假定如下： • 设计基准期T可以分为r个相等的时段，在内 荷载不变。 • 在上荷载出现概率为p， 不出现的概率为q=1-p。 • 在上荷载幅值是非负随机变 量且概率分布函数FQi(x)相同. • 不同时段上的幅值是相互独 立的随机变量。
6.4 荷载组合和荷载效应组合的原则 1.荷载和荷载效应的关系 S ＝ C × Q……（6－7） 2.荷载组合和荷载效应组合 （1）Tukstra组合： 该规则轮流以一个荷载效应在T内的最大值与 其余荷载的任意时点值组合，取所有组合中的 最大值,见式6－9和图6－2。
Sc=max(Sc1+Sc2...+Scn)…(6-9）
2. 荷载组合值
是考虑施加在结构上的各个可变荷载不可能同时达到 各自最大值。在统计基础上确定的荷载代表值，与荷载 本身和荷载效应的概率模型有关，通常为组合系数乘以 标准值。
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第j个永 =1.4 考虑
久荷载 （1.3）设计
作用标 准值效 应
使用 年限 的调
整系
数
第1 个可 变荷 载标 准值 效应
=1.4 （1.3）
第i个 可变 荷载 组合 值系 数
第i个 可变 荷载 标准 值效 应
楼面或屋面考虑设计使用年限的调整系数 γL
设计使用年限（年）
5
50
100
γL
0.9
1
1.1
（2）由永久荷载效应控制的组合（ γG=1.35，γQ=1.4 ）
j 1
i 1
永久荷载效应控制的组合为
M2=1.35×2.0+ 1.4 × 1.0 × 0.7 × 1.1 + 1.4 × 0.9 ×0.5 = 4.408kN•m 由为准于。M1>M2,故而是由可变荷载效应控制的，设计时以M1
例题计算心得：
当出现不上人屋面可变荷载时，该荷载通常不与雪 荷载同时考虑。计算时以不上人屋面可变荷载标准 值与雪荷载标准值中较大者代入计算荷载组合效应。 如题目中给出积灰荷载，积灰荷载与不上人屋面可 变荷载或雪荷载中的较大者同时考虑。
例题
GB 50009-2012 《建筑结构荷载规范》P19第 5.3.3条指出：不上人的屋面均布活荷载，可不与雪 荷载和风荷载同时组合。
GB 50009-2012 《建筑结构荷载规范》 P21第 5.4.3条指出：积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面 均布活荷载两者中的较大值同时考虑。
例题
例2.已知，一屋面板，在各种荷载作用下的跨中弯矩 标准值如下所示：永久荷载产生的弯矩 MG=2.0kNm， 不上人屋面可变荷载产生的弯矩为MQ=1.1kNm , 积 灰Ms荷=0载.2产kN生m的。弯设矩计M使w用=0年.5限kN为m5, 0雪年荷。载产生的弯矩为 其中屋面可变荷载的ψc=0.7 ;积灰荷载的ψc=0.9;雪 荷载的ψc=0.7 。求在承载能力极限状态下的弯矩设 计内力值。
例题
1
2
M 1 G jS G jkQ 1L 1 S Q 1 k S Q i L i c i Q ik
j 1
i 2
可变荷载效应控制的组合为
M1=1.2×2.0+ 1.4 × 1.0 × 1.1+1.4× 0.9 ×0.5 =
4.57kN•m
1
2
M 2
G jSGjk
S Q i L i ci Q ik
例题
可变荷载效应控制的组合为 M1=1.2×2.0+ 1.4 × 1.0 × 1.1+1.4 × 0.9 ×0.5 + 1.4× 0.7 ×0.2 = 4.766kN•m
永久荷载效应控制的组合为 M2=1.35×2.0+ 1.4 × 1.0 × 0.7 × 1.2 + 1.4 × 0.9 ×0.5 + 1.4 × 0.7 ×0.2 = 4.702kN•m 由于M1>M2,故而是由可变荷载效应控制的，设计时以M1 为准。
m
n
S G j S G jk Q i L i
S c i
Q ik
j 1
i 1
=1.35
第j个 永久 荷载 作用 标准 值效 应
=1.4 考虑 （1.3） 设计
使用 年限 的调 整系 数
第i个 第i个 可变 可变 荷载 荷载 组合 标准 值系 值效 数应
例题
例1已知，一屋面板，在各种荷载作用下的跨中弯矩 标准值如下所示：永久荷载产生的弯矩 MG=2.5kNm， 上人屋面可变荷载产生的弯矩为MQ=1.5kNm , 风荷 载Ms产=0生.2的kN弯m矩。M设w计=0使.4用kN年m限, 雪为荷50载年产。生的弯矩为 其中屋面可变荷载的ψc=0.7 ;风荷载的ψc=0.6;雪荷 载的ψc=0.7 .求在承载能力极限状态下的弯矩设计内 力值。
例题计算心得：
1 当可变荷载超过一种时，针对由可变荷载起控制作 用的组合，通常取所给可变荷载效应标准值中最大的 那种可变荷载作为第1个可变荷载；由永久荷载起控制 作用的组合不存在此问题。
2 虽然永久荷载产生的弯矩 MG=2.5kNm，超过了可变荷 载产生弯矩的总和MQ+Mw+Ms=1.5+0.4+0.2=2.1kNm， 但该荷载组合仍旧由可变荷载起控制作用。 因此在计算 前，判断究竟是由永久荷载效应还是可变荷载效应起控 制作用时，不应该凭借永久荷载效应与可变荷载效应何 者更大来直接臆断，而应该按照永久荷载效应与可变荷 载效应分别起控制作用时列式计算荷载效应值，荷载效 应值较大者对应的组合为起控制作用的组合。
例题
例2.已知，一屋面板，在各种荷载作用下的跨中弯矩 标准值如下所示：永久荷载产生的弯矩 MG=2.0kNm， 不上人屋面可变荷载产生的弯矩为MQ=1.1kNm , 积 灰Ms荷=0载.2产kN生m的。弯设矩计M使w用=0年.5限kN为m5, 0雪年荷。载产生的弯矩为 其中屋面可变荷载的ψc=0.7 积灰荷载的ψc=0.9;雪荷 载的ψc=0.7 ,求在承载能力极限状态下的弯矩设计内 力值。
三 正常使用极限状态设计表达式
按荷载效应的标准组合、频遇组合、准永久组合或标准组合并考虑长期 作用影响，采用下列极限状态设计表达式：
S C
C —— 结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度、应力等的
1
3
M 2 G jSGjk S Q i L i ci Q ik
j 1
i 1
M2=1.35×2.5+ 1.4 × 1.0 ×0.7 × 1.5 + 1.4 × 0.6 ×0.4 + 1.4 × 0.7 ×0.2 = 5.377kN•m
由于M1>M2,故而是由可变荷载效应控制的，设计时以M1 作为作用效应S
例题
可变荷载效应控制的组合为 1
3
M 1 G jS G jkQ 1L 1 S Q 1 k S Q i L i c i Q ik
j 1
i 2
M1=1.2×2.5+ 1.4 × 1.0 × 1.5+1.4× 0.6 ×0.4 + 1.4× 0.7 ×0.2 = 5.632kN•m
永久荷载效应控制的组合为
结构设计的原则和 方法
1.承载力能力极限状态 Ultimate Limit State
（1）由可变荷载效应控制的组合（ γG=1.2， γQ=1.4（1.3） ）
m
n
S G j S G jk Q 1 L 1S Q 1 k Q i L i S c i来自百度文库Q ik
j 1
i 2
=1.2