结构上的荷载与荷载效应求
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第一章 建筑结构设计的基本原则
第二小节 结构上的荷载与荷载效应
复习旧课 1、简述结构的功能要求 、 2、简述设计使用年限的规定 、 3、结构功能的极限状态有哪两种？ 、结构功能的极限状态有哪两种？ 4、建筑结构的安全等级如何划分？ 、建筑结构的安全等级如何划分？
结构上的荷载与荷载效应 2、1 、 2、2 、 2、3 、 2、4 、 2、5 、 结构上的作用 荷载的分类 荷载的代表值 荷载效应 荷载分项系数及荷载设计值
荷载设计值 计算实例
建筑 教学楼 食堂 阅览室 书库
活载标准值
设计值
构件 板 梁 墙 柱
恒载标准值
设计值
课堂小结
熟悉荷载的分类：永久荷载、可变荷载、 熟悉荷载的分类：永久荷载、可变荷载、 偶然荷载 四种代表值：标准值、组合值、频遇值、 四种代表值：标准值、组合值、频遇值、 准永久值 设计值与代表值通过荷载分项系数联系。 设计值与代表值通过荷载分项系数联系。
2、1 结构上的作用 、
一、作用的定义：引起结构或构件产生内力（应力）、 作用的定义：引起结构或构件产生内力（应力）、 变形（位移、应变） 变形（位移、应变）和裂缝等的各自原因统称为结构 上的作用。 上的作用。 二、作用的分类： 作用的分类： 直接作用：以力的形式直接施加于结构上，如自重等。 直接作用：以力的形式直接施加于结构上，如自重等。 间接作用：以变形形式施加于结构上，如地震振动、 间接作用：以变形形式施加于结构上，如地震振动、 地基不均匀沉降、混凝土的收缩、徐变、温度变化等。 地基不均匀沉降、混凝土的收缩、徐变、温度变化等。
2、2 荷载的分类 、
）（以下简称 《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）（以下简称 建筑结构荷载规范》 ）（ 荷载规范》 为《荷载规范》）将结构上的荷载按作用时间的长短和 性质分为下列三类： 性质分为下列三类： ◆1、永久荷载 、 在结构使用期间，其值不随时间变化， 在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变 化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、 化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压 预应力等，永久荷载也称为恒载. 力、预应力等，永久荷载也称为恒载
二、荷载效应的计算方法 见参考书《简明建筑结构设计手册（第二版） 见参考书《简明建筑结构设计手册（第二版）》第 二章。
2、5 荷载分项系数及荷载设计值 、
的调整系数(P15) 一、荷载分项系数的定义：大于1的调整系数 荷载分项系数的定义：大于 的调整系数 二、荷载分项系数的取值：对结构有利与不利 荷载分项系数的取值： 荷载设计值的计算： 三、荷载设计值的计算：用于承载能力极限状态设计
二、荷载的代表值的种类： 荷载的代表值的种类： 1、标准值；所谓荷载标准值，是指结构在设计基准期 、标准值；所谓荷载标准值，
(50年)内，正常情况下可能出现的最大荷载值，它是结构设 年 内 正常情况下可能出现的最大荷载值， 计时采用的荷载基本代表值。 计时采用的荷载基本代表值。而其他的代表值都可由标准值 乘以相应的系数后得出，通常要求荷载标准值应具有95%的 乘以相应的系数后得出，通常要求荷载标准值应具有 的 保证率。 大于标准值的荷载出现的可能性只有5% ，而 保证率。 即：大于标准值的荷载出现的可能性只有 小于标准值的荷载出现的可能性有95% 。 小于标准值的荷载出现的可能性有
◆可变荷载标准值 可变荷载标准值
《荷载规范》中已给出，设计时可直接查用。 荷载规范》中已给出，设计时可直接查用。 (13-1.4)
永久荷载标准值计算实例
1.梁250×600，求自重标准值。 gk=0.25×0.6×25=3.75KN/m
2、可变荷载组合值 、 当结构承受两种或两种以上可变荷载时Βιβλιοθήκη Baidu 当结构承受两种或两种以上可变荷载时，由于 所有可变荷载同时达到各自最大值的可能性极小， 所有可变荷载同时达到各自最大值的可能性极小， 因此除主导的可变荷载外， 因此除主导的可变荷载外，其它伴随的可变荷载 均应乘以一个小于1的组合系数 的组合系数（ 均应乘以一个小于 的组合系数（ ψc）作为可变 荷载的组合值。 荷载的组合值。
2. 3 荷载的代表值 荷载的代表值定义： 一、荷载的代表值定义：由于各种荷载具有一定的 变异性，在建筑结构设计时，应根据各种极限状态 变异性，在建筑结构设计时， 的设计要求取用不同的荷载量值。 的设计要求取用不同的荷载量值。 对于永久荷载以标准值作为代表值； 对于永久荷载以标准值作为代表值； 对可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值， 对可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值， 如标准值、组合值、频遇值、准永久值。 如标准值、组合值、频遇值、准永久值。
4、可变荷载准永久值 、 在进行结构构件的变形和裂缝验算时， 在进行结构构件的变形和裂缝验算时，需要考 虑荷载长期作用对构件刚度和裂缝的影响，此时， 虑荷载长期作用对构件刚度和裂缝的影响，此时， 可变荷载只能取其在设计基准期内经常作用在结 构上的那部分荷载作为其代表值，它对结构的影 构上的那部分荷载作为其代表值， 响类似于永久荷载。荷载准永久值=ψ 响类似于永久荷载。荷载准永久值 qQK 其中 ψq为荷载准永久值系数，QK 为荷载标准值。 为荷载准永久值系数， 为荷载标准值。
补充资料——荷载变动对建筑结构的影响
一、在施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载， 在施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载， 如电动设备的振动、对楼面或墙体的撞击等， 如电动设备的振动、对楼面或墙体的撞击等，带有明显的动力 荷载的特性；又如在房间放置大量的砂石、水泥等建筑材料， 荷载的特性；又如在房间放置大量的砂石、水泥等建筑材料， 可能使得建筑物局部面积上的荷载值远远超过设计允许的范围。 可能使得建筑物局部面积上的荷载值远远超过设计允许的范围。 二、建筑装修过程中增加荷载 1）在楼面上加铺任何材料属于对楼板增加了面荷载； （1）在楼面上加铺任何材料属于对楼板增加了面荷载； （2）在室内增加隔墙、封闭阳台属于增加的线荷载； ）在室内增加隔墙、封闭阳台属于增加的线荷载； （3）在室内增加装饰性的柱子，特别是石柱，悬挂较大 ）在室内增加装饰性的柱子，特别是石柱， 的吊灯，房间局部增加假山盆景， 的吊灯，房间局部增加假山盆景，这些装修做法就是对结构增 加了集中荷载，使结构构件局部受到较重荷载作用， 加了集中荷载，使结构构件局部受到较重荷载作用，引起结构 的较大变形，造成不安全的隐患， 的较大变形，造成不安全的隐患，应采取安全加固措施
◆永久荷载标准值
对结构构件的自重，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体 对结构构件的自重， 积的自重计算确定。 积的自重计算确定。GB50009-2001《荷载规范》附录 给 《荷载规范》附录A给 出了常用材料和构件的自重，设计时可直接查用。 出了常用材料和构件的自重，设计时可直接查用。(13-1.3)
3、可变荷载的频遇值 、 可变荷载的频遇值是正常使用极限状态 按频遇组合设计时采用的一种可变荷载组合 它是在统计基础上确定的。 值。它是在统计基础上确定的。在设计基准 期内被超越的总时间仅为设计基准期的一小 部分，或其超越频率限于某一给定值。 部分，或其超越频率限于某一给定值。 可变荷载的频遇值= 可变荷载的频遇值 ψfQK 其中： 其中： ψf 可变荷载频遇值系数
荷载的分类——补充知识 荷载的分类——补充知识
按荷载作用面大小分类 1.均布面荷载 1.均布面荷载Q 均布面荷载Q 建筑物楼面上分布的荷载，如铺设的木地板、地砖、 建筑物楼面上分布的荷载，如铺设的木地板、地砖、花岗 大理石面层等重量引起的荷载，都将均布面荷载Q的计算， 石、大理石面层等重量引起的荷载，都将均布面荷载Q的计算， 可用材料的重度γ乘以面层材料的厚度d 可用材料的重度γ乘以面层材料的厚度d，得出增加的均布面 荷载值，Q=γ·d。 荷载值，Q=γ·d。 2.线荷载 2.线荷载 建筑物原有的楼面上的各种面荷载传到梁上，墙上， 建筑物原有的楼面上的各种面荷载传到梁上，墙上，条形 基础上时可简化为单位长度上的分布荷载称为线荷载q 基础上时可简化为单位长度上的分布荷载称为线荷载q。 3.集中荷载 3.集中荷载 建筑物次梁上的线荷载传到主梁上， 建筑物次梁上的线荷载传到主梁上，或梁上线荷载传到柱 子上，放置或悬挂较重物体（如设备，电动葫芦等） 子上，放置或悬挂较重物体（如设备，电动葫芦等）时，其作 用面积很小，可简化为作用于某一点的集中荷载F 用面积很小，可简化为作用于某一点的集中荷载F。
2、4 荷载效应 、
一、荷载效应的定义：各种作用在结构上产生的内 荷载效应的定义： 弯矩、剪力、扭矩、压力、拉力等） 力（弯矩、剪力、扭矩、压力、拉力等）和变形 挠度、扭转、弯曲、拉伸、压缩、裂缝等） （挠度、扭转、弯曲、拉伸、压缩、裂缝等）统称 作用效应” 表示。 为“作用效应”，以“S”表示。当作用为荷载时， 表示 当作用为荷载时， 引起的效应称为“荷载效应” 引起的效应称为“荷载效应”。 S=CQ C——作用效应系数 作用效应系数 Q——某种荷载代表值 某种荷载代表值
◆2、可变荷载 、 在结构使用期间，其值随时间变化， 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化 值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、 值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、 屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、 屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、雪荷载及工业厂 房中的吊车荷载等，可变荷载也称为活载。 房中的吊车荷载等，可变荷载也称为活载。 ◆3、偶然荷载 、 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现， 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其 量值很大且持续时间较短的荷载。如地震、爆炸力、 量值很大且持续时间较短的荷载。如地震、爆炸力、 撞击力等。 撞击力等。
第二小节 结构上的荷载与荷载效应
复习旧课 1、简述结构的功能要求 、 2、简述设计使用年限的规定 、 3、结构功能的极限状态有哪两种？ 、结构功能的极限状态有哪两种？ 4、建筑结构的安全等级如何划分？ 、建筑结构的安全等级如何划分？
结构上的荷载与荷载效应 2、1 、 2、2 、 2、3 、 2、4 、 2、5 、 结构上的作用 荷载的分类 荷载的代表值 荷载效应 荷载分项系数及荷载设计值
荷载设计值 计算实例
建筑 教学楼 食堂 阅览室 书库
活载标准值
设计值
构件 板 梁 墙 柱
恒载标准值
设计值
课堂小结
熟悉荷载的分类：永久荷载、可变荷载、 熟悉荷载的分类：永久荷载、可变荷载、 偶然荷载 四种代表值：标准值、组合值、频遇值、 四种代表值：标准值、组合值、频遇值、 准永久值 设计值与代表值通过荷载分项系数联系。 设计值与代表值通过荷载分项系数联系。
2、1 结构上的作用 、
一、作用的定义：引起结构或构件产生内力（应力）、 作用的定义：引起结构或构件产生内力（应力）、 变形（位移、应变） 变形（位移、应变）和裂缝等的各自原因统称为结构 上的作用。 上的作用。 二、作用的分类： 作用的分类： 直接作用：以力的形式直接施加于结构上，如自重等。 直接作用：以力的形式直接施加于结构上，如自重等。 间接作用：以变形形式施加于结构上，如地震振动、 间接作用：以变形形式施加于结构上，如地震振动、 地基不均匀沉降、混凝土的收缩、徐变、温度变化等。 地基不均匀沉降、混凝土的收缩、徐变、温度变化等。
2、2 荷载的分类 、
）（以下简称 《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）（以下简称 建筑结构荷载规范》 ）（ 荷载规范》 为《荷载规范》）将结构上的荷载按作用时间的长短和 性质分为下列三类： 性质分为下列三类： ◆1、永久荷载 、 在结构使用期间，其值不随时间变化， 在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变 化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、 化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压 预应力等，永久荷载也称为恒载. 力、预应力等，永久荷载也称为恒载
二、荷载效应的计算方法 见参考书《简明建筑结构设计手册（第二版） 见参考书《简明建筑结构设计手册（第二版）》第 二章。
2、5 荷载分项系数及荷载设计值 、
的调整系数(P15) 一、荷载分项系数的定义：大于1的调整系数 荷载分项系数的定义：大于 的调整系数 二、荷载分项系数的取值：对结构有利与不利 荷载分项系数的取值： 荷载设计值的计算： 三、荷载设计值的计算：用于承载能力极限状态设计
二、荷载的代表值的种类： 荷载的代表值的种类： 1、标准值；所谓荷载标准值，是指结构在设计基准期 、标准值；所谓荷载标准值，
(50年)内，正常情况下可能出现的最大荷载值，它是结构设 年 内 正常情况下可能出现的最大荷载值， 计时采用的荷载基本代表值。 计时采用的荷载基本代表值。而其他的代表值都可由标准值 乘以相应的系数后得出，通常要求荷载标准值应具有95%的 乘以相应的系数后得出，通常要求荷载标准值应具有 的 保证率。 大于标准值的荷载出现的可能性只有5% ，而 保证率。 即：大于标准值的荷载出现的可能性只有 小于标准值的荷载出现的可能性有95% 。 小于标准值的荷载出现的可能性有
◆可变荷载标准值 可变荷载标准值
《荷载规范》中已给出，设计时可直接查用。 荷载规范》中已给出，设计时可直接查用。 (13-1.4)
永久荷载标准值计算实例
1.梁250×600，求自重标准值。 gk=0.25×0.6×25=3.75KN/m
2、可变荷载组合值 、 当结构承受两种或两种以上可变荷载时Βιβλιοθήκη Baidu 当结构承受两种或两种以上可变荷载时，由于 所有可变荷载同时达到各自最大值的可能性极小， 所有可变荷载同时达到各自最大值的可能性极小， 因此除主导的可变荷载外， 因此除主导的可变荷载外，其它伴随的可变荷载 均应乘以一个小于1的组合系数 的组合系数（ 均应乘以一个小于 的组合系数（ ψc）作为可变 荷载的组合值。 荷载的组合值。
2. 3 荷载的代表值 荷载的代表值定义： 一、荷载的代表值定义：由于各种荷载具有一定的 变异性，在建筑结构设计时，应根据各种极限状态 变异性，在建筑结构设计时， 的设计要求取用不同的荷载量值。 的设计要求取用不同的荷载量值。 对于永久荷载以标准值作为代表值； 对于永久荷载以标准值作为代表值； 对可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值， 对可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值， 如标准值、组合值、频遇值、准永久值。 如标准值、组合值、频遇值、准永久值。
4、可变荷载准永久值 、 在进行结构构件的变形和裂缝验算时， 在进行结构构件的变形和裂缝验算时，需要考 虑荷载长期作用对构件刚度和裂缝的影响，此时， 虑荷载长期作用对构件刚度和裂缝的影响，此时， 可变荷载只能取其在设计基准期内经常作用在结 构上的那部分荷载作为其代表值，它对结构的影 构上的那部分荷载作为其代表值， 响类似于永久荷载。荷载准永久值=ψ 响类似于永久荷载。荷载准永久值 qQK 其中 ψq为荷载准永久值系数，QK 为荷载标准值。 为荷载准永久值系数， 为荷载标准值。
补充资料——荷载变动对建筑结构的影响
一、在施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载， 在施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载， 如电动设备的振动、对楼面或墙体的撞击等， 如电动设备的振动、对楼面或墙体的撞击等，带有明显的动力 荷载的特性；又如在房间放置大量的砂石、水泥等建筑材料， 荷载的特性；又如在房间放置大量的砂石、水泥等建筑材料， 可能使得建筑物局部面积上的荷载值远远超过设计允许的范围。 可能使得建筑物局部面积上的荷载值远远超过设计允许的范围。 二、建筑装修过程中增加荷载 1）在楼面上加铺任何材料属于对楼板增加了面荷载； （1）在楼面上加铺任何材料属于对楼板增加了面荷载； （2）在室内增加隔墙、封闭阳台属于增加的线荷载； ）在室内增加隔墙、封闭阳台属于增加的线荷载； （3）在室内增加装饰性的柱子，特别是石柱，悬挂较大 ）在室内增加装饰性的柱子，特别是石柱， 的吊灯，房间局部增加假山盆景， 的吊灯，房间局部增加假山盆景，这些装修做法就是对结构增 加了集中荷载，使结构构件局部受到较重荷载作用， 加了集中荷载，使结构构件局部受到较重荷载作用，引起结构 的较大变形，造成不安全的隐患， 的较大变形，造成不安全的隐患，应采取安全加固措施
◆永久荷载标准值
对结构构件的自重，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体 对结构构件的自重， 积的自重计算确定。 积的自重计算确定。GB50009-2001《荷载规范》附录 给 《荷载规范》附录A给 出了常用材料和构件的自重，设计时可直接查用。 出了常用材料和构件的自重，设计时可直接查用。(13-1.3)
3、可变荷载的频遇值 、 可变荷载的频遇值是正常使用极限状态 按频遇组合设计时采用的一种可变荷载组合 它是在统计基础上确定的。 值。它是在统计基础上确定的。在设计基准 期内被超越的总时间仅为设计基准期的一小 部分，或其超越频率限于某一给定值。 部分，或其超越频率限于某一给定值。 可变荷载的频遇值= 可变荷载的频遇值 ψfQK 其中： 其中： ψf 可变荷载频遇值系数
荷载的分类——补充知识 荷载的分类——补充知识
按荷载作用面大小分类 1.均布面荷载 1.均布面荷载Q 均布面荷载Q 建筑物楼面上分布的荷载，如铺设的木地板、地砖、 建筑物楼面上分布的荷载，如铺设的木地板、地砖、花岗 大理石面层等重量引起的荷载，都将均布面荷载Q的计算， 石、大理石面层等重量引起的荷载，都将均布面荷载Q的计算， 可用材料的重度γ乘以面层材料的厚度d 可用材料的重度γ乘以面层材料的厚度d，得出增加的均布面 荷载值，Q=γ·d。 荷载值，Q=γ·d。 2.线荷载 2.线荷载 建筑物原有的楼面上的各种面荷载传到梁上，墙上， 建筑物原有的楼面上的各种面荷载传到梁上，墙上，条形 基础上时可简化为单位长度上的分布荷载称为线荷载q 基础上时可简化为单位长度上的分布荷载称为线荷载q。 3.集中荷载 3.集中荷载 建筑物次梁上的线荷载传到主梁上， 建筑物次梁上的线荷载传到主梁上，或梁上线荷载传到柱 子上，放置或悬挂较重物体（如设备，电动葫芦等） 子上，放置或悬挂较重物体（如设备，电动葫芦等）时，其作 用面积很小，可简化为作用于某一点的集中荷载F 用面积很小，可简化为作用于某一点的集中荷载F。
2、4 荷载效应 、
一、荷载效应的定义：各种作用在结构上产生的内 荷载效应的定义： 弯矩、剪力、扭矩、压力、拉力等） 力（弯矩、剪力、扭矩、压力、拉力等）和变形 挠度、扭转、弯曲、拉伸、压缩、裂缝等） （挠度、扭转、弯曲、拉伸、压缩、裂缝等）统称 作用效应” 表示。 为“作用效应”，以“S”表示。当作用为荷载时， 表示 当作用为荷载时， 引起的效应称为“荷载效应” 引起的效应称为“荷载效应”。 S=CQ C——作用效应系数 作用效应系数 Q——某种荷载代表值 某种荷载代表值
◆2、可变荷载 、 在结构使用期间，其值随时间变化， 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化 值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、 值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、 屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、 屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、雪荷载及工业厂 房中的吊车荷载等，可变荷载也称为活载。 房中的吊车荷载等，可变荷载也称为活载。 ◆3、偶然荷载 、 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现， 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其 量值很大且持续时间较短的荷载。如地震、爆炸力、 量值很大且持续时间较短的荷载。如地震、爆炸力、 撞击力等。 撞击力等。