荷载与结构设计方法_工学思维导图
荷载与结构设计方法ppt课件
3
1
2
2
(5-8a) (5-8b)
无粘性土：
tan2(45
)
1
3
2
tan2(45 )
3
1
2
(5-9a) (5-9b)
1.10
第5章 侧压力
土的侧压力
三、土的பைடு நூலகம்压力计算
1. 静止土压力 静止土压力可按下述方法计算。在填土外表以下恣意深度z 处取一微小单元体，其上作用着0 竖K0向z 土体自重 ，如前所述，土 体在竖直面和程度面均无剪应力，该处的静止土压力强度为：
(5-15)
E 1 H z H K 2 cK 1 H 2 K 2 c H K 2 c 2
2 a
0
a
2 a
a
a
(5-16)
自动土压力Ea经过三角形压力分布图abc的形心，其作用点在离墙底(H-Z0)/3处。
1.14
第5章 侧压力
土的侧压力
3.被动土压力
当挡土墙在外力作用下挤压土体出现被动朗金形状时，墙背填土离地表恣意深度z处的竖
响土压力大小的要素主要有：土压力的大小及分布、墙身的位 移、填土的性质、墙体的截面刚度、地基的土质等。由于缺乏 系统的观测资料和大规模的实验研讨，在设计中通常采用古典 的库仑实际或朗金实际，经过修正、简化来确定土压力。
1. 朗金土压力实际 朗金土压力实际是经过研讨弹性半空间土体、应力形状和
极限平衡条件导出的土压力计算方法。朗金土压力实际的根本 假设如下：①对象为弹性半空间土体；②不思索挡土墙及回填 土的施工要素；③挡土墙墙背竖直、光滑，填土面程度无超载。
一系列剪裂面，面上各点都处于极限平衡形状，称为自动朗金形状。此时滑裂面的方向与大
框架结构计算简图及荷载
活载分析
活载是指使用过程中可能作用在结构上的临时性荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷 载等。
活载数值相对较小，但作用位置不固定，需要考虑其在不同位置和不同方向上的组 合情况。
活载分析需要考虑各种可能的活载情况，包括人员、家具、设备、积雪等，以确保 结构在使用过程中的安全性。
地震作用分析
01
地震作用是指地震对结构产生的动态作用力，是一种特殊类型 的荷载。
02
地震作用分析需要考虑地震的强度、持续时间、频谱特性等因
素，以及结构的动力特性。
地震作用分析的目的是确定结构在地震作用下的反应，包括侧
03
移、剪切力、扭矩等，以确保结构在地震中的安全性能。
05
框架结构的内力计算
内力计算方法
静力平衡法
根据静力平衡原理，通过建立平衡方 程来求解框架结构的内力。
弹性力学法
灵敏度分析
分析结构参数变化对可靠性的影响程度，找出关键参数，为优化 设计提供依据。
07
结论与展望
研究成果总结
框架结构计算简图
本研究通过实地测量和有限元分析，成功建立了框架结构的计算简 图，为后续的结构分析和设计提供了基础。
荷载分析
对框架结构在不同工况下的荷载进行了详细分析，包括恒载、活载、 风载和地震荷载等，为结构的承载能力和稳定性评估提供了依据。
荷载
荷载是指作用在结构上的外力，包括恒载、活载、风载、雪载等。荷载的计算 和分析是结构设计中的重要环节，直接关系到结构的安全性和稳定性。
目的和意义
目的
框架结构计算简图及荷载的研究目的是为了提供一种简便、准确的方法来描述和分析框架结构的受力情况，从而 为结构设计提供依据，确保结构的安全性和稳定性。
工程结构通用规范
本章主要规定了工程结构所承受的各种荷载和作用，包括重力、风力、地震力 等自然力和人为力对结构的影响。本章还介绍了荷载和作用的组合方法和原则， 以及结构的安全等级和重要性系数等内容。
本章主要介绍了工程结构设计的基本原则，包括结构方案的选择、结构分析和 计算、结构构造等方面的内容。本章还介绍了结构抗震设计的基本原则和方法， 以及结构耐久性设计和维护等方面的要求。
精彩摘录
《工程结构通用规范》是一本由国家标准管理委员会发布的强制性国家标准， 旨在规范工程结构的设计、施工、验收等环节，以保证工程结构的安全性和可 靠性。这本书的精彩摘录如下：
结构设计应符合安全、适用、经济、美观的原则。 结构设计应考虑施工条件、材料供应、结构耐久性等方面的要求。
结构设计应遵循标准化的设计原则，采用通用的结构构件和连接方式。 结构设计应考虑地震、风载、雪载等自然因素对结构的影响。
本章主要规定了工程结构设计的共性要求，包括结构设计的基本原则、荷载和 作用、结构分析方法、结构安全等级等方面的内容。这些要求是工程结构设计 的基本准则，适用于各种类型的工程结构。
本章主要规定了工程结构所使用的材料要求，包括混凝土、钢材、铝合金、玻 璃等材料的基本性能、力学性能、耐久性能等方面的要求。这些要求是选择和 使用材料的重要依据，对于保证工程结构的质量和安全性至关重要。
内容摘要
这部分内容主要涉及施工和验收方面的规定，包括施工前的准备、施工过程的质量控制、验收标 准等。这些规定都是为了确保结构的施工质量和使用安全。 这部分内容介绍了结构检测和维护的重要性，以及相应的检测和维护方法。其中，重点强调了定 期检测和维护的重要性，以及相应的检测和维护方法。这些方法可以帮助及时发现结构的问题和 隐患，从而采取有效的措施进行修复和加固。 这部分内容主要涉及特殊环境和条件下的结构设计，包括地震、风荷载、雪荷载等自然环境因素 对结构的影响。同时，还详细介绍了各种特殊条件下的结构设计方法，如高温、低温、腐蚀等。 这些内容对于保证结构在特殊环境下的安全性和稳定性至关重要。 附录和
结构力学 结构的极限荷载与弹性稳定图文
A
B
D
C
l/3
l/3
l/3
解: AB段极限弯矩为 M u ，BC段极限弯矩为Mu。
塑性铰的可能位置：A、B、D。
A l/3
B
Mu B
l/3
FPu
DC Mu
D
l/3
§11-4 超静定结构的极限荷载计算
1）B、D截面出现塑性
FPu
铰，由弯矩图可知，只 有当 Mu 3Mu 时，此破
A l/3
B
Mu B
分析：(1) 图(a)表示截面处于弹性阶段。
该阶段的最大应力发生在截面最外纤维处，
称为屈服极限y，此时的弯矩Ms称为弹性 s a)
极限弯矩，或称为屈服弯矩。即：
s
MS
bh2 6
s
y0
（2）图(b）—截面处于弹塑性阶段，
y0
截面外边缘处成为塑性区，应力为常数， s b)
§11-2 基本概念
=s；在截面内部(|y|y0)则仍为弹性区，称为弹性
2
C l
2 4
B Mu
由We=Wi，可得 所以有1 4q源自l 24M uqu
16M l2
u
三次超静定 三个塑性铰
§11-4 超静定结构的极限荷载计算
例11-4-3 已知梁截面极限弯矩为Mu ，求极限荷载 。 解:塑性铰位置：A截面及梁上最大弯矩截面C。
q
qu
A
l
BA
Mu A
Mu C C B
l-x
x
例11-1-1 设有矩形截面简支梁在跨中承受集中荷载 作用(图a)，试求极限荷载FPu 。
解：由M图知跨中截面 弯矩最大，在极限荷载作用 下，塑性铰将在跨中截面形 成，弯矩达极限值Mu(图b)。
力学知识结构思维导图建构的研究方法和主要目的
力学知识结构思维导图建构的研究方法和主要目的结构力学是土木工程专业非常重要的一门专业基础课，内蒙古农业大学除土木工程专业外，其他开设结构力学的专业有道路桥梁与渡河工程、农业水利工程、水利水电工程、给排水科学与工程、木材科学与工程等。
与其他工科学校相类似，结构力学是继理论力学、材料力学后非常重要的一门力学课程，它为后续钢筋混凝土结构、钢结构、高层建筑结构、桥梁工程等相关专业课程的学习提供必要的力学基础，同时课程中的基本概念、基本原理和方法对以后指导工程设计非常重要，要求同学们重点掌握。
但是，由于结构力学知识点多，部分内容理解上比较抽象，再加上学时有限，教师不能将每个知识点讲得非常透彻，所以大部分同学反映该课程比较难学，因此，如何让同学们准确把握知识点的内涵与相互关系，学会力学分析问题的方法和提高其学习的能力，是所有结构力学授课教师必须面对与思考的问题。
思维导图是表达发散性思维的有效图形思维工具，改变了传统的线性思维模式，将形象思维与抽象思维进行了很好地结合，帮助人们用联想思维进行思考问题，改善记忆和想象力，充分地开发左右脑的无限潜能。
思维导图是发散性的，有助于培养一个人的全面性思维与逻辑性；思维导图是记忆性的，有助于人们学习和记忆各类知识，更高效地完成工作。
笔者尝试将思维导图作为一种工具引入到结构力学教学中，给同学们提供一种学习方法，打通知识点掌握到能力提高的壁垒，调动同学们学习结构力学的兴趣，推动结构力学的教学改革，更好地适应新时代工程教育认证对工科学生提出的具备解决复杂工程问题的能力要求。
一、结构力学课程教学的特点结构力学是研究结构的合理形式以及结构在受力状态下内力、变形、动力反应和稳定性等方面的规律性学科。
传统的结构力学课程具有以下特点：1.知识点多，前后内容环环相扣。
既有平面几何组成规律的内容，也有静力荷载作用下五种基本类型结构（梁、拱、桁架、刚架和组合结构）的内力与位移计算问题，还有影响线问题，结构的动力计算、弹性稳定、塑性分析与极限荷载等内容。
结构的计算简图及受力分析
结构的计算简图及受力分析3.1 荷载的分类实际的建筑结构由于其作用和工作条件不同,作用在它们上面的力也显示出多种形式。
如图3.1所示的工业厂房结构,屋架所受到的力有:屋面板的自重传给屋架的力,屋架本身的自重,风压力和雪压力以及两端柱或砖墙的支承力等。
图3.1在建筑力学中,我们把作用在物体上的力一般分为两类:一类是主动力,例如重力、风压力等;另一类是约束力,如柱或墙对梁的支承力。
通常把作用在结构上的主动力称为荷载。
荷载多种多样,分类方法各不相同,主要有以下几种分类方法:(1)荷载按其作用在结构上的空间范围可分为集中荷载和分布荷载作用于结构上一点处的荷载称为集中荷载。
满布在体积、面积和线段上的荷载分别称为体荷载、面荷载和线荷载,统称为分布荷载。
例如梁的自重,用单位长度的重力来表示,单位是N/m或kN/m,作用在梁的轴线上,是线荷载。
对于等截面匀质材料梁,单位长度自重不变,可将其称为线均布荷载,常用字母q表示(图3.2)。
当荷载不均匀分布时,称为非均布荷载,如水对水池侧壁的压力是随深度线性增加的,呈三角形分布。
图3.2(2)荷载按其作用在结构上的时间分为恒载和活载恒荷载是指永久作用在结构上的荷载,其大小和位置都不再发生变化,如结构的自重。
活荷载是指作用于结构上的可变荷载。
这种荷载有时存在、有时不存在,作用位置可能是固定的也可能是移动的,如风荷载、雪荷载、吊车荷载等。
各种常用的活荷载可参见《建筑结构荷载规范》。
(3)荷载按其作用在结构上的性质分为静力荷载和动力荷载静力荷载是指荷载从零缓慢增加到一定值,不会使结构产生明显冲击和振动,因而可以忽略惯性力影响的荷载,如结构自重及人群等活荷载。
动力荷载是指大小和方向随时间明显变化的荷载,它使结构的内力和变形随时间变化,如地震力等。
3.2 约束与约束反力1)约束和约束反力的概念所谓约束,是指能够限制某构件位移(包括线位移和角位移)的其他物体(如支承屋架的柱子,见图 3.1)。
建筑结构荷载规范
目录分析
第七章主要介绍了基础荷载的相关内容。包括基础类型、基础荷载体型系数、 基础荷载计算方法等方面的内容。这一章对于建筑结构设计中的基础荷载计算非 常重要。
目录分析
第八章主要介绍了结构安全性设计的相关内容。包括结构安全等级、结构安 全标准等方面的内容。这一章对于建筑结构设计中的结构安全性设计非常重要。
精彩摘录
精彩摘录
在建筑学与土木工程领域，荷载是结构设计的重要因素之一。荷载规范，作 为指导建筑结构设计的标准，对于确保建筑物安全、稳定以及使用寿命具有举足 轻重的地位。在我国，由住房和城乡建设部批准的《建筑结构荷载规范》GB2012，作为行业标准，对于各类建筑结构承受的荷载做出了明确的规定。
精彩摘录
精彩摘录
2在进行荷载效应组合时，对于同时具有恒载和活载的组合，其效应组合应符 合下列规定：
1承载力极限状态设计或正常使用极限状态按可变作用效应控制的组合：本规 范表1及表2中以恒载代表的永久作用效应Sg与以可变作用代表的作用效应SG按下 式进行组合：S=γGSg+SG”
精彩摘录
这段文字详细地解释了荷载的分类以及在不同情况下如何进行荷载效应的组 合。对于从事建筑结构设计的人来说，理解这些内容是至关重要的。
阅读感受
我认为这本书对于建筑结构设计师来说是一本不可或缺的参考书籍。随着建 筑行业的发展和技术的进步，对于建筑结构设计的专业要求也越来越高。这本书 作为一本规范性书籍，不仅提供了各种荷载的详细数据和计算方法，还提供了对 于建筑结构设计的指导和建议，这对于提高建筑结构设计师的专业水平和工作效 率非常有帮助。
阅读感受
我对于这本书的逻辑性和条理性表示赞赏。每一章的内容都按照逻辑顺序进 行编排，使得读者可以更加方便地理解和应用这些知识。书中还提供了大量的图 表和表格，这些数据资料非常实用，对于建筑结构设计师来说具有重要的参考价 值。
02荷载与结构设计方法精品PPT课件
内各层土的厚度自上而下分别为h1，h2，…，hi，…，hn，则多层土深度z处的竖直有效
自重应力的计算公式为：
n
cz 1h1 2h2 nhn ihi
(2-4)
式中，n——从天然地面起到深度z处的土层数；
i 1
hi——第i层土的厚度(m)； i ——第i层土的天然重度(kN/m3 )；若土层位于地下水位以下，由于受到水的浮力
雪压的场地应符合下列要求。
(1) 观察场地周围的地形为空旷平坦。
(2) 积雪的分布保持均匀。
(3) 设计项目地点应在观察场地的范围内，或它们具有相同的地形。
雪压是指单位水平面积上的雪重，决定雪压值大小的是积雪深度与积雪密度，
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；
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பைடு நூலகம்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 重力荷载
一般情况下，地基土由不同重度的土层所组成。如图2.2所示，天然地面下深度z范围
——积雪密度(t/m3)； g ——重力加速度(9.81m/s2)。
1.6
第2章 重力荷载
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《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)附录D中对部分城市给出 重现期为10年、50年和100年的雪压数据。已知重现期为10年及100年的雪 压时，求当重现期为R年时的相应雪压值时可按下式确定：
一级建造师 实务思维导图(各章节最全)
力偶，力矩的特性
力矩平衡方程的应用
利用力矩平衡求未知力
防倾覆技术要求
力偶的特性 力的平移法则 M（抗）≥（1.2-1.5）M（倾）
23荷载对结构的影响
永久荷载
时间 可变荷载
偶然荷载 严重腐蚀
结构反应
静态作用 动态作用
荷载的分类
荷载作用面
均布面荷载 线荷载
集中荷载
荷载作用方向
垂直荷载 水平荷载
施工和检修荷载
一般环境中混凝土钢筋保护层最小厚度
直接接触土体浇筑 70mm
13耐久性
过度变形、过大振幅、裂缝过宽 正常使用极限状态 限制过大变形的要求 刚度要求
适用性
公式
荷载 材料性能 构件截面
影响因素
悬臂梁最大位移
构件跨度
不出现拉应力
有拉应力，但不超过混凝土抗拉强度
允许出现裂缝，但不超过允许值
杆件刚度与梁的位移计算 混凝土结构的裂缝控制
女儿墙
保温隔热，隔声防水防火防潮
轻钢龙骨与主体结构连接之间加弹性阻尼材料 不小于200mm
非承重墙
3m,圈梁，构造柱，钢筋，500mm,6mm,1000mm
根据防水材料，构造，气象条件确定 最小坡度
屋面坡度
屋面的建筑构造
非燃烧体材料
优先采用 高层建筑、多跨及积水面积较大的屋面
外排水 内排水
排水
防结露
要维护变形缝 沉降缝处设缝
防震缝宽度 15m,5cm
与建筑主体的附着
装修层的厚度与分层，均匀与平衡
受力，温度，一致 构造设计要求
提供环境
防火、防水、防潮、防空气渗透、防腐处理
防火、防潮、防腐、防锈 隐蔽性结构材料 非隐蔽性结构材料
第三讲-荷载及结构计算简图
（3）力偶和力偶矩 在力学中，这种由大小相等、方向相反、作 用线互相平行但不重合的两个力组成的力系，称 为力偶（如下图所示），用符号（F、F′）表示。
注意：力偶不能简化为一个力，既不能用一个力代替，也 不能和一个力平衡，力偶只能与力偶平衡。
2.2 约束与约束反力
（1） 约束与约束反力的概念
• 限制一个物体运动的其他物体就称为该物体的 约束。例如，柱子就是梁的约束，基础就是柱 子的约束，合页是门和窗的约束。 • 由于约束限制了被约束物体的运动，因此，约 束必然对约束物体有力的作用，这种力称为约 束反力，简称反力。约束反力的方向总是与被 约束物体的运动方向相反。
【知识链接】
一般板上的自重荷载为均布面荷载，其值为重力 密度乘以板厚。 如一矩形截面板，板厚度为h（m），重力密度为 γ（kN/m3）,板的自重在平面上是均匀分布的，单位 面积的自重gk=γh（kN/m2）。
1 结构上的荷载
板的均布面荷载
梁上的均布线荷载
1 结构上的荷载
• (3) 均布线荷载 • 沿跨度方向单位长度上均匀分布的荷载称为 均布线荷载，其单位为kN/m或N/m，上页图 为梁上的均布线荷载。
一般梁上的自重荷载为均布线荷载，其值为重力 密度乘以横截面面积。 如一矩形截面梁,其截面宽度为b （mm），截面 高度为h （mm），重力密度为γ（kN/m3）, 梁的自重沿跨度方向是均匀分布的，沿梁轴均布线荷 载gk=γbh（kN/m）。
1 结构上的荷载
• (4) 非均布线荷载 • 沿跨度方向单位长度上非均匀分布的荷载称 为非均布线荷载，其单位为kN/m或N/m。下 图所示的挡土墙的土压力即为非均布线荷载。
对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要
求，采用荷载效应的标准组合、频遇组合或准永久 组合，按下列设计表达式进行设计：