荷载与作用

荷载标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统 计分布的特征值。
概率分布曲线（阴影面积为保证率） 一般取95%保证率的荷载值为标准值
Q( t)
fQT
p 1, r 50, 1
pk
o
T
t
O
平均值
Qk
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QT
第1章 荷载与作用
三、荷载代表值 1、标准值

取值方法 ①分位值取值法：标准值为设计基准期内最大作用概率分布的 某一分位值。
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第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
间接作用：引起结构外加变形或约束变形的原因称为间接作用。
温度 混凝土 收缩 地基 变形 变化 地震
间接 作用
焊接 变形
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第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
温度 变化 的变 形作 用
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第1章 荷载与作用


二、荷载与作用
1、作用分类—按时间变异：永久作用
荷载标准值是通过两个步骤得到的： ①根据设计基准期内的最大荷载给出概率分布函数； ②在这个函数上取一个分位值。
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值 1、标准值
样本（每年一个最大雪荷载）
F
50个样本
p
年最大雪压的 概率分布曲线
设计基准期内最大 雪压的概率分布曲线
pk
O
T
O
年最大雪压的 设计基准期内最 基本雪压 平均值 大雪压的平均值

公路 车 辆 荷载
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用
③风载：风是由大气压力不等引起的空气运动。 由风的运动而施加在墙面或结构上的压力称为风载。
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：偶然作用
（3）偶然荷载：在使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大 且持续时间很短的荷载。
p fQT pk
O
平均值
Qk
QT
概率分布曲线
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值 1、标准值
②重现期Tk取值法: 荷载值保证率 pk （重现期50年）
p
年最大雪压的 概率分布曲线
pk =0.98 pk=0.364
设计基准期内最大 雪压的概率分布曲线
O
年最大雪压的 50年一遇 72.6年一 975年一 最大雪压 平均值 雪压值 遇雪压值 遇雪压值
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用 3、作用分类—按结构动力反应分类
判断下列作用属于动态的还是静态的

停在桥中间的汽车 在桥梁上呼啸而过的火车 吹在砖混结构上的风 吹在高耸结构上的风
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第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 4、作用分类—按作用方向分类

竖向作用
水平作用
竖向作用 水平作用
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值

3、准永久值
荷载准永久值：指结构上经常达到和超越的荷载值，它是指μx ＜0.5时的荷载值。 在设计基准期内，有一半时间荷载超过这个值，这个值就是荷 载的准永久值。
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第1章 荷载与作用

荷载代表值的分类-频遇值、准永久值
Q Qf
超过 Qf 的持续时间 超过 Qq 的持续时间
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值

1、标准值
重现期为Tk 在设计基准期T内荷载标准值的保证率 pk =(1-1/Tk) T 荷载标准值的重现期Tk和保证率pk（在给定的设计基准期内） 有一一对应的关系。
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值

1、标准值
永久荷载标准值
一般情况取其概率分布的0.5分位值 变异性不大，属于正态分布
可变荷载标准值
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值 2、频遇值
表示可变荷载超越某个值的方法
超过Qx的时间：可以用设计基准期T内超过Qx的总持续时间 Tx=Σti，或总持续时间与设计基准期的比值（相对超越时间） μx=Tx/T来表示； 超过Qx的次数：nx，或平均跨阈率νx=nx/T（单位时间内超过Qx 的平均次数）来表示。
Qq
T
频遇荷载值和准永久荷载值
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值

4、组合值
荷载组合值：两种以上的可变荷载同时作用时，各荷载同时达 到最大值的概率很小。 此时主导荷载（产生最大效应的荷载）取标准值，其他伴随荷 载取组合值。
采用组合值进行设计的实质是要求结构在单一可变荷载作用下 的可靠度与在两个以上可变荷载作用下的可靠度保持一致。
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荷载
材料抗力
荷载分 项系数
可靠度设计法
材料分项系数
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第1章 荷载与作用

一、结构设计过程
1、建立合理的力学计算模型（手算简化模型或者有限元建模）
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第1章 荷载与作用

一、结构设计过程
2、合理准确地确定计算模型上的荷载 3、计算荷载效应（如内力、变形、裂缝等）
4、根据具体情况对所计算的内力进行组合和调整（如强柱弱梁） 5、进行承载力计算并采取适当的构造措施 6、绘制施工图
结构自重
风荷载
雪荷载
水平地震作 用
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第1章 荷载与作用

三、荷载代表值

准确地确定荷载需要用统计学方法 ①麻烦②数据不全③没必要 规定一些具体的数：混凝土自重25kN/m3 这些具体的数就是代表值
Q( t)
fQT
p 1, r 50, 1
pk
o
T
t
O
平均值
Qk
QT
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第1章 荷载与作用
包括：地震作用、爆炸力、 台风、船只或漂流物等
美国世贸中心大厦 （撞击起火倒塌）
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：偶然作用
佛山九江 大桥被撞 百米墙面 坠入江中
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第1章 荷载与作用
二、荷载与作用 2、作用分类—按空间位置变异分类

固定作用
最大雪压
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值

1、标准值
一般情况 QT：结构设计基准期 内荷载的最大值，随 机变量； fQT：QT的概率分布函 数；
p fQT pk
O
平均值
Qk
QT
概率分布曲线
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值 1、标准值 一般情况 Qk ：某一（偏于 不利的）分位值； pk ： Qk不被超 越的概率，即标 准值的保证率；
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第1章 荷载与作用


三、荷载代表值
荷载代表值的分类
《荷载规范》规定： 对永久荷载应采用标准值作为代表值； 对可变荷载应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； 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
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第1章 荷载与作用

三、荷载代表值 1、标准值
荷载与结构设计方法
主讲：土木与建筑工程学院
宫旭黎（土木楼406）
主要内容
1、荷载与作用（1） 2、重力（6）
3、侧压力（2）
4、风荷载（5） 5、地震荷载（3） 6、荷载和结构抗力的统计分析（2） 7 、结构可靠度设计方法（5）
自学内容：
1、土的各种重度和人群荷载； 2、自学波浪荷载、水压力、冰压力、冻胀力； 3、其他作用
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用

施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形 或约束变形的原因，统称为结构上的作用。
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用
从定义来看，作用包括两类：一个是力（集中力或分布力）， 另一个是引起结构变形的原因（外加变形或约束变形）。
有外力 直接作用
和结构本身 特性无关

二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用
②车辆活载：主要是铁路或公路车辆的荷载，包括工业厂房的 行车（俗称天车）。
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用
工业 厂房 的行 车
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用 1、作用分类—按时间变异：可变作用
自由作用
固定作用 自由作用
结构自重
车辆荷载
固定设备
吊车荷载
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用 3、作用分类—按结构动力反应分类
静态作用：自重、土压力、雪荷载 动态作用：以一定速度通过桥梁的汽车、地震 作用、爆炸力
两点说明： 动态作用更不利，设计时×动力系数 划分静态作用和动态作用的原则，不在于作用本身是否具有 动力特征，而主要在于它是否使结构产生不可忽略的加速度。
考核方式
考查课
成绩组成： 1、由平时表现成绩（出勤、课堂讨论、笔记等）占20%； 2、平时小测验成绩占10%； 3、作业成绩占20%； 4、综合测试成绩占50%。
第 1章
荷载与作用
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第1章 荷载与作用

一、结构设计原理
独 木 桥 的 启 示
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第1章 荷载与作用

一、结构设计原理
荷载效应S≤结构抗力R
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值

2、频遇值
荷载频遇值：是指在设计基准期内结构上较频繁出现的较大荷 载值。
当设计的目的是为了防止结构功能降低时，在设计基准期内， 有10%的时间荷载超过这个值，这个值就是荷载频遇值。 当设计的目的是为了防止结构局部损坏时，主要是限制荷载超 过某一限值的次数，这个时候用平均跨阈率νx来确定频遇值。
作用 没有外力 间接作用
和结构本身 特性有关
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第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
直接作用：直接施加在结构上的集中力和分布力。
水压力 土压力
车辆 风或浪
自重
直接 作用
浮冰撞 击
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第1章 荷载与作用

二、荷载与作用
车 辆 荷 载
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第1章 荷载与作用
二、荷载与作用
防 护 堤 的 防 浪 墙

三、荷载代表值
每个数都不仅代表 它自己，背后都有 统计工作和复杂运 算

他不是一个人
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第1章 荷载与作用


三、荷载代表值
荷载代表值的分类
进行结构或构件设计时，要根据不同的设计目的和要 求，对荷载采用不同的代表值，以便更准确地反映它 在设计中的特点。
标准值 频遇值
荷载代表值
组合值 准永久值
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第1章 荷载与作用
三、荷载代表值 4、组合值
两台吊车同时满载的概率很小，设计时要打折
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（1）恒载（永久荷载）：指使用期间永久施加在结构上，其值 不随时间变化的荷载。
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第1章 荷载与作用


二、荷载与作用
1、作用分类—按时间变异：可变作用
（2）活载（可变荷载）：指在使用期间施加在结构上，其值可 随时间变化或移动的荷载。 ①使用活载：包括楼面活载、屋面活载。
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第1章 荷载与作用