第三讲-荷载及结构计算简图.

3.1 结构上的荷载
• 3.1.3.2 可变荷载组合值（Qc） • 当结构上同时作用有两种或两种以上可变荷载时， 由于各种可变荷载同时达到其最大值（标准值）的 可能性极小，因此，计算时采用可变荷载组合值， 用Qc表示：
Qc c Qk
• 式中Qc——可变荷载组合值； • Qk——可变荷载标准值； • ψc——可变荷载组合值系数，一般楼面活荷载、 雪荷载取0.7，风荷载取0.6。
3.1 结构上的荷载
• ① 由可变荷载效应控制的组合
• 式中γ0——结构构件的重要性系数，对安全等级为 一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，不 应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50 年的结构构件，不应小于1.0；对安全等级为三级或 设计使用年限为5年及以下的结构构件，不应小于 0.9；在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数。
如工程中常用水泥砂浆的重力密度是20 kN/m3，石 灰砂浆的重力密度是17 kN/m3，钢筋混凝土的重力密度 是25 kN/m3，砖的重力密度是19 kN/m3。
3.1 结构上的荷载
• (2) 均布面荷载 • 在均匀分布的荷载作用面上，单位面积上的 荷载值称为均布面荷载，其单位为kN/m2或 N/m2。图3.1为板的均布面荷载。
图 柱 子 的 自 重 3.4
一般柱子的自重荷载为集中力，其值为重力密度 乘以柱子的体积，即G=γbhL。
3.1 结构上的荷载
图3.5 板上的荷载传给梁示意图
3.1 结构上的荷载 3.1.3 荷载的代表值
• 在后续进行结构设计时，对荷载应赋予一个 规定的量值，该量值即所谓荷载代表值。永 久荷载采用标准值为代表值，可变荷载采用 标准值、组合值、频遇值或准永久值为代表 值。
• (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，图3.2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）。
3.1 结构上的荷载 • ② 可变荷载是指在结构设计使用期内其值随时间 而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。 例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载 等，可变荷载又称活荷载。
• ③ 偶然荷载是指在结构设计使用期内不一定出现， 一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。例 如，爆炸力、撞击力等。
3.1 结构上的荷载
• 【例3.1】矩形截面钢筋混凝土梁L2，计算跨度为
5.1 m，截面尺寸为b=250 mm，h=500 mm，求该 梁自重(即永久荷载)标准值。
计算过程中应注意物理量单位的换算。
（各材料的重力密度前面已给出）
• 【例3.2】楼面做法为：30 mm水磨石地面，120
mm钢筋混凝土空心板（折算为80 mm实心板），板 底石灰砂浆粉刷厚20 mm，求楼板自重标准值。
3.1 结构上的荷载 3.1.5 荷载效应及结构抗力
• 荷载效应是指荷载引起的结构或结构构件的 内力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）、变形 （挠度、转角裂缝等）的总称。用S表示。 • 结构抗力是指结构或结构构件承受荷载效应 的能力，如结构构件的承载力、刚度、抗裂 度等，用R表示。结构抗力是结构内部固有的， 它的大小主要取决于材料的性能、构件的几 何参数及计算模式的精确度。
3.1 结构上的荷载
• （2) 可变荷载标准值(qk，Qk)，由设计使用年限内 最大荷载概率分布的某个分位值确定，是可变荷载 的最大荷载代表值，由统计所得。我国《建筑结构 荷载规范》对于楼(屋)面活荷载、雪荷载、风荷载、 吊车荷载等可变荷载标准值，规定了具体的数值， 设计时可直接查用。
根据《荷载规范》查得案例一中教学楼教室的楼 面活荷载标准值为2 kN/m2；楼梯上的楼面活荷载标 准值为2.5 kN/m2。
【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）。
3.1 结构上的荷载
图3.1 板的均布面荷载
图3.2 梁上的均布线荷载
3.1 结构上的荷载
• (3) 按作用位置分
• 荷载按作用位置可分为固定荷载和移动荷载两类。 • ① 固定荷载是指作用位置不变的荷载，如结构的 自重等。 • ② 移动荷载是指可以在结构上自由移动的荷载， 如车轮压力等。
3.1 结构上的荷载 3.1.2 荷载的分布形式
• (1) 材料的重力密度 • 某种材料单位体积的重量（kN/m3），称为材 料的重力密度，用γ表示。
Q f f Qk
3.1 结构上的荷载
• 3.1.3.4 可变荷载准永久值（Qq）
• 可变荷载准永久值是指可变荷载中在设计基准期内 经常作用（其超越的时间约为设计基准期一半）的 可变荷载。在规定的期限内有较长的总持续时间， 也就是经常作用于结构上的可变荷载。其值取可变 荷载标准值乘以小于1的荷载准永久值系数，用Qq表 示：
3.1 结构上的荷载
• 结构的工作性能可用结构功能函数Z来描述。 当只有荷载效应S和结构抗力R两个基本变量 时，则有 • Z=g(S,R)=R-S • 显然，当Z＞0（R＞S）时，结构处于可靠状 态；当Z＜0（R＜S）时，结构处于失效状态； 当Z＝0 (R＝S）时，结构处于极限状态。 • 故上式称为极限状态方程。
3.2 静力学的基本知识
3.2 静力学的基本知识
3.2 静力学的基本知识
3.2.1 静力学简介
3.2.1.1 静力学的概念
• 一般情况下，一个物体总是同时受到许多力的作用。例如 建筑物的楼板除承受自重外，还承受着人、设备或家具等 重量作用。通常将作用在物体上的一群力称为力系。 • 物体在力系的作用下，相对于地球处于静止状态或保持匀 速直线运动的状态，就称该物体处于平衡状态。例如， 房屋、桥梁等建筑物，以及匀速提升的电梯都处于平衡状 态。 • 静力学（Statics）就是研究物体在力系作用下平衡规律的 科学。静力学是力学的一个分支。静力学的基本物理
3.1 结构上的荷载
表3.1 基本组合的荷载分项系数
3.1 结构上的荷载
• (2) 荷载的设计值
• 一般情况下，荷载标准值与荷载分项系数的乘积即 为荷载设计值，也称设计荷载，其数值大体上相当 于结构在非正常使用情况下荷载的最大值，它比荷 载的标准值具有更大的可靠度。永久荷载设计值为 γGGk；可变荷载设计值为γQQk。 • 【例3.3】求例3.2中楼面永久荷载设计值和可变荷载 设计值。永久荷载及可变荷载分项系数分别为1.2和 1.4。
Q准永久值； • ψq——可变荷载准永久值系数。
3.1 结构上的荷载 3.1.4 荷载分项系数与设计值
• (1) 荷载分项系数 • 荷载分项系数用于结构承载力极限状态设计 中，目的是保证在各种可能的荷载组合出现 时，结构均能维持在相同的可靠度水平上。 荷载分项系数又分为永久荷载分项系数γG和 可变荷载分项系数γQ，其值见表3.1。
3.1 结构上的荷载
• μs——风荷载体型系数，见《建筑结构荷载规范》； • μz——风压高度变化系数，见《建筑结构荷载规范》； • w0——基本风压（kN/m2），是以当地平坦空旷地带 10 m高处统计得到的50年一遇10 min平均最大风速为 标准确定的，按《建筑结构荷载规范》中“全国基本 风压分布图”查用。 • ③ 雪荷载标准值、施工及检修荷载标准值见《建筑结 构荷载规范》相关规定取值。
3.1 结构上的荷载
• 3.1.3.3 可变荷载频遇值（Qf）
• 可变荷载频遇值是指结构上时而出现的较大荷载。 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。 可变荷载频遇值总是小于荷载标准值，其值取可变 荷载标准值乘以小于1的荷载频遇值系数，用Qf表示： • 式中Qf ——可变荷载频遇值； • ψf——可变荷载频遇值系数。
3.1 结构上的荷载
3.1 结构上的荷载
• （2） 按正常使用极限状态设计表达式 • 正常使用极限状态主要验算结构构件的变形、抗裂度或 裂缝宽度等，使其满足结构适用性和耐久性的要求。由 于其危害程度不如承载能力破坏时大，故对其可靠度的 要求可适当降低。设计时取荷载标准值，不需要乘以荷 载分项系数，也不考虑结构的重要性系数。 • 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： • Sd≤ C • 式中Sd——正常使用极限状态的荷载效应组合值; •C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限制， 如变形、裂缝宽度、应力等。
3.1 结构上的荷载
• (2) 按结构的反应特点分
• 荷载按结构的反应特点分为静态荷载和动态荷载 两类。
• ① 静态荷载是使结构产生的加速度可以忽略不计 的作用，如结构自重、住宅和办公楼的楼面活荷 载等。 • ② 动态荷载是使结构产生的加速度不可忽略不计 的作用，如地震、吊车荷载、设备振动等。
3.1 结构上的荷载
3.1 结构上的荷载
• ② 风荷载标准值（wk）。风受到建筑物的阻碍和影 响时，速度会改变，并在建筑物表面上形成压力和 吸力，即为建筑物所受的风荷载。根据《建筑结构 荷载规范》相关规定，风荷载标准值（wk）按下式 计算：
wk z s z w0
• 式中wk——风荷载标准值（kN/m2）； • βz——高度z处的风振系数，它是考虑风压脉动对结 构产生的影响，按《建筑结构荷载规范》规定的方 法计算；
第三讲 结构构件上的荷载及结构的计算简图
目 录
3.1 结构上的荷载 3.2 静力学基本知识
3.3 结构计算简图
3.1 结构上的荷载