第2章荷载
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第二章 结构上的荷载及其取值
速样本 ● 对年10min平均最大风速作统计分析，得出重现期 的基本风速v0 ● 重现期取值：一般结构及高层围护结构取50年， 特别重要或对风荷载较敏感的高层结构取100年
●基本风压w0
贵阳 厦门 南宁 香港 台 湾
全国基本风压分布图（局部，单位：kN/m2）
●基本风压w0
全国各城市的50年一遇基本风压和雪压（部分）
对于平坦或稍有起伏的地形
风压高度变化系数μz（部分）
离地面或海 平面高度 （ m）
地面粗糙度类别
●风压高度变化系数μz
对于山峰和山坡
z B z
z B 1 ktg 1 2.5 H
B z A H
2
k：山峰3.2 山坡1.4
B C
d1 d2
某城市风荷载统计资料
概率密度函数
频率 密度
全概率： P
平均值： E X
-
f x dx 1
f x xdx
对称轴
均方值： EX
2
f x x 2 dx
反弯点
离散系数：
随机变量x
方差： E X
悬挂吊车
电动葫芦
单梁桥式吊车
双梁桥式吊车
壁行吊车（实腹悬臂）
壁行吊车（桁架悬臂）
◆吊车荷载标准值
●吊车竖向荷载标准值 ●吊车纵向水平荷载标准值 ●吊车横向水平荷载标准值
Pmin
Pmax Q2
Pmax、Pmin 0.1ΣPmax T Q Q2 g
Pmin T
T Q1
T
T
K
Pmax
●基本风压w0
贵阳 厦门 南宁 香港 台 湾
全国基本风压分布图（局部，单位：kN/m2）
●基本风压w0
全国各城市的50年一遇基本风压和雪压（部分）
对于平坦或稍有起伏的地形
风压高度变化系数μz（部分）
离地面或海 平面高度 （ m）
地面粗糙度类别
●风压高度变化系数μz
对于山峰和山坡
z B z
z B 1 ktg 1 2.5 H
B z A H
2
k：山峰3.2 山坡1.4
B C
d1 d2
某城市风荷载统计资料
概率密度函数
频率 密度
全概率： P
平均值： E X
-
f x dx 1
f x xdx
对称轴
均方值： EX
2
f x x 2 dx
反弯点
离散系数：
随机变量x
方差： E X
悬挂吊车
电动葫芦
单梁桥式吊车
双梁桥式吊车
壁行吊车（实腹悬臂）
壁行吊车（桁架悬臂）
◆吊车荷载标准值
●吊车竖向荷载标准值 ●吊车纵向水平荷载标准值 ●吊车横向水平荷载标准值
Pmin
Pmax Q2
Pmax、Pmin 0.1ΣPmax T Q Q2 g
Pmin T
T Q1
T
T
K
Pmax
第二章：混凝土结构荷载及设计方法
结构设计原理
第2章
2.2.3 结构抗力（R）
定义：结构抵抗作用效应的能力，称为结构抗力。
结构的功能函数： Z=R-S 式中，R——结构构件抗力，它与材料的力学指标及材料用量有关； S——作用(荷载)效应及其组合，它与作用的性质有关。 R和S均可视为随机变量，Z为复合随机变量，它们之间的运算规则 应按概率理论进行。 当Ｚ>０时，结构能够完成预定的功能，处于可靠状态。 当Ｚ<０时，结构不能完成预定的功能，处于失效状态。 当Ｚ=０时，即R=S结构处于临界的极限状态，称为极限状态方程。 保证结构可靠的条件Z=R-S＞0，是一非确定性的问题。只有用概 率来加以解决。
结构设计原理
第2章
§2.2
结构上的作用、作用效应与结构抗力
2.2.1 结构上的作用
1. 定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、 裂缝的因素，都称为结构上的作用。
2. 分类：
直接作用：荷载； 间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、 地震等。
结构设计原理
第2章
§2.2
荷载
2.2.1 荷载分类
结构设计原理
第2章
§2.1.2 结构的极限状态及其分类
定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就 不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的状 态称之为该功能的极限状态。
结构极限状态的分类
承载能力极限状态：超过这一极限状态时结构将发 生破坏、倒塌或失稳等现象。
正常使用极限状态：超过这一极限状态时结构将出 现过大的变形，开裂或过宽的裂缝，钢筋严重锈蚀 ，混凝土腐蚀、风化、剥落等现象。
结构设计原理
钢结构教研室 庞辉
结构设计原理
第2章
第二章
课件-第2章-试验荷载与加载方法
1
3
2
4重
5
物 堆
1-试 件
放 2-重
1
集物
杠杆加载法
6 中 3-支 1-试件；2-重物；3-支座；
荷座
2 5
载 4-支 试墩
验
4-支墩；5-荷载盘；6-分 配梁支座；
7-分配梁；8-加载支点；
2.5 液压加载法
目前结构试验中最常用的加载方法； 可适用于静、动载试验，吨位可大、可小； 优点：利用油压使液压千斤顶产生较大的荷载，试验 操作安全方便。
作用在结构物上的几种动荷载
对于研究结构在各种荷载下的动力反应，需通过专门的 激振设备再现各种实际动荷载。2-1b—2-1d。
作用在结构物上的几种动荷载
动力反应主要指振幅、频率、加速度、动应力。
第2章 试验荷载与加载方法
2.1 试验荷载概论
伪静力试验 对结构施加反复循环荷载的方法，近似模拟地震作用，获 得结构的非弹性荷载-变形特性。。
试验荷载的加载方法有很多，一般都通过加载设备产生，加 载设备有许多种类，有重物、液压、气压、机械和电液伺服 加载系统以及与它们相匹配的各种试验装置等。
思考：我们实验室有哪些加载设备？它们属于什么加载系统
第2章 试验荷载与加载方法
2.2 重物加载法
重物加载是利用物体本身的重量施加在结构上作为荷载。 试验室内可采用的重物有专门制作的标准铸铁砝码、混凝 土立方试块、水箱等； 现场试验可以就地取材如砖、砂、石、袋装水泥等建筑材 料，或废构件、钢锭等。
电液伺服阀是电液伺服加载 系统中的核心元件，它直接 安装于液压作动器上。
电信号指令
液压油输出量
第2章 试验荷载与加载方法
（3）控制系统
液压控制器 控制液压源的启动和关闭
第2章 建筑结构的受力
2.1 结构上的荷载
2.1 结构上的荷载
永久荷载——主要是指结构自重、土压力、水位不变 时的水压力等，惯称恒载。 特点是：在结构使用期间，荷载值大小不随时间变 化、或其变化与荷载平均值相比可以忽略。 可变荷载——主要是指楼(屋)面活荷载、风荷载、雪 荷载、水位变化的水压力、吊车荷载、屋面灰荷载 （工业厂房中）、地震作用等，惯称活荷载。 特点是：在结构使用期间，荷载的位置或大小随时 间而变化，是结构使用期间可能存在也可能不存在 或移动的荷载。 建筑结构设计中仅考虑恒载和活荷载。
2.2 建筑结构构件及其受力状态
• 5.桁架 桁架——由上弦杆、下弦杆和腹杆组成的平面或空 间承重构件。在屋盖中使用时，通常称作屋架。 桁架按外形分为： 三角形桁架、梯形桁架、折线 形桁架、平行弦桁架、拱形桁架等。 桁架材料：一般采用钢筋混凝土和钢材。 特点： 屋面荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉力或 压力，属于简单受力，能充分发挥材料的强度。 当结构跨度较大时，用桁架取代梁可以减轻自重， 节约材料，但桁架的制作较梁复杂。
2.1 结构上的荷载
荷载组合
• 在各种荷载组合中总是出现的唯一荷载就是永久 重力荷载，即重力对建筑构造的影响，必须把其 他的荷载加在这种荷载上。其他的荷载在特定时 刻可能起作用也可能不起作用，因此会产生无数 个荷载组合。例如： • 荷载组合1：永久重力荷载+所有楼板上的可变重 力荷载 • 荷载组合2：永久重力荷载+特定方向上的风荷载 （或水平地震作用） • 荷载组合3：永久重力荷载+某些楼板上的可变重 力荷载+永久温度荷载
永久重力荷载某些楼板上的可变重力荷载永久温度荷载21结构上的荷载1某一种荷载组合可能对结构的某一部分造成最大的影响而另一种荷载组合可能在结构的另一部分造成最大的影响因此可能会出现一种以上的最不利荷载组合
第2章试验荷载与加载方法
❖ 2.7．试件支承装置。
❖
第二章荷载与加载
第2章 试验荷载与加载
❖ 重点：重物加载，液压加载的分类，液压系
统，液压加载器荷载的标定，荷载支承装置，
荷载传递装置，试件支承装置。
❖ 难点：动荷加载方法
❖ 1．熟练掌握重物加载，液压加载的分类，液
压系统，液压器荷载的标定。
❖
❖
❖
❖
❖
❖
❖
❖
2.10.3 试验台座
板式试验台座：
RC板或PC板（厚板），由结构自重和刚度来平衡所施
加的荷载。
槽式试验台座：加载点可沿台座纵向移动，但由于地脚螺丝
较松，不适用于动力荷载试验。
地脚螺丝式试验台座：可适用于静力试验和动力试验，但试
件就位灵活性差，螺丝受损后修复困难。
箱式试验台座：
♦ 特点：承载力高、刚度大、台座空间利用率高，但
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 2.10.3
❖
❖
❖
试验台座
抗弯大梁式台座和空间桁架式台座：
♦ 适用于中小型构件试验，跨度短、荷载小；
♦ 特点：自平衡式，对支座和支承条件无要求。
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 2.10.3
❖
试验台座
抗弯大梁式
台式支座：
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 对铰支座的基本要求（课本P58－59）
❖ ♦ 必须保证结构在支座处能自由转动；
❖ ♦ 必须保证结构在支座处力的传递；
❖ ♦ 构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度；
❖ ♦ 滚轴长度，一般取为试件支承处截面宽度；
❖ ♦ 滚轴直径，可按表选用，并进行强度验算。
❖
第二章荷载与加载
第2章 试验荷载与加载
❖ 重点：重物加载，液压加载的分类，液压系
统，液压加载器荷载的标定，荷载支承装置，
荷载传递装置，试件支承装置。
❖ 难点：动荷加载方法
❖ 1．熟练掌握重物加载，液压加载的分类，液
压系统，液压器荷载的标定。
❖
❖
❖
❖
❖
❖
❖
❖
2.10.3 试验台座
板式试验台座：
RC板或PC板（厚板），由结构自重和刚度来平衡所施
加的荷载。
槽式试验台座：加载点可沿台座纵向移动，但由于地脚螺丝
较松，不适用于动力荷载试验。
地脚螺丝式试验台座：可适用于静力试验和动力试验，但试
件就位灵活性差，螺丝受损后修复困难。
箱式试验台座：
♦ 特点：承载力高、刚度大、台座空间利用率高，但
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 2.10.3
❖
❖
❖
试验台座
抗弯大梁式台座和空间桁架式台座：
♦ 适用于中小型构件试验，跨度短、荷载小；
♦ 特点：自平衡式，对支座和支承条件无要求。
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 2.10.3
❖
试验台座
抗弯大梁式
台式支座：
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 对铰支座的基本要求（课本P58－59）
❖ ♦ 必须保证结构在支座处能自由转动；
❖ ♦ 必须保证结构在支座处力的传递；
❖ ♦ 构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度；
❖ ♦ 滚轴长度，一般取为试件支承处截面宽度；
❖ ♦ 滚轴直径，可按表选用，并进行强度验算。
2 结构的荷载和作用
22
第二十二页，共四十七页。
地震 震 (dìzhèn) 害
23
第二十三页，共四十七页。
地震造成的破碎带，引起地表沉陷、隆起(lónɡ qǐ)、裂缝、液化等地表破坏
24
第二十四页，共四十七页。
局部地形改观(gǎiguān)引起铁轨
变形
25
第二十五页，共四十七页。
汶
萨
川
尔
地
瓦
震
多
(dì
(sà
zhè
短，量值可能很大。
例如：地震作用、爆炸力、船只(chuánzhī)或漂流物撞击力等。
【思考】施工荷载、设备及家具自重属于何种作用？
6
第六页，共四十七页。
2、按随空间位置的变异(biànyì)分类
（1）固定(gùdìng) 作用 ——在结构上出现的空间位置固定不变，但其量值可能具有随机
性。 例如：结构自重(zìzhòng)、固定设备自重(zìzhòng)、屋顶水箱重量等。
砂粒的振动(zhèndòng)
砂土液化(yèhuà)试验
28
第二十八页，共四十七页。
承载力不足(bùzú)
变形(biàn xíng)过大
29
第二十九页，共四十七页。
座落在活断层上的一座二层小学(xiǎoxué)教学楼被完全摧 毁
30
第三十页，共四十七页。
楼房底层空旷，结构(jiégòu)不合理，房屋整体倾斜，二楼成了一
34
第三十四页，共四十七页。
常用(chánɡ yònɡ) 术语
92%的地震发生在地壳中，
其余的发生在地幔上
部。
地球内部发生地震的地方叫震源(zhènyuán)； 震源深度
震源在地面上的投影点称为(chēnɡ wéi)震中； 震中距
第2章 荷载试验
载荷试验
反力系统 除重物加荷装置外，其它加荷装置均需反力系统配套。 载荷试验的反力可由重物、地锚或地锚与重物联合提供。然 后再与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内（如探坑或 探槽）进行载荷试验时，可以利用围岩提供所需要的反力。 锚固式反力系统中，地锚个数应确保有足够的抗拔力， 以免试验中间被拔起。反力梁亦应有足够的刚度。
载荷试验
选择承压板尺寸时，可根据地基土质情况，强度低变形大 的土层宜采用大尺寸的承压板，强度高变形小的土层则采用小 尺寸的承压板。一般情况下，可参照下面的经验值选取： （1）对于软土、新近沉积土和人工填土，或用载荷试验 确定黄土湿陷性时，承压板尺寸不应小于0.50 ㎡ ； （2）对于一般粘性土地基，常用0.25-0.5 ㎡的承压板； （3）对于碎石类土，承压板直径（或宽度）应为最大碎 石直径的10～20倍；
载荷试验 2.1 概述
2.1.1 载荷试验方法 载荷试验（P1ate Load Test，简称PLT）： 是在现场通过一定面积的刚性承压板向地基逐级施加荷载， 测定天然地基、单桩或复合地基的沉降随荷载的变化，借以确 定地基土的承载能力和变形特征的现场试验。 国内平板载荷试验主要技术要点依不同的规范所要求不一 样： 《岩土工程勘察规范》 《建筑地基基础设计规范》 《岩土静力载荷试验规程》
承压板的刚度要求容易达到，可采用加肋的厚钢板、铸 铁板、混凝土板或钢筋混凝土板，常用的是加肋钢板。无论 选用什么样材质的承压板，都要求承压板具有足够的刚度、 板底平整光滑、板的尺寸中心和传力重心一致、搬运和安装 方便，在使用过程中不易变形。
承压板的形状有圆形和方形的两种，也有根据试验的具 体要求采用矩形承压板。
坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图（撑壁式和平洞式）
第2章 荷载
•
动荷载是指短时间，量值发生较大变化的荷载，对于结构会产生冲击作用
效果，多数动荷载由重力于运动速度共同产生。
2.1.3力学计算的荷载简化 集中荷载
•集中荷载是指荷载作用的范围相对于结构的尺度来讲很小，可以忽 略为一个点作用的荷载，集中荷载对于结构产生不连续的作用。集
中荷载可以直接进行力学计算。
分布荷载
一抗震参数计算结构弹性层间侧移角，使其不超限值，并采取相
应的构造措施，满足第二水准烈度要求。 2. 采用第三水准烈度为参数计算结构的弹塑性层间侧移角，使之小
于规定的限值，并采取相应的构造措施，满足第三水准烈度要求。
• 通常来讲，地震烈度低于六度时，不会对于永久性建筑物形成较 大破坏。
•
因此，我国规范规定，以六度为建筑设计基本设防标准。
概率分布原理
• 统计发现，任一种活荷载均符合概率 正态分布规律 。
出 现 概 率
μ
规律：较大与较小的荷载出现概 率低，常规荷载出现概率高 荷载平均值为μ 均方差为σ
σ
σ
荷载标准值Qk
μ +1.645σ
荷载值
常规荷载范围，保证率95%
意外荷载范围，失效率5%
2.2 荷载取值
2.2.2 荷载特征值的确定
可变荷载组合值＝可变荷载标准 值×荷载组合值系数ψ C 荷载组合值系数可由《荷载规范》 查得
可变荷载频遇值
可变荷载在设计基准期内在结构上偶而 出现的较大荷载，称为可变荷载频遇值。其 具有持续时间较短或发生次数较少的特点。
可变荷载频遇值＝可变荷载标准 值×荷载频遇值系数ψ f
荷载频遇值系数可由《荷载规范》
征风的研究，并采用航空技术，以风洞试验的方式对于区 域模拟规划进行调整。
第02章结构上的荷载及其取值.
定义
在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其值很大且持续时间很短的荷载
特点
• 设计基准期内可能不出现 • 一旦出现量值很大，持续时间很短
类型
• 爆炸力 • 撞击力
2018/10/13
地震是间接作用 = 偶然作用 偶然荷载
11
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
2.2.2 按空间位置的变异分类
三级
重要的房屋
次要房屋
破坏后果不严重
3
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
同一建筑物内各种构件宜与整个结
构采用相同的安全等级
升一级：额外费用少，减少破坏 降一级：该构件破坏不影响整个结构 或相邻构件
安全等级在设计中体现
结构重要性系数0 重要性系数取值
安全等级一级：0=1.1；安全等级二级： 0=1.0；安全等级三级：0=0.9。
2.3 永久荷载代表值
验算极限状态所采用的量值 单位重 量变异 尺寸变异 标准值Gk或gk 为代表值 变异较大时
2018/10/13
永久荷载
平均值 最大值（上限） 最小值（下限） 一般取平均 值为标准值
对结构有利取下限
14
对结构不利取上限
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
自重线荷载标准值 gk=单位体积自重截面面积
地基变形、混凝土收缩、焊接 变形、温度变化、地震等作用
7
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
2.2.1 按随时间的变异分类
可变荷载 荷 载 永久荷载
偶然荷载
2018/10/13 8
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其值很大且持续时间很短的荷载
特点
• 设计基准期内可能不出现 • 一旦出现量值很大，持续时间很短
类型
• 爆炸力 • 撞击力
2018/10/13
地震是间接作用 = 偶然作用 偶然荷载
11
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
2.2.2 按空间位置的变异分类
三级
重要的房屋
次要房屋
破坏后果不严重
3
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
同一建筑物内各种构件宜与整个结
构采用相同的安全等级
升一级：额外费用少，减少破坏 降一级：该构件破坏不影响整个结构 或相邻构件
安全等级在设计中体现
结构重要性系数0 重要性系数取值
安全等级一级：0=1.1；安全等级二级： 0=1.0；安全等级三级：0=0.9。
2.3 永久荷载代表值
验算极限状态所采用的量值 单位重 量变异 尺寸变异 标准值Gk或gk 为代表值 变异较大时
2018/10/13
永久荷载
平均值 最大值（上限） 最小值（下限） 一般取平均 值为标准值
对结构有利取下限
14
对结构不利取上限
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
自重线荷载标准值 gk=单位体积自重截面面积
地基变形、混凝土收缩、焊接 变形、温度变化、地震等作用
7
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
2.2.1 按随时间的变异分类
可变荷载 荷 载 永久荷载
偶然荷载
2018/10/13 8
化学工业出版社《建筑结构设计原理》第二版课件—李章政
第二章 荷载
度，东经101.9度）
32
建
筑 2008年中国地震情况
结
构
时间
地点
震级
概 8月30日20时 新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古 5.6 级 震 ， 震 源 深
论 46分
自治州和静县（北纬42.7度，东 度约10公里 经83.9度）
8 月 30 日 16 时 四川省攀枝花市仁和区、凉山 6.1 级 震 ， 震 源 深
16
建
筑 风速
结
构 概
由于摩擦作用，风速随离地面高度不同而
论 变化，离地面越近，风速越小。
风速与地貌、高度等有关
17
建
筑 风级、风压
结
构 风级：风的大小
概 论
0~12级
风压：风在以一定速度向前运动时，对阻碍物产生的压力
w 1 v2
2
w – 风压； – 空气密度；v – 风速
18
建
筑 结
分布荷载 分布作用在一定面积或长度上的荷载
如风、雪、自重等荷载
9
建
筑 荷载的分类
结
构
按结构的动力反应
概
论
静载
静力荷载的数量、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，因而可以忽略惯性力的影响
动载
动力荷载是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
建 筑 结 构 概 论
奈尔维作品——罗马奥林匹克小体育馆
“结构工程师也是建筑工程师”，两类人才的素质统一 到一个人身上。如意大利的奈尔维（P.L.Nervi）和西班牙的托 罗哈（E.Torroja）就是这种人。
建
筑
结
构
32
建
筑 2008年中国地震情况
结
构
时间
地点
震级
概 8月30日20时 新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古 5.6 级 震 ， 震 源 深
论 46分
自治州和静县（北纬42.7度，东 度约10公里 经83.9度）
8 月 30 日 16 时 四川省攀枝花市仁和区、凉山 6.1 级 震 ， 震 源 深
16
建
筑 风速
结
构 概
由于摩擦作用，风速随离地面高度不同而
论 变化，离地面越近，风速越小。
风速与地貌、高度等有关
17
建
筑 风级、风压
结
构 风级：风的大小
概 论
0~12级
风压：风在以一定速度向前运动时，对阻碍物产生的压力
w 1 v2
2
w – 风压； – 空气密度；v – 风速
18
建
筑 结
分布荷载 分布作用在一定面积或长度上的荷载
如风、雪、自重等荷载
9
建
筑 荷载的分类
结
构
按结构的动力反应
概
论
静载
静力荷载的数量、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，因而可以忽略惯性力的影响
动载
动力荷载是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
建 筑 结 构 概 论
奈尔维作品——罗马奥林匹克小体育馆
“结构工程师也是建筑工程师”，两类人才的素质统一 到一个人身上。如意大利的奈尔维（P.L.Nervi）和西班牙的托 罗哈（E.Torroja）就是这种人。
建
筑
结
构
第二章 行车荷载分析
一般整车形式的客、货车车轴分为前轴和后轴。绝大部分 车辆的前轴为二个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总重力 的三分之一。
汽车的后轴有单轴、双联轴和三联轴等几种形式。大部分 汽车后轴由双轮组组成。目前，在我国公路上行驶的货车 的后轴轴载，一般在60~130kN范围内。
第二章 行车荷载分析
路面结构设计对车辆的交通荷载调查与设计参数分析，根据 不同车辆轴型上的轴组和轮组类型可分为7类，如表2-1所示：
2.车道系数 ： 为设计车道上大型客车和货车数量占该方向 上大型客车和货车交通量的比例。设计断面交通量乘以方向 系数和车道系数即为设计车道的交通量。 3. 车辆类型分布系数：为某一类车型占2类~11类车辆总数的 百分比，反映交通的组成。
车道系数与车辆类型分布系数应按三个水平确定：改建路 面结构设计时采用水平一；新建路面结构设计时采用水平 二或水平三。 水平一：应根据现场交通观测资料统计设计方向不 同车 道上 车辆的数量，确定车道系数； 水平二：可采用当地的经验值； 水平三：可采用表2-6的推荐值。
我国现行沥青路面设计规范，采用沥青混合料层层底拉应变和永久变 形量，无机结合料稳定层层底拉应力，路基顶面竖向压应变等设计控 制指标。轴载换算时，则分别考虑了与这些指标对应的当量轴载换算 方法。水泥混凝土路面设计规范，采用水泥混凝土面层板底面的弯拉 应力为指标的当量轴载换算方法。
第二章 行车荷载分析
第二章 行车荷载分析
车辆类型分布系数： 水平一：应根据交通观测资料分析2类~11类（大型客车
和货车类）车型所占的百分比，得到车辆类型分布系数； 水平二：可根据交通历史数据或经验数据按表2-5确定公 路TTC分类，采用该TTC分类车辆类型分布系数当地经验 值；
水平三：根据交通历史数据或经验数据按表2-5确定公路 TTC分类，采用2-7规定车辆类型分布系数。
汽车的后轴有单轴、双联轴和三联轴等几种形式。大部分 汽车后轴由双轮组组成。目前，在我国公路上行驶的货车 的后轴轴载，一般在60~130kN范围内。
第二章 行车荷载分析
路面结构设计对车辆的交通荷载调查与设计参数分析，根据 不同车辆轴型上的轴组和轮组类型可分为7类，如表2-1所示：
2.车道系数 ： 为设计车道上大型客车和货车数量占该方向 上大型客车和货车交通量的比例。设计断面交通量乘以方向 系数和车道系数即为设计车道的交通量。 3. 车辆类型分布系数：为某一类车型占2类~11类车辆总数的 百分比，反映交通的组成。
车道系数与车辆类型分布系数应按三个水平确定：改建路 面结构设计时采用水平一；新建路面结构设计时采用水平 二或水平三。 水平一：应根据现场交通观测资料统计设计方向不 同车 道上 车辆的数量，确定车道系数； 水平二：可采用当地的经验值； 水平三：可采用表2-6的推荐值。
我国现行沥青路面设计规范，采用沥青混合料层层底拉应变和永久变 形量，无机结合料稳定层层底拉应力，路基顶面竖向压应变等设计控 制指标。轴载换算时，则分别考虑了与这些指标对应的当量轴载换算 方法。水泥混凝土路面设计规范，采用水泥混凝土面层板底面的弯拉 应力为指标的当量轴载换算方法。
第二章 行车荷载分析
第二章 行车荷载分析
车辆类型分布系数： 水平一：应根据交通观测资料分析2类~11类（大型客车
和货车类）车型所占的百分比，得到车辆类型分布系数； 水平二：可根据交通历史数据或经验数据按表2-5确定公 路TTC分类，采用该TTC分类车辆类型分布系数当地经验 值；
水平三：根据交通历史数据或经验数据按表2-5确定公路 TTC分类，采用2-7规定车辆类型分布系数。
路面工程第02章行车荷载
第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质§2-1行车荷载汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。
汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因。
因此，为了保证设计的路基路面结构达到预计的功能，具有良好的结构性能，首先应对行驶的汽车作分析。
包括汽车轮重与轴重的大小与特性；不同车型车轴的布置；设计期限内，汽车轴型的分布以及车轴通行量逐年增长的规律；汽车静态荷载与动态荷载特性比较等。
一、车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。
客车又分为小客车，中客车与大客车。
小客车自身重量与满载总重都比较轻，但车速高，一般可达120km/h，有的高档小车可达200km/h以上；中客车一般包括6个坐位至20个坐位的中型客车；大客车一般是指20个坐位以上的大型客车包括铰接车和双层客车，主要用于长途客运与城市公共交通。
货车又分为整车、牵引式拖车和牵引式半拖车。
整车的货厢与汽车发动机为一整体；牵引式拖车的牵引车与拖车是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的拖车、有时可以拖挂两辆以上的拖车；牵引式半拖车的牵引车与拖车也是分离的，但是通过铰接相互联接，牵引车的后轴也担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上。
货车总的发展趋向是向大吨位发展，特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后，货车最大吨位已超过40-50吨。
汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴重作为荷载标准，在道路上行驶的多种车辆的组合中，重型货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小，有时可以不计。
但是在考虑路面表面特性要求时，如平整性，抗滑性等，以小汽车为主要对象，因为小车的行驶速度高，所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。
二、汽车的轴型无论是客车还是货车，车身的全部重量都通过车轴上的轮子传给路面，因此，对于路面结构设计而言，更加重视汽车的轴重。
第二章 行车荷载
道路上行驶的汽车轴载与通行次数可以按照等效 原则换算为某一标准轴载的当量通行次数， 原则换算为某一标准轴载的当量通行次数，我国 水泥混凝上路面设计规范和沥青路面设计规范均 选用双轮组单轴轴载100kN作为标准轴载（BZZ作为标准轴载（ 选用双轮组单轴轴载 作为标准轴载 100）。 ）。
轮迹横向分布
8
17
加州承载比(CBR) 三、加州承载比(CBR)
加州承载比是早年由美国加利福尼亚州 （California ）提出的一种评定士基及路面 材料承载能力的指标。 材料承载能力的指标。承载能力以材料抵 抗局部荷载压人变形的能力表征， 抗局部荷载压人变形的能力表征，并采用 高质量标准碎石为标准， 高质量标准碎石为标准，以它们的相对比 值表示CBR值。 值表示 值 CBR试验设备有室内试验与室外试验两种。 试验设备有室内试验与室外试验两种。 试验设备有室内试验与室外试验两种
分散相—粗集料 分散相 粗集料 沥青混合料（粗分散系） 沥青混合料（粗分散系） 分散介质—砂浆（细 分散介质 砂浆（ 砂浆 分散系） 分散系） 分散相—细集料 分散相 细集料 分散相—填料 分散相 填料
分散介质—沥青胶结 分散介质 沥青胶结 微分散系） 物（微分散系） 分散介质—沥青 分散介质 沥青
11
二、路基工作区
在路基某一深度Z 在路基某一深度 a处，当车轮荷载引起的 垂直应力σ 与路基土自重引起的垂直应力 垂直应力 Z z与路基土自重引起的垂直应力 σB相比所占比例很小，仅为 相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时， 时 该深度Z 范围内的路基称为路基工作区。 该深度 a范围内的路基称为路基工作区。 在工作区范围内的路基， 在工作区范围内的路基，对干支承路面结 构和车轮荷载影响较大， 构和车轮荷载影响较大，在工作区范围以 外的路基，影响逐渐减少。 外的路基，影响逐渐减少。 路基工作区内， 路基工作区内，土基的强度和稳定性对保 证路面结构的强度和稳定性极为重要， 证路面结构的强度和稳定性极为重要，对 工作区深度范围内的土质选择， 工作区深度范围内的土质选择，路基的压 实度应提出较高的要求。 实度应提出较高的要求。
轮迹横向分布
8
17
加州承载比(CBR) 三、加州承载比(CBR)
加州承载比是早年由美国加利福尼亚州 （California ）提出的一种评定士基及路面 材料承载能力的指标。 材料承载能力的指标。承载能力以材料抵 抗局部荷载压人变形的能力表征， 抗局部荷载压人变形的能力表征，并采用 高质量标准碎石为标准， 高质量标准碎石为标准，以它们的相对比 值表示CBR值。 值表示 值 CBR试验设备有室内试验与室外试验两种。 试验设备有室内试验与室外试验两种。 试验设备有室内试验与室外试验两种
分散相—粗集料 分散相 粗集料 沥青混合料（粗分散系） 沥青混合料（粗分散系） 分散介质—砂浆（细 分散介质 砂浆（ 砂浆 分散系） 分散系） 分散相—细集料 分散相 细集料 分散相—填料 分散相 填料
分散介质—沥青胶结 分散介质 沥青胶结 微分散系） 物（微分散系） 分散介质—沥青 分散介质 沥青
11
二、路基工作区
在路基某一深度Z 在路基某一深度 a处，当车轮荷载引起的 垂直应力σ 与路基土自重引起的垂直应力 垂直应力 Z z与路基土自重引起的垂直应力 σB相比所占比例很小，仅为 相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时， 时 该深度Z 范围内的路基称为路基工作区。 该深度 a范围内的路基称为路基工作区。 在工作区范围内的路基， 在工作区范围内的路基，对干支承路面结 构和车轮荷载影响较大， 构和车轮荷载影响较大，在工作区范围以 外的路基，影响逐渐减少。 外的路基，影响逐渐减少。 路基工作区内， 路基工作区内，土基的强度和稳定性对保 证路面结构的强度和稳定性极为重要， 证路面结构的强度和稳定性极为重要，对 工作区深度范围内的土质选择， 工作区深度范围内的土质选择，路基的压 实度应提出较高的要求。 实度应提出较高的要求。
第二章_路基承受的荷载
教科书介绍的半空间弹性理论来计算 • 条形荷载，作用在道床顶面
• 对于三层系统（道床和路基之间有一层
25～30cm的垫层或称路基保护层），可按 Odemark理论进行简化，如图所示用一个当 量半空间来换算。
Odemark当量理论计算多层系统中的应力(Eisenmann)
2 二层系统计算公式
• 当计算矩形均布荷载中心点下方的应力和中心
路基面动应力的最大值
dL 2.6 P (1 v)
式中
— 速度系数，高速铁路无缝线路 ＝0.003； 准高速铁路无缝线路可取 ＝0.004；
一般短轨线路或线路状态差的好要适当提高； P-—机车车辆的静轴重。
五多层系统中的应力计算
1.Odemark当量理论
• 荷载通过道床的扩散传播可用土力学
5路基刚度的影响
试验及理论分析结果均表明，路基刚度也将 影响路基面的应力。减小路基刚度，可使 路基面的最大动应力减小；但同时，长期 行车引起的路基面塑性变形增加。
四 路基面动应力简化计算法
路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）
日本在设计东海道新干线时，采用 了图所示的计算图式。并且假设传播到 路基面上的动应力在全部受荷面积上为 均布
3 路基面上的动应力沿深度的衰减
• 一般地说，路基面以下0.6m范围内（距枕底约1m）
• •
动应力衰减最急剧。 日本资料认为基面下3.0m处的动应力约为自重应 力的10%，它对路堤变形的影响也已忽略不计， 因此日本把3.0m范围定为基床厚度。 路基面动应力的大小及其沿深度的衰减可按半空 间弹性理论公式计算(Bousinesq)。
路基承受的荷载
一 路基荷载的定义
• 路基承受的荷载是指作用在路基面上的应
• 对于三层系统（道床和路基之间有一层
25～30cm的垫层或称路基保护层），可按 Odemark理论进行简化，如图所示用一个当 量半空间来换算。
Odemark当量理论计算多层系统中的应力(Eisenmann)
2 二层系统计算公式
• 当计算矩形均布荷载中心点下方的应力和中心
路基面动应力的最大值
dL 2.6 P (1 v)
式中
— 速度系数，高速铁路无缝线路 ＝0.003； 准高速铁路无缝线路可取 ＝0.004；
一般短轨线路或线路状态差的好要适当提高； P-—机车车辆的静轴重。
五多层系统中的应力计算
1.Odemark当量理论
• 荷载通过道床的扩散传播可用土力学
5路基刚度的影响
试验及理论分析结果均表明，路基刚度也将 影响路基面的应力。减小路基刚度，可使 路基面的最大动应力减小；但同时，长期 行车引起的路基面塑性变形增加。
四 路基面动应力简化计算法
路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）
日本在设计东海道新干线时，采用 了图所示的计算图式。并且假设传播到 路基面上的动应力在全部受荷面积上为 均布
3 路基面上的动应力沿深度的衰减
• 一般地说，路基面以下0.6m范围内（距枕底约1m）
• •
动应力衰减最急剧。 日本资料认为基面下3.0m处的动应力约为自重应 力的10%，它对路堤变形的影响也已忽略不计， 因此日本把3.0m范围定为基床厚度。 路基面动应力的大小及其沿深度的衰减可按半空 间弹性理论公式计算(Bousinesq)。
路基承受的荷载
一 路基荷载的定义
• 路基承受的荷载是指作用在路基面上的应
荷载
震源深度——震源至地面的垂直距离称之。
震中距——地面某处至震中的距离。
地震序列：在一定时间内（几时天至数月）相继发生在相
近地区的一系列大小地震称为地震序列。
主震：在某一地震序列中，最大的一次地震叫做主震；
前震：主震之前发生的地震叫做前震；
余震：主震之后发生的地震叫做余震。
4、根据震源深度不同分
装饰物和玻璃幕墙因较大的局部风压而破坏； 高层建筑的顶部大幅度摆动，使居住者感到不适和不安。
k z s z 0
式中：
s 为风荷载体型系数；
z
为高度z处的风振系数；
z 为风压高度变化系数，与高度、地形有关；
0 为基本风压，单位为
KN m2
四、地震作用
1、地震和地震作用
浅源地震（震源深度小于60km）
中源地震（震源深度介于60km至300km）
深源地震（震源深度大于300km） 震源越浅，破坏性越大，但波及范围越小；反之，震源越 深，破坏性越小，但波及范围却越大。
5、震级和地震烈度
震级——表明地震本身强度的大小和释放能量的多少的等级， 以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。
4、按荷载作用方向分： 1）竖向荷载：由重力作用引起的； 2）侧向荷载（水平荷载）：由风荷载、地震力以及土 压力、水压力引起。 在进行结构设计时，需要分别考虑抵抗水平荷载和竖 向荷载的受力体系。
第二节 建筑结构荷载的种类
一、永久荷载
指建筑结构构件的自重，在设计建筑结构的地下部分时，
有时要计算土的自重。
缝等。
荷载标准值——结构设计时采用的荷载的基本代表值。 荷载设计值=荷载标准值×荷载分项系数，用于承载能力 计算。
(施工手册第四版)第二章常用结构计算2-1 荷载与结构静力计算表
2 常用结构计算2-1 荷载与结构静力计算表2—1-1 荷载1．结构上的荷载结构上的荷载分为下列三类:（1）永久荷载如结构自重、土压力、预应力等。
（2）可变荷载如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪活载等。
（3）偶然荷载如爆炸力、撞击力等。
建筑结构设计时,对不同荷载应采用不同的代表值。
对永久荷载应采用标准值作为代表值.对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。
对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
2．荷载组合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（效应）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(效应）组合.γ0S≤R (2—1）式中γ0——结构重要性系数；S—-荷载效应组合的设计值；R——结构构件抗力的设计值.对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定:（1)由可变荷载效应控制的组合（2—2）式中γG--永久荷载的分项系数；γQi—-第i个可变荷载的分项系数,其中Y Q1为可变荷载Q1的分项系数；S GK——按永久荷载标准值G K计算的荷载效应值；S QiK——按可变荷载标准值Q ik计算的荷载效应值，其中S Q1K为诸可变荷载效应中起控制作用者；ψci——可变荷载Q i的组合值系数；n-—参与组合的可变荷载数。
（2）由永久荷载效应控制的组合（2—3）（3）基本组合的荷载分项系数1)永久荷载的分项系数当其效应对结构不利时:对由可变荷载效应控制的组合,应取1.2；对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；当其效应对结构有利时：一般情况下应取1。
0；对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。
2)可变荷载的分项系数一般情况下应取1。
4;对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构活荷载应取1。
《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇之02荷载
第2页
2荷 载
2.1 楼（地）面、屋面活荷载
2.1.1 建筑结构应按《建筑结构荷载规范》GB 50009—200l 的规定对承载能力极限状态和正
常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。本
章列出一些该规范未作规定的荷载及其准永久值系数、组合值系数，工程中若情况合适可按
2.3 汽车活荷载
2.3.1 汽车活荷载以汽车车队表示，分为汽车-10 级、汽车-15 级、汽车-20 级和汽车-超 20 级四个等级。 2.3.2 车队的纵向排列应符合图 2.3.2 的规定。 2.3.3 车队的横向排列应符合图 2.3.3 的规定。 2.3.4 各级汽车荷载主要技术指标见表 2.3.4。
轮距
m
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
前轮着地宽度及长度
m 0.25×0.25 0.25×0.25 0.3×0.2 0.3×0.2
0.3×0.2
中、后轮着地宽度及长度 m
0.5×0.2 0.5×0.2 0.6×0.2 0.6×0.2
0.6×0.2
车辆外形尺寸(长×宽) m
7×2.5
7×2.5
7×2.5
2003
全国民用建筑工程设计技术措施
结构
第2章 荷 载
北京中华建安徽分公司 总工办 编著
建设部工程质量安全监督与行业发展司 中国建筑标准设计研究所
第1页
目录
目 录 ....................................................................... 2 2.1 楼（地）面、屋面活荷载 .................................................... 3 2.2 自动扶梯荷载............................................................... 7 2.3 汽车活荷载 ................................................................ 7 2.4 电信建筑楼面等效均布活荷载 ................................................ 9 2.5 地下水压力 ............................................................... 11 2.6 土压力 ................................................................... 11 2.7 隔墙荷载 ................................................................. 11 2.8 活荷载的不利布置 ......................................................... 12 2.9 其他荷载 ................................................................. 12
2荷 载
2.1 楼（地）面、屋面活荷载
2.1.1 建筑结构应按《建筑结构荷载规范》GB 50009—200l 的规定对承载能力极限状态和正
常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。本
章列出一些该规范未作规定的荷载及其准永久值系数、组合值系数，工程中若情况合适可按
2.3 汽车活荷载
2.3.1 汽车活荷载以汽车车队表示，分为汽车-10 级、汽车-15 级、汽车-20 级和汽车-超 20 级四个等级。 2.3.2 车队的纵向排列应符合图 2.3.2 的规定。 2.3.3 车队的横向排列应符合图 2.3.3 的规定。 2.3.4 各级汽车荷载主要技术指标见表 2.3.4。
轮距
m
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
前轮着地宽度及长度
m 0.25×0.25 0.25×0.25 0.3×0.2 0.3×0.2
0.3×0.2
中、后轮着地宽度及长度 m
0.5×0.2 0.5×0.2 0.6×0.2 0.6×0.2
0.6×0.2
车辆外形尺寸(长×宽) m
7×2.5
7×2.5
7×2.5
2003
全国民用建筑工程设计技术措施
结构
第2章 荷 载
北京中华建安徽分公司 总工办 编著
建设部工程质量安全监督与行业发展司 中国建筑标准设计研究所
第1页
目录
目 录 ....................................................................... 2 2.1 楼（地）面、屋面活荷载 .................................................... 3 2.2 自动扶梯荷载............................................................... 7 2.3 汽车活荷载 ................................................................ 7 2.4 电信建筑楼面等效均布活荷载 ................................................ 9 2.5 地下水压力 ............................................................... 11 2.6 土压力 ................................................................... 11 2.7 隔墙荷载 ................................................................. 11 2.8 活荷载的不利布置 ......................................................... 12 2.9 其他荷载 ................................................................. 12
第2章 行车荷载分析
土木工程系 Department of Civil Engineering
路面深度
轮胎对道路的动态影响—瞬时性 轮胎对道路的动态影响 瞬时性 动荷载作用下路面 变形量的减小，主 要是因为材料的粘 材料的粘 弹性因素而产生的 材料阻尼作用，也 材料阻尼作用 可理解为路面结构 刚度的相对提高， 或是路面结构强度 的相对增大。
非机动车和2轴4轮小型货车小型客车拖拉机对路面结构损坏作用极为轻微可忽略不计路面结构设计时的交通量统计应该从交通总量中将这些车辆扣除土木工程系departmentcivilengineering交通的统计与分析调查所得为初始年的平均日交通量要确定路面设计年限内的总交通量还需预估该年限内交通的发展
导言
第二章
行车荷载分析
刘红坡 （lhp0301@） ）
明德至诚
博学远志
第二章 行车荷载分析
1 1
车辆的类型和轮轴组合
2 3 4
静态车辆对道路的作用
运动车辆对道路的动态影响
交通量调查与分析
土木工程系
Department of Civil Engineering
一、车辆的种类及轮轴
道路上通行的车辆主要分为客车 货车 客车与货车 客车 货车两大类。 客车：小客车、中客车、大客车
土木工程系 Department of Civil Engineering
轮胎对道路的水平力 在行驶过程中，车轮受到路面给它的滚动摩擦阻力， 路面也相应地受到一向后的水平力。其大小： T1=f P f =0.01-0.02（平整的AC、CPC路面） f=0.04-0.05（有裂缝的AC、CPC路面） 车辆制动或加速驱动时，作用在路面上的水平力： T2=Φ P Φ——是滑动摩阻系数，与路面的干湿和粗糙状态有 关，值在0.3-1.0之间。 T2远大于T1，所以在经常启动、制动路段，设计时必 在经常启动、制动路段， 须考虑轮胎给道路的水平力。 须考虑轮胎给道路的水平力
路面深度
轮胎对道路的动态影响—瞬时性 轮胎对道路的动态影响 瞬时性 动荷载作用下路面 变形量的减小，主 要是因为材料的粘 材料的粘 弹性因素而产生的 材料阻尼作用，也 材料阻尼作用 可理解为路面结构 刚度的相对提高， 或是路面结构强度 的相对增大。
非机动车和2轴4轮小型货车小型客车拖拉机对路面结构损坏作用极为轻微可忽略不计路面结构设计时的交通量统计应该从交通总量中将这些车辆扣除土木工程系departmentcivilengineering交通的统计与分析调查所得为初始年的平均日交通量要确定路面设计年限内的总交通量还需预估该年限内交通的发展
导言
第二章
行车荷载分析
刘红坡 （lhp0301@） ）
明德至诚
博学远志
第二章 行车荷载分析
1 1
车辆的类型和轮轴组合
2 3 4
静态车辆对道路的作用
运动车辆对道路的动态影响
交通量调查与分析
土木工程系
Department of Civil Engineering
一、车辆的种类及轮轴
道路上通行的车辆主要分为客车 货车 客车与货车 客车 货车两大类。 客车：小客车、中客车、大客车
土木工程系 Department of Civil Engineering
轮胎对道路的水平力 在行驶过程中，车轮受到路面给它的滚动摩擦阻力， 路面也相应地受到一向后的水平力。其大小： T1=f P f =0.01-0.02（平整的AC、CPC路面） f=0.04-0.05（有裂缝的AC、CPC路面） 车辆制动或加速驱动时，作用在路面上的水平力： T2=Φ P Φ——是滑动摩阻系数，与路面的干湿和粗糙状态有 关，值在0.3-1.0之间。 T2远大于T1，所以在经常启动、制动路段，设计时必 在经常启动、制动路段， 须考虑轮胎给道路的水平力。 须考虑轮胎给道路的水平力
第二章 竖向荷载下桩的承载力
（2）端阻力的成桩效应
对于非挤土桩，成桩过程桩端不被挤密，反而被 扰动或产生虚渣或沉渣，降低端阻力，残渣形成 所谓“软垫” 对于挤土桩，桩端阻力增加，但是对于非粘性土 和粘性土的效果是不同的。
（3）端阻力的深度效应
当桩端进入均匀持力层的深度h小于某一深度时， 其极限端阻力随深度线形增大；大于该深度后， 基本保持不变。此深度称为临界深度 hcp。
一旦荷载施加于桩顶，桩首先发生压缩而向下位移，于是 侧面受到土阻力的作用，荷载在向下传递过程中必须不断 地克服这种摩阻力。 由于桩身压缩量的积累，上部桩身的下沉总是大于下部， 因此上部桩身的摩阻力总是先于下部而发挥出来；上部桩 身的摩阻力达到极限之后，就保持不变或有所减小，随着 荷载的增加，下部桩身的摩阻力将逐渐调动出来，直至整 个桩身的摩阻力全部达到极限，继续增加的荷载就全部由 桩端土承受; 最后桩端荷载亦达到桩端土的极限承载力，桩便发生较急 剧而不停滞的下沉而破坏，这时达到的荷载为桩所承受的 极限荷载。 按照传统经验，发挥极限侧阻所需桩土相对位移与桩径大 小无关，只是与土性有关；对于粘性土约为5-10mm，对于 砂性土，约为10-20mm。 越来越多的测试表明并非定值，而是与桩径大小、施工工 艺、土层性质与分布位置有关
2.1.2单桩承载力计算
总体来讲，分为三大类：静力法计算单桩承载力， 偏向于理论分析；原位测试法确定单桩承载力， 偏向于地质勘测；经验方法确定单桩承载力，偏 向于设计计算。 1.原位测试法 1）静载试验法 垂直静载试验法即在桩顶逐级施加轴向荷载，直 至桩达到破坏状态为止，并在试验过程中测量每 级荷载下不同时间的桩顶沉降，根据沉降与荷载 及时间的关系，分析确定单桩轴向承载力容许值。 试桩可在已打好的工程桩中选定，也可专门设置 与工程桩相同的试验桩。考虑到试验场地的差异
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• 大震不倒 - 遭受高于本地区设防烈度罕见地震，结构严重
的
作
作
计
用
用
算
模
型
地震作用
地震作用等效原理示意图
等效力的 作用
等效力的 作用
公寓建筑因断层经 过所造成的破坏
因坡地滑动而被 拉开的建筑
第2章 荷载的基本概念 (2) 地震区域分布
海欧环 岭亚太 地地平 震震洋 带带地
震 带
• • •
1995-2001年全球4级以上地震震中分布图 地震主要分布在环太平洋带，阿尔比斯—喜马拉雅带，大西洋中脊和印度洋中脊上。总的 来说，地震主要发生在洋脊和裂谷、海沟、转换断层和大陆内部的板块边缘等构造活动带。
向地震作用。
• 震源 － 地震是地球内发生的错动，发生地震的地方是震源。
• 震中 － 震源上方正对着的地面。
• 地震波 － 地震时，在地球内部出现的弹性波，包含纵波和横波。
19.11.2020
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中 低 层 建 筑
高 层 建 筑
上一页
建筑变形
地 震 作 用
等 效 作 用
地震作用
建筑变形
简
地
等
化
震
效
抗震设防依据的地震烈度；
19.11.2020
21
第2章 荷载的基本概念
（4） 建筑物的抗震设计的基本设防标准
• 小震不坏 - 遭受低于设防烈度多遇地震，结构正常使用，
材料受力为弹性阶段，一般不损坏或不需修理仍可使用
• 中震可修 - 遭受基本烈度地震，结构可能损坏，修缮后或
不修理可继续使用，材料受力处于塑性阶段并被控制在一定限 度内，残余变形不大
不一样的，同一建筑物的不同功能区域所承担的荷载也是不 一样的。
• 重要程度 - 同样的建筑物由于特定的功能差异，重要程
度也有所不同，因此安全等级也不一样。
• 时间范围 - 对于荷载的测算时间长度，测算时间越长，
建筑物所面临的荷载峰值越大。
• 空间范围 - 建筑物所在的特定荷载发生区，不同的区域
与自然环境，荷载发生的状况不同。
荷载举例
跳过举例
举例 永久荷载
（恒荷载）
在结构使用 期间，其值不随 时间变化，或其 变化与平均值相 比可以忽略不计 的荷载。
举例 可变荷载
（活荷载）
在结构使用 期间，其值随时 间变化，且其变 化值与平均值相 比不可忽略的荷 载。
举例 偶然荷载
在结构使用 期间不一定出现， 一旦出现其值很 大且持续时间较 短的荷载。
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20
第2章 荷载的基本概念
（3）震级与地震烈度
• 震级－衡量地震大小的一种度量，一次地震只有一个震级； • 地震烈度－地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度； • 地震基本烈度－该地区今后一定时期内在一般场地条件
下可能遭遇的最大地震烈度；
• 抗震设防烈度－指按国家规定的权限批准作为一个地区
多数状况下有效。
• 取值方法 - 取保证率系数为1.645，相当于95%保证
率的上限分位值。根据正态分布函数的数学特征，确定
特征荷载：
Qk =μ+1.645σ
取值方法示意图
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绘制完毕
出 现 概 率
μ
σσ
荷载 标准值
μ+1.645σ
返回
荷 载 标 准 值 的 确 定
上一页
常规荷载范围，保证率95%
第2章荷载
建筑结构概论
第2章 荷载的基本概念
东北财经大学建设管理学院 张建新
第2章 荷载的基本概念
点击直接 进入
2.1
2.2
2.3
作用及作用效应 荷载及其分类 特殊荷载与作用
19.11.2020
2
第2章 荷载的基本概念
2.1 作用及作用效应
2.1.1 作用的概念
作用就是使结构产生内力和变形（应力、应 变）的所有原因。
第2章 荷载的基本概念
2.2.3 荷载的取值
3. 荷载标准值的概念
• 指结构在其使用期间的正常情况下可能出现的最大
荷载。
出 现 概 率
荷载平均值
μ σσ
荷载标准差
19.11.2020
荷载值
14
第2章 荷载的基本概念
2.2.3 荷载的取值
4. 荷载标准值的确定
• 确定原则 - 相对较大指标，确保选定的标准值在绝大
荷载值 意外荷载范围，失效率5%
第2章 荷载的基本概念
2.3 特殊荷载与作用
2.3.1 地震作用
（1）地震与地震作用的形成
地震作用示意图
地震波
震中
震源
• 地震 － 就是地动，它是一种自然现象，是地下岩石发生破裂并释放
弹性波传到地表所引起的振动。
• 地震作用 － 由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖
19.11.2020
12
第2章 荷载的基本概念
2.2.3 荷载的取值
2. 荷载代表值
结构在其使用期间
的正常情况下可能出
现的最大荷载
• 永久荷载 - 采用荷载标准值
• 可变荷载 - 采用荷载标准值、组合值、频遇值或准
永久值
• 偶然荷载 - 按建筑结构使用的特点确定其荷载代表值
19.11.2020
13
19.11.2020
3
第2章 荷载的基本概念
2.1.2 作用的分类
直接作用
以力的形式作用于 结构上的作用
间接作用
以变形形式作用于 结构上的作用
19.11.2020
力学简化
P
温度变形 力学简化
4
第2章 荷载的基本概念
返回
2.1.3 作用效应
指作用对结构产生的效果、结局（内力、变 形等），用符号“S”表示。
19.11.2020
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屋面自重
屋架自重 楼板自重
墙自重
地下室
永 久 荷 载 示 意 图
上一页
雪荷载
可
变
家推力
载 人及栏杆
荷载
示
意
地下室
图
上二页
常
地爆震撞炸击
见 的
偶
然
荷
载
上三页
下一页
第2章 荷载的基本概念
2.2.2 荷载的分类
➢ 根据荷载作用量值短期变化特征分类
静荷载－人群荷载、自重… 动荷载－车辆、风、设备运行…
当结构上的作用仅为荷载的直接作用时，作 用应可称为荷载效应。
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第2章 荷载的基本概念
2.2 荷载及其分类
2.2.1 荷载的概念
当作用以力的形式作用于结构上时，称为直 接作用，习惯上称为结构的荷载。
q
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第2章 荷载的基本概念
2.2.2 荷载的分类
➢ 按随时间的变异性和出现的可能性分类
➢ 根据荷载作用方向分类
竖向荷载－雪荷载、楼面荷载… 水平荷载－风荷载、吊车水平荷载…
➢ 根据荷载的作用位置分类
集中荷载－作用的范围相对于结构尺度是点的作用
均布荷载－作用的范围相对于结构尺度是线或面的作用
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第2章 荷载的基本概念
2.2.3 荷载的取值
1. 荷载取值的前提范围
• 功能范围 - 不同功能的建筑物与构筑物所承担的荷载是
的
作
作
计
用
用
算
模
型
地震作用
地震作用等效原理示意图
等效力的 作用
等效力的 作用
公寓建筑因断层经 过所造成的破坏
因坡地滑动而被 拉开的建筑
第2章 荷载的基本概念 (2) 地震区域分布
海欧环 岭亚太 地地平 震震洋 带带地
震 带
• • •
1995-2001年全球4级以上地震震中分布图 地震主要分布在环太平洋带，阿尔比斯—喜马拉雅带，大西洋中脊和印度洋中脊上。总的 来说，地震主要发生在洋脊和裂谷、海沟、转换断层和大陆内部的板块边缘等构造活动带。
向地震作用。
• 震源 － 地震是地球内发生的错动，发生地震的地方是震源。
• 震中 － 震源上方正对着的地面。
• 地震波 － 地震时，在地球内部出现的弹性波，包含纵波和横波。
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建筑变形
地 震 作 用
等 效 作 用
地震作用
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化
震
效
抗震设防依据的地震烈度；
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第2章 荷载的基本概念
（4） 建筑物的抗震设计的基本设防标准
• 小震不坏 - 遭受低于设防烈度多遇地震，结构正常使用，
材料受力为弹性阶段，一般不损坏或不需修理仍可使用
• 中震可修 - 遭受基本烈度地震，结构可能损坏，修缮后或
不修理可继续使用，材料受力处于塑性阶段并被控制在一定限 度内，残余变形不大
不一样的，同一建筑物的不同功能区域所承担的荷载也是不 一样的。
• 重要程度 - 同样的建筑物由于特定的功能差异，重要程
度也有所不同，因此安全等级也不一样。
• 时间范围 - 对于荷载的测算时间长度，测算时间越长，
建筑物所面临的荷载峰值越大。
• 空间范围 - 建筑物所在的特定荷载发生区，不同的区域
与自然环境，荷载发生的状况不同。
荷载举例
跳过举例
举例 永久荷载
（恒荷载）
在结构使用 期间，其值不随 时间变化，或其 变化与平均值相 比可以忽略不计 的荷载。
举例 可变荷载
（活荷载）
在结构使用 期间，其值随时 间变化，且其变 化值与平均值相 比不可忽略的荷 载。
举例 偶然荷载
在结构使用 期间不一定出现， 一旦出现其值很 大且持续时间较 短的荷载。
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（3）震级与地震烈度
• 震级－衡量地震大小的一种度量，一次地震只有一个震级； • 地震烈度－地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度； • 地震基本烈度－该地区今后一定时期内在一般场地条件
下可能遭遇的最大地震烈度；
• 抗震设防烈度－指按国家规定的权限批准作为一个地区
多数状况下有效。
• 取值方法 - 取保证率系数为1.645，相当于95%保证
率的上限分位值。根据正态分布函数的数学特征，确定
特征荷载：
Qk =μ+1.645σ
取值方法示意图
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出 现 概 率
μ
σσ
荷载 标准值
μ+1.645σ
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作用及作用效应 荷载及其分类 特殊荷载与作用
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第2章 荷载的基本概念
2.1 作用及作用效应
2.1.1 作用的概念
作用就是使结构产生内力和变形（应力、应 变）的所有原因。
第2章 荷载的基本概念
2.2.3 荷载的取值
3. 荷载标准值的概念
• 指结构在其使用期间的正常情况下可能出现的最大
荷载。
出 现 概 率
荷载平均值
μ σσ
荷载标准差
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荷载值
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第2章 荷载的基本概念
2.2.3 荷载的取值
4. 荷载标准值的确定
• 确定原则 - 相对较大指标，确保选定的标准值在绝大
荷载值 意外荷载范围，失效率5%
第2章 荷载的基本概念
2.3 特殊荷载与作用
2.3.1 地震作用
（1）地震与地震作用的形成
地震作用示意图
地震波
震中
震源
• 地震 － 就是地动，它是一种自然现象，是地下岩石发生破裂并释放
弹性波传到地表所引起的振动。
• 地震作用 － 由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖
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第2章 荷载的基本概念
2.2.3 荷载的取值
2. 荷载代表值
结构在其使用期间
的正常情况下可能出
现的最大荷载
• 永久荷载 - 采用荷载标准值
• 可变荷载 - 采用荷载标准值、组合值、频遇值或准
永久值
• 偶然荷载 - 按建筑结构使用的特点确定其荷载代表值
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第2章 荷载的基本概念
2.1.2 作用的分类
直接作用
以力的形式作用于 结构上的作用
间接作用
以变形形式作用于 结构上的作用
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力学简化
P
温度变形 力学简化
4
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2.1.3 作用效应
指作用对结构产生的效果、结局（内力、变 形等），用符号“S”表示。
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屋面自重
屋架自重 楼板自重
墙自重
地下室
永 久 荷 载 示 意 图
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雪荷载
可
变
家推力
载 人及栏杆
荷载
示
意
地下室
图
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常
地爆震撞炸击
见 的
偶
然
荷
载
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第2章 荷载的基本概念
2.2.2 荷载的分类
➢ 根据荷载作用量值短期变化特征分类
静荷载－人群荷载、自重… 动荷载－车辆、风、设备运行…
当结构上的作用仅为荷载的直接作用时，作 用应可称为荷载效应。
19.11.2020
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第2章 荷载的基本概念
2.2 荷载及其分类
2.2.1 荷载的概念
当作用以力的形式作用于结构上时，称为直 接作用，习惯上称为结构的荷载。
q
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第2章 荷载的基本概念
2.2.2 荷载的分类
➢ 按随时间的变异性和出现的可能性分类
➢ 根据荷载作用方向分类
竖向荷载－雪荷载、楼面荷载… 水平荷载－风荷载、吊车水平荷载…
➢ 根据荷载的作用位置分类
集中荷载－作用的范围相对于结构尺度是点的作用
均布荷载－作用的范围相对于结构尺度是线或面的作用
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1. 荷载取值的前提范围
• 功能范围 - 不同功能的建筑物与构筑物所承担的荷载是