02第二章荷载与结构设计方法课程重力-课件
重力荷载
（二）屋面活荷载
1、 屋面均布活荷载：《规范》（GB50009-2012）规定：
上人屋面的均布活荷载的标准值： 不上人的屋面均布活荷载标准值： 屋顶花园均布活荷载标准值：
2.0 kN/m2 0.5 kN/m2 3.0 kN/m2
[解]20mm厚水泥砂浆面层
0.02m20kN/m3=0.4kN/m2 80mm厚现浇钢筋混凝土板
0.08m25kN/m3=2.0kN/m2 12mm厚纸筋石灰泥粉底 0.012m16kN/m3=0.192kN/m2 gk=∑gki=2.592 kN/m2
二、土的自重
土的自重应力cz 均匀单一土层： cz= . z
30
35
40
45
50
r
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Байду номын сангаас
0
[例2]高低屋面
考虑到高低屋面处易积雪，应在高低 屋 面 处 a 范 围 内 r
2.0 。 这 里
4 m a 2 h 8m
（一）楼面活荷载： 房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设备等产生的
荷载。
1 h1 + 2 h2 +/3 h3 +/4 h4
1 2 3
4
→
折线分布
当存在地下水时，地下水位看作土层的分界线 饱和土的重度采用土的有效重度=土的天然重度-水的重度 （或者按照土的相关指标计算）
三、雪荷载
雪荷载
莫斯科市中心的鲍曼市场发生屋顶坍塌事件
1、基本雪压S0
基本雪压系指某地区 空旷平坦地面上 统计所得某一重现期内
最大积雪的自重（kN/m2） ↓ 积雪密度（t/m3）
“荷载与结构设计方法”课程思政教学探究
“荷载与结构设计方法”课程思政教学探究
郅伦海;周康
【期刊名称】《科教文汇》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】该文针对“荷载与结构设计方法”这一典型土木工程专业课程开展课程思政教学探究。
先介绍了该课程的基本情况,并分析了其课程思政教学的现状及目标。
然后以“工程伦理教育、大国工匠精神、科技报国情怀”等为主题,深入探讨了课程思政的融合路径及其在第一、第二课堂的实施方法。
【总页数】4页(P99-102)
【作者】郅伦海;周康
【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
【相关文献】
1."课程思政"理念下《混凝土结构设计》课程教学改革探究
2."荷载与结构设计方法"课程思政元素挖掘与融合
3.基于BOPPPS模型和思政融入的专业课程教学方法研究——以“荷载与结构设计方法”课程为例
4.基于BOPPPS模型和思政融入的专业课程教学方法研究——以“荷载与结构设计方法”课程为例
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课件-第2章 试验荷载与加载方法
10000kN大型多功能试验机系统（同济大学建筑结构试验室）
第2章 试验荷载与加载方法
思考：液压加载系统的不足 荷载不能循环，不可动
第2章 试验荷载与加载方法
2.5.3 电液伺服液压系统
电液伺服加载设备是目前最先进的加载设备。 电液伺服技术可较为精确控制试件变形和作用外力，产 生真实的试验状态。可用以模拟各种振动荷载，特别是地 震、海浪等荷载对结构物的影响。 适用于进行结构抗震研究的伪静力试验、拟动力试验和 地震模拟振动台试验。
水管
标尺 防水胶布 侧向挡板 试件
用水作均布荷载的试验 优点 缺点
从标尺的水深就可知道荷载值的大小，卸载也方便 全部承载面被水掩盖，不利于布置仪表和观测。结构较大变 形时，水存在不均匀性。
第2章 试验荷载与加载方法
2.2.2 杠杆加载方法
重物作集中荷载试验时，常采用杠杆原理将荷载值放大，如 下图所示。
液压加载器：
液压千斤顶
电动泵
27
第2章 试验荷载与加载方法
2.5.1 液压加载系统
液压加载系统组成： 油泵 油管系统 千斤顶加载控制台 加载架 试验台
液压系统加载装置
1-油泵；2-油管；3-横梁；4-立柱；5-台座； 6-千斤顶；7-试件；8-支墩；9-测力计
第2章 试验荷载与加载方法
杠杆加法
1-试件；2-重物；3-支座；4-支墩；5-荷载盘；6-分配梁支座； 7-分配梁；8-加载支点；9-杠杆；10-荷载支架；11-杠杆平衡重
第2章 试验荷载与加载方法
2.2.2 杠杆加载方法
现场试验，杠杆反力支点可用重物、桩基础、墙洞或反弯梁 等支承。
墙洞支承
重物支承
反弯梁支承
桩支承
2.1_结构上的荷载
准永久值 系数 ψq
0.5
0.7
0.5
0
2.0
0.7
0.5
0.4
3.0
0.7
0.6
0.5
注：1 不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用；对不同 结构应按有关设计规范的规定,将标准值作0.2kN/m2 的增减。
2 上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。 3 对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加 以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。
4 屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。
屋面活荷载
一般 上人屋面的活载标准值2.0kN/m2 不上人屋面的活载标准值0.5kN/m2 屋顶花园3.0kN/m2 （不包括池墙）
屋面活荷载不应于雪荷载同时考虑，取其较大者 屋面活荷载标准值与是否上人、屋面的结构形式有关；与面
风速 物体的形状
风流动模式的改变
力或风荷载
（二）可变荷载（活载）
2. 风荷载
作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值wk：
wk z s z w0 (kN / m2 )
式中： w0——基本风压值，单位kN/m2 μz ——风压高度变化系数 μs ——风载体型系数 βz ——高度处的风震系数
使用荷载——直接、可变荷载
施工安装——直接、可变荷载
施工荷载——直接、可变荷载
钢材焊接——间接、永久荷载
气象
动力
雪荷载——直接、可变荷载
振动荷载——直接、可变荷载
风荷载——直接、可变荷载
冲击荷载——直接、可变荷载
冰荷载——直接、可变荷载
车辆荷载——直接、可变荷载
建筑结构设计原理(李章政)02章 结构荷载
组合值系数、频遇值系数、 组合值系数、频遇值系数、准永久值 系数见表2-6 系数见表
2012-4-6 24
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
吊车荷载
吊车竖向荷载
• 标准值：采用最大轮压和最小轮压 标准值： • 以出厂规格为准
吊车水平荷载
• 制动惯性力 • 取重量乘系数 • 横向有左右之分 • 纵向有前后之别 组合值、 组合值、频遇值和准 永久值系数见表2-7 永久值系数见表
2012-4-6
单位面积自重见表2-3 单位体积自重 和 单位面积自重见表
15
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
例题2-1 例题
楼面做法为：硬木地板，20mm厚水泥砂 楼面做法为：硬木地板，20mm厚水泥砂 浆找平层，80mm厚钢筋混凝土现浇楼板 厚钢筋混凝土现浇楼板， 浆找平层，80mm厚钢筋混凝土现浇楼板， 钢丝网抹灰吊顶。 钢丝网抹灰吊顶。试求板的恒载标准值 面积荷载）。 （面积荷载）。
结构设计规定的一个时期。 结构设计规定的一个时期。 在规定时期内只要进行正常的维护而不 需要进行大修就能按预期目的使用
• 1类 5年 • 2类 25年 25年 • 3类 50年 50年 • 4类 100年 100年 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物 纪念性建筑和特别重要的建 筑结构
6
2012-4-6
可变荷载 代表值
可变荷载 标准值 可变荷载 组合值
18
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
可变荷载标准值q 或 可变荷载标准值 k(或Qk)
可变荷载的基本代表值
其他代表值均由标准值计算得到
设计基准期内最大荷载统计分布的特 征值
• 对于有足够资料的可变荷载，取最大荷载 对于有足够资料的可变荷载， 统计分布特征值 • 风、雪荷载，习惯上以平均重现期来定义 雪荷载， 标准值（50年一遇 100年一遇 年一遇、 年一遇） 标准值（50年一遇、100年一遇） • 对于资料不充分的可变荷载，根据工程经 对于资料不充分的可变荷载， 验确定。 验确定。
荷载及结构设计
风荷载
建筑物受到的风力作用，与建筑物 的形状、高度和地理位置有关。
雪荷载
积雪对建筑物屋顶和墙面的压力， 取决于降雪量和建筑物的形状。
偶然荷载对结构设计的影响
01
02
03
地震作用
地震产生的水平力和垂直 力对建筑物的影响，需根 据地震烈度进行抗震设计。
爆炸荷载
建筑物内部或外部爆炸产 生的冲击波和碎片对结构 的影响。
03
专门针对建筑结构设计的有限元分析软件，具有高效的计算速
度和丰富的后处理功能。
05 结构优化与创新设计
结构优化方法
拓扑优化
通过改变结构的拓扑构型，实现材料的高效利用和性能提升。
形状优化
调整结构的几何形状，以改善应力分布、提高刚度等性能。
尺寸优化
在给定结构形式下，通过调整构件截面尺寸，实现结构性能的优 化。
案例二
某高层酒店设计。建筑高度200米，地上40层，地下2层。设计荷载包括恒载、活载、雪 载、风载和地震作用。结构设计采用剪力墙结构体系，注重提高结构的抗震性能和舒适度 。
案例三
某高层住宅楼设计。建筑高度150米，地上30层，地下2层。设计荷载主要考虑恒载、活 载、风载和地震作用。结构设计采用框架-剪力墙结构体系，重点优化结构的受力性能和 经济效益。
撞击荷载
如车辆撞击、飞机坠毁等 极端事件对建筑物结构的 冲击。
04 结构分析方法与工具
结构力学分析方法
弹性力学分析
基于弹性力学理论，对结 构进行应力、应变和位移 分析，适用于小变形和线 性材料行为的情况。
塑性力学分析
考虑材料的塑性变形行为， 对结构进行极限分析和设 计，适用于大变形和非线 性材料行为的情况。
《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记
《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记第一章：荷载类型1.1 荷载与作用荷载是指作用在结构上的各种力，它们可以导致结构的变形、位移或破坏。
荷载通常分为两类：直接作用和间接作用。
1. 直接作用：指直接施加在结构上的力，如人的重量、家具、车辆等。
这些力可以直接作用在结构的某个部分，导致该部分产生应力、应变和变形。
2. 间接作用：指不是直接施加在结构上的力，但会通过结构的一部分传递到另一部分，如温度变化、地震等。
这些力不会直接导致结构产生应力，但会通过结构的变形和位移产生影响。
1.2 作用的分类荷载作用可以分为以下几类：1. 恒载：指在结构使用过程中始终存在的荷载，如结构自重、固定设备等。
恒载的大小和作用点一般不会发生变化。
2. 活载：指在结构使用过程中可能变化的荷载，如人的活动、车辆的行驶等。
活载的大小和作用点可能会随着时间发生变化。
3.偶然荷载：指在结构使用过程中可能发生，但发生概率较小的荷载，如意外事故、爆炸等。
偶然荷载的大小和作用点通常难以预测。
4.地震作用：指地震时地面的震动对结构产生的影响。
地震作用是一种特殊的偶然荷载，其大小和作用点取决于地震的强度和震中距离。
5.风荷载：指风对结构产生的影响。
风荷载的大小和作用点取决于风速、风向和地形等因素。
6.温度作用：指温度变化对结构产生的影响。
温度作用可能导致结构产生膨胀或收缩，从而产生应力、应变和变形。
7.变形作用：指由于地基沉降、结构老化等原因导致结构产生的变形。
变形作用可能会导致结构的应力、应变和位移发生变化。
8.爆炸作用：指由于爆炸事故对结构产生的影响。
爆炸作用通常会导致结构产生局部破坏或整体破坏。
9.浮力作用：指由于水的浮力对结构产生的影响。
浮力作用通常发生在水下结构或浮体结构中。
10.制动力、牵引力与冲击力：指由于车辆行驶、机械运动等原因对结构产生的影响。
这些力可能会导致结构产生振动、噪声和疲劳损伤。
11.预加力：指在施工过程中预先施加在结构上的力，如预应力混凝土结构中的预应力钢筋。
《高层结构设计》 02高层建筑结构的荷载计算
高层建筑结构的荷载计算高层建筑结构的竖向荷载包括自重等恒载及使用荷载等活载，其计算方法与一般建筑结构类似，在此不再重复。
本章主要介绍在高层建筑结构设计中起主导作用的水平荷载—风荷载和地震荷载作用的计算方法。
第一节 风荷载空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。
风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关；和该建筑物所在地的地貌及周围环境有关；同时和建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算：0ωµµβωz s z k =式中：k ω为风荷载标准值（kN/m 2）；z β为z 高度处的风振系数；s µ为风荷载体型系数；z µ为风压高度变化系数； 0ω为基本风压（kN/m 2）。
1. 基本风压0ω我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），《全国基本风压分布图》中给出的基本风压值0ω，是用各地区空旷地面上离地10m 高、重现期为30年的10min 平均最大风速0υ（m/s ）计算得到的，基本风压值1600/200υω=（kN/m 2）。
荷载规范给出的0ω值适用于多层建筑；对于一般高层建筑和特别重要的或有特殊要求的高层建筑可按《全国基本风压分布图》中的数值分别乘以1.1和1.2采用。
2. 风压高度变化系数z µ表1 风压高度变化系数风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐渐加大，但风速的变化与地貌及周围环境有关。
在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，地面空旷，空气流动几乎无阻挡物（A 类粗糙度），风速随高度的增加最快；在中小城镇和大城市的郊区（B 类粗糙度），风速随高度的增加减慢；在有密集建筑物的大城市市区（C 类粗糙度），和有密集建筑群，且房屋较高的城市市区（D 类粗糙度），风的流动受到阻挡，风速减小，因此风速随高度增加更缓慢一些。
表1列出了各种情况下的风压高度变化系数。
第二章 结构上的荷载及其取值
●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
荷载与结构设计方法
式中，X R ——重现期为R年的雪压值(kN/m2)；
X X
——重现期10年的雪压值(kN/m2)；
1 1
0 0
0——重现期为100年的雪压值(kN/m2)。
1.7
第2章 重力负荷
雪荷载
2.我国基本雪压的分布特点 (1) 新疆北部是我国突出的雪压高值区。 (2) 东北地区由于气旋活动频繁，并有山脉对气流起抬升作用，冬季多降雪天气，同时 气温低，更有利于积雪。 (3) 长江中下游及淮河流域是我国稍南地区的一个雪压高值区。 (4) 川西、滇北山区的雪压也较高。该地区海拔高，气温低，湿度大，降雪较多而不易 融化。但该地区的河谷内，由于落差大，高度相对较低，气温相对较高，积雪不多。 (5) 华北及西北大部地区，冬季温度虽低，但空气干燥。水汽不足，降雪量较少，雪压 一般为0.2～0.3kN/m2。西北干旱地区，雪压在0.2kN/m2以下。 (6) 南岭、武夷山脉以南，冬季气温高，很少降雪，基本无积雪。
因此年最大雪压S(kN/m2)可按下式确定：
S hg
(2-6)
式中，h——年最大积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度(m)。以每年 7 月份 至次年6月份间的最大积雪深度确定；
——积雪密度(t/m3)； g ——重力加速度(9.81m/s2)。
1.6
第2章 重力负荷
雪荷载
为了满足实际工程中某些情况下需要的不是重现期为50年的雪压数据要求，在
cz z
可见自重应力 沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度按直线规律增加，如图 2.1(b)所示。
(a)任意深度水平截面上的土自重应力
(b)自重应力呈线性增加
1.4
图2.1 均质土中竖向自重应力
第2章 重力负荷
《荷载与结构设计方法》
荷载与结构设计方法课程框架说明1.典型建筑工程图示法国的埃菲尔铁塔迪拜塔160层，总高828米，比台北101高出320米。
迪拜塔由韩国三星公司负责营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔。
美国胡佛水坝塞金纳特伯桥（Salginatobel Bridge ），瑞士工程师R.Maillart 于1930年设计。
建筑师们说：“在桥上漫步是一种真正的精神上的享受。
你和高山、白云、蓝天那么靠近，美国旧金山的金门大桥，瑞士工程师O.Ammann于1937年设计。
“它造型优美，比例协调，是桥梁工程的一颗明珠，以致于本世纪的设计师们已无法超越了。
”西班牙塞维利亚阿拉米罗大桥（Alamillo Bridge），圣地亚哥·卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava）于1992年设计。
京珠高速公路洋碰隧道2.若干建筑工程作用、荷载示例（1）风荷载：塔科马吊桥坍塌台风莫拉克袭击台湾（2）地震作用智利大地震（3）上海莲花河畔景苑建筑工程事故南北两排房子间的基坑（地下车库）南北两排房子间的基坑（地下车库）3.本课程的主要内容（1）建筑工程结构构件或体系各种作用和荷载的确定以及计算方法；（2）结构杆件或体系设计值中作用和荷载的组合方法，抗力值的确定考虑的随机因素。
第一章荷载与作用内容提要一、结构上的作用及其分类1、“结构上的作用”的定义2、“结构上的作用”的分类二、荷载分类一、结构上的作用及其分类1、“结构上的作用”的定义⇒施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的原因（地震、基础沉降、温度变化、焊接等）的总称ö施加在结构上的集中力或分布力⇒直接作用（荷载）ö引起结构外加变形或约束变形的原因⇒间接作用2、“结构上的作用”的分类u按随时间的变异分类ö永久作用⇒在结构使用期间，其值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用⇒【例如】结构自重，土压力、预加力、基础沉降、焊接、水的浮力、混凝土收缩及徐变作用等ö可变作用⇒在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略不计的作用⇒【例如】安装荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽车荷载、汽车离心力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度作用等ö偶然作用⇒在结构使用期间，不一定出现，但一旦出现，其量值很大且持续时间较短的作用⇒【例如】地震作用（地震力和地震加速度等）、爆炸、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用等【思考题】水压力属于何种作用？v按随空间位置的变异分类ö固定作用⇒在结构空间位置上具有固定的分布【例如】工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载、结构构件自重等ö可动作用⇒在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布【例如】工业与民用建筑楼面上的人员荷载、吊车荷载等w按结构的反应分类ö静态作用⇒不使结构或结构构件产生加速度，或产生的加速度可以忽略不计【例如】结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载等ö动态作用⇒使结构或结构构件产生不可忽略的加速度【例如】地震、吊车荷载、设备振动、作用于高耸结构上的风荷载等二、荷载分类ð按作用时间的长短和性质ö永久荷载⇒在结构使用期间，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，且其变化值与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
建筑结构试验课件第2章试验荷载与加载方法
箱式试验台座：
♦ 特点：承载力高、刚度大、台座空间利用率高，但
安装和移动设备困难。
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
试验台座
❖ 抗侧力试验台座
❖ ♦ 作用：通过拉压千斤顶或电液伺服加载系
统对试件施加模拟地震作用的低周反复荷载，
进行拟动力和拟静力试验。
❖ 2.3.5地震模拟振动台
第二章荷载与加载
2.3 液压加载
❖ 2.3.5地震模拟振动台
美国MTS公司三向六
自由度维模拟地震振
动台，
❖ 台面尺寸4m×4m，
❖ 最大试件质量25t。
❖
第二章荷载与加载
2.4 惯性力加载
❖ 利用运动物体质量的惯性施加动力荷载
❖ 冲击力加载法
❖
1、初位移加载法
第二章荷载与加载
❖ ♦ 平衡重式
❖ ♦ 压桩作为地锚
❖ ♦ 成对试验加载
❖ 2.10.3
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 2.10.3
第二章荷载与加载
现场试验的荷载装置
第2章 试验荷载与加载方法
思考题：
❖ 1、简述重力加载法的特点。
❖ 2、如何避免重力加载法中的拱效应？
❖ 3、液压加载器有哪几种？
2.10 荷载支承设备和试验台座
荷载支承机构
❖ 水平反力架
❖ 2.10.2
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；
混凝土结构设计原理沈蒲生荷载与结构设计方法
1.2
，
公式(7)中的 G 1.35 ；当其效应对结构有利时，一般情况下取1.0 ，
0.9
验算倾覆、滑移或漂浮时取 ；
1.4
4kN/m 2
Qi — 活载分项系数，一般情况下取 ，当活载标准值大于
的
1.3
工业房屋楼面结构取 ；
五．风荷载
当计算主要承重结构时
wk z s z w0
(1)
式中
— 高度z 处的风振系数； z
s — 体型系数； z — 风压高度变化系数，按地面粗糙程度A 、B 、C 、D 四级定，
A — 海岸、湖岸；B — 农村、市郊；C — 一般城市市区；
D — 有密集高层建筑市区；
w0 —50 年一n 遇的基本风压(kN/m 2 )。
安全等级为一级或使用年限为 100 年时， 0 1.1 ；
安全等级为二级或使用年限为 50 年时， 0 1.0 ；
安全等级为三级或使用年限为 5 年时， 0 0.9 。
S — 荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶然组合；
R — 结构构件抗力设计值。
湖南大学
混凝土结构设计原理.第二章
(二) 荷载效应组合
湖南大学
九．结构可靠性和可靠度
混凝土结构设计原理.第二章
结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性。
结构的可靠度：指结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能
正态分布：
的概率，是结构可靠性的概率度量。 三个特征值：
Z — 平均值； Z — 标准差；
Z — 变异系数， Z Z Z 。
Z RS
湖南大学
四．楼面和屋面活荷载
混凝土结构设计原理.第二章
标准值查荷载规范。
● 楼面： 2kN/m 2 ● 屋面：不上人屋面0.5kN/m 2
工程结构荷载与可靠度设计原理-完整版
2021/5/9
§2.3 雪荷载
漂积作用的影响： • 使敞风较好的平屋面或小坡度屋面上的雪压小于
邻近地面上的雪压； • 在高低跨屋面的情况下，在低屋面形成局部较大
其他几种水压力在结构物上的分布模式
§3.2 水压力及流水压力
二、动水压力
➢ 当水流过结构物表面时，会对结构物产生切应力 和正应力。
➢ 切应力只有在水高速流动时，才表现出来。
➢ 正应力=静水压力+动水压力。
即：
p p静 p动
p p静 p动 p'
p动 时段平均动压力（Pa）;
p'
2021/5/9
大汽车荷载的概率大小，对荷载效应进行折减。 车道数越多，折减率越大。
2021/5/9
§2.4 车辆荷载 车辆荷载布置图
2021/5/9
单位（m）
§2.4 车辆荷载 ➢ 列车荷载 • 列车荷载应采用中华人民共和国铁路标准活载， 及“中-活载”。
我国城市桥梁设计荷载标准规定的城-A级车道荷载
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hi
i
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第i层土的厚度（m）
第i层土的天然重度，若土层位
于地下水位以下，计算土的自
重应力时应取土的有效重度
' i
§2.1 结构自重
土的有效重度
' i
若土层位于地下水位以下，由于受到水的 浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重 力扣除浮力后的重度称为土的有效重度， 是土的有效密度与重力加速度的乘积
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02单层厂房结构结构(课件)
2 单层厂房结构设计2.0 单层工业厂房结构设计基本要求本课程设计的基本要求是：●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特点；●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组成方案；●掌握装配式结构中标准构件的选型；●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度和正确的表示方式。
2.1 结构类型和结构体系方案设计：●确定结构类型和结构体系；●结构布置；●构件选型。
结构类型：●混合结构●钢结构●混凝土结构结构体系：●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面固接。
适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，吊车吨位可达150t甚至更大。
刚架结构：由横梁、柱和基础组成。
柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。
如二铰门架（门架顶点为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。
适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。
2.2 排架结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成（图2.2.1）排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。
屋盖结构体系：●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，有时还包括天窗架和托架。
●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。
单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。
2、纵、横向平面排架●横向平面排架（图 2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括基础）所组成，是厂房的基本承重结构。
●纵向平面排架（图 2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）和柱间支撑等组成。
围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。
2.2.2 荷载传递1、荷载分类永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。
第二章 重力荷载(楼面活荷载)
梁的从属面积
5.1.2 设计楼面梁、墙，柱及基础时，本规范表5.1.1中楼面活荷载标准值的折减系数取值不应小 于下列规定：
1 设计楼面梁时： 1)第1(1)项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9； 2)第1(2)～7项当楼面梁从属面积超过50m2时，应取0.9；
从属面积越大，楼面 荷载越不可能满布
3)第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8，对单向板楼盖的主梁应取0.6．对双向板楼 盖的梁应取0.8；
4)第9～13项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。
2 设计墙、柱和基础时：
1)第1(1)项应按表5.1.2规定采用；
2)第1(2)～7项应采用与其楼面梁相同的折减系数；
3)第8项的客车，对单向板楼盖应取0.5，对双向板楼盖和无梁楼盖应取0.8；
5 第12项楼梯活荷载，对预制楼梯踏步平板，尚应按1.5kN集中荷载验算；
6 本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载；对固定隔墙的自重应按永 久荷载考虑，当隔墙位置可灵活自由布置时，非固定隔墙的自重应取不小于 1/3的每延米长墙重(kN/m)作为楼面活荷载的附加值（kN/m2）计入，且附加 值不应小于1.0kN/m2。
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。08:3 8:5108: 38:5108 :3812/ 11/2020 8:38:51 AM
例3：某多层钢筋混凝土框架结构为办公楼，其楼面上设置可灵活布置 的轻钢龙骨隔墙，该隔墙的自重为0.49 kN/m2，隔墙高度为3.6m。该 办公楼楼面活荷载标准值（ kN/m2 ）为？
1、查表项次1（1）知，qk1=2.0kN/m2。 2、根据表注5的规定：
本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载；（表中数值为一般 楼面活荷载，即人+家具，客户为了改善使用条件，就得自行装修， 例如加隔墙、作吊顶等发生二次装修，这些荷载需附加到楼面上）
荷载与结构设计课程设计
荷载与结构设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握结构设计中荷载的基本概念、分类及作用方式；2. 使学生了解各类荷载对结构的影响，能运用结构设计原理进行简单的荷载分析；3. 帮助学生理解结构设计中安全、适用、经济的原则，并能运用到实际设计中。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，对实际结构进行荷载识别和分析的能力；2. 提高学生运用结构设计原理和方法，解决简单工程问题的能力；3. 培养学生运用技术图纸、计算书等工具，表达和交流结构设计成果的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对土木工程及结构设计学科的兴趣，培养其探索精神；2. 培养学生严谨、务实的学习态度，使其具备良好的工程职业道德；3. 增强学生的团队合作意识，使其在合作中学会尊重、沟通和协作。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实际应用相结合。
在教学过程中，充分考虑学生的认知水平和兴趣，采用案例教学、讨论式教学等方法，提高学生的参与度和积极性。
课程目标的设定，旨在使学生在掌握荷载与结构设计相关知识的基础上，培养其实践能力和创新意识，为未来从事相关工作奠定基础。
通过本课程的学习，学生将能够具备解决实际工程问题的基本能力，并形成良好的职业素养。
二、教学内容1. 荷载基本概念：包括荷载的定义、分类（如：恒载、活载、风载、雪载等）及荷载组合；2. 荷载作用方式：阐述各类荷载在结构中的传递路径及作用效应；3. 结构设计原理：介绍结构设计的基本原则，如安全、适用、经济等；4. 荷载分析：结合教材章节，讲解如何进行荷载识别、计算和分析；5. 结构设计方法：介绍结构设计的一般步骤、方法及注意事项；6. 实践案例分析：选取具有代表性的实际工程案例，分析荷载与结构设计的关系；7. 结构设计软件应用：教授学生运用结构设计软件，进行荷载分析和结构设计。
教学大纲安排：第一周：荷载基本概念及分类；第二周：荷载作用方式及结构设计原理；第三周：荷载分析及计算方法；第四周：结构设计方法及实践案例分析；第五周：结构设计软件应用及上机操作。
第二章 的设计荷载-精品文档
F ( FF ) c o s T D m
垂直于船舶纵轴的力为：
KnFN F nsin cos
平行于船舶纵轴的力为：
KnF T F ncos cos
（3）波浪作用下的系缆力
与波浪要素和船舶动力特性有关，主要用模型 试验方法确定，在初步估算时刻采用布莱恩经 验公式：
H2 2 F 8 . 9 7 ( )L s i n 2
1
2
3
设撞击前变形为零，各部分是弹性变形，则：
F C C C
1 2 3 m a x1 2 3
FF m a x /2
代入整理得最大撞击力：
m F m a x Cu d n C C C 1 2 3
（1）船舶靠泊的法向速度un 与船舶状况、自然环境、靠船装置的布置、靠 船操作方法及操作人员技术等有关。 有掩护水域的大型船舶靠泊时速度小于 10cm/s，无掩护水域可达20cm/s
使用荷载
活动荷载
可变荷载：荷载的大小或位置随时
间缓慢变化，按静荷载处理。（储备 的液体、可移动的设备、人员走动等） 循环荷载：机械往复运动
动力荷载
冲击荷载：驳船撞击、 飞机起落
Байду номын сангаас
事故荷载：重物降落等
二、施工荷载
吊装力：平台在预制和安装过程中作用于平台 组件的起吊力 装船力：吊装装船和滑移装船 运输力：驳船装运或浮运 下水力：下水过程中支点对导管架的支撑力 扶正力：浮吊将导管架吊起时导管架受到的力 地基反作用力：导管架服役时地基对导管架的 作用力 施工荷载是临时性荷载，一般不作为结构设计 控制荷载，通常采取临时性措施解决。
结构力学(第二章)-三铰拱课件
03
三铰拱的设计与优化
设计原则与步骤
确定设计要求
明确三铰拱的设计目标，如承载能力、稳定性、 经济性等。
截面设计
根据计算出的内力和弯矩，设计三铰拱的截面尺 寸和形状。
结构分析
对三铰拱进行受力分析，计算出各截面的内力和 弯矩。
稳定性分析
对三铰拱进行稳定性分析，确保其在承载过程中 不会发生失稳。
3D打印技术
3D打印技术能够实现复杂结构的快速 、精确制造，为三铰拱的原型制作和 试验提供便利。
未来发展方向与趋势
跨学科融合
结构力学与材料科学、计算机科 学、人工智能等学科的交叉融合，
将推动三铰拱在理论和实践上的 创新。
绿色与可持续发展
在未来的发展中，三铰拱的设计和 建造将更加注重环保和可持续发展， 如采用可再生材料和节能技术。
智能化与自动化
随着智能化和自动化技术的发展， 三铰拱的设计、建造和监测将趋向 于智能化和自动化，提高效率和安 全性。
THANK YOU
感谢聆听
案例分析与实践
案例一
某桥梁的三铰拱设计，通过优 化设计，提高了桥梁的承载能 力和稳定性。
案例二
某工业厂房的三铰拱设计，采 用轻量化设计，降低了结构的 自重。
案例三
某大型场馆的三铰拱设计，通 过参数优化，实现了结构的优 化和美观。
04
三铰拱的施工与维护
施工工艺与要点
01
02
03
04
施工准备
确保施工场地安全，检查施工 材料质量，制定施工计划和安
100%
建筑工程
在建筑工程中，三铰拱可用于大 型工业厂房、仓库、展览馆等建 筑的屋盖结构。
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规定采用
请同学们查全国基本雪压分布图沈阳地区基本雪压S0 ？
2、屋面雪压 屋面雪压---（不同）----地面雪压 主要原因：风、屋面形式、屋面散热等
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
17 kN/m3
粘土砖空斗砌体（全斗）
13 kN/m3
⑤ 墙面
贴瓷砖墙面（25mm厚（包括水泥砂浆打底）） 0.5 kN/m2
水泥粉饰墙面（20mm厚，水泥粗砂）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.36 kN/m2
石灰粗砂粉饰墙面（20mm厚）
0.34 kN/m2
⑥ 屋顶
小青瓦屋面
（0.9 1.1） kN/m2
粘土平瓦屋面
0.55 kN/m2
油毡防水层 一层油毡刷油两层
0.05 kN/m2
一毡二油上铺小石子 （0.25 0.30） kN/m2
二毡三油上铺 （0.30 0.35） kN/m2
三毡四油上铺
（0.35 0.40） kN/m2
返回
5、例题 [例1] 双面水泥粉刷厚220墙的自重（20mm厚水泥砂浆面)
[解] gk=0.22m19kN/m3+20.36kN/m2=4.90kN/m2 [例2] 计算某现浇楼面结构自重的标准值gk
面较低处结成较厚的冰层 产生附加荷载 采暖的坡屋面 融化的雪在檐口处冻结为冰棱及冰坝，堵塞屋面排水，
出现渗漏；对结构产生不利荷载效应
3、屋面雪荷载标准值（GB50009-2001） 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 ）
[解]20mm厚水泥砂浆面层 0.02m20kN/m3=0.4kN/m2
80mm厚现浇钢筋混凝土板 0.08m25kN/m3=2.0kN/m2
12mm厚纸筋石灰泥粉底
0.012m16kN/m3=0.192kN/m2 gk=∑gki=2.592 kN/m2
二、土的自重
1、土的自重标准值Gk
根据土层的厚度和土的容重标准值确定
三、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
1.98 2.48kN/m2 木结构; 4.95 7.43kN/m2 钢筋砼结构 2.48 3.96kN/m2 钢结构; 3.46 5.94kN/m2 预应力砼结构
连接
常用材料和构件的自重(GB50009-2001附录A表A.1)
① 砖 普通砖（240mm115mm 53mm）
18 kN/m3
普通砖（机制）
19 kN/m3
② 灰浆 水泥砂浆
20 kN/m3
石灰砂浆、混合砂浆
17 kN/m3
③ 混凝土（砼）
素混凝土
（22 24） kN/m3
泡沫混凝土
（4 6） kN/m3
钢筋混凝土（R.C.）
（24 25） kN/m3
④ 砌体
浆砌普通砖（机制）
18（19） kN/m3
空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦）
2、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
设计时，土的天然容重取 18 kN/m3
cz 3、土的自重应力cz 均质土中： cz= . z
cz沿深度 →直线分布
cz沿水平面 →均匀分布
cz=.z
天然地面
z
.z
1
z
z
❖ 不同重度土层中，土的自重应力cz
cz
h1
1 h1
h2
1 h1 + 2 h2
天然地面
1 地下水位置 2
h3
1 h1 + 2 h2 +/3 h3
3 /3
h4
1 h1 + 2 h2 +/3 h3 +/4 h4 4 /4
不透水层面
z
cz沿深度 → 折线分布
n
cz i hi
i1
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
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
我国《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》（GB50009-2001
）采用。
[例1] 单跨双坡屋面
当 2030时 的 单 跨 双 坡 屋 面 可 按 不 均 匀 情 况 考 虑 。
25 30 35 40 45 50
r
1.0
0.8 0.6
0.4
0.2
0
[例2]高低屋面
考虑到高低屋面处易积雪，应在高低
屋面处 a 范围内r 2.0。这里
4ma2h8m
⑶ 屋面温度对积雪的影响 冬季采暖房屋 使部分雪融化产生滑移 不连续加热屋面 融化的雪重新冻结 冰渣可能堵塞屋面排水 屋
02第二章荷载与结构设计方法课程重 力
精品
一、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的容重标准值确定 一般相当于结构自重实际概率分布的平均值(G) 3、材料容重标准值 按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）确定
常用材料与构件自重(1) 4、结构设计时，将结构自重转化为平均楼面恒载
四、汽车荷载
1、一辆汽车的总重力=汽车自重+载重量。一辆100kN的汽车 30 70
前轴 后轴 2、汽车荷载 车道荷载
桥梁结构整体计算 车辆荷载
桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算 3、汽车荷载等级 公路-I 公路-II
4、各级公路桥涵设计的汽车荷载等级
边 公 路 等 级 高 速 公 路 一 级 公 路 二 级 公 路三 级 公 路 四 级 公 路
汽 车 荷 载 等 级 公 路 - I 公 路 - I 公 路 - I I 公 路 - I I 公 路 - I I