第二章 結構上的作用與作用效應

1、第二章第二章 結構上的荷載與荷載效應結構上的荷載與荷載效應 知識目標：知識目標： 熟悉概率極限狀態(tài)設計方法 掌握荷載的分類、荷載代表值的概念能力目標：能力目標： 能夠根據(jù)建筑構造詳圖進行荷載統(tǒng)計與荷載效應組合，求得控制截面的內(nèi)力設計值1.1.永久永久荷載荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結構使用期間，其值不隨時間變化，永久荷載亦稱恒荷載，是指在結構使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載，如結構自重、土壓力、或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載，如結構自重、土壓力、預應力等。預應力等。2.2.可變可變荷載荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結構使用期間，其值隨時間變化，可變

2、荷載也稱為活荷載，是指在結構使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風荷載、雪荷載、吊車荷載等。載、風荷載、雪荷載、吊車荷載等。3.3.偶然偶然荷載荷載在結構使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時在結構使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。第一節(jié)第一節(jié) 結構上的荷載結構上的荷載一、荷裁的分類一、荷裁的分類1 1、荷載標準值、荷載標準值 （1 1）永久荷載標準值）永久荷載標

3、準值 按構件尺寸和構件單位體積自重按構件尺寸和構件單位體積自重的標準值來確定。的標準值來確定。 二、荷載代表值二、荷載代表值表表2-1 2-1 幾種常用材料的自重（幾種常用材料的自重（kN/mkN/m） 其他常用材料和構件的單位自重可從建筑結構荷載規(guī)范GB 50009-200l(以下簡稱荷載規(guī)范)查取。 （2 2）可變荷載標準值）可變荷載標準值續(xù)上表續(xù)上表注：注：本表所列各項活荷載適用于一般使用條件，當使用荷載大時，應按實際情況采用。本表所列各項活荷載適用于一般使用條件，當使用荷載大時，應按實際情況采用。本表各項荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。本表各項荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。續(xù)上表

4、續(xù)上表kqQkQq2.2.可變荷載準永久值可變荷載準永久值 可變荷載準永久值是指在設計基準期內(nèi)經(jīng)常達到或超過的可變荷載準永久值是指在設計基準期內(nèi)經(jīng)常達到或超過的荷載值，它對結構的影響類似于永久荷載。荷載值，它對結構的影響類似于永久荷載。 可變荷載準永久值可表示為可變荷載準永久值可表示為 ，其中，其中 為可變荷載標為可變荷載標準值，準值， 為可變荷載準永久值系數(shù)（可查上表）。為可變荷載準永久值系數(shù)（可查上表）。3.可變荷載組合值可變荷載組合值 兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結構上時，所有可變兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結構上時，所有可變荷載同時達到其單獨出現(xiàn)時可能達到的最大值的概率極小，因

5、荷載同時達到其單獨出現(xiàn)時可能達到的最大值的概率極小，因此，除主導荷載此，除主導荷載(產(chǎn)生最大效應的荷載產(chǎn)生最大效應的荷載)仍可以其標準值為代表仍可以其標準值為代表值外，其他伴隨荷載均應以小于標準值的荷載值為代表值，此值外，其他伴隨荷載均應以小于標準值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。即可變荷載組合值。kcQc 可變荷載組合值可表示為可變荷載組合值可表示為 。其中。其中 為可變荷載組合為可變荷載組合值系數(shù)（可查上表）。值系數(shù)（可查上表）。ckfQf4.4.可變荷載頻遇值可變荷載頻遇值 可變荷載頻遇值是指在設計基準期內(nèi)被超越的總時間僅可變荷載頻遇值是指在設計基準期內(nèi)被超越的總時間僅為設計基準期

6、一小部分的荷載值?？勺兒奢d頻遇值可表示為設計基準期一小部分的荷載值?？勺兒奢d頻遇值可表示為為 。其中。其中 為可變荷載頻遇值系數(shù)（可查上表）為可變荷載頻遇值系數(shù)（可查上表） 結構設計時，應對荷載賦予一個規(guī)定的量值，該量值結構設計時，應對荷載賦予一個規(guī)定的量值，該量值即為荷載代表值。永久荷載采用標準值為代表值，可變荷載即為荷載代表值。永久荷載采用標準值為代表值，可變荷載采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值為代表值。采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值為代表值。 荷載標準值就是結構在設計基準期內(nèi)，正常情況下可能荷載標準值就是結構在設計基準期內(nèi)，正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值，它是荷載的基本代表值。

7、出現(xiàn)的最大荷載值，它是荷載的基本代表值。特別提示特別提示第二節(jié)第二節(jié) 概率極限狀態(tài)設計法概率極限狀態(tài)設計法 一、作用效應和結構抗力一、作用效應和結構抗力 結構上的各種作用，將使結構或結構構件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力(軸力、彎矩、剪力、扭矩等)和變形(如撓度、轉角、裂縫等)，這些內(nèi)力和變形總稱為作用效應，用S表示。 結構或結構構件承受內(nèi)力和變形的能力稱為結構抗力，如構件的承載力、剛度、抗裂度等，用R表示。 剛度是指材料在受力時抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一剛度是指材料在受力時抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一個象征。材料的剛度通常用彈性模量個象征。材料的剛度通常用彈性模量E來衡量來

8、衡量 。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。度，即單位力引起的位移。二、概率極限狀態(tài)設計法的實用表達式二、概率極限狀態(tài)設計法的實用表達式 1.1.按承載力極限狀態(tài)設計的實用表達式按承載力極限狀態(tài)設計的實用表達式 結構構件的承載力設計應采用下列極限狀態(tài)設計表達式： RS 0式中 R結構構件的承載力設計值，即抗力設計值； S承載力極限狀態(tài)的荷載效應組合設計值；0結構構件的重要性系數(shù)。 2.按正常使用極限狀態(tài)設計的實用表達式按正常使

9、用極限狀態(tài)設計的實用表達式 對于正常使用極限狀態(tài)，應按下列設計表達式進行設計 SC式中 S變形、裂縫等荷載效應組合值； C結構構件達到正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、裂縫寬 度、應力等。 三、荷載效應組合三、荷載效應組合 荷載效應組合是指在設計結構和結構構件時，在所有可能出現(xiàn)的多種荷載作用下，確定結構或結構構件內(nèi)產(chǎn)生的荷載總效應，并分別對承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)進行組合。在所有可能的組合中，選取對結構或構件產(chǎn)生總效應為最不利的組合進行結構或構件截面設計。1.承載能力極限狀態(tài)設計承載能力極限狀態(tài)設計 一般考慮荷載效應的基本組合。 對于基本組合，荷載效應組合的設計值S，應從下列組合中取其最

10、不利值確定： k2k11kiQciniiQQQGGSSSS按永久荷載標準值計算的荷載效應值按可變荷載標準值計算的荷載效應值 可變荷載效應中的最大值 永久荷載分項系數(shù)永久荷載分項系數(shù)第第i i個可變荷載個可變荷載的分項系數(shù)的分項系數(shù) 第第1 1個可變荷載個可變荷載的分項系數(shù)的分項系數(shù) 可變荷載的可變荷載的組合值系數(shù)組合值系數(shù) 1）由可變荷載效應控制的組合2）由永久荷載效應控 制的組合)(10QikciniQiGkGSSS恒荷載效應設計值活荷載效應設計值2.正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 應根據(jù)不同的設計要求，采用荷載效應的標準組合、頻遇組合或準永久組合（請參閱教材）。 一般情況下，由于荷載與荷

11、載效應之間呈線性關系，一般情況下，由于荷載與荷載效應之間呈線性關系，因此可以先進行荷載組合，算得荷載設計值，然后再求荷因此可以先進行荷載組合，算得荷載設計值，然后再求荷載效應設計值。載效應設計值。 特別提示特別提示8 . 0l鋼筋混凝土雨篷板的挑出長度 m，板寬2.4m，板厚在其根部為70mm，在懸臂端面為50mm，如圖2-16。作用在板上的荷載除防水層自重、板自重和板下抹灰自重外，在板的懸臂端的任意點處還作用有施工檢修荷載Pk1.2kN。結構的安全等級為二級。試求該雨篷板在根部截面彎矩設計值。 提示：查荷載規(guī)范，防水砂漿自重為20kN/m3，混凝土自重為25kN/m3，抹灰自重為17kN/m

12、3?？砂?m寬板帶計算。技能訓練技能訓練圖2-16 雨篷板 第一章第一章 建筑結構計算基本原則建筑結構計算基本原則1.2 1.2 什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？1.4 1.4 建筑結構應滿足哪些功能要求？其中最重要的一項是什么？建筑結構應滿足哪些功能要求？其中最重要的一項是什么？1.6 1.6 什么是結構功能的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極什么是結構功能的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的含義分別是什么？限狀態(tài)的含義分別是什么？1.7 1.7 試用結構功能函數(shù)描述結構所處的狀態(tài)。試用結構功能函數(shù)描述結構所處的狀態(tài)。習 題1.1 某住宅樓面梁，由恒載標準值引起的彎矩Mgk=45kNm，由樓面活荷載標準值引起的彎矩Mqk =25kNm，活荷載組合值系數(shù)c=0.7，結構安全等級為二級。試求按承載能力極限狀