建筑結(jié)構(gòu)的受力課件

1、ch.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理2.1 2.1 建筑物結(jié)構(gòu)的荷載建筑物結(jié)構(gòu)的荷載作用（作用（s s）（或荷載）（或荷載）作用效應(yīng)作用效應(yīng)施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，稱為作用施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，稱為作用直接作用直接作用引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因間接作用間接作用由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)結(jié)構(gòu)抗力（結(jié)構(gòu)抗力（r r）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受效應(yīng)的能力結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受效應(yīng)的能力qvm2.1.1 2.1.1 基本概念基本概念荷載與作用效應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)的荷載與作用軸向力n彎矩m剪力v扭矩t應(yīng)力（正、剪應(yīng)力）應(yīng)變（線、剪應(yīng)變）位移作用的效

2、應(yīng)（s）內(nèi)力內(nèi)力在結(jié)構(gòu)使用期間在結(jié)構(gòu)使用期間，其值，其值不隨時間變化不隨時間變化，或其變或其變化與平均值相比可以忽略不計化與平均值相比可以忽略不計的荷載。也稱的荷載。也稱恒恒荷載荷載或或恒載恒載。比如結(jié)構(gòu)自重或土壓力等。比如結(jié)構(gòu)自重或土壓力等。在結(jié)構(gòu)使用期間在結(jié)構(gòu)使用期間，其值，其值隨時間變化，或其變化隨時間變化，或其變化與平均值相比不可以忽略不計與平均值相比不可以忽略不計的荷載。也稱的荷載。也稱活活荷載荷載或或活載活載。比如樓面活載、屋面活載、雪荷。比如樓面活載、屋面活載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載等。載、風(fēng)荷載、吊車荷載等。在結(jié)構(gòu)使用期間在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)不一定出現(xiàn)，而，而一旦出現(xiàn)一旦

3、出現(xiàn), ,其量其量值很大而持續(xù)時間較短值很大而持續(xù)時間較短的荷載。比如爆炸力、的荷載。比如爆炸力、撞擊力等。撞擊力等。 永久荷載永久荷載 可變荷載可變荷載 偶然荷載偶然荷載2.1.2 2.1.2 荷載分類荷載分類按時間變異分類按時間變異分類按空間變異分類按空間變異分類 固定荷載固定荷載在結(jié)構(gòu)空間位置上具有在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分布固定的分布； 可動荷載可動荷載在結(jié)構(gòu)空間位置在結(jié)構(gòu)空間位置一定范圍內(nèi)可以任意分布一定范圍內(nèi)可以任意分布。 靜態(tài)荷載靜態(tài)荷載對結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生動力效應(yīng)不產(chǎn)生動力效應(yīng)，或小的可以忽略；，或小的可以忽略； 動態(tài)荷載動態(tài)荷載對結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力效應(yīng)產(chǎn)生動力效應(yīng)，且不可以忽

4、略。，且不可以忽略。按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類荷載代表值荷載代表值 荷載標(biāo)準(zhǔn)值是指在結(jié)構(gòu)使用期間正常情況下可荷載標(biāo)準(zhǔn)值是指在結(jié)構(gòu)使用期間正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值能出現(xiàn)的最大荷載值kkgq或（1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值（包括永久荷載、可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）荷載標(biāo)準(zhǔn)值（包括永久荷載、可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值） 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求采用進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求采用不同的荷載代表值。永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代不同的荷載代表值。永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值，可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計的不同要求分別采用標(biāo)表值，可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計的不同要求分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值作為代表值。準(zhǔn)值、

5、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值作為代表值。2.1.3 荷載代表值當(dāng)結(jié)構(gòu)同時承受兩種或兩種以上可變荷載時，當(dāng)結(jié)構(gòu)同時承受兩種或兩種以上可變荷載時，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生荷載效應(yīng)最大的荷載）取除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生荷載效應(yīng)最大的荷載）取標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)值，其他伴隨荷載取小于其標(biāo)準(zhǔn)值的組其他伴隨荷載取小于其標(biāo)準(zhǔn)值的組合值為代表值。合值為代表值。在在設(shè)計基準(zhǔn)期設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常作用在結(jié)構(gòu)上的內(nèi)經(jīng)常作用在結(jié)構(gòu)上的可變可變荷載荷載。cckqqqqkqq作用于結(jié)構(gòu)上作用于結(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)時而出現(xiàn)，持續(xù)時間較短持續(xù)時間較短的的較大較大可變荷載，結(jié)構(gòu)破壞性減緩可變荷載，結(jié)構(gòu)破壞性減緩。ffkqqa. 可變荷載組合值可變荷載組合值b. 可

6、變荷載準(zhǔn)永久值可變荷載準(zhǔn)永久值c. 可變荷載頻遇值可變荷載頻遇值可可變變荷荷載載（2 2）可變荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值）可變荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值2.1.3 荷載代表值荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算2.2 結(jié)構(gòu)上的荷載1、恒荷載2、樓面活荷載3.雪荷載和屋面均布活荷載 4.風(fēng)荷載 5.吊車荷載 6.地震荷載 根據(jù)自重計算查規(guī)范表結(jié)構(gòu)上的荷載民用建筑樓面均布活荷載3.雪荷載和屋面均布活荷載 結(jié)構(gòu)上的荷載雪荷載：作用在屋面上的荷載。雪荷載和屋面均布活荷載設(shè)計時僅取兩項荷載中的較大值。屋面均布活荷載：民用建筑分上人、不上人，工業(yè)建筑考慮設(shè)備、操作、檢修荷載，廠房考慮積灰荷載，有停機(jī)坪

7、還應(yīng)考慮直升機(jī)重。4.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載 基本風(fēng)壓是風(fēng)荷載的基準(zhǔn)壓力，一般按當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛嫔?0m高度處10min平均的風(fēng)速觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)概率統(tǒng)計得出50年一遇最大值確定的風(fēng)速，再通過風(fēng)速和風(fēng)壓關(guān)系換算而來。 基本風(fēng)壓可從荷載規(guī)范附錄中查得。 風(fēng)荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)可分別取0.6、0.4、0。 （1）基本風(fēng)壓4.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載（2）風(fēng)荷載（風(fēng)壓）高度變化系數(shù) 風(fēng)速是隨距地面的高度增加而增加的，故風(fēng)壓也是隨離地面高度增加而增加的。風(fēng)速隨高度的變化規(guī)律主要取決于地面的粗糙程度。但當(dāng)離地面450m以上時，風(fēng)速即不受地面粗糙程度的影響，風(fēng)壓高度變化系數(shù)為常數(shù)。地面粗糙度是指風(fēng)在到達(dá)結(jié)

8、構(gòu)物以前吹越過2km范圍內(nèi)的地面時，描述該地面上不規(guī)則障礙物分布狀況的等級。規(guī)范將地面粗糙度分為a、b、c、d四類。 結(jié)構(gòu)上的荷載地面粗糙度分類4.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載（3）風(fēng)荷載體型系數(shù)4.風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)上的荷載（4）風(fēng)振系數(shù)5.吊車荷載結(jié)構(gòu)上的荷載 橋式吊車在排架上產(chǎn)生的荷載有豎向荷載橋式吊車在排架上產(chǎn)生的荷載有豎向荷載d dmaxmax（或（或d dminmin）、橫向水平荷載）、橫向水平荷載t tmaxmax及吊車縱向水平荷載及吊車縱向水平荷載t te e。a.a.吊車豎向荷載吊車豎向荷載d dmaxmax（或（或d dminmin）吊車最大輪壓吊車最大輪壓p pmaxmax與最小輪壓與最小

9、輪壓p pminmin 當(dāng)小車吊有額定最大起重量行駛至大車某一側(cè)端頭當(dāng)小車吊有額定最大起重量行駛至大車某一側(cè)端頭極限位置時，小車所在一側(cè)的每個大車輪壓即為吊車的極限位置時，小車所在一側(cè)的每個大車輪壓即為吊車的最大輪壓最大輪壓p pmaxmax，同時另外一側(cè)的每個大車輪壓即為最小，同時另外一側(cè)的每個大車輪壓即為最小輪壓輪壓p pminmin。5.吊車荷載結(jié)構(gòu)上的荷載吊車豎向荷載dmax（或dmin） 當(dāng)兩臺吊車滿載靠緊并行，其中較大一臺吊車的內(nèi)輪正好運(yùn)行至計算排架柱的位置時，作用于最大輪壓pmax一側(cè)排架柱上的吊車荷載為最大值dmax；同時，在另一側(cè)的排架柱上，則由最小輪壓pmin產(chǎn)生的豎向荷載

10、為最小值dmin。dmax 或dmin可根據(jù)吊車最不利位置和吊車梁支座反力影響線求得： dmax=pmaxyi dmin=pminyi5.吊車荷載結(jié)構(gòu)上的荷載b.吊車橫向水平荷載tmax、縱向水平荷載（略） 吊車的橫向水平荷載tmax是當(dāng)小車沿廠房橫向運(yùn)動時，由于啟動或突然制動產(chǎn)生的慣性力。 吊車橫向水平荷載作用位置在吊車梁頂面，且同時作用于吊車兩側(cè)的排架柱上，方向相同。 吊車的橫向水平制動力也是移動荷載，其最不利作用位置與吊車的豎向輪壓相同，所以，吊車最大橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值tmax，也需根據(jù)吊車的最不利位置和吊車梁支座反力影響線確定。5.吊車荷載結(jié)構(gòu)上的荷載2.2 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其受力狀態(tài)建

11、筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件1.1.板板2.2.梁梁3.3.柱柱4.4.墻墻5.5.桁架桁架桁架桁架abc壓力：n（軸心受壓）na建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其受力狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)拉力n（軸心受拉）na彎曲力：彎矩mabcdabcdmm應(yīng)力的分布圖：應(yīng)力的分布圖：mzymaxmax中性軸和中性層中性軸和中性層max( )2zmhi 上邊緣壓應(yīng)力最大，下邊緣拉應(yīng)力最大上邊緣壓應(yīng)力最大，下邊緣拉應(yīng)力最大矩形矩形截面123zbhi zi 叫截面的慣性矩剪力vbisfzzs注意：注意：fs為橫截面的剪力；為橫截面的剪力；iz 為整個橫截面對為整個橫截面對 z 軸的慣性矩；軸的慣性矩；b為所求點(diǎn)對應(yīng)位置截面的寬度；為所求點(diǎn)對應(yīng)位置截面的寬度； 為所求點(diǎn)對應(yīng)位置以外為所求點(diǎn)對應(yīng)位置以外的面積對的面積對z軸的靜矩。軸的靜矩。*zszyhbbsf)2(*yhba*cy)4