第4章 建筑结构计算简图

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作用在结构上的荷载，可谓是种类繁多，形式 多样。例如，结构自重、水压力、土压力、风荷载、 雪荷载、地震荷载以及人群重量等。这些荷载，有 的比较恒定，有的灵活多变。比如，结构的自重和 风荷载两者的差异性就很大,自重大致恒定不变， 而风荷载却时有时无，有大有小。因此，有必要对
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如图4.17(a)所示的标志牌，该结构由上下两 根横梁、中间3根加劲杆、左右两根立柱所组成。 当标志牌受到风荷载作用时，请分析水平荷载的传
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图4.17
水平荷载传递路径分析
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更重要的是，竖向荷载和水平荷载对结构的影 首先，从荷载的传递路径来看，竖向荷载传递 是从上到下，简单明了；而水平荷载传递就显得“ 其次，如果把建筑物视为竖立的悬臂梁，如图 4.18所示。
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先以一个最简单的例子来说明选取计算简图的 如图4.19(a)所示的一根搁置在砖墙上的钢筋 混凝土梁，其上受有均布荷载q的作用，梁的净跨 为ln，在墙内的支承长度为a。现在要分析的是： 如何将梁简化为图4.19(b)
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图4.19
梁的计算简图
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1) 所选用的支座简图必须与支座的实际构造和变 形特点相吻合。在建筑结构中，支座的实际构造形 式很多，但在计算简图中常用的有3种：固定铰支 座、可动铰支座、固定端支座。现在就以这3种支
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图4.15
竖向荷载传递分析
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图4.16
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2) 作用在建筑结构上的不仅有竖向荷载，还有水 平荷载，比如风荷载就是最常见的水平荷载。如何 识别水平荷载的传递路径呢？下面举一例加以说明
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图4.9
施加在建筑物上的荷载
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图4.10
楼面活荷载
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(2)可变荷载(活载) 这类荷载经常变化，具有 三变性：作用时间短暂、位置不定(在一定范围内 可以随意变动，任意分布)，数值可变(数值随时间 变化，时有时无，时大时小、有时成群密集，有时 无影无踪)
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第一节 荷载的分类与传递 结构上的荷载从何而来？有哪些类型和形式？ 不同的荷载其性质有何差异？又怎样计算它们？它 们在结构中是如何传递的？如此等等，面对这些问 题，一是不可回避；二是在结构受力分析和设计时， 荷载的确定是前提。
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一、荷载的分类 在结构上所施加力并让结构来承担的就是荷载。 比如结构自身所固有的重量，即重力，就称为重力 荷载；吹到结构上的风力就称为风荷载；飘落在屋 顶上雪的重量就是雪荷载。如此等等，这说明力和 荷载是本质相同的两种不同的称谓。
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1)竖向荷载传递 先举一个简单例子。图4.14(a)为一根梁两端 搁在墙上，这一结构是由梁和墙这两种构件联结而
图4.14
竖向荷载传递举例
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再举一稍微复杂的例子，如图4.15(a)所示。 这是由墙支撑的两层梁的情况，而且上部结构都搁 置在一根大跨梁之上。设上梁所加的两荷载皆为P1， 自重为P2；上层的两边墙体的自重均为P3；中梁 所加的两荷载都是P4，自重为P5；下层两边墙体 的自重均为P6；最底部的大跨梁的自重为P7，并
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静力荷载是逐渐增加的荷载，简称静载。其大 小和位置变化，不会引起显著的结构振动；反之， 若荷载作用在结构上会引起显著的结构振动，则称 之为动力荷载，简称动载。结构的自重及其他恒载， 是典型的静力荷载；而动力设备(如吊车)所产生的
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二、荷载的传递路径 结构的主要功能之一就是能够抵抗并传递荷载。 而结构又是由许多构件联结而成，因此，讨论作用 在结构上的荷载是如何沿构件传递的(即荷载传递 的路径)，是很有必要的。因为承受荷载的构件是
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图4.3
板上的面荷载
图4.4
梁上的线荷载
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图4.5
挡土墙的受力分析
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(1)永久荷载(恒载) 这类荷载具有三定性：作 用时间长久，位置固定，数值不变，故又称为恒载。 例如，结构自身的重力荷载(自重)，以及建筑构造 层(楼面、顶棚、装饰面层等)的重力荷载，均属于 永久荷载。图4.9(a)是建筑物承受荷载示意图，图 4.9(b)是结构荷载简图。其中标①者为构件自重， 梁的自重为均布荷载，而柱的自重为集中荷载。
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图4.1
吊车梁上的荷载
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图4.2
主梁上的荷载
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2)分布荷载 顾名思义，分布荷载是指力在构 件内部或表面上连续分布和作用。分布荷载的大小 用分布集度来表示，意为力的连续分布的密集程度。 分布荷载可分为以下3种： ①体分布荷载 ②面分布荷载 ③线分布荷载
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图4.18 竖向荷载和水平荷载作用下的结构变形示意图 (a)重力荷载；(b)水平均布荷载；(c)水平倒三角形荷载
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第二节 建筑结构的计算简图 结构的计算简图有三大要素：一是结构上的荷 载，二是约束(如支座、结点等)的简化，三是计算 其实，在此之前所遇到的都是已经简化了的结 构计算简图，并以此计算结构的约束反力和内力。 然而，我们不能只知其然，而不知其所以然。因此 ，对建筑结构如何简化的问题还有必要作进一步研 究。
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建筑工程中常遇到的荷载，根据其不同特征， 主要有以下分类： 1)按荷载分布情况分——集中荷载和分布荷载 2)按荷载作用时间分——永久荷载和可变荷载 3)按荷载作用性质分——静力荷载和动力荷载
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(1)集中荷载 当荷载的作用范围很小，此时 可以认为荷载全部集中作用在一点上，即称之为集 中荷载或集中力。集中荷载的单位一般用N或kN。