2.1_结构上的荷载.ppt

第二章 建筑结构设计原理 第一节 结构上的荷载 什么是荷载 一、结构上的作用、作用效应、结构抗力及其随机性 作用action 定义： 作用——施加在结构上的集中或分布荷载以及引起结构外加变形或约束变形因素的总称。 结构产生各种效应的原因，统称为结构上的作用。 分类 直接作用 间接作用 1. 结构上的作用 直接作用——直接施加在结构上的集中或分布荷载，使它产生内力效应。即通常所说的荷载。 例如： 结构构件自重 构件上构造层（如地面）的重力荷载 楼（屋）面上的人群、设备等的使用荷载， 雪荷载和施工荷载 施加在外墙上的风荷载 1. 结构上的作用 间接作用——引起结构外加变形或约束变形从而产生内力效应因素，即通常所说的作用，用（Q）表示。 例如： 由地基不均匀沉降的外加变形引起的沉降作用 温度或材料体积变化，但结构的变形却受到约束而引起的温差（或收缩）作用 因钢材焊接引起的热效应作用等 地震时地面运动和质点加速度反应引起的惯性作用 2 荷载效应（作用效应）effects of action 作用效应——由作用引起的结构或构件的反应（内力和变形），用“S”表示。 S=CQ S ——作用效应 C——作用效应系数 Q ——间接作用 可以认为作用和作用效应之间呈线性关系。 反应： 内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩等 变形：挠度、转角、侧移、裂缝等 3 结构抗力structure reactance 结构抗力——结构或结构构件承受作用效应（内力和变形）的能力，如构件的承载能力、刚度等。 影响抗力的主要因素： 材料性能（强度、变形模量等） 几何参数（构件尺寸——截面尺寸、截面形状等） 计算模式的精确性（抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等） 随机变量 随时间变化 结构上的作用（特别是可变作用）与时间有关——设计基准期为50年 二、荷载的分类 按时间的变异分类 永久荷载（恒载或永久作用）permanent load 可变荷载（活载或可变作用）variable load 偶然荷载（偶然作用）accidental load A.永久荷载 permanent load 永久荷载（恒载或永久作用）permanent load——建筑物中每一构配件的质量所引起的地心引力，它们在设计基准期（一般为50年）内的量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。 包括：结构构件、楼地面、墙面、固定设备等的自重，土压力，预加应力，地基沉降以及焊接等。 注:自重是指材料自身重量产生的荷载(重力)。 B. 可变荷载 variable load 可变荷载（活载或可变作用）variable load——建筑物使用过程中所施加的可移动荷载，它们在设计基准期内的量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计。 例如 楼面活荷载实际是人体和家具加于楼面很小面积上的可移动荷载，在设计时利用等效原理将它们化算成全楼面的等效均布荷载。 屋面活荷载和积灰荷载 安装荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、温度变化等。 C. 偶然荷载 accidental load 偶然荷载（偶然作用）accidental load——在设计基准期内不一定出现，一旦出现它的量值很大，持续时间很短的荷载。 例如：地震荷载、爆炸荷载、撞击荷载等。 作用 自然现象 重力 构件自重 使用荷载 施工荷载 气象 雪荷载 风荷载 冰荷载 温差作用 湿度变化 材料 体积变化（收缩、徐变等） 地质水力 沉降差 水位差 地震作用 人为现象 内应力 预加力 施工安装 钢材焊接 动力 振动荷载 冲击荷载 车辆荷载 吊车荷载 作用 自然现象 重力 构件自重——直接、永久荷载 使用荷载——直接、可变荷载 施工荷载——直接、可变荷载 气象 雪荷载——直接、可变荷载 风荷载——直接、可变荷载 冰荷载——直接、可变荷载 温差作用——间接、可变荷载 湿度变化——间接、可变荷载 材料 体积变化（收缩、徐变等）——间接、可变荷载 地质水力 沉降差——间接、永久荷载 水位差——间接、永久荷载 地震作用——间接、偶然荷载 人为现象 内应力 预加力——直接、永久荷载 施工安装——直接、可变荷载 钢材焊接——间接、永久荷载 动力 振动荷载——直接、可变荷载 冲击荷载——直接、可变荷载 车辆荷载——直接、可变荷载 吊车荷载——直接、可变荷载 二、荷载的分类 按空间位置的变异分类 固定荷载——在结构空间位置上具有固定分布的荷载。 例如：结构构件自重，工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载等。 可动荷载——在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布的荷载。 例如：工业与民用建筑楼面上的人群荷载、吊车荷载等。 二、荷载的分类 按结构的反应分类 静态荷载——对结构或构件不产生加