第十讲极限状态、荷载效应组合
荷载效应及地震作用效应组合
8荷载效应效应组合本设计所应用到的用于承载力量极限状态下的内力组合公式如下：①无地震时，由可变荷载效应掌握的组合：S = Y G^GK +〃QyQSQK +〃WyWSWK式中s一结构构件荷载效应组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；/G、FQ、FW—永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；玲、％L楼面活荷载和风荷载的组合系数，当为第一可变荷载时取1。
S GK、SQk、SM一永久荷载、楼面荷载和风荷载效应标准值。
②无地震时，由永久荷载效应掌握的组合（依据《建筑结构荷载法律规范》GB 50009-2001⑵第条注3,水平风荷载不参与组合。
但2006版法律规范中取消了此注，即水平风荷载参与组合，当风荷载效应不大时也可忽视之。
）：?S ~ Y G^GK +WQyQSQK③有地震时，即重力荷载与水平地震作用的组合：S = Y G S GE + /勘SE尿式中S一结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值；w、磔一重力荷载、水平地震作用的分项系数；S GE、S劭一重力荷载代表值、水平地震作用标准值。
用于正常使用极限状态下的内力组合（标准组合）公式如下:S = SGK + WQSQK + 〃WSWK8.1掌握截面及最不利内力类型8. 1.1构件的掌握截面框架梁的掌握截面是支座截面和跨中截面。
在支座截面处，一般产生最大负弯矩J"maχ）和最大剪力（XW）（水平荷载作用下还有正弯矩产生，故也要留意组合可能消失的正弯矩）；跨间截面则是最大正弯矩（+ Mm a X）作用处（也要留意组合可能消失的负弯矩）。
因此，框架梁的最不利内力为：梁端截面：÷M max, -M max. V max梁跨间截面：+M max由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，因此，在求该处的最不利内力时，应依据梁轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘处梁截面的弯矩和剪力，即：M f = M-Vb∕2V, = V-qb∕2式中AT 一柱边缘处梁截面的弯矩标准值；H 一柱边缘处梁截面的剪力标准值； M —梁柱中线交点处的弯矩标准值；吁与M 相应的梁柱中线交点处的剪力标准值； 人一柱截面高度；夕一梁单位长度的均布荷载标准值。
承载能力极限状态设计时作用组合的效应设计值
承载能力极限状态设计时作用组合的效应设计值
承载能力极限状态设计时的作用组合效应设计值是指在极限状态设计中，根据结构受力情况和安全要求，将各种作用组合起来得到的最不利的一组作用，用于设计结构的承载能力。
这些作用组合包括以下几种情况：
1. 正常使用荷载组合：考虑结构在正常使用情况下承受的永久荷载和可变荷载的组合。
2. 施工荷载组合：考虑结构在施工阶段承受的施工荷载，包括施工人员、设备和材料的重量以及施工施压等。
3. 突发荷载组合：考虑结构在突发情况下承受的额外荷载，如风荷载、地震荷载、爆炸荷载等。
4. 温度荷载组合：考虑结构在温度变化引起的膨胀和收缩所产生的应力。
5. 不利组合荷载：将以上几种荷载组合起来，找出最不利的一组作用组合，以保证结构的安全性。
通过合理设计这些承载能力极限状态的作用组合效应设计值，可以确保结构在正常使用和突发情况下的安全可靠性。
荷载效应组合
2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
荷载效应组合讲解
荷载效应组合及设计要求1．什么是荷载效应？什么是荷载效应组合？一般用途的高层建筑结构承受哪些何载？答：所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。
按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组合。
一般用途的高层建筑结构承受的竖向荷载有结构、填充墙、装修等自重（永久荷载）和楼面使用荷载、雪荷载等（可变荷载）；水平荷载有风荷载及地震作用。
各种荷载可能同时出现在结构上，但是出现的概率不同。
2．如何考虑荷载效应的组合？分项系数与组合系数各起何作用？答：通常，在各种不同荷载作用下分别进行结构分析，得到内力和位移后，再用分项系数与组合系数加以组合。
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001，以下简称为《荷载规范》）上给出的自重及使用荷载、雪荷载等值，以及风荷载及地震等效荷载值都称为荷载标准值。
各种标准荷载独立作用产生的内力及位移称为荷载效应标准值，在组合时各项荷载效应应乘以分项系数及组合系数。
分项系数是考虑各种荷载可能出现超过标准值的情况而确定的荷载效应增大系数，而组合系数则是考虑到某些荷载同时作用的概率较小，在叠加其效应时要乘以小于1的系数。
例如，风荷载和地震作用同时达到最大值的概率较小，因此在风荷载和地震作用组合时，风荷载乘以组合系数0.2。
3．如何选择控制截面及最不利内力类型答：在构件设计时，要找出构件设计的控制截面及控制截面上的最不利内力，作为配筋设计的依据。
首先要确定构件的控制截面，其次要挑选这些截面的最不利内力。
所谓最不利内力，就是使截面配筋最大的内力。
控制截面通常是内力最大的截面，但是不同的内力（如弯矩、剪力）并不一定在同一截面达到最大值，因此一个构件可能同时有几个控制截面。
对于框架横梁，其两端支座截面常常是最大负弯矩及最大剪力作用处，在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩。
而跨中控制截面常常是最大正弯矩作用处。
在梁端截面（指柱边缘处的梁截面），要组合最大负弯矩及最大剪力，也要组合可能出现的正弯矩。
按承载力极限状态设计作用的效应基本组合
按承载力极限状态设计作用的效应基本组合概述在工程设计中，承载力极限状态设计是一种重要的设计方法，用于保证结构在正常工作状态下不会超过其承载能力的极限。
本文将介绍按承载力极限状态设计作用的效应基本组合，以帮助工程师们更好地理解和应用这一设计原则。
基本概念在进行承载力极限状态设计时，我们需要考虑不同作用的效应组合。
这些效应组合涵盖了结构所受的各种荷载和作用，包括常规荷载、地震荷载、温度荷载等。
以下是常见的承载力极限状态设计作用的效应基本组合：1.常规荷载组合常规荷载组合是指结构在正常使用条件下所受的各种荷载，如自重、活载、雪载等。
常规荷载组合通常包括几个主要作用的效应组合，例如：-持久组合：用于计算结构在常规荷载作用下的持久效应，包括截面承载力、位移和变形等。
-变频组合：用于计算结构在常规荷载作用下的变频效应，如疲劳效应等。
2.地震荷载组合地震荷载是指结构在地震作用下所受到的荷载。
地震荷载组合考虑了地震作用的频率、地震波形等因素，以保证结构在地震发生时的稳定性和安全性。
地震荷载组合通常包括以下几种组合：-基本组合：用于计算结构在地震作用下的基本效应，包括地震剪力、地震位移等。
-叠加组合：用于计算结构在地震作用下叠加效应的情况。
3.温度荷载组合温度荷载是指结构在温度变化引起的热应力作用下所受到的荷载。
温度荷载组合考虑了结构因温度变化所引起的膨胀和收缩效应，以保证结构的稳定性和安全性。
温度荷载组合可以包括以下几种组合：-温度膨胀组合：用于计算结构在温度膨胀作用下的效应，如温度应力等。
-温度收缩组合：用于计算结构在温度收缩作用下的效应，如温度变形等。
应用场景按承载力极限状态设计作用的效应基本组合适用于各种工程设计场景，特别是在需要保证结构稳定性和安全性的情况下。
以下是一些常见的应用场景：1.建筑结构设计：在设计大型建筑、桥梁等结构时，需要考虑常规荷载、地震荷载和温度荷载等效应组合，以确保结构的安全性和可靠性。
荷载效应基本组合和标准组合
荷载效应基本组合和标准组合
在工程结构设计中，荷载效应是一个重要的概念，指的是荷载作用在结构上所产生的效应，例如应力、变形等。
为了保证结构的安全性和可靠性，需要对荷载效应进行合理的组合，以充分考虑各种荷载和效应的相互作用。
荷载效应的组合有两种：基本组合和标准组合。
基本组合是指仅考虑某一种荷载作用时所需考虑的效应组合，例如只考虑地震作用时的效应组合；而标准组合则是将多种荷载效应组合在一起进行考虑，以获得更全面的效应组合。
在中国结构设计规范中，规定了一系列标准组合，常用的有常规组合、极限状态组合和抗震组合等。
常规组合适用于结构的正常使用状态，包括永久荷载、变动荷载和风荷载等；极限状态组合则适用于结构的极限状态，包括恶劣气候、地震和火灾等；抗震组合则主要考虑地震作用下的效应组合，以确保结构在地震发生时的稳定性和安全性。
综合考虑各种荷载效应的组合是工程结构设计的重要内容，需要根据实际情况进行科学合理的选取和计算，以保证结构的安全性和可靠性。
- 1 -。
第十讲极限状态、荷载效应组合11
多遇地震作用下的短期组合
S SGE SEhk SEvk W SWk
罕遇地震作用下的短期组合 S SGE SEhk SEvk
（2）频遇组合
频遇值系数
准永久值系数 （3）准永久组合
n
S SGK Sf 1 Q1K qiSQiK i2
n
S SGK qiSQiK i1
• 已知一钢筋混凝土简支梁，计算跨度为 6米。作用在梁上的永久荷载标准值 gk=4KN/m(包括梁的自重)，活荷载标 准值qk=6KN/m,两者均为均布线荷载， 准永久系数为ψq=0.4。该梁的安全等级
Ψ=0.9 或1.0
结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合
S G SGE S Eh Ehk S Ev Evk W W SWk
荷载分项系数
永久荷载 变荷载效 由永久荷载效 应控制的组合 应控制的组合
当其效应对结构有利时
一般情况下 结构的倾覆、 滑移或漂浮
为一级。求：跨中最大弯距基本组合的
设计值M;跨中最大弯距标准组合的设计 值Ms;跨中最大弯距准永久组合的设计 值Ml。
偶然荷载的代表值不乘分项系数；
与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用 适当的代表值。各种情况下的设计值公式，由有关规范规定。
2、正常使用极限状态的荷载（效应）设计值
对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采 用荷载的标准组合、频遇组合获准永久组合。
（1）标准组合
n
S SGK SQ1K Sci QiK i2
基本组合
可变荷载效应控制的组合 荷载效应 荷载效应分项系数
n
S GSGK S Q1 Q1K Qi Sci QiK i2 可变荷载效应
永久荷载效应
荷载组合建筑规范-完整版PPT课件
一、承载能力极限状态的荷载效应组合
1.基本组合 ➢ 一般结构构件：选下列计算中较大者。
（1）由可变荷载控制时
m
n
Sd （0 S Gj Gjk Q1 S L1 Q1k Qi Li ciSQik）
j 1
i2
（2）由永久荷载控制时
m
n
Sd 0 SGj Gjk Qi Li ciSQik
Qi ––– 活载分项系数，一般情况下取1.4，当活 载标准值大于 4kN/m2 的工业房屋楼面结 构取1.3；
SGk––– 恒载标准值所产生的内力； SQik––导活荷载； ci ––– 第i个可变荷载的组合系数。
2.偶然组合 ➢ 偶然荷载的代表值不乘分项系数； ➢ 与偶然荷载同时出现的其他荷载采用适当的代表值； ➢ 各种情况下荷载效应的设计值公式由有关规范另定。
j1
i1
式中： 0 ––– 结构重要性系数； 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
结构的安全等级 按结构的重要性划分
一级：重要建筑 二级：一般建筑 三级：次要建筑
G ––– 荷载分项系数，当其效应对结构不利时， 由可变荷载效用控制时 G 1.2 ，由永久 荷载效应控制时 G 1.35 ；当其效应对 结构有利时，一般 情况下取1.0，验算 倾覆、滑移或漂浮时取0.9；
j 1
i2
3. 准永久组合：主要用于当长期效应是决定性因素
的一些情况。
m
n
Sd SGjk qi SQik
j1
i 1
二、正常使用极限状态的荷载效应组合
1. 标准组合：主要用于当一个极限状态被超越时将 产生严重的永久性损坏的情况。
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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：
基本组合
可变荷载效应控制的组合
永久荷载效应控制的组合
荷载组合的效应设计值 荷载分项系数
组合值系数
S
m
S
S
正常使用极限状态： 1)影响正常使用或外观的变形； 2)影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）； 3）影响正常使用的振动； 4）影响正常使用的其他特定状态。
6.6.2 荷载效应的设计值
荷载设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
目的：考虑荷载的变异性对结构或构件的影响；
保证极限状态时，结构的可靠性。 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。
1)结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； 2)结构、结构构件或其连接因超过材料强度而破坏，
或因过 度的塑性变形而不能继续承载；
3)结构转变为机动体系； 4）结构或结构构件丧失稳定 5）地基丧失承载能力而破坏。
2、正常使用极限状态： 是指对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项
限值的状态。它表明了结构的适用性和耐久性。 当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了
频遇值系数
准永久值系数 （3）准永久组合
S
Sm
S
n
S
d j1 Gjk
f 1 Q1K i2 qi QiK
S
Sm
n
S
d j1 Gjk i1 qi QiK
荷载 风 雪
组合值系数 0.6 0.7
频遇值系数 0.4 0.6
准永久值系数 0
0.5\0.2\0
七月一日九时许，流沙涌入建设中的上海地铁四号线(浦东南路至南浦大桥)区 间隧道中的浦西联络通道，造成严重的地面沉降。
对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采 用荷载的标准组合、频遇组合获准永久组合。
（1）标准组合
S
Sm
S
n
S
d j1 Gjk
Q1K i2 ci QiK
多遇地震作用下的短期组合
S SGE SEhk SEvk W SWk
罕遇地震作用下的短期组合 S SGE SEhk SEvk
（2）频遇组合
工业房屋楼面活荷载大于 4kN/m2
1.4
1.3
仅计算水平地震作用 仅计算竖向地震作用 同时计算水平与竖向 地震作用
γEh
γEv
γEh
γEv
γEh
γEv
1.3
0.0
0.0
1.3 1.3(0.5) 0.5(1.3)
荷载偶然组合的效应设计值计算时各代表值不乘荷载分项系数；
1、用于承载能力极限状态计算的效应设计值
9.1 结构的极限状态 结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定
的某一功能要求,此特定状态称为该功能的极限状态。
1、承载能力极限状态：
是指对应于结构、结构构件达到最大承载能力或出现 不适于继续承载的变形或变位的状态，它表明了结构的安 全性。
当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过 了承载能力极限状态：
（A) 90.85kN
(B) 99.82kN
(C) 94.11kN
(D) 85.14kN
`
4000
800
800
例题解：
• 屋架支座处受荷范围为：（2+2）×（6+0.8）=27.2(m2)
•支座处永久荷载最大压力标准值: PGK = 27.2 ×2.2=59.84(kN)
•支座处可变荷载最大压力标准值: PQK = 27.2 ×0.5=13.6(kN) •支座处可变荷载控制最大压力设计值:
P= γG PGK + γQ PQK =1.2 × 59.84+1.4 × 13.6=90.85(kN) •支座处永久荷载控制最大压力设计值:
P= γG PGK + γQ ψPQK
=1.35 × 59.84+1.4 ×0.7×13.6=94.11(kN)
选(c)
2、正常使用极限状态的荷载（效应）设计值
Ψw=0.0（一般） 或0.2（风荷载起控制作用）
γw=1.4
荷载分项系数
永久荷载 的分项系数
当其效应对结构不利时
由可变荷载效 由永久荷载效 应控制的组合 应控制的组合
当其效应对结构有利时
一般情况下 结构的倾覆、 滑移或漂浮
可变荷载 的分项系数
地震作用 分项系数
1.2
1.35
一般情况下
1.0
有关建筑结构设计规范 规定（0.9）
• 但选对其S中Q1最K无不明利显的判荷断载时效，应轮组次合以。各可变荷载效应为SQ1K， • 单考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参加组合
的可变荷载仅限于竖向荷载。
例：某仓库屋面永久荷载（含屋架）标准值为2.2kN/m2（水 平投影），活荷载标准0.5kN/m2 ；挑出的长度详见B-B剖面。 试问，屋架支座处最大压力设计值与下列何项数值最为接近？
• 已知一钢筋混凝土简支梁，计算跨度为 6米。作用在梁上的永久荷载标准值 gk=4KN/m(包括梁的自重)，活荷载标 准值qk=6KN/m,两者均为均布线荷载， 准永久系数为ψq=0.4。该梁的安全等级
为一级。求：跨中最大弯距基本组合的
设计值M;跨中最大弯距标准组合的设计 值Ms;跨中最大弯距准永久组合的设计 值Ml。
n
S
S
m
S
n
S
d j1 Gj Gjk
Q1 L1 Q1K i2 Qi Li ci QiK d j1 Gj Gjk i1 Qi Li ci QiK
永久荷载效应 可变荷载效应
可变荷载考虑使用年限的调 整系数
结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合
S G SGE S Eh Ehk S Ev Evk W W SWk
S
Sm
S
S
n
S
S
d
j1 Gjk
Ad
f 1 Q1K i2 qi QiK
Ad
按偶然荷载标 准值Ad计算的 荷载效应值
2、用于偶然事件发生后受损结构整体稳定性验算的效应设计值
S
Sm
S
n
S
d
j1 Gjk
f 1 Q1K i2 qi QiK
组合中几个应注意的问题
• 基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的 情况。