第3讲土木工程荷载课件.ppt

1、本讲主要内容重点内容重点内容荷载荷载：是指能使结构产生效应的各种原因的总称。：是指能使结构产生效应的各种原因的总称。结构抗力（结构抗力（R R）结构或结构构件承受荷载效应的能结构或结构构件承受荷载效应的能力。力。qM 土木工程结构要有能抵御自然或人为的作用力的土木工程结构要有能抵御自然或人为的作用力的能力，因此，了解作用在结构上的荷载有那些、其性能力，因此，了解作用在结构上的荷载有那些、其性质如何非常重要。质如何非常重要。3.1 荷载的定义荷载的定义屋面自重屋面自重雪荷载雪荷载吊顶自重吊顶自重楼板自重楼板自重墙墙自自重重水水平平推推力力风风力力土土压压力力地下室地下室地基反力地基反力建筑荷载建

2、筑荷载=永久荷载永久荷载+可变荷载可变荷载+偶然荷载偶然荷载家具及人荷载家具及人荷载指在结构使用期间，其值不随时间变化，指在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的恒或其变化与平均值相比可以忽略不计的恒载。载。如结构自重、土压力、预应力等。如结构自重、土压力、预应力等。指在结构使用期间，其值随时间变化，且指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。如楼面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷如楼面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。载等。不一定出现不一定出现，而，而一旦出现一旦出现, ,其值很大而持续时间其值很大

3、而持续时间较短较短的荷载。比如爆炸力、撞击力、地震作用的荷载。比如爆炸力、撞击力、地震作用等。等。a.a.永久荷载永久荷载b.b.可变荷载可变荷载c.c.偶然荷载偶然荷载荷载分类：永久荷载、可变荷载及偶然荷荷载分类：永久荷载、可变荷载及偶然荷载。载。3.2 工程结构上的荷载类型工程结构上的荷载类型3个重要个重要概念概念1. 自重：自重： 一、永久荷载一、永久荷载一般情况自重是由构件一般情况自重是由构件的具体尺寸和材料的重的具体尺寸和材料的重度计算。度计算。素砼为素砼为2224KN/m3。钢筋砼为钢筋砼为2425KN/m3。几种工程材料的自重见几种工程材料的自重见下表。下表。N10001KN2K

4、11mNKPa 2、荷载单位：、荷载单位： N 、kN3、压力单位（、压力单位（即单位荷载）：单位荷载）： KPa、MPa 2/110001mmNKPaMPa重要哦重要哦二、二、可变荷载可变荷载：楼面活荷载：楼面活荷载a.民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值 和准永久值系数，按和准永久值系数，按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 (GB 50009-2012)表表5.1.1 的规定采用。的规定采用。b.工业建筑楼面活荷载：按实际情况考工业建筑楼面活荷载：按实际情况考虑，可采用等效均布荷载代替。虑，可采用等效均布荷载代替。无设备区域，按无

5、设备区域，按2.0KN/m2采用。采用。三、荷载代表值与标准值荷载代表值荷载代表值：是设计验算极限状态所采用的荷载量值，是为便于设计给荷载规定以一定的量值。如标准值、组合值、频遇值和准永久值。标准值标准值：是荷载的基本代表值，是结构在使用期间，在正常情况下可能出现的最大荷载值。可变荷载对结构变形的影响不能用他的标准值，也就是1kN的活荷载对结构变形产生的影响，不会和1kN的恒荷载一样，尤其是在考虑长期变形的情况时。由于各种可变荷载在概率上不太可能同时出现，如果全部拿标准值（或者设计值）累加就偏大了。所以根据设计要求的不同，要乘以这些系数进行折减。荷载组合值:当作用在结构上有两种或者两种以上的可

6、变荷载时，荷载不可能同时以其最大值出现，此时可采用其荷载组合，取其最不利的情况进行设计。荷载频遇值：遇到多种荷载组合的频度。荷载准永久值：可变荷载在设计基准期（如50年）内，其超越的总时间约为设计基准期一半（如25年）的荷载值。组合值、频遇值和准永久值等于标准值乘以相应的系数。四、单层工业厂房的吊车荷载四、单层工业厂房的吊车荷载 梁式吊车由桥架梁式吊车由桥架+电（手）动葫芦组成，起重量电（手）动葫芦组成，起重量5T。 桥式吊车的规格用起重量（桥式吊车的规格用起重量（5T）来区分，由桥架和小）来区分，由桥架和小车组成，桥架沿轨道纵向行走，小车在桥架上横向行走。吊车组成，桥架沿轨道纵向行走，小车在

7、桥架上横向行走。吊车的竖向力由自重和最大起重量确定；吊车水平力为制动时车的竖向力由自重和最大起重量确定；吊车水平力为制动时的刹车水平力，大车制动产生纵向水平力，小车制动产生横的刹车水平力，大车制动产生纵向水平力，小车制动产生横向水平力。向水平力。吊车荷载（续）1、桥式吊车、桥式吊车纵向水平荷载纵向水平荷载标准值标准值，应按作用在一边，应按作用在一边轨道上所有吊车车轮的轨道上所有吊车车轮的最大轮压最大轮压之和的之和的10%采用。采用。荷载作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨荷载作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。道方向一致。2、桥式吊车、桥式吊车横向水平荷载横向水平荷载标

8、准值：标准值：1)软钩吊车：软钩吊车：当额定起重量不大于当额定起重量不大于10t 时，应取时，应取12%；当额定起重量为当额定起重量为1650t 时，应取时，应取10%；当额定起重量不小于当额定起重量不小于75t 时，应取时，应取8%。2)硬钩吊车硬钩吊车: 应取应取20%。 五、雪荷载五、雪荷载雪荷载雪荷载：是由积雪重力作用引起的荷载。：是由积雪重力作用引起的荷载。基本雪压基本雪压：当地：当地50年一遇的最大雪压。年一遇的最大雪压。基本雪压见基本雪压见建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（ GB50009-2012 ）附表）附表E.5（全国各城市雪压、风压和基本（全国各城市雪压、风压和基本气温表

9、）气温表）六、风荷载：六、风荷载：风荷载风荷载：是由风作用：是由风作用力引起的荷载。力引起的荷载。基本风压基本风压：当地空旷：当地空旷地面离地地面离地10m高的高的50年一遇的最大风压。年一遇的最大风压。基本风压见基本风压见建筑结建筑结构荷载规范构荷载规范 （ GB500092012 ）附表附表E.5（全国各城市（全国各城市雪压、风压和基本气雪压、风压和基本气温表）温表）风压随离地面高度的增加风压随离地面高度的增加而增大，高层建筑的风压而增大，高层建筑的风压是主要的水平力之一。是主要的水平力之一。影响风荷载的因素影响风荷载的因素：因地区而异（沿海、内陆）；同一地区因时间而异；因房屋高度而异。沿

10、海地区某5m高单层房屋迎风面风载222. 0mkN同处一幢18层高层建筑27 . 0mkN七、七、 地震荷载地震荷载 地震地震地震是以地震是以地面发生地面发生不同强烈不同强烈程度的振程度的振动为特征动为特征的一种物的一种物理现象。理现象。震源震源震中震中震中距震中距等震线等震线 震级震级是地震强弱的级是地震强弱的级别，以震源处释别，以震源处释放出来的能量大放出来的能量大小确定。小确定。是各类建筑物遭受地震影响的强烈程度。 烈度烈度一次地震只有一一次地震只有一个震级，随震中个震级，随震中距的远近却有很距的远近却有很多个烈度区。多个烈度区。 地震烈度的划分地震烈度的划分地震烈度根据震时人、地、物主

11、要宏观标地震烈度根据震时人、地、物主要宏观标志划分为志划分为12度。度。震中区烈度最大。震中区烈度最大。震中烈度与震级的关系震中烈度与震级的关系一次里氏5级地震所释放的能量，相当于爆炸2万吨T.N.T炸药，每增加一级，释放的能量增加31.5倍。 地震荷载：地震荷载：是指地震对房屋的作用力。是指地震对房屋的作用力。地震引起的地面运动会使房屋在竖向或水平方向产生加速地震引起的地面运动会使房屋在竖向或水平方向产生加速度反应，其加速度反应值与房屋本身质量的乘积，就形成度反应，其加速度反应值与房屋本身质量的乘积，就形成地震对房屋的地震对房屋的作用力作用力。地震对房屋的破坏主要由水平方向的最大加速度反应引

12、起地震对房屋的破坏主要由水平方向的最大加速度反应引起北京地区一幢北京地区一幢89层层用砖填充框架结构，用砖填充框架结构，它的总水平地震荷它的总水平地震荷载约为其自重的载约为其自重的0.050.08倍。倍。3.3、 荷载效应荷载效应 荷载作用于结构或构件上，使结构荷载作用于结构或构件上，使结构或构件产生内力和变形就是或构件产生内力和变形就是荷载效应荷载效应。中心荷载中心荷载 ：上部荷载的重心上部荷载的重心作用线与构件的几何中心线重作用线与构件的几何中心线重合称为中心荷载。此时构件中合称为中心荷载。此时构件中只受压而不受弯矩。只受压而不受弯矩。偏心荷载偏心荷载：上部荷载的重心上部荷载的重心作用线偏

13、离构件的几何中心线作用线偏离构件的几何中心线称为偏心荷载，此时构件既受称为偏心荷载，此时构件既受压又受弯矩，偏离的垂直距离，压又受弯矩，偏离的垂直距离，就是偏心距。就是偏心距。 FF中心荷载中心荷载偏心荷载偏心荷载重要哦重要哦中心荷载与偏心荷载中心荷载与偏心荷载3.3、 荷载效应荷载效应构件截面上 的内力有：轴力、弯矩和剪力。构件变形有：轴向变形、弯曲变形和剪切变形。结构刚度：结构构件抵抗变形的能力。结构强度：结构构件抵抗破坏的能力。建筑结构设计的目的：使结构构件有足够的刚刚度度和强度强度，满足建筑物正常使用的要求和不发生破坏而倒塌。 由地基不均匀沉降引起的内力效应由地基不均匀沉降引起的内力效应思考题： 1、名词解释：荷载、永久荷载、活荷载、荷载标准值、荷载效应、结构刚度、结构强度。 2、永久荷载有哪些？ 3、活荷载有哪些？ 4、风荷载、地震荷载以什么方向力为主？