第三章工程荷载
《水工建筑物》第三章：拱坝的布置及荷载、应力及稳定分析、坝身构造及优化、地基处理等基础知识
单曲拱坝
双曲拱坝
（3）按构造 周边缝拱坝：在靠近坝基周边设置永久缝的拱坝； 空腹拱坝：坝体内有较大空腔的拱坝。
四、拱坝的发展概况
●最古老拱坝遗址是古罗马时期建于法国南部的鲍 姆拱坝，坝高约12m。13世纪伊朗修建的库力特拱坝， 高达60m，这个记录一直保持到20世纪初。
曲线等于上游面的曲线加上 T(z) 。
■单曲拱坝，拱冠梁上游面是铅直线，下游面 是倾斜直线或几段折线。
三、拱坝布置的步骤和原则
（一）步骤
1.根据坝址地形图、地质图和地质查勘资料，定 出开挖深度，画出可利用基岩面等高线地形图。
2.在可利用基岩面等高线地形图上，试定顶拱 轴线的位置。以顶拱外弧作为拱坝的轴线。顶拱 轴线的半径可用 ＝0.6L1，或参考其他类似工程初 步拟定。将顶拱轴线在地形图上移动，调整位置 ，尽量使拱轴线与基岩等高线在拱端处的夹角不 小于30°，并使两端夹角大致相近。按选定的半 径、中心角及顶拱厚度画出顶拱内外缘弧线。
图4–12 拱冠梁剖面尺寸示意图 1–凸点；2–拱冠顶点的铅垂线
根据我国对东风、拉西瓦等11座拱
坝的β 1、β 2和S值的敏感性计算分析， 其适合范围是：β 1＝0.6～0.7，β 2＝0.15～0.2，S＝
0.15～0.3。对基岩变形模量较高或宽高比较大的河
谷，β 1、β 2取小值、S取大值。定出A、B、C三点位
L/H=6.0，T/H＝0.29。
2. L/H相同，不同河谷形状的比较
（a）V型河谷；（b）U型河谷
1–拱荷载；2–梁荷载
★V形： 适于发挥拱的作用， 靠近底部水压强度最大，但拱跨 短，因之底拱厚度仍可较薄；
高层建筑 第三章荷载作用与组合
(3) 偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其量值很大且持续时间较短的荷载。如地 震、爆炸力、撞击力等。 按作用方向：(1) 竖向荷载：荷载作用方向沿垂直方向的 荷载。如结构自重、楼屋面活荷载等。 (2)水平荷载：荷载作用方向沿水平方向的荷 载。如风荷载、水平地震作用等。 与多层建筑相比，高层建筑层数多、高度较大，其竖向荷 载的影响是与建筑高度成正比的线性关系，而水平作用所 产生的作用效应随建筑高度成非线性的增长。并逐渐成为 设计控制指标。 三、荷载代表值 荷载代表值是指为了方便设计给荷载规定以一定的量值。 包括：标准值、组合值、频遇值和准永久值。 其中标准值指正常情况下在设计基准期（如50年）内可能 出现的最不利荷载值，是荷载的基本代表值，而其他代表
离地面或海 平面高度
A 5 1.09 1.00 0.65 10 1.28 1.00 0.65 20 1.52 1.23 0.74 30 1.67 1.39 0.88 40 1.79 1.52 1.00 50 1.89 1.62 1.10 60 1.97 1.71 1.20 70 2.05 1.79 1.28 80 2.12 1.87 1.36 90 2.18 1.93 1.43 100 2.23 2.00 1.50 150 2.46 2.25 1.79 200 2.64 2.46 2.03
值是采用相应的系数乘以其标准值得出。系数查现行《建 筑结构荷载规范》（GB50009-2012）。 永久荷载应采用标准值作为代表值；可变荷载应根据设 计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表 值；偶然荷载应按建筑结构使用特点确定其代表值。 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现 的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进 行荷载组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。 对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶 然组合进行荷载组合。对于正常使用极限状态，应根据不 同的设计要求，采用荷载的标准组合或偶然组合、频遇组 合或准永久组合进行荷载组合。
土木工程毕业设计 第三章 荷载计算
第三章 荷载计算第一节 板的荷载计算一、板的活荷载计算查荷载规范，取恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4，各种活荷载的取值如下：上人屋面均布活荷载： 22.0/k q K N m= 不上人屋面均布活荷载： 20.5/k q K N m= 走廊的均布活荷载： 22.5/k q K N m= 楼梯间的均布活荷载： 22.5/k q K N m= 一般资料档案室活荷载 22.5/k q K N m= 其他的板的均布活荷载： 22.0/k q K N m= 二、板的恒荷载计算（一）屋面恒载标准值计算1.上人屋面恒载标准值计算合成高分子卷材和涂膜防水屋面（05ZJ001屋5）: 1.97 KN/m 2 100厚钢筋混凝土结构层 : 0.10×25=2.50 KN/m 2 水泥砂浆顶棚（05ZJ001顶4）: 0.24 KN/m 2 合 计： g k =4.71 KN/m 22.不上人屋面恒载标准值计算高聚物改性沥青卷材防水屋面（05ZJ001屋25）： 3.23 KN/m 2 100厚钢筋混凝土结构层 : 0.10×25=2.50 KN/m 2 水泥砂浆顶棚（05ZJ001顶4）: 0.24 KN/m 2 合 计： g k =5.97 KN/m 2（二）楼面恒载标准值计算1.第一、二、三、四标准层楼面恒载标准值计算陶瓷地砖楼面（05ZJ001楼10） 0.6 KN/m 2 100mm 厚钢筋混凝土整浇板自重： 0.10×25=2.50 KN/m 2 15厚水泥砂浆板底抹灰： 0.015×20=0.30 KN/m 2 合 计： g k =3.40KN/m 22.卫生间恒载标准值：陶瓷地砖卫生间楼面（05ZJ001楼33）： 2.26 KN/m 2 30mm 厚水泥沙浆找平层： 20×0.03=0.6 KN/m 2 30mm 厚的找坡： 20×0.03=0.6 KN/m 2230mm厚煤渣回填：10×0.23=2.3 KN/m2 15厚水泥砂浆板底抹灰：0.015×20=0.30 KN/m2 120mm厚混凝土结构层：25×0.12=3.0 KN/ m2合计：g k=9.03KN/ m2第二节框架荷载计算一、构件自重计算(本层板厚为100mm)（一）梁线自重：1．截面尺寸：b×h=350mm×1000mm结构自重：q=25×0.35×(1.00-0.10)=7.88KN/m 水泥砂浆抹灰层：（1.00-0.10）×0.02×20×2=0.72KN/m 合计：g k=8.60KN/m 2．截面尺寸：b×h=300mm×800mm结构自重：q=25×0.30×(0.80-0.10)=5.25KN/m 水泥砂浆抹灰层：（0.80-0.10）×0.02×20×2=0.56KN/m 合计：g k=5.81 KN/m 3．截面尺寸：b×h=200mm×550mm结构自重：q=25×0.20×(0.55-0.10)=2.25KN/m 抹灰层：（0.55-0.10）×0.02×20×2=0.36KN/m 合计：g k=2.61 KN/m 4．截面尺寸：b×h=200mm×450mm结构自重：q=25×0.20×(0.45-0.10)=1.75KN/m 抹灰层：（0.45-0.10）×0.02×20×2=0.28KN/m 合计：g k=2.03 KN/m 5．截面尺寸：b×h=200mm×400mm结构自重：q=25×0.20×(0.40-0.10)=1.50KN/m 抹灰层：（0.40-0.10）×0.02×20×2=0.24KN/m 合计：g k=1.74 KN/m (二)柱线自重：1．截面尺寸：b×h=550mm×650mm结构自重：q=25×0.55×0.65=8.94 KN/m 抹灰层：（0.55+0.65）×0.02×20×2=0.96 KN/m 合计：g k=9.90KN/m 2．截面尺寸：b×h=400mm×600mm结构自重：q=25×0.40×0.60=6.00 KN/m 抹灰层：（0.40+0.60）×0.02×20×2=0.80 KN/m合计：g k=6.80KN/m 3.截面尺寸：b×h=400mm×500mm结构自重：q=25×0.40×0.50=5.00 KN/m 抹灰层：（0.40+0.50）×0.02×20×2=0.72 KN/m 合计：g k=5.72KN/m 4.截面尺寸：b×h=400mm×450mm结构自重：q=25×0.40×0.45=4.50 KN/m 抹灰层：（0.40+0.45）×0.02×20×2=0.76 KN/m 合计：g k=5.26 KN/m (三)梁上墙线荷载：根据设计要求选用390mm×190mm×190mm混凝土空心小砌块。
第3章 高层建筑荷载及其效应组合
根据假定(1)，可分别考虑纵向平面结构 和横向平面结构的受力情况，即在横向水 平分力的作用下，只考虑横向框架(横向 剪力墙)而忽略纵向框架(纵向剪力墙)的 作用，而在纵向水平力作用下，只考虑纵 向框架(纵向剪力墙)而忽略横向框架(横 向剪力墙)的作用。这样可使计算大为简 化。
3.2 竖向荷载
竖向荷载包括恒载、楼面及屋面活荷载、 雪荷载。恒载由构件及装修材料的尺寸和材 料重量计算得出，材料自重可查《建筑结构 荷载规范》(GB 50009-2001)(以下简称《荷 载规范》)。楼面上的活荷载可按《荷载规 范》采用，常用民用建筑楼面均布活荷载见 表3-1。
震中距的影响 建筑物本身的动力特性对建筑破坏程 度有很大的影响 建筑物的动力特性：主要指建筑物的 自振周期、振型和阻尼。
自振周期:结构按某一振型完成一次自由振动所需
要的时间 阻尼:使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用
地震的几个名词
地震震级 地震能量的量度。 地震烈度 对地面及建筑物的破坏程度。
3.在遭受高于本地区设防烈度的预估 罕遇地震的影响时，建筑物不致倒塌 或发生危及生命的严重破坏。（此时 建筑物将产生严重破坏但不至于倒塌， 大震）
恒载的计算内容: 1、结构构件(梁、板、柱、墙、支撑) 的重量 2、非结构构件(粉灰、饰面材料、填 充墙、吊顶等)的重量 这些重量的大小不随时间而改变，又 称为永久荷载。 恒载标准值等于构件的体积乘以材料 的容重。
常用材料的容重为：
钢筋混凝土 25kN／m3； 钢材 78.5kN／m3 水泥砂浆 20kN／m3； 混合砂浆 17kN／m3 铝型材 28kN／m3； 玻璃 25.6kN／m3
水平荷载作用方向图
3.1.2 平面化假定 荷载作用下的房屋结构都是空间受力体系， 对框架结构、剪力墙结构及框架-剪力墙结构进行 计算时，可以把空间结构简化为平面结构，并作 以下两个假定。 (1) 每榀框架或剪力墙可以抵抗自身平面内的侧 力，平面外刚度很小，可忽略不计。即不考虑框 架(剪力墙)参与抵抗平面外的水平作用，当作只 抵抗自身平面内水平作用的平面结构。 (2) 楼盖结构在自身平面内刚度无限大，平面外 刚度很小，可忽略不计。
第三章 物体受力分析及受力图
第三章物体的受力分析及受力图§ 3.1 载荷荷载分类：（1）按作用时间的久暂恒载（dead load）：固定载荷，长期作用于结构上的不变荷载，其大小、方向、作用位置是不变的。
例如结构的自重、安装在结构上的设备重量等；活载（live load）：建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载。
例如吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。
（2）按荷载的作用范围集中荷载（concentrated load）：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。
分布荷载（distributed load）：分布作用在一定面积或长度上的荷载，如风、雪、自重等荷载。
（3）按荷载作用的性质静荷载（static load）：大小、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢，不使结构产生显著的加速度。
例如结构自重、楼面活载等；动荷载（dynamic load）：随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用或消失的荷载，使结构产生显著的加速度。
注意：车辆荷载、风荷载和地震荷载通常在设计中简化为静力荷载，但在特殊情况下要按动力荷载考虑。
（4）按荷载位置的变化固定荷载（fixed load ）：作用位置固定不变的荷载，例如风、雪、结构自重等。
移动荷载（travelling load）：可以在结构上自由移动的荷载，例如吊车梁上的吊车荷载、公路桥梁上的汽车荷载就是移动荷载。
常见分布载荷合力作用位置§3.2 工程常见约束与约束力自由物体——空间运动不受任何限制的物体，如飞机、导弹、航天器受约束物体——空间运动受到限制的物体，如汽轮机、车轮。
工程中大部分研究对象都是非自由体，约束（constraint ）—— 物体运动过程中所受到的限制。
约束的作用一方面限制物体运动，另一方面表现为约束力。
约束力(reactions)——约束对物体的反作用力，又称约束反力。
是一种被动力，其大小不能预先确定，方向总是与约束力所能阻止的运动方向相反。
主动力-----主动地施加于物体，改变其运动状态的力称为主动力。
第三章-钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
§3.3 建筑工程中受弯构件正截面承载力计算方法
3.3.1 基本假定 建筑工程中在进行受弯构件正截面承载力计 算时，引人了如下几个基本假定； 1.截面应变保持平面； 2.不考虑混凝土的抗拉强度； 3.混凝土受压的应力一应变关系曲线按下列 规定取用(图3-9)。
εcu——正截面处于非均匀受压时的混凝土极限压应变 ，当计算的εcu值大于0.0033时，应取为0.0033；
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值；
ｎ——系数，当计算的ｎ大于2.0时，应取为2.0。
n，ε0,εcu的取值见表3—1。
由表3-1可见，当混凝土的强度等级小于和等于C50时，
ｎ，ε0和εcu均为定值。当混凝土的强度等级大于C50时，随 着混凝土强度等级的提高，ε0的值不断增大，而εcu值却逐渐
M
f y As (h0
x) 2
（3-9b）
式中M——荷载在该截面上产生的弯矩设计值； h0——截面的有效高度，按下式计算
h0=h-as
ｈ为截面高度，as为受拉区边缘到受拉钢筋合力作用点的距离。
对于处于室内正常使用环境(一类环境）的梁和板，
当混凝土强度等级＞ C20，保护层最小厚度(指从构件 边缘至钢筋边缘的距离)不得小于25mm，板内钢筋的混凝 士保护层厚度不得小于15mm
当εc≤ ε0时 σc=fc[1-(1- εc/ ε 0)n]
当ε0≤ εc ≤ εcu时 σc=fc
(3-2) (3-3)
(3-4)
(3-5)
(3-6)
式中 σc——对应于混凝土应变εc时的混凝土压应力；
工程结构第三章
二、实用计算方法
1. 截面设计
已知: •
b×h、 fc、 fy、 M
求: As 用基本公式计算步骤：
(1) 查表1-7得混凝土保护层最小厚度c
(2) 假定 as
梁 as = c + 10mm （梁内两层钢筋时as =
60mm）
板 as = c + 5mm (3) h0 = h - as
a s 的确定
布置：近梁端第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护 层距离处。梁与梁或梁与柱的交接范围内可不设箍筋；靠 近交接面的一根箍筋，其与交接面的距离不宜大于50mm。
形式：开口、闭口，单肢、双肢。
a双肢、开口 b双肢、闭口 c四肢、闭口
4）架立钢筋
直径：10~14mm，一般采用大值。
布置：梁上部两角。
5）纵向水平钢筋
(a) p
p
第三节钢筋混凝土受弯构件承载力极限状态计算 的一般问题
一、基本假设
（1）构件变形符合平面假设，即砼和钢筋的应变沿 截面高度符合线性分布；
（2）截面受压混凝土的应力图简化为矩形，其压力 强度值取混凝土的轴心抗压强度设计值fcd，不考虑 截面受拉混凝土的抗拉强度。
（3）极限状态时,受拉钢筋应力取其抗拉强度设计值 fsd，受压区取其抗压强度设计值f'sd。
直径：6~8mm。
间距：在受拉区不大于腹板宽度，且不大于200mm，在受 压区不大于300mm。在支点附近和预应力锚固区段，纵向钢 筋间距宜为100～150mm。
布置：骨架的侧面，下密上疏。
数量：每腹板内钢筋截面面积为(0.001～0.002)bh，其中 b为腹板宽度，h为梁的高度。
第二节 钢筋混凝土梁正截面破坏特征
受拉钢筋应力保持不变，应变持续增长。
第三章_设计荷载
第三章_设计荷载第三章设计荷载设计荷载是建筑工程设计中非常重要的一步，它对建筑结构的设计和安全性起到至关重要的作用。
设计荷载是指在考虑建筑物使用功能、功能布局、结构形式等因素的基础上，按照规范的要求确定的对结构产生作用的力、力矩、温度、重力和地震等荷载的极限状态。
首先，结构设计时需要考虑的主要荷载是重力荷载。
重力荷载是由于建筑物自身结构和使用过程中所承受的重力而产生的，包括自重、变动荷载和永久荷载等。
自重是指建筑物自身结构的重量，包括墙体、楼板、梁柱等部分的重量。
变动荷载是指建筑物使用过程中临时施加在建筑结构上的荷载，如人员、家具、机械设备等。
永久荷载是指建筑物使用过程中永久施加在建筑结构上的荷载，如建筑物本身的重量、设备固定在建筑结构上的重量等。
其次，温度荷载也是结构设计中需要考虑的重要荷载之一、温度荷载是由于温度变化引起的结构变形和应力产生的，主要包括由于自然温度变化产生的温度差异和由于物体受热或受冷引起的温度变化。
温度荷载在结构设计时需要考虑结构的热膨胀和收缩的影响，以保证结构的稳定性和安全性。
再次，设计荷载中的地震荷载也是非常重要的一种荷载。
地震荷载是由于地震引起的地面振动作用在建筑物上产生的，主要包括静力荷载和动力荷载。
静力荷载是指地震荷载作用下结构的静态变形和应力产生的结果，而动力荷载则是指地震引起的结构动态响应和振动。
此外，还要考虑各种附加荷载，如风荷载、雪荷载、震荡荷载等。
这些附加荷载是根据具体的设计要求和所在地的气候条件和环境等因素来确定的。
总之，设计荷载是建筑工程设计过程中非常重要的一步，它直接关系到结构的安全性和稳定性。
在设计荷载时，需要根据建筑物的功能和使用要求，合理选择和确定各种荷载及其组合方式，以确保结构的合理性和适用性。
设计荷载的准确确定对于结构的设计和施工具有重要意义，可以有效地提高建筑物的使用寿命和安全性。
因此，在设计荷载时，需要充分考虑各种因素，合理选择和确定荷载的大小和组合方式，以保证结构的设计和施工的合理性和安全性。
第三章 设计荷载
偶然作用: 指在设计基准期内不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的 作用，如地震力。
第一节 作用分类和作用代表值
铁路桥梁:
习惯于按作用性质和发生的几率来进行分类，将桥梁作 用分为:
主力(对应于公路桥的永久作用和一部分可变作用)、 附加力(对应于不包含在主力中的其他的可变作用) 特殊荷载(对应于偶然作用)。 我国公路、铁路桥梁的设计作用(荷载)分类分别见表3．1和表 3．2。比较两表，尽管公路、铁路规范对各种作用的分类及名称有 所不同，但基本上大同小异。
计算冲击力引起的连续梁正弯矩效应和剪力效应时，采用f1； 计算负弯矩效应时，采用f2 。
说明： （1）汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的 冲击系数采用0.3。 （2）钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱 桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡 胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲 击作用。 （3）填料厚≥50cm的拱桥、涵洞及重力式墩台不计 冲击。 （4）支座的冲击力按相应的桥
一、公路桥梁的作用,按其随时间变化的性质，分为:
永久作用(permanent action) 可变作用(variable action) 偶然作用(accidental action) 永久作用: 习惯上称为恒载(deadload)，是指在设计基准期内，其量值不随时间变化， 或其变化与平均值相比可忽略不计的作用，如结构重力。 可变作用: 指在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变化与平均值相比有不可忽 略的作用，如汽车、列车、人群荷载(习惯上称为活载，live load)。
G h
Bl0 γ
五、人群荷载
1、标准值：
注：
对跨径不等的连续结构，以最大 计算跨径为准。
kN/m2
第一篇 第三章 桥梁的设计荷载11
二、作用的取值
公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。 1. 永久作用应采用标准值作为代表值。 2. 可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、 频遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态设计及 按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值为可变作用的代表 值。正常使用极限状态按短期效应（频遇）组合设计时，应 采用频遇值为可变作用的代表值；按长期效应（准永久）组 合设计时，应采用准永久值为可变作用的代表值。 3 偶然作用取其标准值为代表值。
6 汽车荷载制动力
1）汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计 冲击力）计算，以使桥梁墩台产生最不利纵向力 的加载长度进行纵向折减。 一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准 值按本规范第4.3.1条规定的车道荷载标准值在加 载长度上计算的总重力的10%计算，但公路—Ⅰ级 汽车荷载不得小于165kN；公路—Ⅱ级汽车荷载不 得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力 标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍；同 向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行 驶四车道为一个设计车道的2.68倍。
V——设计行车速度(km/h);
2
R——曲线半径（m); 离心力的着力点在桥面以上1.2m处（公路桥）或轨顶面2m处（铁 路桥）；多车道时应考虑折减。
• 4、汽车荷载引起的土侧压力
G h Bl 0
5、 人群荷载
L
≤ 50米：
3.0千牛/平方米 L ≥ 150米： 2.5千牛/平方米 L=50~15原则 2.作用效应组合的分类
1.作用效应组合的原则
1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。 当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时，则应以不同方向的 最不利的作用效应进行组合。 2）当可变作用的出现对结构或构件产生有利影响时，该作用不 应参与组合。 3）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而 定，结构上的施工人员和施工机具均应作为临时荷载加以考虑。
第三章公式解释及例题
第三章：荷载组合计算公式如下：1、 由可变荷载控制组合时：112nG Gk Q Q k Qi ci Qik i S S S S γγγψ==++∑其中，S 可以带入荷载效应（或荷载设计值）（所谓的荷载效应是指弯矩、剪力、轴力等），G γ为永久荷载分项系数为1.2，Gk S 为永久荷载效应（或永久荷载）标准值，1Q k S 为第一可变荷载效应（或荷载）标准值（所谓的第一可变荷载是指所有可变荷载中，贡献最大的或者最不利的可变荷载，当可变荷载很多，无法判断时。
轮流取各可变荷载为第一可变荷载，并计算荷载效应S ，然后取大值），1Q γ为第一可变荷载的荷载分项系数为1.4（只有地震荷载时，Q γ为1.3，其余时候基本都为1.4），Qi γ为第i 个可变荷载的荷载分项系数，一般题目不告诉取1.4，ci ψ为第i 个可变荷载的荷载组合值，一般为0.7，如果有变化题目会告诉，Qik S 为第i 个可变荷载的标准值。
2、 有永久荷载控制组合时1nG Gk Qi ci Qik i S S S γγψ==+∑其中，G γ为永久荷载分项系数为1.35，其它系数同上面介绍例题：解题：1、 以可变荷载控制组合()1211221212141407122025140375140705253543G GK K KQ Q C K K Kq q q q G Q Q kN mγγγψ=++=++⨯=⨯+⨯+⨯⨯=............/()12212212121414091220251405251409037536375G GK K K Q Q C K K Kq q q q G Q Q kN mγγγψ=++=++⨯=⨯+⨯+⨯⨯=............/2、 以永久荷载控制组合()1231122121351407140913520251407052514090375372G GK K K Q C Q C K K Kq q q q G Q Q kN mγγγψψ=++=+⨯+⨯=⨯+⨯⨯+⨯⨯=............../ 比较三种情况取3372q kN m =./跨中弯矩为231160228M q l kN m ==..。
高层建筑结构第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
风荷载的特点:
与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用 更接近于静力，但建筑物的使用期限出现较大风力的 次数较多。 由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所 以风力大小的估计比地震作用大小的估计较为可靠。 而且抗风设计具有较大的可靠性。
3.2.2 风荷载的计算
0.45 0.55 0.30
0.50 0.60 0.35
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
（2）风压高度变化系数
z
风压高度变化系数应该根据地面粗糙度类别确定
地面粗糙度分类： A类：近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的 乡镇和城市郊区； C类：有密集建筑群的城市市区； D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区；
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
3.1 竖向荷载
3.2 风荷载
3.3 地震作用
3.4 温度作用 3.5 荷载效应组合
1
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
高层建筑结构主要承受竖向荷载和水平荷载。 恒荷载 1）竖向荷载 活荷载 2）水平荷载 地震作用 风荷载
与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构—— 1）竖向荷载效应远大于多层建筑结构；
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
地面粗糙度分类
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
第3章 高层建筑结构的荷载作用及其效应组合
（3）风荷载体型系数 s
①定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起 的压力(吸力)与原始风速算得的理论风压的比值。
②特点：风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的
第三章 设计荷载2
S ld = ∑ S Gik + ∑ ψ 2j S Qjk
i=1 j=1
m
m
说明： 说明： 可能同时出现的作用才能组合，实际不可能同时出现的， ①可能同时出现的作用才能组合，实际不可能同时出现的， 不组合。 不组合。 当可变作用对结构或构件有利时，不参与组合。 ②当可变作用对结构或构件有利时，不参与组合。 ③施工阶段作用效应的组合 ④多个偶然作用不同时参与组 可变作用不同时组合表
第四节
偶然作用
偶然作用 : 地震作用; 船只或漂流物（排筏等）撞击作用; 汽车撞击作用;
一、地震作用
定义：指地震时强烈的地面运动引起的结构惯性力， 定义：指地震时强烈的地面运动引起的结构惯性力，它是随机变化的动 力荷载，其值的大小决定于地震强烈程度和结构的动力特性（ 力荷载，其值的大小决定于地震强烈程度和结构的动力特性（频率与阻 尼等）以及结构或杆件的质量。 尼等）以及结构或杆件的质量。 抗震设防要求以地震时地面最大水平加速度的统计值——即地震 抗震设防要求以地震时地面最大水平加速度的统计值——即地震 —— 动峰值加速度确定。 动峰值加速度确定。
]
fd ≤
[f]
δ d ≤ [δ
]
正常使用极限状态作用效应组合（两种）
标准值效应与可变作用频遇值效应相组 （1）短期效应组合：为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组 ）短期效应组合：为永久作用标准值效应与可变作用频遇值 合，即对应于短暂状况的设计要求，例如预应力混凝土构件抗裂验算、裂 即对应于短暂状况的设计要求，例如预应力混凝土构件抗裂验算、 缝宽度验算、挠度验算等，其组合表达式为： 缝宽度验算、挠度验算等，其组合表达式为：
地震基本烈度与地震动峰值加速度系数的对应关系
第三章、荷载及荷载组合（已完）
第三章、荷载及荷载组合（已完）荷载钢结构设计中的荷载应按现⾏国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012采⽤；当房屋要求满⾜《门式刚架轻型房屋钢结构设计规范》GB51022-2015第1.0.2条时，风荷载及雪荷载可按照《门式刚架轻型房屋钢结构设计规范》GB51022-2015取值。
⼀、屋⾯荷载：作⽤在屋⾯结构上的荷载有：1、永久荷载：包括屋⾯、屋架和天窗架等结构重量，以及作⽤于屋架节点上的设备，管道⾃重等。
2、可变荷载：包括屋⾯均布活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载、吊车荷载等。
3、偶然荷载：其他意外事故产⽣的荷载。
⼆、屋⾯永久荷载（以下简称恒载）计算：如：0.6mm Seam-Lok75屋⾯板：……………………………………..0.0574kN/m2屋⾯檩条：………………………………………………………………….0.06 kN/m2100mm厚16kg/m 3玻璃丝保温棉…………………………….0.016 kN/m2屋⾯⽀撑等………………………………………………………………….0.01 kN/m20.45mmMC内板………………………………………………………….0.0379 kN/m2合计：0.1813 kN/m2设计取0.2 kN/m2当采⽤其他屋⾯时应根据实际情况计算屋⾯板、檩条、保温棉等的重量。
悬挂荷载等按照实际分布情况考虑。
三、屋⾯可变荷载（以下简称活载）计算：不上⼈屋⾯：对于主刚架取0.3 kN/m2（受荷⾯积⼤于60 m2的刚架）对于檩条取0.5 kN/m2上⼈屋⾯：按照使⽤要求确定，可取2.0 kN/m2四、风荷载计算基本风压：查荷载规范附录E.5五、雪荷载计算六、施⼯或检修荷载：设计屋⾯板和檩条时应考虑施⼯和检修集中荷载，其标准值取1.0kN.当施⼯荷载有可能超过上述荷载时，应按照实际情况取⽤，或加腋梁、⽀撑等临时设施承受。
七、积灰荷载：《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 5.4条：对屋⾯板和檩条，应考虑在屋⾯天沟、阴⾓、天窗挡风板内及⾼低跨处的荷载增⼤系数⼋、温度作⽤：门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度，应符合下列规定：1、纵向温度区段不宜⼤于300m;2、横向温度区段不宜⼤于150m；当有钢筋混凝⼟夹层结构且温度区段长度超过60m时，有柱间⽀撑且全部采⽤刚接时，应计算温度应⼒的作⽤。
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2. 计算方法
《土木工程概论》
（1）一般计算原则－静力法
将对地震结构产生作用的最大动荷 载用等效的静荷载来表示，按静力法 对结构进行内力分析。
《土木工程概论》
（2）确定地震“荷载”的方法－反应谱法
1）反应谱法： 利用单自由度体系在水平地震作用下质
σ ≤25° 30° 35° 40° 45° ≥50° μr 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
σ
§3. 风荷载
《土木工程概论》
1.基本风压
ω0 ＝v2/1630 ω0 即标准大气压情况下的基本风压。 v指空旷平坦地面上，离地20m高，频率
1/100取10min平均最大风速。不同地区
基本风压不同。
《土木工程概论》
2.吊车纵向水平荷载： 由大车运行时启动或制动产生的水平 惯性力引起，取决于制动轮轮压及与轨 道的摩擦系数。 T=0.1∑pmax,k 即：纵向水平荷载标准值等于一边 轨道上所有制动轮最大轮压之和的10％
3.吊车横向水平荷载：
《土木工程概论》
由小车'h dh
p'h dh
γ：储料密度 f ：摩擦系数
fp 'hdh p'v +dpv' fp'h dh
A，s：深仓截面面积和周长
在考虑动态作用时， p’v 和 p’h 应分 别乘
§6. 地震荷载
《土木工程概论》
1.基本概念 地震作用：地震时由于地面运动引起静 止结构产生的动力作用。 地震反应：地震作用下在结构中产生的 内力、变形和位移。
§1. 吊车荷载 §2. 雪荷载 §3. 风荷载 §4. 土压力 §5. 深仓中的储料荷载 §6. 地震荷载
§1. 吊车荷载
《土木工程概论》
1.吊车竖向荷载：
当小车吊有额定最大起重量开到大车某 一极限位置时，这侧的大车轮压为pmax,k， 另一侧大车轮压为pmin,k，两值可由吊车 产品手册得到，依次可求出吊车梁作用 于排架柱上的最大与最小竖向荷载。
E0
1γH 2
2
K
0
E0 ：距挡土墙底1/3H处 的压力
γ：墙后填土重度
K0 ：静止土压力系数
H 1/3H
《土木工程概论》
E0
§5.深仓中的储料荷载
《土木工程概论》
竖向及水平压力p’v ，p’h 的
计算
p'v
γA
(1
e
fks A
h
)
fks
p' h
γA
(1
e
fks h
A)
fs
dh
h
γAdh p'v A
《土木工程概论》
2.垂直建筑物的风荷载标准值 ωk＝βzμsμzω0 βz ：结构在z高度时的风振系数 μs ：风荷载体型系数 μz ：风压高度变化系数
§4. 土压力
1. 土自重应力 σcz=γz γ：土层天然重度 z：土层深度
《土木工程概论》
σcz=γz
z
2. 土侧向应力：挡土 墙后土的静止土压力
T=α(Q+Q1)g Q1 ：小车质量 Q：吊车额定起重量
α：横向水平荷载系数
软钩：取0.08～0.12
硬钩：取0.20
g：重力加速度
《土木工程概论》
4.每个排架多台吊车荷载组合 按多台吊车满载且同时处于最不利位 置计算，然后乘以折减系数。
（1）竖向荷载 对于单跨厂房，最多考虑2台吊车。 对于多跨厂房，最多考虑4台吊车。
第三章 工程荷载
《土木工程概论》
第一节 荷载概述
第二节 房屋建筑工程中几种常见荷载的 分析
第一节 荷载概述
《土木工程概论》
一 结构上的作用
（1）定义：使结构产生效应的原因
（2）直接作用与间接作用
直接作用——以力的形式直接作用 在结构上，即荷载。
间接作用——不以力的形式直接作 用在结构上，例如：地基变形、温度、 地震等。
（2）水平荷载 最多考虑2台吊车
5 吊车荷载为动力荷载：考虑动力系数
§2. 雪荷载
《土木工程概论》
1. 基本雪压：
单位水平面积上的雪重，取决于积雪 深度和积雪密度。
s0 ＝ρgh 2. 屋面积雪水平投影面上的标准值
sk＝μrs0 μr：屋面积雪分布系数 s0 ：基本雪压
《土木工程概论》
单跨双坡屋面积雪分布系数：
作用时，主导荷载取标准值，伴随荷载取 小于标准值的组合值。
《土木工程概论》
第一 承载能力极限状态设计表达式 （一）基本组合
❖基本组合：持久状况或短暂状况下永久荷
载与可变荷载效应组合。 基本组合承载能力极限状态设计表达式为：
系数含义
《土木工程概论》
R——结构构件抗力设计值； S——荷载效应组合设计值；
➢ 材料强度采用标准值而不用设计值，即材
料分项系数取为1.0。
➢ 荷载采用标准值而不用设计值，即荷载分
项系数γG及γQ取为1.0。
➢ 结构系数γd及设计状况系数ψ也均取为1.0。
按荷载效应的短期组合及长期组合分别验算。
《土木工程概论》
（一）短期组合
γ0Ss(Gk，Qk，fk，ak)≤c1
（二）长期组合
（二）偶然组合
《土木工程概论》
偶然状况下永久载荷、可变载荷与一种 偶然荷载效应的组合。
偶然荷载的分项系数取为1.0； 参与组合的某些可变荷载，可根据各
类建筑物设计规范的规定作适当折减。
《土木工程概论》
第二 正常使用极限状态设计表达式
➢ 正常使用极限状态验算的可靠度要求较低，
一般要求β=1.0∼2.0。
ψ——设计状况系数； γ0——结构重要性系数；
γd——结构系数；
系数含义
《土木工程概论》
γG、γQ——永久荷载、可变荷载分项系数； Gk、Qk ——永久荷载、可变荷载的标准值；
CG、CQ——永久荷载、可变荷载的荷载效应系数； R(· )——结构构件的抗力系数；
fc、fy——材料强度的设计值； ak——结构构件几何参数的标准值。
γ0Sl(Gk，ρQk，fk，ak)≤c2
c1、c2——结构的功能限值（裂缝宽度或挠度）； Ss(· )、Sl(· )——短期组合及长期组合时的功能函数；
fk——材料强度的标准值 ρ——可变荷载标准值的长期组合系数，参
照有关荷载规范规定及工程经验取用。
《土木工程概论》
第二节 房屋建筑工程中常见荷载分析
《土木工程概论》
二 荷载分类 （1）按时间变化（永久、可变、偶然） （2）按空间（固定、可动） （3）按对结构产生反应（静、动）
《土木工程概论》
三 荷载代表值 （1）标准值：结构在其设计基准期内，最
大荷载统计分部的特征值。 （2）准永久值：可变荷载在使用期内经常
达到和超过的值。 （3）组合值：两种或以上的可变荷载同时