荷载与结构设计方法--重力荷载

注意将单位体积的荷载转化为单位面积的荷 载或单位长度上的荷载的一般思路和方法
kN/m3
×m
kN/m2
×m
kN/m1
2.2 土重及土的侧压力
（一）土的自重应力
1、天然状态下土的容重变化范围较大 粘性土 (18 20) kN/m3 砂 土 (16 20) kN/m3
腐填土 (15 17) kN/m3
现行钢结构设计规范 GB 50017-2003
2.4.2 吊车竖向荷载和水平荷载
1. 吊车竖向荷载标准值 小车吊有额定最大起重量开到大车某一极限位置时，这 一侧每个大车轮压即为吊车的最大轮压，相应的另一侧为最 小轮压。
每端有两个车轮的吊车，其最小轮压为
Pmin G Q g Pmax 2 Pmin G Q g Pmax 2
3)对双层吊车的多跨厂房宜按上层和下层吊车分别不多于4台进
行组合，且当下层吊车满载时，上层吊车应按空载计算;上层吊 车满载时，下层吊车不应计入。
考虑多台吊车水平荷载时：
对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多于2 台。
按照各台吊车同时处于最不利位置，且同时满载的 极端情况考虑，实际上这种最不利情况出现的概率 是极小的。从概率观点来看，计算排架时，可将多 台吊车共同作用时的吊车荷载效应组合予以折减。 多台吊车荷载折减系数
天然地面
2
地下水位面
h3
h4
1 h 1 + 2 h 2 + /3 h 3
1 h1 + 2 h2 +/3 h3 +/4 h4 z
3 /3
4 /4
不透水层面
cz沿深度
→
折线分布
cz
n i i 1
hi
地下水位以下土的重度采用土的有效重度=土的天然重度-水的重度
3、材料单位体积的自重
一般材料和构件的单位体积的自重可取其平均值； 按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）确定
常用材料和构件的自重(GB50009-2012附录A表A.1) ① 砖 ② 灰浆 普通砖（240mm115mm 53mm） 普通砖（机制） 水泥砂浆 石灰砂浆、混合砂浆 ③ 混凝土（砼） 18 kN/m3 19 kN/m3 20 kN/m3 17 kN/m3
参与组合的吊车 台数 2
3 4
吊车工作级别 A1～A5 A6～A8 0.90 0.95 0.85 0.90 0.80 0.85
主要原因：风、屋面形式、屋面散热等
3、屋面雪压 ⑴ 风对屋面积雪的影响 风的漂积作用 对高低跨屋面、多跨坡屋面及曲线型屋面的屋角附近区域 ⑵ 屋面坡度对积雪的影响 屋面的雪荷载随其坡度的增加而减小 风的作用 使迎风面的部分积雪漂积到背风面一侧的屋面上，引起屋面的不 平衡积雪荷载 雪的滑移作用（坡度＞100的屋面） 可能形成一坡有雪另一坡完全滑落的不平衡雪荷载；使滑落的雪 堆积在与坡屋面临接的较低屋面上
0.7
0.55
0.4
0.25 0.1
0
[例2]高低屋面
建筑结构设计考虑积雪分布的原则：
屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利 情况采用； 2 屋架或拱、壳可按积雪全跨均匀分布情况、 不均匀分布情况和半跨积雪的均匀分布情况 按最不利情况采用 3 框架和柱可按积雪全跨均匀分布情况采用
1
4 雪荷载的代表值
素混凝土
泡沫混凝土 钢筋混凝土（R.C.）
（22 24） kN/m3
（ 4 6） kN/m3 （24 25） kN/m3
④ 砌体
空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦） 粘土砖空斗砌体（全斗） 17 kN/m3 13 kN/m3
⑤ 墙面 贴瓷砖墙面（25mm厚（包括水泥砂浆打底）） 水泥粉饰墙面（20mm厚，水泥粗砂） 石灰粗砂粉饰墙面（20mm厚） ⑥ 屋顶 小青瓦屋面 粘土平瓦屋面 油毡防水层 一层油毡刷油两层 一毡二油上铺小石子 二毡三油上铺 三毡四油上铺 （0.9 1.1） kN/m2 0.55 kN/m2 0.05 kN/m2 （0.25 0.30） kN/m2 （0.30 0.35） kN/m2 （0.35 0.40） kN/m2 0.5 kN/m2 0.36 kN/m2 0.34 kN/m2
我国《荷载规范》采用屋面积雪分布系数（r）对双坡屋面考虑均匀雪载和不均 匀雪载两种情况。 屋面积雪分布系数应根据不同类型的屋面形式，按《规范》（GB 50009-2012）采
用。
[例1] 单跨双坡屋面



25
30
35
40
45
50
55
60
r
1.0
0.85
设计时，土的天然容重取 18 kN/m3 2、土的自重应力cz
cz
天然地面
均质土中： cz= . z
z
.z
cz沿深度
→直线分布
cz沿水平面 →均匀分布
cz=.z
z
1 z
不同重度土层中，土的自重应力cz
cz
h1 h2 1 h1 1 h1 + 2 h2 1

随积雪深度和积雪时间变化的
方便工程应用

取定值
我国按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012)全国基本雪压分布图的规 定采用
2、屋面雪荷载标准值
屋面水平投影面上雪荷载标准 值应按下式计算：
↓屋面积雪分布系数 雪荷载标准值（kN/m2）
sk=r s0
↑基本雪压（ kN/m2 ）
屋面雪压---（不同）----地面雪压
水平纵向荷载=1*10%Pmax,k =1 *10% * 115=11.5kN
水平横向荷载= （G1+Q1k）gαH =(10 *9.8+38) *0.12=16.32kN 每个车轮施加的水平横向荷载=16.32/4=4.08kN
4 多台吊车的组合
计算排架考虑多台吊车竖向荷载时: 1Байду номын сангаас 对单层吊车的单跨厂房的每个排架,参与组合的吊车台数不宜 多于2台;对单层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于4台; 2 )对双层吊车的单跨厂房宜按上层和下层吊车分别不多于2台 进行组合;
第2章
2.1 结构自重
重力作用
2.2 土重及土的侧压力 2.3 雪荷载
2.4 厂房吊车荷载
2.1 结构自重
1、结构的自重 — 永久荷载
2、结构自重标准值 Gk 应根据结构的设计尺寸和材料单位体
积的自重确定
G iVi
i 1
n
γi—第i个基本构件的重度（kN/m3） Vi——第i个基本构件的体积（m3）
（ 2 Pmin Pmax） （G Q）g
每端有4个车轮的吊车，其最小轮压为
Pmin G Q g Pmax 4
2. 吊车竖向荷载动力系数
GB 50009-2012 建筑结构荷载规范 第6.3条
3. 吊车水平荷载标准值 1) 吊车纵向水平荷载标准值 吊车纵向水平荷载标准值取决于制动轮与钢轨之 间的滑动摩擦系数，按作用在吊车一端轨道上所有刹 车轮的最大轮压之和的10%采用。该项荷载的作用点 位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。 上述规定摘自GB 50009-2012《 建筑结构荷载规范》 第6.1.2条第一款
GB 50009-2012 建筑结构荷载规范 7.1.5条
2.4 厂房吊 车 荷 载
2.4.1 吊车工作制等级与工作级别
按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分成 10个利用等级，又按吊车荷载达到其额定值的频繁 程度分成4个载荷状态(轻、中、重、特重)。根据要 求的利用等级和荷载状态，确定吊车的工作级别， 共分8个级别（A1 A2 …A8）作为厂房结构设计的依 据。通常级别越高意味着其负荷越重。
' W
2.3 雪荷载
1、基本雪压S0 单位水平面积上积雪的自重(kN/m2) 系指以当地一般空旷平坦地面上统计所得重现期为50年的最大积雪的自 重确定。 ↓ 积雪密度（t/m3）
S0= . h .g → 重力加速度(9.8m/s2)
积雪深度（m） 积雪密度 积雪深度、积雪时间、当地的地理气候条件等因素有关
2) 吊车横向水平荷载标准值 吊车横向水平荷载标准值应按下式计算：
H (G1 Q) g H
式中，H ——吊车横向水平荷载标准值；
H ——小车制动力系数
Q ——吊车的额定起重质量；
G1——横行小车质量。
GB 50009-2012 建筑结构荷载规范 6.1.2 第2、3款
计算题 某单层单跨工业厂房，设计时考虑一台10tA5级电动吊钩桥式 吊车。吊车主要技术参数为：小车自重Q1k=38kN，吊车最大轮 压Pmax,k=115kN，每端一个刹车轮，计算吊车梁的承载力时， 吊车传递来的荷载标准值是多少：具体包括竖向荷载，水平纵 向荷载以及水平横向荷载。 竖向荷载=2*动力系数* Pmax,k =2 *1.05 * 115=241.5kN