建筑結(jié)構(gòu)基礎知識簡介-建筑結(jié)構(gòu)設計方法

建筑結(jié)構(gòu)的荷載

荷載、分類、荷載效應組合主要內(nèi)容2.1

自重荷載2.2

樓屋面活荷載2.3

雪荷載和風荷載2.4

地震作用2.5

建筑結(jié)構(gòu)在使用和施工過程中所受到的各種直接作用稱為荷載。2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.1

荷載2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.1土壓力造成土體平移地震作用造成結(jié)構(gòu)破壞樓倒倒

荷載2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.1雪荷載壓垮空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)某加油站

荷載2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.1分類2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.2按荷載隨時間的變異分類

(1)恒載（永久荷載）

量值不隨時間變化或其變化可忽略舉例：結(jié)構(gòu)自重、預加應力、土壓力

(2)活載（可變荷載）

量值隨時間變化舉例：樓面使用荷載、屋面使用荷載和積灰荷載、雪荷載、風荷載、吊車荷載

(3)偶然荷載設計使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)量值很大而且持續(xù)時間很短舉例：爆炸力、撞擊力、地震作用分類2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.2按結(jié)構(gòu)的動力效應分類

(1)靜載（靜態(tài)作用）使結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒有動力效應或其動力效應可忽略舉例：恒載、活載（慢慢逐漸施加的）、一般建筑物風載（周期短且相差大）

(2)動載（動態(tài)作用）使結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的動力效應不可忽略舉例：地震作用、吊車荷載（動力系數(shù)）、高層建筑風載（周期長且近共振）分類2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.2按荷載實際分布情況分類

(1)分布荷載名詞：面荷載、線荷載、均布荷載、三角形分布

(2)集中荷載分布面積不大，可近似認為集中于一點

等效均布荷載（內(nèi)力效應與實際荷載保持一致的均布荷載）分類2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.2按荷載作用方向分類

(1)豎向荷載重力作用引起

(2)側(cè)向荷載由風、側(cè)向地震力、土壓力、水壓力引起

(3)沖擊荷載往往是側(cè)向荷載舉例：運行中電梯類似氣泵對電梯井壁產(chǎn)生側(cè)向泵壓作用高層建筑樓梯間的墻體抵抗火災發(fā)生時受到的側(cè)壓力荷載代表值2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.3標準值

永久荷載：結(jié)構(gòu)自重可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計尺寸與材料單位體積的自重計算

可變荷載：后面章節(jié)詳細闡述

組合值

標準值乘以荷載組合系數(shù)頻遇值

標準值乘以荷載頻遇值系數(shù)準永久值

標準值乘以準永久值系數(shù)荷載效應2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.4內(nèi)力效應

荷載使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的彎矩、剪力、軸力變形效應

荷載使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的位移、撓度

建筑結(jié)構(gòu)設計的一個重要內(nèi)涵就是按照各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載后所產(chǎn)生的荷載效應，根據(jù)采用材料的性能來選擇它們自身的形狀和尺寸詳見“建筑結(jié)構(gòu)的力學”荷載傳遞路徑2.1荷載、分類、荷載效應組合2.1.5樓面荷載屋面荷載樓板屋面板梁系統(tǒng)屋蓋系統(tǒng)柱墻柱基礎墻基礎地基2.2自重荷載概念

指結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑構(gòu)造層的重力荷載計算方法結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑構(gòu)造層的體積乘以所用材料的單位重力單位

N、kN、kN/m、kN/m2線荷載、面荷載估計取值初步設計階段，建筑物每平方米建筑面積上的平均恒載大致可取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)10～14kN/m2

鋼結(jié)構(gòu)6～9kN/m2

木結(jié)構(gòu)4～7kN/m2舉例200×500×6000鋼筋混凝土梁；80mm鋼筋混凝土板2.2自重荷載計算注意事項

(1)

計算容易，但煩瑣且不能遺漏，是結(jié)構(gòu)設計過程中的必經(jīng)之路。（煩瑣計算）

(2)計算前假定構(gòu)件截面尺寸，得到自重后進行截面設計，若結(jié)果與假定尺寸相差太大，需要重算。（重復計算）(3)荷載規(guī)范或生產(chǎn)廠家提供的材料容積密度或構(gòu)造做法并不經(jīng)常符合實際，要根據(jù)實際情況進行判斷。（真實情況計算）

(4)結(jié)構(gòu)自重只占建筑恒載的一部分，在20%～50%間變化，減少結(jié)構(gòu)自重是一條重要設計準則，它可節(jié)約材料、運輸和施工費用。（經(jīng)濟計算）

2.3樓屋面活荷載概念

不屬于結(jié)構(gòu)本身自重的重力荷載均按活荷載考慮屋面活載：由屋面物體引起的活載，如施工荷載、積灰、積水或特殊用途等分上人屋面和不上人屋面，計算見荷載規(guī)范

使用荷載：由樓面物體引起的樓面活載（根據(jù)彎矩等效，按均布荷載采用）取值

民用建筑樓面：2.0kN/m2（住宅）～3.5kN/m2（如商店）工業(yè)建筑樓面：4.0kN/m2（如一般光學儀器裝配廠）～10kN/m2（如棉紡織廠）2.3樓屋面活荷載計算舉例彎矩等效均布荷載分散集中荷載2.3樓屋面活荷載計算注意事項

(1)樓面活載雖名義上為等效均布荷載，但我國《荷載規(guī)范》考慮了實際經(jīng)驗總結(jié)（均布荷載）

(2)設計者在確定樓面活載取值時，應考慮到該建筑物長期使用期間改變用途的可能，并取其大值（取大值）

(3)取用活載計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載效應時，必須考慮該活載作用的持續(xù)時間及其最不利組合（不利組合）

(4)在一個大面積樓層范圍內(nèi)的活載不會滿布，多層建筑物不是所有樓層同時滿載計算時需考慮活載折減系（折減計算）2.4雪荷載和風荷載雪荷載2.4.1影響因素

緯度、高程、降雪持續(xù)時間、屋面幾何形狀及傾斜度α等2.4雪荷載和風荷載風荷載2.4.2影響因素及特點

(1)建筑物高度：接近地面，地面粗糙度較大，風速較小遠離地面，風速較大，風壓也隨之增大風壓高度變化系數(shù)2.4雪荷載和風荷載風荷載2.4.2影響因素

(2)建筑物體型、平面和立面形狀以及表面情況、迎風背風風對建筑的作用風載體型系數(shù)2.4雪荷載和風荷載風荷載2.4.2影響因素及特點

(3)建筑物周圍環(huán)境如單體、群體以及群體中各單體的間距高低等

(4)風載具有靜力和動力兩重性質(zhì)靜力性質(zhì)：風載波動基本周期很長，有時可達60s以上，與一般建筑物的自振周期（1s左右）相差很大，因此動力效應并不顯著，振動很小動力性質(zhì)：對高度較大、剛度較小、自振周期較長的建筑物，在短周期的波動風力作用下，周期接近，會產(chǎn)生一些不可忽視的動力反應

(5)風載作用持續(xù)時間較長（與地震作用相比），可達幾小時以上，強風作用的次數(shù)也比較頻繁

(6)與地震作用相比，風力作用的大小估計較為可靠2.5地震作用地震作用的特點2.5.1概念地震作用：地震時，由于地震的作用產(chǎn)生地面運動，并通過房屋基礎影響上部結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動水平地震作用：造成房屋破壞的主要原因，設計中主要考慮豎向地震作用：震中附近的高烈度區(qū)或豎向振動會產(chǎn)生較嚴重后果時，同時考慮地震反應：地震作用使房屋產(chǎn)生的運動，包括位移、速度、加速度，需動力計算

地震烈度：表示地震破壞程度的標度，與地震區(qū)域的各種條件有關(guān)，并非地震之絕對強度

震源