单元2建筑结构荷载计算知识课件

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建筑结构荷载计算
2.2 荷载代表值 《荷载规范》
对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频
对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
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2.2.1 荷载标准值
荷载标准值是荷载的基本代表值，指结构在使用期 间可能出现的最大荷载值。
荷载标准值统一由设计基准期（50年）最大荷载概 率分布的某个分位值来确定，有永久荷载标准值（Gk)和 可变荷载标准值（Qk）。
对于高度低于30m或高宽比小于1.5的房屋以及自 振周期T1＜0.25s的塔架、桅杆、烟囱等高耸结构，取 βz=1.0。
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2.7 荷载计算原理
Fra Baidu bibliotek
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单层房 屋结构
简化
平面 桁架
计算单元
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内力组合表
M
m
ax
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基本风压可从《荷载规范》附录中查得。 风荷载的组合值、频遇值和准永久值系数可分别取 0.6、0.4、0。
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2.6.2 风压高度变化系数
风速是随距地面的高度增加而增加的，故风压也 是随离地面高度增加而增加的。风速随高度的变化规 律主要取决于地面的粗糙程度。但当离地面450m以上 时，风速即不受地面粗糙程度的影响，风压高度变化
民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频 遇值和准永久值系数见表2.1。
设计墙、柱及基础时应对各层楼面的楼面活荷载标 准值进行折减。楼面活荷载折减系数见表2.2、表2.3。
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表2.1 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、 频遇值和准永久值系数
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QC CQk
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2.2.3 可变荷载频遇值
在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小 比率或超越频率为规定频率的荷载值。它相当于在结 构上时而或多次出现的较大荷载，但总是小于荷载的 标准值。
其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载频遇值系
Qf f Qk
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素质教育目标
培养学生严谨细致的良好学习习惯和科学的工作态度，具有团 队合作精神。
教学方法
任务驱动、案例教学
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任 务
框架结构荷载标准值计算
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2.1 荷载分类 2.1.1 永久荷载
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，或其变化是单调的并能趋于限值
地面粗糙度是指风在到达结构物以前吹越过2km 范围内的地面时，描述该地面上不规则障碍物分布状 况的等级。规范将地面粗糙度分为A、B、C、D四类 。
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A类——指近海海面和海岛、海岸、湖岸
B类——指田野、乡村、丛林、丘陵以及
C类—— D类——指有密集建筑群且房屋较高的城 市市区。
（1）当横梁为斜梁，其坡度≤1/8时，可简化为水平直杆； （2）不等跨框架，当各跨跨差≤10% ，可简化为等跨框架，跨度取平均值。
二、构件截面尺寸
1、梁 ：h = (1/8~1/12) l b = (1/2~1/3) h
{ 2、柱： h一般取 （1/15~1/20)层高
同时满足轴压比
N/fcbh
一级 0.7 二级 0.8 三级 0.9
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学习目标
1、具有判别荷载类别的能力 2、能利用《建筑结构荷载规范》求荷载代表值 3、能进行简支梁、单向板楼盖、框架结构的荷载标准值计算
知识点
荷载的分类及荷载代表值、永久荷载标准值、楼面和屋面活荷 载、雪荷载、风荷载、建筑结构荷载标准值计算
永久荷载不随时间变化，长期作用在结构上，在结构 上的作用位置也不变。
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2.1.2 可变荷载
在结构使用期间，其值随时间变化，且变化与平 均值相比不可以忽略不计的荷载。例如楼面活荷载、 屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载
可变荷载的大小随时间而变，作用位置可变，且 像风荷载、吊车荷载等能引起结构振动，使结构产生 加速度。
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2.4.2 屋面均布活荷载
屋面上的活荷载因“上人”和“不上人” 而不同。上人的屋面承受人群和施工检修等荷 载；不上人的屋面只承受施工检修时施工、检 修人员以及堆料等重力。
屋面均布活荷载见表2.4。
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表2.4 屋面均布活荷载
项 次
类别
标准值 (kN/m2
)
对于自重变异较大的材料和构件（如现场制作的保温 材料、混凝土薄壁构件等），自重的标准值应根据对结 构的不利状态，取上限值或下限值。
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2.4 楼面和屋面活荷载
2.4.1 民用建筑楼面均布活荷载
楼面活荷载是指作用在楼面上的人员、家具、设备 等荷载。按楼面等效均布活荷载的确定方法，将实际荷 载换算成为等效均布活荷载，再经统计分析后，确定活 荷载的标准值。
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表2.5 屋面积雪分布系数μr
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2.6 风荷载
风荷载的大小与基本风压、风压高度变化系数、 风荷载体型系数和风振系数有关。《荷载规范》规定 ，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公
（1） 当计算主要承重结构时
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屋面上的雪荷载标准值不等于基本雪压，而应将 基本雪压乘以屋面积雪分布系数μr。屋面积雪分布系数 μr的意义是基本雪压换算为屋面水平投影面上的雪荷载 的换算系数。具体数值见表2.5。
设计建筑结构及屋面的承重构件时，可按下列规 定考虑积雪的分布情况：
① 屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况
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2.2.2 可变荷载组合值
当结构同时承受两种或两种以上的可变荷载时， 考虑到荷载同时达到最大值的可能性较小，因此除主 导荷载（产生最大荷载效应的荷载）仍以其标准值为 代表值外， 对其它伴随荷载，可以将它们的标准值乘 以一个小于或等于1的荷载组合系数作为代表值，称为 可变荷载组合值
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表2.6 常见建筑物的风荷载体型系数μs
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2.6.4 风振系数
《荷载规范》规定，以风振系数βz来描述动力反 应的影响。
规定对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结 构，以及基本自振周期T1大于0.25s的塔架、桅杆、烟 囱等高耸结构，应采用风振系数来描述风压脉动的影 响，具体计算方法见规范。
组合值 系数ψc
频遇值 系数ψf
准永久 值系数
ψq
1 不上人的屋面 0.5 0.7 0.5
0
2 上人的屋面
2.0 0.7 0.5
0.4
3
屋顶花园
3.0 0.7 0.6
0.5
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2.4.3 施工和检修荷载及栏杆水平荷载
设计屋面板、檩条，钢筋混凝土挑檐、雨篷和预 制小梁时，施工或检修集中荷载（人和小工具的自重 ）应取1.0kN，并应在最不利位置处进行验算。
k gzsz0
（2） 当计算围护结构时
k zsz0
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2.6.1 基本风压
基本风压是风荷载的基准压力，一般按当地空旷平 坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据，经概 率统计得出50年一遇最大值确定的风速，再考虑相应的 空气密度，按公式w0=1/2pv02确定的风压值。
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表2.2 楼面活荷载折减系数
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表2.3 活荷载按楼层数的折减系数
墙、柱、基础计算 截面以上的层数
1
2~3
4~5 6~8
9~2 0
＞20
计算截面以上各楼 层活荷载总和的折
1.0 0
0.85
0.70
0.65
0.60
0.55
减系数
(0.
90
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搬运和装卸重物以及车辆起动和刹车时的动力系 数，可采用表1.1~1.3，其动力荷载只传至楼板和梁。
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2.5 雪荷载
雪荷载 雪荷载是作用在屋面上的。《荷载规范》规定， 屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算：
Sk rS0
基本雪压是雪荷载的基准压力，一般按当地空旷 平坦地面上积雪自重的观测数据，经概率统计得出50 年一遇最大值确定。
（1） 对于轻型构件或较宽构件，当施工荷载超过 上述值时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑
（2） 当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔 1.0m取一个集中荷载；在验算挑檐、雨篷倾覆时，应 沿板宽每隔2.5~3.0m
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（3） 楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆顶部
① 住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、 幼儿园，应取0.5kN/m
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3、框架结构截面抗弯刚度
现浇楼盖： 中框架取 I = 2 I0 边框架取 I =1.5 I0 装配楼盖： 中框架取 I = I0 装配整体式：中框架取 I =1.5 I0 边框架取 I =1. 2 I0
三、框架结构的荷载
{ { 竖向荷载
永久荷载 （恒载） 可变荷载 （活荷载）
风荷载 水平荷载 地震作用
1、楼（屋）面活荷载（活荷载折减） 2、风荷载 3、地震作用 4、荷载图式的简化
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2.8 框架结构计算简图
1、计算单元
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2、节点简化
刚接节点
铰接节点
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3、计算模型
梁柱以截面几何轴线来确定：框架跨度——柱子轴线之间距离； 框架层高——相应于建筑层高，底层取基础 顶面到二层楼板顶面的距离。
实际工程中对计算模型可作修正：
2.2.4 可变荷载准永久值
在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准 值一半（可以理解为总持续时间不低于25年）的荷载 值，也就是经常作用于结构上的可变荷载。
其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载准永久值 系数：
Qq qQk
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2.3 永久荷载标准值
永久荷载主要包括构件的自重、构造层的自重等。 恒荷载的变异性不大，故其标准值可根据构件或构造 层的设计尺寸和材料或构件的单位自重确定。常见材料
② 学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展 览馆或体育场，应取1.0kN/m
当采用荷载准永久组合时，可不考虑施工和检修 荷载及栏杆水平荷载。
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2.4.4 荷载动力系数
结构受动力作用时，应将荷载增大，这个增大系 数就叫荷载动力系数
建筑结构设计的动力计算，在有充分依据时，可 将重物或设备的自重乘以动力系数后，按静力计算进
② 屋架可分别按积雪全跨和半跨均匀分布的情况 考虑；
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③ 框架和柱可按积雪全跨均匀分布 情况考虑。
雪荷载的组合值系数可取0.7；频遇 值系数可取0.6；准永久值系数应按雪荷 载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0.5、 0.2、0；雪荷载分区应按规范中的规定采 用。
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2.6.3 风荷载体型系数
风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引 起的实际压力（或吸力）与来流风压的比值，它描述 的是建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布 规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环 境和地面粗糙度有关。
几种常见体型建筑物的风荷载体型系数见表2.6。