第三章 荷载的统计分析
风荷载 的统计与分析
Undergraduate Course "Loads & Structural Design Methods"Project #3风荷载的基本原理与统计调查杨冬冬，陈钿渊，王富洋，董文晨，葛文泽，赵远征摘要：随着经济的发展，世界上出现了越来越多的高层、超高层建筑。
在对这些建筑进行设计时，结构的抗风设计占着极其重要的地位。
作为一种动荷载，作用到结构上时，风荷载将引发结构相应的动反应，使结构发生振动，这时需确定结构的最大动反应，以便做出合理的动力分析。
而作为一种可变作用，风荷载的统计规律与时间有关，需采用合适的随机过程概率模型（如平稳二项随机过程）进行描述，进而根据相应的统计数据确定风荷载的代表值和荷载系数，然后便可以应用结构动力学和结构可靠性的相关知识对建筑结构的抗风进行科学而又经济的设计了。
1.引言作为一种可变的动荷载，风荷载将引发结构很大的动反应。
因为其统计随机性，需应用平稳二项随机过程进行描述，然后经过统计，得到荷载的代表值和相应系数，进而对结构进行抗风设计。
2.风荷载的基本原理风是空气相对于地面的运动。
由于太阳对地球上大气加热和温度上升的不均匀性，从而在地球相同高度的两点之间产生压力差，这样，在不同压力差的地区产生了趋于平衡的空气流动，就形成了风。
从实测记录可以看出，可将风速看作为由两部分组成：第一部分是长周期部分，其周期大小一般在10min 以上，称为平均风；另一部分是短周期部分，是在平均风基础上的波动，其周期常常只有几秒至几十秒，称为脉动风。
平均风的变化周期远离一般结构物的自振周期，对结构的作用属于静力作用。
而脉动风的变化周期则与结构物的自振周期较为接近，对结构的作用属于随机的动力作用。
风对结构的作用作为静力风和动力风的共同作用，是一个随机作用。
A）平均风描述地面的摩擦对空气水平运动产生阻力，从而使气流速度减慢。
该阻力对气流的作用随高度的增加而减弱，当超过了某一高度之后，就可以忽略这种地面摩擦的影响，气流将沿等压线以梯度风速流动，称这一高度为大气边界层高度。
荷载的统计分析2012
x ui exp exp ln N exp i x ui i ln N exp exp i
1.17
(2-11)
2 荷载的统计分析
对比式(2-12)与式(2-11)，参数uT i 间的关系为：
i 1.2826i
i ui 0.5772i
T与ui
、
uT ui i ln N
(2-13a)
(2-13b)
T i
1.19
FT ( x) 均值 μ T 、 标准差σ T 与参数uT 、α T的关 系式仍为式(2-10)的形式。
1.22
(2-15)
SC max( SC1 , SC 2 SCn )
2 荷载的统计分析
2.2荷载效应组合规则
1.23
图2.2
3个不同荷载的组合
2 荷载的统计分析
2.2荷载效应组合规则
图2.2为3个荷载随机过程，按Turkstras规则 组合的情况。显然，该规则并不是偏于保守的，因 为理论上还可能存在着更不利的组合。 这种组合规则比较简单，并且通常与当一种荷 载达到最大值时产生失效的观测结果相一致。近年 来，对荷载效应方面的研究表明，在许多实际情况 下，“Turkstras组合规则”是一个较好的近似方 法。
2 荷载的统计分析
ch2 荷载的统计分析
1.1
2 荷载的统计分析
本章内容
• 2.1荷载的概率模型
• 2.2荷载效应组合规则
• 2.3常遇荷载的统计分析
• 2.4荷载的代表值
•习题
1.2
2 荷载的统计分析
2.1荷载的概率模型
荷载与结构设计方法荷载的统计分析
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7.1 荷载的概率模型
2）随机过程的几个概念 （1）样本函数 Qi(t)
在一个确定的设计基准期T内，对荷载随机过程作一次连续观测 (如对某地的风压连续观测1年)，所获得依赖于观测时间的数据
（2） 随机过程 R(t)—Q(t),t0,T表示
一组（大量）样本函数Q1(t)、Q2(t)、…… Qn(t)的总称
按照上述平稳二项随机过程模型及其转化关系，也可以直接由任意
时点荷载概率分布的统计参数推求设计基准期T内荷载概率分布的统计
参数，即建立FT(x)与 Fi(x)统计参数的关系
1） Fi(x)为正态分布
Fi x
x
1
2π i
exp
y
i
2
2 i
2
dy
若已知设计基准期T内荷载的平均变动次数为N，可以证明
f (x)dx 1
求 P(0 X )
4
1
f (x)dx
2aΒιβλιοθήκη cosxdx1
2
a 2
P(0 X )
4
1
cos
xdx
2
4 02
4
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例 设随机变量X具有概率密度
求：（1）常数a；（2）
解
（3）X的分布函数F(x)
（1）由概率密度的性质可知
所以 a＝1/2
ln X
1 ln 2
1
2 X
ln X
ln
1
2 X
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7.1 荷载的概率模型
一、随机过程的基本概念
工程结构荷载与可靠度设计原理知识点
工程结构荷载与可靠度设计原理知识点荷载：由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力，如重力、土压力、水压力、风压力。
效应：结构的内力、位移、变形、应力、应变、裂缝、速度、加速度等。
作用：将能使结构产生效应的各种因素称为作用。
直接作用：直接作用在各种结构上的各种荷载。
间接作用：能够引起结构内力，变形效应的非直接作用因素，如地震、温度变化、基础不均匀沉降。
作用的分类：随时间的变异分：永久作用、可变作用、偶然作用。
随空间位置的变异：固定作用、可变作用。
结构的反应分类：静态作用、动态作用。
注：1.严格意义上讲，只有直接作用才能称为荷载。
2.土压力、风压力和水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力也是荷载。
3.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降为间接作用。
4.直接作用和间接作用都能引起结构效应。
雪荷载：单位面积地面上积雪的自重。
基本雪压：指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。
（基本雪压是针对地面上的积雪荷载定义的）雪重度是一个随时间和空间变化的量。
最大雪深和最大雪重度不同时出现。
屋面血压影响因素:风、屋面形式、屋面散热。
汽车荷载：包括车辆荷载和车道荷载。
汽车荷载：考虑车的排列方式，以集中荷载形式作用于车轴位置。
车道荷载：不考虑车的排列方式，等效为均布荷载。
公路桥涵上的车辆荷载有车列荷载和车道荷载两种形式。
风压：当以一定速度向前运动遇到阻碍时，对阻碍物产生的压力。
基本风压：按规定的高度、地貌、时距、等量测的风速所确定的风压称为基本风压。
基本风压规定：1.标准高度：10m2.地貌:空旷平坦3.公称风速时距：10min4.最大风速的样本时间：1年5.基本风速的重现期：一般为几十年横向风风力系数：注：1.我国现行《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012规定基本风压的标准高度为10m。
2.地面越粗糙，风速变化越慢，梯度风高度越高；反之，风速变化越快，梯度风高度越小。
结构设计常用荷载统计
结构设计常用荷载统计结构设计是指通过应用力学原理，对建筑、桥梁、机器等工程结构进行设计和计算，以保证结构在使用过程中能够承受各种内外力的作用而不发生破坏。
在结构设计中，荷载是指施加在结构上的外力，包括静载和动载两种。
常用荷载统计是对结构设计过程中所需考虑的各种荷载进行统计和计算的方法，以确定合适的结构尺寸和强度。
在常用荷载统计中，PKPM建模是一种非常实用的方法。
PKPM是中国建筑学会编制的一种通用结构分析和设计软件，包括各种结构类型的分析和设计模块。
通过使用PKPM软件，设计师可以根据具体工程情况，选择适当的荷载统计方法，并进行计算和分析。
以下是一些常用的荷载统计方法：1.自重荷载：指结构本身的重力作用在结构上的荷载。
自重荷载的计算通常根据结构材料的密度和尺寸进行估算。
2.活载：指施加在结构上的可变荷载，包括人员、家具、设备等在结构上通过的荷载。
活载的大小和分布通常根据建筑物的用途和规模进行确定。
3.风载：指结构在强风作用下承受的荷载。
风载荷载的大小和分布通常根据当地的气象条件和建筑物的高度等因素进行估算，并且可以采用气象数据和风洞试验的结果进行修正。
4.地震荷载：指结构在地震作用下承受的荷载。
地震荷载的大小和分布通常根据地震烈度、设计地震参数、场地类别等因素进行估算，并且可以采用地震响应谱法进行计算。
5.温度荷载：指结构在温度变化作用下承受的荷载。
温度荷载的大小和分布通常根据结构材料的线膨胀系数和温度变化范围进行估算。
以上是常用的荷载统计方法，PKPM建模软件可以根据具体工程情况和设计要求，进行相应的荷载统计和计算。
通过合理的荷载统计，设计师可以确定合适的结构尺寸和强度，保证工程结构在使用过程中具有足够的安全性和可靠性。
荷载的统计分析
q1(ti) q2(ti) q3(ti)
q1(t) q2(t) q3(t)
T t
0
t=ti
二、平稳二项随机过程 假定： 建筑结构设计基准期T=50年 荷载一次持续施加于结构上的时段长度=T/r，即将T分为r个相等的时段
在每一时段上荷载出现的概率p，不出现的概率q（q=1-p）
在每一时段上，荷载出现时，其幅值是非负随机变量，且在不同时段上 其概率分布函数FQ(x)相同 不同时段上荷载幅值随机变量是相互独立的，且与在时段 上是否出现 荷载无关
2、民用楼面活荷载 持久性活荷载 Li ~ 楼面上在某个时段内基本保持不变的荷载,如住宅内的家具、物 品、工业房屋内的机器、设备和堆料等。
Li
0
T
t
荷载一次出现的持续时间 =T/5 设计基准期内的时段数
T/ =5
在每一时段内出现的概率 p=1
临时性活荷载 Lr(t)-楼面上偶然出现短期荷载，如聚汇的人群、维修 时工具和材料的堆积、室内扫除时家具的集聚等。
=p Fi(x)+q 1
= p Fi(x)+(1-p) =1- p [1- Fi(x) ]
设计基准期内最大荷载QT的概率分布函数FT(x)
FT x PQT x Pmax Qt x, t T
j 1
r
P Qt j x, t j
第六章
荷载的统计分析
内 容 提 要
第一节 荷载的概率模型 一、随机过程的几个概念 二、平稳二项随机过程 三、荷载统计分析 四、几种主要荷载的统计分析结果 第二节 荷载的各种代表值 一、标准值 二、荷载准永久值 三、荷载组合值 四、荷载频遇值 第三节 荷载效应和荷载组合 一、荷载效应 二、荷载效应组合
荷载与抗力的统计分析幻灯片PPT
一、荷载按随时间的变化情况
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荷载与抗力的统计分析
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二、荷载的概率模型
各种荷载具有随机性质，一般与时间参数有关， 在数学上可采用随机过程概率模型来描述。
平稳二项随机过程概率模型： 永久荷载、楼面活荷载、风荷载、雪荷载、公路及桥梁
四、荷载的随机变量概率模型
1、 概率模型的转化 QTm 0taxTQ(t)
随机过程概率模型
随机变量概率模型
FQ xPQtx,t
PQt0PQtxQt0 PQt0PQtxQt0
pFQxq11p1FQx
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荷载与抗力的统计分析
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Changsha University of Science & Technology
内容
➢荷载的概率模型 ➢荷载的统计分析方法 ➢常用荷载的统计分析结果 ➢荷载效应及荷载效应组合 ➢抗力的不确定性 ➢抗力的概率模型
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荷载与抗力的统计分析
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②楼面短暂性活荷载Lr(t)
Lr (t)
F L r(x)ex p ex p x0 .0 1 .2 1 7 6 L 4 k L k
p1,r1
Lr 0.237Lk
Lr 0.162Lk
o
Lr (t)
F L rT(x)ex p ex p x0 .0 1 .2 3 7 6 L 8 k L k
盈建科全部荷载统计
盈建科全部荷载统计【实用版】目录一、盈建科荷载统计概述二、盈建科荷载统计的具体方法三、盈建科荷载统计的应用案例四、盈建科荷载统计的优点和局限性正文一、盈建科荷载统计概述盈建科荷载统计是一种针对结构工程中荷载的统计分析方法。
它可以对结构工程中的各种荷载进行系统地分析和计算，从而得到一个比较完整的荷载统计结果。
在结构工程设计中，正确地进行荷载统计是非常重要的，因为它直接影响到设计的结果和结构的安全性。
二、盈建科荷载统计的具体方法盈建科荷载统计的方法主要包括以下几个步骤：1.收集和整理荷载数据：在进行荷载统计之前，首先要收集和整理结构工程中所有可能的荷载数据。
这些数据可以来自于各种不同的来源，如设计图纸、施工记录等。
2.确定荷载的分类：根据荷载的性质和特点，将其分为不同的类别。
常见的荷载分类有永久荷载、可变荷载、偶然荷载等。
3.计算荷载的代表值：对于每一类荷载，需要计算其代表值。
代表值通常是荷载的均值或中值，它可以反映荷载的一般水平。
4.计算荷载的统计值：根据荷载的代表值，可以计算出荷载的统计值。
常见的荷载统计值有均值、中值、众数等。
5.分析荷载的分布：对荷载的统计值进行分析，可以得到荷载的分布情况。
这有助于了解荷载的分布规律，为设计提供参考。
三、盈建科荷载统计的应用案例盈建科荷载统计在实际应用中有很多案例，下面是一些典型的应用案例：1.桥梁结构设计：在桥梁结构设计中，正确地进行荷载统计是非常重要的。
可以通过盈建科荷载统计方法，对桥梁结构中的永久荷载、可变荷载和偶然荷载进行系统地分析和计算，从而得到正确的设计结果。
2.高层建筑结构设计：在高层建筑结构设计中，盈建科荷载统计方法同样可以发挥重要的作用。
通过对建筑结构中的各种荷载进行系统地分析和计算，可以得到正确的设计结果，保证结构的安全性。
四、盈建科荷载统计的优点和局限性盈建科荷载统计方法在实际应用中具有很多优点，如计算精度高、可靠性好等。
但是，它也存在一些局限性，如计算过程较为复杂、需要大量的数据支持等。
第三章 风荷载
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13
➢ 二、顺风向风荷载标准值
垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算： 当计算主要承重结构时：P61
（3-25）
查表
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14
1、风压高度变化系数 μz
风速会受到地面建筑物的摩擦而减小，风速随离地面高度增加而
增大，通常认为在离地面高度300m~550m时，风速不再受地面粗糙度
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20
迎风面墙受压力
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21
屋顶受吸力
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22
侧墙受吸力
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23
背风面墙受吸力
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24
单层双坡屋面房屋各个面上的风力分布
垂直指向建筑物表面的产生压力 垂直离开建筑物表面的产生吸力
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25
当风流经房屋时，对房屋的不同部位会产生不同的效果。有压力也有吸力。 空气流动还会产生涡流，对房屋局部会产生较大的压力或吸力。
➢ 二、顺风向风荷载标准值
垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算： 当计算主要承重结构时：P61
《建筑结构荷载规范》
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33
3、顺风向风振系数 βz
风对建筑物的作用是不规则的，风力随风速的紊乱变化而不停的改变。这 使得建筑物在风的作用下会产生振动效应（风振）。
参考国外规范及我国建筑工程抗风设计和理论研究的实践情况，对于结构 基本自振周期T ＞ 0.25s的各种高耸结构，以及对于高度大于30m且高宽比大于 1.5的高柔房屋，由风引起的结构振动比较明显，设计中应考虑风振的影响。 P56
为了实用性考虑，《建筑结构荷载规范2012》给出了39项不同类型建筑物的 结构体型及其体型系数μs ，这些都是根据国内外的试验资料和国外规范中的建议 性规定整理而成，当建筑物与表中列出的体型类同时可参考应用。
建筑结构中的荷载分析方法
建筑结构中的荷载分析方法建筑结构的设计和施工需要考虑各种外部力的作用，这些力被称为荷载。
荷载的准确分析对于保证建筑结构的安全性和可靠性至关重要。
因此，建筑工程师需要掌握荷载分析的方法和技巧。
以下将介绍几种常用的荷载分析方法。
一、静力分析法静力分析法是建筑结构中最基本也是最常用的荷载分析方法之一。
在这种方法中，假设结构处于平衡状态，通过平衡条件和力的平衡方程，求解物体所受外力和内力的大小和方向。
该方法适用于简单结构，如梁、柱等。
二、弹性分析法弹性分析法是基于弹性理论的一种荷载分析方法。
弹性分析法通过假设结构材料具有线性弹性行为，而进行荷载分析。
这种方法适用于较为复杂的结构，如桥梁、高层建筑等。
通过使用有限元法或弹性理论，计算结构中的应力和变形，从而确定结构的安全性。
三、动力分析法动力分析法是一种基于结构动力学理论的荷载分析方法。
这种方法考虑了结构动力行为，如地震、风等荷载作用下的结构响应。
通过使用结构动力学方程和数值计算方法，预测结构的振动、应力和变形，评估结构的可靠性和抗震能力。
该方法广泛应用于地震设计和大跨度结构的设计。
四、概率分析法概率分析法是一种基于概率论的荷载分析方法。
这种方法通过对不确定性因素进行统计和随机分析，提供了结构的可靠性评估。
概率分析法适用于荷载的随机性很大的情况，如风荷载、雨水荷载等。
通过概率分析法，可以得出结构的可靠性指标，指导设计和施工。
总结建筑结构中的荷载分析方法包括静力分析法、弹性分析法、动力分析法和概率分析法。
这些方法在不同的情况下具有不同的适用性，可以根据具体的项目需求选择合适的方法。
荷载分析的准确性和可靠性对于保证建筑结构的安全性和稳定性至关重要，建筑工程师应具备相应的分析能力和专业知识，确保结构的设计和施工达到预期要求。
以上是建筑结构中的荷载分析方法的相关介绍。
希望能对读者在建筑结构设计和施工方面有所帮助。
通过合理选择和应用荷载分析方法，能够提高建筑结构的设计质量和施工效率，保障人们的生命财产安全。
工程力学中的荷载分析如何进行？
工程力学中的荷载分析如何进行？在工程力学领域，荷载分析是一项至关重要的任务。
它就像是建筑大厦的基石，只有对荷载进行准确而全面的分析，才能确保工程结构的安全性、稳定性和可靠性。
那么，究竟如何进行工程力学中的荷载分析呢？让我们一起来深入探讨。
荷载，简单来说，就是作用在结构上的力或者其他因素。
这些荷载可能来自于重力、风、地震、温度变化、人群活动等等。
荷载分析的第一步，就是要明确有哪些荷载会作用在我们所研究的结构上。
重力荷载是最常见也是最基本的一种。
它包括结构自身的重量以及结构上所承载的物体的重量。
计算重力荷载时，需要准确地知道结构材料的密度和各个部分的尺寸。
例如，对于一根钢梁，我们需要知道它的长度、截面形状和尺寸，以及钢材的密度，才能计算出它所承受的重力。
风荷载是另一个重要的因素，特别是对于高层建筑、桥梁等结构。
风的作用会在结构表面产生压力和吸力。
风荷载的大小取决于风速、风向、结构的形状和周围环境等因素。
为了确定风荷载，工程师通常会参考相关的风荷载规范，并通过风洞试验或者数值模拟来获取准确的数据。
地震荷载对于位于地震活跃区域的结构来说是不可忽视的。
地震会产生地面运动，从而对结构施加水平和竖向的力。
地震荷载的分析需要考虑地震的强度、频谱特性、结构的自振周期以及阻尼等因素。
通常会采用反应谱分析或者时程分析等方法来评估结构在地震作用下的响应。
除了上述这些常见的荷载，还有温度荷载。
当结构所处的环境温度发生变化时，由于材料的热胀冷缩，会在结构内部产生应力。
例如，在桥梁中，温度的变化可能导致桥面板的伸缩，如果这种伸缩受到约束，就会产生温度应力。
在确定了各种可能的荷载之后，接下来就是对这些荷载进行分类和组合。
荷载可以分为永久荷载（如结构自重）、可变荷载（如风荷载、人群荷载）和偶然荷载（如地震荷载）。
在进行结构设计时，需要根据不同的情况对这些荷载进行组合，以考虑最不利的荷载工况。
对于荷载的分布和传递，也是荷载分析中的关键环节。
结构力学第三章 风荷载
09年8月9日迫近中国的台风莫拉克，18时30分由霞浦进入福建，登陆时中心附近 最大风力有12级（33米/秒）。随着莫拉克迫近，浙江同福建两省共疏散接近100万人，
7万多艘船回港避风。浙江苍南县的降雨量超过 250毫米。
· 在8月10日05时30分，中央气象局解除台风警报并在10分钟后发布豪雨特报。 · 在8月11日凌晨减弱为热带低气压。
静 寻常鱼船略摇动 鱼船张帆时可随风移行2-3km/h 鱼船渐觉簸动,随风移行5-6km/h 鱼船满帆时倾于一方 鱼船缩帆(即收去帆之一部) 鱼船加倍缩帆,捕鱼需注意风险 鱼船停息港中,在海上下锚 近港鱼船皆停留不出 汽船航行困难 汽船航行颇危险 汽船遇之极危险 海浪滔天
静、烟直上 烟能表示风向,但风向标不能转动 人面感觉有风,树叶有微响,风向标能转动 树叶及微枝摇动不息,旌旗展开 能吹起地面灰尘和纸张,树的小枝摇动 有叶的小树摇摆,内陆水面有波 大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞困难 全树摇动,迎风步行感觉不便 微枝折毁,人向前行感觉阻力甚大 烟囱顶部及平瓦移动,小屋有损
名称
浪高(m) 一般 最高
— 0.1 0.3 1.0 1.5 2.5 4.0 5.5 7.5 10.0 12.5 16.0 —
m/s
0-0.2 0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8～10.7
静风 软风 轻风 微风 和风 清劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风
— 0.1 0.2 0.6 1.0 2.0 3.0 4.0 5.5 7.0 9.0 11.5 14.0
热带气旋按中心附近地面最大风速划分为四个等级
名称 台风 （Typhoon） 强热带风暴 (Severe tropical storm) 热带风暴 (Tropical storm) 热带低压 (Tropical depression) 属性 最大风速出现＞32．6 米/秒，也即 12 级以上（64 海里 /小时或以上） 最大风速出现 24．5-32．6 米/秒，也即风力 10-11 级 （48-63 海里/小时） 最大风速出现 17． 2-24． 米/秒， 4 也即风力 8-9 级 （34-47 海里/小时） 最大风速出现＜17． 米/秒， 2 也即风力为 6-7 级 （22-33 海里/小时）
3高层建筑结构荷载3
0.8+1.2/n1/2
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3. 2 风荷载
（2）群体风压体型系数 ） 对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时， 对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡 的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。 的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。 高层规程》规定，当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时， 《高层规程》规定，当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜 考虑风力相互干扰的群体效应。 考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干 扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定， 扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞 试验确定。 试验确定。 （3）局部风压体型系数 ） 在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时， 在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，要采用局部风荷载 体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等强度和构件连接强度。 体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等强度和构件连接强度。 檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时， 檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风 荷载体型系数不宜小于2.0 设计建筑幕墙时，应按有关的标准规定采用。 2.0。 荷载体型系数不宜小于2.0。设计建筑幕墙时，应按有关的标准规定采用。
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3.1.2 活荷载
4、施工活荷载 、 施工活荷载一般取 1.0~1.5kN/m2。 对高层建筑结构，计算活荷载产生的内力时， 对高层建筑结构，计算活荷载产生的内力时，可不考 虑活荷载的最不利布置。高层民用建筑楼面活载不大， 楼面活载不大 虑活荷载的最不利布置。高层民用建筑楼面活载不大， 一般为1.5 ~2 kN/M2，只占全部竖向荷载的 一般为 ，只占全部竖向荷载的10% ~ 15%，当活载较大时，为简化计算，可按活荷载满 ，当活载较大时，为简化计算， 布进行计算， 布进行计算，然后将这样求得的梁跨中截面和支座截面 的放大系数。 弯矩乘以 1.1~1.3 的放大系数。 活载——按荷载规范取。 按荷载规范取。 活载 按荷载规范取
荷载统计计算范文
荷载统计计算范文荷载统计是指在结构工程中对各种荷载进行统计和计算，以确定结构的强度和稳定性。
荷载统计是结构设计的重要环节，对于确保结构的安全性和经济性至关重要。
下面将介绍荷载统计的基本概念、计算方法和应用。
一、基本概念1.荷载：指在结构上作用的外部力或力矩。
2.荷载统计：指根据结构的设计要求和使用条件，对各种荷载进行统计和计算。
3.荷载类别：根据作用效应的不同，荷载可以分为静荷载、动荷载和温度荷载等。
4.荷载组合：不同荷载之间可能同时作用于结构，为了考虑实际工况的多变性，需要对不同荷载进行组合计算。
二、计算方法荷载统计的计算方法包括静荷载计算和动荷载计算两种。
1.静荷载计算：静荷载统计是指在结构上作用的恒定力和变动力的统计计算。
静荷载的计算包括活荷载、恒荷载、风荷载、雪荷载等。
活荷载是指结构在使用情况下作用于结构的可变荷载，如人员、家具、设备等。
恒荷载是指结构自身重量及其他固定的荷载，如墙体、屋盖、地板等。
风荷载是指由大气中流动气体（主要是风）对结构产生的作用力，包括静风荷载和动风荷载。
雪荷载是指降雪对结构产生的作用力，通常根据地区的气候条件和降雪量进行计算。
2.动荷载计算：动荷载统计是指在结构上作用的变动力的统计计算。
动荷载的计算包括地震荷载和振动荷载等。
地震荷载是指地震波对结构产生的作用力，通常通过地震动力学分析进行计算。
振动荷载是指机械设备、交通工具等对结构产生的振动作用，通常通过振动工程学分析进行计算。
三、应用荷载统计是结构设计的基础，通过合理的荷载统计可以确定结构的强度和稳定性，确保结构在使用过程中不会发生失稳、破坏等问题。
荷载统计还可以用于评估结构的使用寿命和可靠性，并为结构的修复、加固提供依据。
在实际工程中，荷载统计广泛应用于建筑、桥梁、船舶、飞机等结构设计中。
合理的荷载统计可以为结构设计提供准确的荷载信息，为结构的安全运行提供保障。
总之，荷载统计是结构设计的重要环节，通过对各种荷载的统计和计算，可以确定结构的强度和稳定性。
结构工程中的荷载分析方法
结构工程中的荷载分析方法在结构工程中，荷载分析是一个非常重要的环节。
荷载分析的目的是确定结构所承受的各种力的大小和方向，以保证结构的安全性和稳定性。
荷载分析方法的选择和应用对于设计出安全可靠的结构至关重要。
本文将介绍几种常用的荷载分析方法。
1. 静力分析法静力分析法是最为常见的荷载分析方法之一。
它基于力的平衡原理，将结构看作静止的，仅考虑外力和结构本身的重力。
通过平衡方程和受力分析，可以计算出结构的内力和变形情况。
静力分析法适用于简单的结构，如梁、柱等。
但对于复杂的结构，静力分析法可能无法满足精确的计算需求。
2. 动力分析法动力分析法是基于结构的振动特性进行荷载分析的方法。
它考虑结构在受到外力作用时的动力响应，包括结构的振动频率、振型和振幅等。
动力分析法适用于考虑地震、风荷载等动力荷载的结构。
通过模拟结构在不同荷载下的振动响应，可以评估结构的安全性和稳定性。
3. 有限元分析法有限元分析法是一种数值计算方法，通过将结构离散成有限个小单元，利用数值计算方法求解结构的受力和变形情况。
有限元分析法可以处理复杂的结构和非线性问题，如大变形、接触、材料非线性等。
它是目前结构分析中最常用的方法之一。
有限元分析法需要进行模型的离散化和边界条件的设定，准确的模型和边界条件对结果的精度有很大影响。
4. 统计分析法统计分析法是一种基于概率和统计理论的荷载分析方法。
它考虑荷载的随机性和变异性，通过概率统计方法对荷载进行分析和计算。
统计分析法适用于考虑荷载变化范围较大的结构，如桥梁、塔楼等。
通过统计分析法，可以评估结构在不同荷载下的可靠性和安全性。
综上所述，结构工程中的荷载分析方法有静力分析法、动力分析法、有限元分析法和统计分析法等。
不同的荷载分析方法适用于不同的结构和荷载情况。
在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的荷载分析方法，并结合实际计算和试验验证，确保结构的安全可靠性。
荷载分析方法的选择和应用需要专业知识和经验的支持，是结构工程设计中不可或缺的一环。
第三章 荷载的统计分析
第三章 荷载的统计分析作用(action): 使结构产生应力与变形的外部因素直接作用:施加在结构上的集中力或分布力，如自重、风压、雪压、人员及设备重等.习惯上称之为荷载间接作用:引起结构外加变形和约束变形的原因，如温度、地震等3.1荷载分类3.1.1按随时间的变异分类永久荷载：在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值之比可以忽略不计．如结构自重、土壤最终重量形成的土压力、预加应力等．可变荷载：在设计基准期内量值随时间而变且其变化与平均值之比不能忽略，如使用或居住荷载（人员、设备、家具等）以及风、雪等，偶然荷载：在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短．如撞击、爆炸、某地区罕遇的龙卷风等．3.1.2按随空间的变异分类固定荷载：在结构上具有固定分布的荷载．如结构自重、结构上的固定设备荷载等．自由荷载：在结构上一定范围内可以任意分布的荷载．如风、雪以及人员、家具等．3.1.3按结构的反应特点分类静态荷载：使结构产生的加速度可忽略不计．如永久荷载、家具、稳定风压等，动态荷载：使结构产生不能忽略不计的加速度．如设备振动、脉动风压等．3.1.4按有无界限值分类有界荷载：具有明显的上界和（或）下界值（具有已知限值）．如水坝静水压力、桥梁上火车的静载效应等。
无界荷载：无明显的上界值和下界值（不具有已知限值）．3.2荷载的概率模型3.2.1荷载的随机过程模型问题提出：β算法的需要荷载的随机过程模型：平稳二项随机过程荷载变动的周期性 简单，便于工程应用永久荷载：特点：在设计基准期[0，T]内必然出现，量值不随时间而变．样本函数图形：一平行于时间轴的直线可变荷载：持久性楼面活荷载：家具、设备、办公用品、文件资料及正常使用情况下人员体重等。
特点：在整个设计基准期[0，T]内必然出现且每次出现均持续较长时间。
样本函数图形：根据我国对办公楼及住宅用户搬迁情况调查统计分析，每次搬迁后的平均持续使用时间约为10年，故可取τ＝10。
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第三章 荷载的统计分析作用(action): 使结构产生应力与变形的外部因素直接作用:施加在结构上的集中力或分布力，如自重、风压、雪压、人员及设备重等.习惯上称之为荷载间接作用:引起结构外加变形和约束变形的原因，如温度、地震等3.1荷载分类3.1.1按随时间的变异分类永久荷载：在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值之比可以忽略不计．如结构自重、土壤最终重量形成的土压力、预加应力等．可变荷载：在设计基准期内量值随时间而变且其变化与平均值之比不能忽略，如使用或居住荷载（人员、设备、家具等）以及风、雪等，偶然荷载：在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短．如撞击、爆炸、某地区罕遇的龙卷风等．3.1.2按随空间的变异分类固定荷载：在结构上具有固定分布的荷载．如结构自重、结构上的固定设备荷载等．自由荷载：在结构上一定范围内可以任意分布的荷载．如风、雪以及人员、家具等．3.1.3按结构的反应特点分类静态荷载：使结构产生的加速度可忽略不计．如永久荷载、家具、稳定风压等，动态荷载：使结构产生不能忽略不计的加速度．如设备振动、脉动风压等．3.1.4按有无界限值分类有界荷载：具有明显的上界和（或）下界值（具有已知限值）．如水坝静水压力、桥梁上火车的静载效应等。
无界荷载：无明显的上界值和下界值（不具有已知限值）．3.2荷载的概率模型3.2.1荷载的随机过程模型问题提出：β算法的需要荷载的随机过程模型：平稳二项随机过程荷载变动的周期性 简单，便于工程应用永久荷载：特点：在设计基准期[0，T]内必然出现，量值不随时间而变．样本函数图形：一平行于时间轴的直线可变荷载：持久性楼面活荷载：家具、设备、办公用品、文件资料及正常使用情况下人员体重等。
特点：在整个设计基准期[0，T]内必然出现且每次出现均持续较长时间。
样本函数图形：根据我国对办公楼及住宅用户搬迁情况调查统计分析，每次搬迁后的平均持续使用时间约为10年，故可取τ＝10。
取设计基准期为50年，则有：临时性楼面活荷载：临时性物品堆放、人员临时聚集等。
特点：在设计基准期内平均出现的次数多，但持续时段较短（几小时、几天等）．在每一时段内出现的概率小．样本函数图形：实用样本函数图形：来源：的精确数据的取得较为困难，故从实用出发，偏安全取10年时段的荷载最大值为统计对象。
上图所示脉冲波为每10年（一个时段）中出现的若干脉冲波中最大者风、雪荷载：特点：类似于临时性楼面活荷载。
实用上取年最大值为统计对象。
实用样本函数图形：3.2.2荷载的随机变量模型问题的提出：第二章所述结构可靠度近似分析方法均建立在随机变量模型的基础上，要应用其进行结构可靠度分析与设计，须将荷载的随机过程模型转换为随机变量模型。
转换原理：取设计基准期[0，T]内荷载的最大值来代表荷载．即：0≤t≤T的概率分布函数：(3-4)(3-8)确定原理：釆用数理统计方法定。
分布拟合检验方法：k-s法、法统计参数确定方法：矩法各类荷载的：恒载的任意时点概率分布函数 及统计参数：正态分布～恒载标准值，可取为设计尺寸乘标准容重．民用楼面持久性活荷载任意时点概率分布函数 及统计参数：①办公楼 极值Ⅰ型建筑结构荷载规范规定的活荷载标准值②住宅 极值Ⅰ型民用楼面临时性活荷载10年时段最大值概率分布函数 及统计参数：①办公楼 极值Ⅰ型②住宅 极值Ⅰ型年最大风载概率分布函数及统计参数：①不按风向时 极值Ⅰ型②按风向时 极值Ⅰ型建筑结构荷载规范规定的风荷载标准值年最大屋面雪荷载概率分布函数及统计参数：极值Ⅰ型各地区在当地一般空旷平坦地面上统计所得的平均“三十年一遇”的最大雪压值．各类荷载设计基准期最大荷载概率分布函数及统计参数1．确定原理根据前述给出的各类荷载任意时点概率分布函数利用式(3-4),(3-8)即可求出设计基准期最大荷载的概率分布函数和有关的统计参数。
2．恒荷载 正态分布因其 利用公式 有：统计参数见前述。
3．民用楼面持久性活荷载 极值Ⅰ型对民用楼面持久性活荷载 利用公式(3-8)可得：①办公楼②住宅4．民用楼面临时性活荷载 极值Ⅰ型对10年时段民用楼面临时性活荷载，可取 ，利用公式(3-8)可得：①办公楼②住宅5．风载 极值Ⅰ型近似认为年最大风近似认为年最大风载每年出现一次，则对50年设计基准期 利用公式(3-8)可得：①不按风向②按风向6．雪荷载 极值Ⅰ型类似于风荷载，取 有：存在的问题：这些统计参数为20世纪80年代初期获得．现今这些统计参数可能已发生改变。
3.3荷载效应组合1．荷载效应：荷载引起的结构或结构构件的反应如内力、变形等。
对线弹性结构，荷载与荷载效应间存在下述线性关系：荷载效应系数。
例：一均布荷载q作用下的简支梁，其跨中弯矩为 此处为 一般而言，应为随机变量．但其变异较q的变异小很多．故实用上常取 为常量．2. 荷载效应组合背景：建筑结构在其工作寿命期内常须承受多种荷载的同时作用。
荷载是时间的函数，荷载效应也应是时间的函数．也可用随机过程来描述。
因此，对承受多种荷载作用的结构，其极限状态方程可表为：．(3-43)式中R——结构抗力．可取作随机变量。
第i种荷载的荷载效应．随机过程；种荷载的综合荷载效应．随机过程．由第二章知，现行可靠度分析方法是建立在随机变量模型的基础上，若要采用其进行结构可靠度分析，须将随机过程S(t)转换为随机变量．利用第3.2节所述转换原理，有：在时域[0，T]内S(t)的最大值．随机变量。
用 代替式 的S(t)，有：显然，若能确定 的概率分布，则利用第二章所述可靠度分析方法可容易确定结构可靠指标，这即引出荷载效应组合的概念．荷载效应组合问题实质即为综合荷载效应 最大值概率分布的确定问题简单作法：取小概率事件，偏安全但太浪费。
3. JCSS组合模型基本假定①荷载Q(t)是等时段的平稳随机过程．②荷载Q(t)与荷载效应S(t)间满足线性关系，③设计基准期为50年④不考虑互斥随机荷载的组合．仅考虑在[0，T]内可能相遇的各种可变荷载的组合并结合经验判断以确定相遇的荷载种类．⑤当一种荷载取设计基准期最大荷载或时段最大荷载时，其他参与组合的荷载仅在该最大荷载的持续时段内取相对最大荷载，或取任意时点荷载．组合形式设n种荷载参与组合，第i种荷载 在设计基准期T内的总时段数为将各种荷载的总时段数 从小到大排列，即取任一种荷载 在设计基准期内的最大荷载效应与其他种荷载效应进行组合，根据假定⑤可得n种荷载效应组合值...第i种荷载效应 的任意时点随机变量；第i种荷载效应的持续时段长度，即：例 设有三种荷载，每种荷载的时段数分别为：试给出其荷载组合形式．解：因根据式 可得：三种组合的示意图见下图：4. 综合荷载效应的分布函数背景：可靠指标β的求法：→ β→ (j=1,……..n)结构可靠指标：显然，要求，必须知的分布函数的分布函数：根据式 为n项随机变量之和．对式 中的随机变量及 (i>j), 采用式 可求得其分布函数分别为：及若假定构成的n个随机变量相互独立，则可得 的分布函数 为：式中 卷积运算．5．建筑结构常规荷载效应组合民用建筑5种常规荷载：恒载 持久性楼面活载 临时性楼面活载风载 雪载5种常规荷载均可用平稳二项随机过程来描述．若取设计基准期为50年，则它们的总时段数分别为：此5种常规荷载的综合荷载效应分布函数可表为：与上式对应的荷载组合形式可表为：若交换风荷载和雪荷载的组合次序，又可得：式中， 的效应；任意时点持久性楼面活荷载Li的效应；设计基准期内最大持久性楼面活荷载 的效应；年时段最大临时性楼面活荷载 的效应；设计基准期内最大临时性楼面活荷载 的效应；年最大风荷载 的效应；设计基准期最大风荷载 的效应；年最大雪荷载 的效应；年时段最大雪荷载 的效应；设计基准期内最大雪荷载 效应；年时段最大风荷载 的效应。
考虑到地区及建筑类型等的不同，上述5种荷载不一定均同时出现，如无雪地区，可不必考虑雪载组合，有雪地区，在设计基准期内最大风荷载与最大雪荷载均同时出现的概率太小等，可得14种常见荷载效应组合：①无雪地区②不考虑风载③仅考虑恒载与楼面活载④仅考虑恒载与风载⑤仅考虑恒载与雪载3.4荷载的代表值荷载代表值：对结构进行极限状态验算时采用的荷载值．荷载代表值类型：标准值、频遇值、组合值与准永久值．标准值针对永久荷载及可变荷载而言，频遇值、组合值及准永久值则仅针对可变荷载．①标准值荷载标准值：设计基准期内在结构上可能出现的最大荷载值它是进行结构设计时采用的荷载基本代表值．荷载的其他代表值均可以标准值为基础换算得到．对结构进行承载能力极限状态以及正常使用极限状态验算时均要使用荷载标准值。
确定方法： 分位值法 重现期法分位值法：一设计基准期内在结构上可能出现按一定概率取作设计基准期内荷载最大值概率分布 的某一分位数．即设计基准期内荷载最大值小于的概率。
重现期法：根据荷载值的重现期确定标准值。
重现期算式：来源：设的重现期(return period)为 ，即为 年一遇的荷载值．则在荷载年分布中可能出现大于的概率为：因：故：又因：取有代入式(3-4) ：因按分位值法：故有：②频遇值频遇值：设计基准期内在结构上时而出现的较大可变荷载值．它是对结构进行正常使用极限状态按频遇组合设计时所采用的可变荷载代表值．确定方法：按超越持续期定 按超越频率定根据可变荷载超越频遇值的持续期来确定，即：是设计基准期内在结T——设计基准期；可变荷载达到或超过频遇值的总持续时间．根据可变荷载超越频遇值的频率或以基准期T时间的平均上跨阈率不超过规定值来确定．即：平均上跨阈率（或超越频率）上跨阈率限值（或超越频率限值）；频遇值与标准值关系：频遇值频遇值系数，小于1。
取值见建筑结构荷载规范．③准永久值准永久值：设计基准期内在结构上经常出现的可变荷载值。
它是对结构进行正常使用极限状态按准永久组合和频遇组合设计时所采用的可变荷载代表值。
确定方法：按超越持续期定可变荷载达到和超过准永久值的总持续时间，准永久值与标准值关系：准永久值准永久值系数，小于1。
取值见建筑结构荷载规范．显然，准永久值为总作用期限较长的可变荷载值，对结构进行正常使用极限状态按准永久组合设计时采用可变荷载准永久值，其主要原因是考虑结构的徐变效应。
④组合值组合值：结构承受两种或两种以上可变荷载时，对结构进行承载能力极限状态按基本组合设计与正常使用极限状态按标准组合设计时使用的可变荷载代表值。
当结构上作用有两种或以上的可变荷载时，它们均同时以标准值作用于结构的概率极小．故当采用各荷载标准值进行荷载组合时，应对某些可变荷载的标准值进行折减．这即产生了可变荷载组合值的概念．组合值值与标准值关系：组合值可变荷载组合值系数，小于1。