第5章土木工程荷载.ppt

第5章  土木工程荷载 荷载的定义 荷载一般是指作用在结构上的外力。可分为： 静荷载或恒荷载： 大小、位置和方向不变，或其变化与平均值相比可以忽略，如结构自重。 活荷载或可变荷载： 大小、位置和方向随时间变化，如人、风、雪 偶然荷载： 指在结构使用期间不一定出现的作用，但它一旦出现，其量值很大且持续时间较短，例如爆炸力、撞击力等。 活荷载中有： 位置可移动的移动荷载； 有较高速度同物体相接触的冲击荷载； 随时间多次重复作用的荷载为重复荷载； 反向作用的反复荷载或交变荷载： 在试验中一个方向作用，以一定速率施加的荷载称为单调荷载； 当加载和卸载交替进行时为循环荷载。 在重复荷载下材料可能发生疲劳破坏。 荷载还可以分为集中荷载和均布荷载。 集中荷载分布荷载 集中荷载是指荷载作用的范围相对于结构的尺度来讲很小，可以忽略为一个点作用的荷载，集中荷载对于结构产生不连续的作用。集中荷载可以直接进行力学计算。 作用和效应 结构上的作用： 是指能使结构生产效应的各种因素的总称。有直接作用和间接作用。 直接作用： 指施加在结构上的集中和分布荷载，也是长期以来工程界习称的“荷载”； 间接作用： 指引起结构外加变形或约束变形的其他作用，如地震、基础沉降、混凝土收缩、温度变化、焊接影响等。 按结构反应分， 有：静态作用和动态作用。 作用对结构产生的效应称为结构的作用效应。因而荷载生产的效应称为荷载效应。 结构在荷载下将生产应力和应变。应力指单位截面面积内产生的力；应变指构件单位长度上产生的变形――拉伸或压缩。 荷载代表值与标准值 荷载代表值：是为了方便设计给荷载规定以一定的量值。 《荷载规范》只给出四种代表值：标准值、准永久值、频遇值、组合值，其中标准值是荷载的基本代表值，用相应的系数乘以其标准值得出。 荷载的标准值最大荷载统计分布的特征值，结构或非承重构件的自重为永久荷载，一般以自重平均值作为荷载的标准值。 吊车荷载 桥式起重机、双钩吊车，在吊车规格表或有关手册中根据厂房跨度可查得B、K及最大轮压以任为设计依据，其中K、B系为求最大内力时布置轮压位置时用，两台吊车只能紧靠，不能重叠。 对软钩吊车，小车横向制动力： 当额定起重量Q≤10t时，取T=（Q+g）*12%; 当Q=15-50t时，T=（Q+g）*10%;当Q≥75t,取T=（Q+g）*8% 硬钩吊车：按（Ｑ＋g）＊２０％采用。 雪荷载 雪荷载与地区有关。 《荷载规范》中根据气象资料统计，由按３０年一遇改为５０年一遇的最大雪深，平均密度估算最大雪压以作为当地的基本雪压。 山区基本雪压应通过实际调查后确定； 无实测资料时，可按当地空旷平坦地区的基本雪压乘以1.2后采用。 屋面水平投影面上的雪荷载标准值 按下式计算： 式中： ---基本雪压； ---屋面积雪分布系数，与屋面形式有关 风荷载 风荷载也与地区有关，内地较小，一般基本风压在0.3(但不应小于) ～0.45 范围内； 垂直建筑物表面上的风荷载标准值计算公式： 建筑结构荷载规范GB50009-2006 车辆荷载 汽车荷载 列车荷载 加载时可由计算图式中任意截取，或采用特种活载，换算均布活荷载和加载规定详《铁路工程技术规范》附录八。 荷载组合 当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，而不能满足设计规定的某一功能要求时，则称此特定状态为结构对该功能的极限状态，可分为承载力极限状态及使用极限状态。要求对于所考虑的极限状态确定与之相应的荷载效应的最不利组合。 对于考虑的极限状态而言，荷载效应组合是在所有可能同时出现的诸荷载作用下，确定结构或结构构件内产生的总效应S。 所谓荷载效应的最不利组合，是指所有可能组合中，对结构或结构构件产生总效应为最不利的组合。 2.3 特殊荷载与作用 2.3.1 地震作用 2.3.1 地震作用 2.3.1 地震作用 2.3.1 地震作用 2.3.1 地震作用 2.3.1 地震作用 2.3.2 风荷载 2.3.2 风荷载 2.3.2 风荷载 2.3.2 风荷载 2.3.2 风荷载 * 分布荷载 分布荷载是指荷载作用的范围相对于结构的尺度是线或面作用的荷载，分布荷载对于结构产生相对连续的作用。分布荷载不能直接进行力学计算，需要以积分的办法求得分布荷载对于结构或构件的整体作用效果。 1.风荷载标准值（KN/M2） 2.高度z处的风振系数 3.风荷载体型系数 4.风压高度变化系数 5.基本风压（KN/M2） 台风引起柱下部破坏 风荷载是水平荷载； 在高层建筑中，风荷载和地震作用成为主要的控制因素。 风荷载是高层建筑、高耸结构和大跨结构中所必须考虑的荷载