第2章 建筑结构设计基本规定与荷载

Qq = ψ q Qk
可变荷载频遇值 对可变荷载，在设计基准期内， 对可变荷载，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
Q f = ψ f Qk
在结构设计基准期内， 可变荷载准永久值 在结构设计基准期内，其超 越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。 越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
表2-2
类 别 1 2 3 4
设计使用年限分类
示 例 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 5 25 50 100
设计使用年限（ 设计使用年限（年）
2.2 结构上的荷载
结构上受哪些作用？ 结构上受哪些作用？ 自然界： 重力、 裹冰、 温差、 地震、 自然界 ： 重力 、 风 、 雪 、 裹冰 、 温差 、 地震 、 撞击、 火灾、 水灾、 化学、 微生物、 射线、 撞击 、 火灾 、 水灾 、 化学 、 微生物 、 射线 、 土压力… 土压力 人类： 活荷载， 吊车荷载、 积灰、 爆炸、 人类 ： 活荷载 ， 吊车荷载 、 积灰 、 爆炸 、 撞 击、预应力… 预应力 本课程主要针对荷载对结构的影响， 本课程主要针对荷载对结构的影响，作用 →荷载。 荷载。 荷载
② 可变荷载 在结构使用期间，荷载值随时间变化， 在结构使用期间 ， 荷载值随时间变化 ， 或其变 化值与平均值相比不能忽略的荷载称为可变荷载。 化值与平均值相比不能忽略的荷载称为可变荷载。
③偶然荷载
在结构使用期间，不一定出现，但一旦出现， 在结构使用期间，不一定出现，但一旦出现，其 值很大，并且持续时间极短的荷载称为偶然荷载。 值很大，并且持续时间极短的荷载称为偶然荷载。
Qq = ψ q Qk
可变荷载组合值
Qc = ψ c Qk
2.3 荷载标准值的计算 2.3.1 永久荷载 永久荷载以标准值为其代表值。 永久荷载以标准值为其代表值。 永久荷载标准值，对于分布线荷载用g 表示， 永久荷载标准值，对于分布线荷载用 k表示，集中荷载 表示。（ 。（表 ） 用Gk表示。（表2-3） 钢筋混凝土矩形梁截面尺寸300mm 500mm， 300mm× 〖例题2-1〗 钢筋混凝土矩形梁截面尺寸300mm×500mm，梁 例题2 的底面和侧面用20mm厚混合砂浆抹灰， 20mm厚混合砂浆抹灰 的底面和侧面用20mm厚混合砂浆抹灰，试求梁的自重标准值 gk（线荷载）。 线荷载）。 自重线荷载为重度（重力密度=单位体积重） 〖解〗 自重线荷载为重度（重力密度=单位体积重）乘以 截面面积。 截面面积。 由表2 可知，钢筋混凝土自重介于24 由表2-3可知，钢筋混凝土自重介于24 kN/m3~25 kN/m3之间 25 该荷载对梁的承载力不利，取上限值25 ，该荷载对梁的承载力不利，取上限值25 kN/m3；混合砂浆 自重17 自重17 kN/m3
四. 风荷载 风荷载属于动态荷载， 风荷载属于动态荷载，设计中乘以系数后按静态荷载 对待。在结构的风振计算中发现，一般是第1振型起主要 对待。在结构的风振计算中发现，一般是第 振型起主要 作用，所以采用平均风压乘以风振系数作为风压标准值。 作用，所以采用平均风压乘以风振系数作为风压标准值。 而垂直于建筑物表面的风荷载标准值， 而垂直于建筑物表面的风荷载标准值，应按下述公式计 算： wk = β z µs µ z w0 (2 − 2)
g k = 25 × 0.3 × 0.5 + 17 × (0.3 + 0.5 × 2 + 0.02 × 2) × 0.02
= 3.75 + 0.46 = 4.21KN / m
2.3.2 可变荷载代表值 一. 民用建筑楼面均布活荷载 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、 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，应按表2-4的规定采用 的规定采用。 永久值系数，应按表 的规定采用。 楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。 楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。 1. 设计楼面梁时的折减系数(表2-4) 设计楼面梁时的折减系数 表 项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取 应取0.9 （1）第1(1)项当楼面梁从属面积超过 ） 项当楼面梁从属面积超过 项当楼面梁从属面积超过50m2时，应取 应取0.9 （2）第1(2) ~ 7项当楼面梁从属面积超过 ） 项当楼面梁从属面积超过 项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8 0.8； （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 0.6； 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 ~ 12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 ） 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数 2. 设计墙、柱和基础时的折减系数 设计墙、 项应按表2-5规定采用 （1）第1(1)项应按表 规定采用； ） 项应按表 规定采用； 项应采用与其楼面梁相同的系数； （2）第1(2) ~ 7项应采用与其楼面梁相同的系数； ） 项应采用与其楼面梁相同的系数 0.5； （3——第8项对单向板楼盖应取0.5；对双向板楼盖和无梁 第 项对单向板楼盖应取0.5 楼盖应取0.8； 楼盖应取0.8； 0.8 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 （4）第9 ~ 12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 ） 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数
设计基准期 为确定可变荷载代表值而选用的时间参数（ 为确定可变荷载代表值而选用的时间参数 （ 我 国规定为50年 国规定为 年）。 荷载代表值 指根据不同的工作状态， 指根据不同的工作状态 ， 取用以统计学方法得 出具有一定保证率的统计特征值。 出具有一定保证率的统计特征值。 △建筑结构 永久荷载应采用标准值作为代表值， 永久荷载应采用标准值作为代表值，可变荷载应 根据设计要求采用标准值、组合值、 根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久 值作为代表值， 值作为代表值，对于偶然荷载应按建筑结构使用的特 点确定其代表值。 点确定其代表值。
我国建筑结构设计基准期为50年。以荷载统计来 我国建筑结构设计基准期为 年 说明这个50年的意义：以50年内的一定高度的最大 说明这个 年的意义： 年内的一定高度的最大 年的意义 风速确定基本风压力， 风速确定基本风压力，以50年内空旷地带的最大积 年内空旷地带的最大积 雪深度确定基本雪压力。 雪深度确定基本雪压力。 我国桥梁结构设计基准期为100年。 我国桥梁结构设计基准期为 年 2.1.3 结构的设计使用年限
2.荷载分类方式 荷载分类方式
按时间变异分类 按空间位置的变异分类 按结构的反应分类
规范分类wenku.baidu.com 规范分类：按时间变异分类 永久荷载：在结构使用期间， ① 永久荷载：在结构使用期间，荷载值不随时间 变化， 变化 ， 或其变化值与平均值相比可以忽略不计的荷 载称为永久荷载。 永久荷载又称为恒载。 结构的自 载称为永久荷载 。 永久荷载又称为恒载 。 土重、水重等都属于永久荷载。 重、土重、水重等都属于永久荷载。
第二章 建筑结构设计基本规定与荷载
2.1 建筑结构设计基本规定 2.1.1 结构的安全等级
表2-1 安全等级 一 级 二 级 三 级 建筑结构的安全等级 破坏后果 很严重 严 重 不严重 建筑物类型 重要的房屋 一般的房屋 次要的房屋
2.1.2 结构设计基准期 结构设计所采用的荷载统计参数（如平均值、标准差、 结构设计所采用的荷载统计参数（如平均值、标准差、 变异系数、最大值、最小值等）和与时间有关的材料性 变异系数、最大值、最小值等） 能取值，都需要一个时间参数。这个时间参数称为设计 能取值，都需要一个时间参数。 基准期。 基准期。
可变荷载组合值 对可变作用， 对可变作用，使组合后的作用效应在设计基准期内的 超越概率与该作用单独出现时的相应概率趋于一致的作 用值； 用值；或组合后使结构具有统一规定的可靠指标的作用 值。
Qc = ψ c Q k
可变荷载准永久值 指可变荷载在结构设计基准期内， 指可变荷载在结构设计基准期内，其超越的总时 间约为设计基准期一半的荷载值。 间约为设计基准期一半的荷载值。
表2-6
项次 1 2 3 类 别 不上人屋面 上人屋面 屋顶花园 0.5 2.0 3.0
屋面均布活荷载
组合值系数ψc 0.7 0.7 0.7 频遇值系数ψf 0.5 0.5 0.6 准永久值系数ψq 0 0.4 0.5
标准值(kN/m2)
三．雪荷载 雪荷载属于屋面荷载，按屋面水平投影面积计算。 雪荷载属于屋面荷载，按屋面水平投影面积计算。雪荷 载标准值（面积荷载）应按下式计算： 载标准值（面积荷载）应按下式计算：
荷载标准值（基本代表值） 荷载标准值（基本代表值） 指设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如 指设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（ 均值、众值、中值或某个位值） 均值、众值、中值或某个位值）
QK = µ + 1.645σ
结构自重的标准值可按设计尺寸与材料重力密 度标准值计算。 度标准值计算。
二．屋面活荷载 房屋建筑的屋面按使用不同，分为不上人屋面， 房屋建筑的屋面按使用不同，分为不上人屋面，上人屋面 和屋顶花园三类，其中不上人屋面的活荷载主要是施工荷载、 和屋顶花园三类，其中不上人屋面的活荷载主要是施工荷载、 检修荷载。房屋建筑的屋面， 检修荷载。房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷 应按表2-6采用 采用。 载，应按表 采用。 屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。 屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。
sk = µr s0
(2 − 1)
雪荷载标准值（ 式中 sk—雪荷载标准值（kN/m2）； 雪荷载标准值 µr—屋面积雪分布系数，与屋面形式有关；如单跨单坡屋 屋面积雪分布系数， 屋面积雪分布系数 与屋面形式有关； 面，坡度不超过25°时， 坡度不超过 ° µr =0.8；坡度为 °时，µr =1.0； 坡度为30° s0—基本雪压（kN/m2）。 基本雪压 基本雪压是根据全国672个地点的气象台站建站以来纪 基本雪压是根据全国 个地点的气象台站建站以来纪 录到的最大雪压或积雪深度资料，经统计得出的50年一遇最 录到的最大雪压或积雪深度资料，经统计得出的 年一遇最 大雪压，作为例子，给出几个城市的基本雪压如下： 大雪压，作为例子，给出几个城市的基本雪压如下：北京 0.40，天津 ，天津0.40，上海 ，上海0.20，沈阳 ，沈阳0.50，南京 ，南京0.65，西安 ， 0.25，乌鲁木齐 ，乌鲁木齐0.80，武汉 ，武汉0.50，成都 ，成都0.10。 。 雪荷载组合值系数可取0.7；频遇值系数可取0.6； 雪荷载组合值系数可取 ；频遇值系数可取 ；准永 久值系数按雪荷载分区I、 和 的不同 分别取0.5、 和 。 的不同， 久值系数按雪荷载分区 、II和III的不同，分别取 、0.2和0。 准永久值雪荷载分区和融化速度有关， 准永久值雪荷载分区和融化速度有关，南方积雪容易融化为 III区，北方多数地区为 区，内蒙古、黑龙江、吉林、青海、 区 北方多数地区为II区 内蒙古、黑龙江、吉林、青海、 新疆的大部分地区为I区 新疆的大部分地区为 区。
荷载代表值
根据不同的工作状态， 根据不同的工作状态 ， 取用以统计学方法得 出具有一定保证率的统计特征值。 出具有一定保证率的统计特征值。 荷载代表值具有不确定性， 荷载代表值具有不确定性，应按概率统计的方 法来处理 在正常使用期间可能出现（ 荷载标准值 在正常使用期间可能出现（具有足够 的概率保证率）的荷载最大值。 的概率保证率）的荷载最大值。 永久荷载标准值可根据尺寸按材料的容重计算； 永久荷载标准值可根据尺寸按材料的容重计算； 可变荷载标准值可按《荷载规范》 可变荷载标准值可按《荷载规范》提供的数值 取用。 取用。
– 荷载与作用 所有能使结构产生内力、 变形、 所有能使结构产生内力 、 变形 、 开裂等效应 的原因统称为“作用” 作用” 的原因统称为“作用”。“作用”按出现的方式 可分为“直接作用” 间接作用” 可分为“直接作用”和“间接作用”。 荷载只是作用中的一种， 荷载只是作用中的一种，是直接作用 间接作用包括混凝土的收缩、温度的变化、 间接作用包括混凝土的收缩、温度的变化、地 基的沉降、地震、 基的沉降、地震、爆炸等