大三荷载总复习2010

1.2作用的分类•1、按随时间的变异分类•①永久作用。•在结构使用期间，其值不随时间变化，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作用。•②可变作用。•在结构使用期间，其值会随时间发生变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。•③偶然作用。•在结构使用期间不一定出现，但一旦出现其值很大且持•续时间很短的作用。2、按随空间位置的变异分类•①固定作用。•在结构空间位置上具有固定的分布，但其量值可能具有随机性的作用。•②自由作用。•在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布,出现位置及量值可能具有随机性的作用。•分类意义：•对自由作用,设计时应考虑它在结构上引起最不利效应的分布位置和大小.3.按结构的反应特点分类①静态作用。对结构或结构构件不产生动力效应(加速度),或其有固定的分布，但其产生的动力效应与静态效应相比可以忽略不计的作用。②动态作用。对结构或结构构件产生不可忽略的动力效应(加速度),的作用。分类意义：静态作用----静力学方法结构分析动态作用----结构动力学方法或按动态作用转换成等效静态作用再按静力学方法概率极限状态设计法以概率理论为基础，视作用效应和影响结构抗力的主要因素为随机变量，根据统计分析确定可靠概率（或可靠指标）来度量结构可靠性的结构设计方法。特点：有明确的，用概率尺度表达的结构可靠度的定义；通过预先规定的可靠指标值，使结构各构件间，以及不同材料组成的结构之间有较为一致的可靠度水平。楼面活荷载取值特点⑴库:书库、档案库、贮藏室、密集柜书库机房：通风机房、电梯机房持久性荷载比例较大，“系数”较大。⑵非固定隔墙的荷载按活荷载考虑，取每延米长墙重（KN/m）的1/3作为楼面活荷载的附加值（KN/m2）计入，附加值不小于1.0KN/m2。⑶楼面均布活荷载折减①设计楼面梁时的折减系数：第1（1）项当楼面梁从属面积超过25m2取0.9;第1（2）~7项当楼面梁从属面积超过50m2取0.9;第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋取0.8，对单向板楼盖的主梁取0.6，对双向板楼盖的梁取0.8。②设计墙、柱和基础时的折减系数第1（1）项按下表第1（2）~7项采用与其楼面梁相同的系数;第8项对单向板楼盖取0.5，对双向板楼盖和无梁楼盖取0.8。计算截面以上层数12~34~56~89~20＞20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.0(0.9)0.850.70.650.60.552、屋面活荷载（1）、屋面均布活荷载屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载(KN/m2)如下表，且不应与雪荷载同时考虑。不上人屋面,施工或维修荷载较大时,按实际情况采用;不同材料结构应按有关设计规范的规定,将标准值作0.2KN/m2的增减。上人屋面兼作其他用途时，按相应楼面活荷载采用。屋面积水：构造措施加以防止；必要时，按积水的可能深度确定。屋顶花园活荷载不包括花圃土石材料自重。类别不上人屋面上人屋面屋顶花园标准值0.52.03.0屋面积灰荷载增大系数可参照屋面积雪分布系数的规定确定。积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者的较大值同时考虑。2.1.6行人荷载在公路桥梁设计中需考虑人群荷载对结构的作用,人群荷载一般取3.0KN/m2,市、郊行人密集区域取3.5KN/m2。RC人行道板还应以1.2KN集中竖向力作用在一块板上验算。有人行道的桥梁上，人群荷载与汽车荷载同时考虑，用验算荷载时不考虑人群荷载城市桥梁、人行天桥的人群荷载：5.0KN/m2均布荷载或1.5KN集中竖向力，取不利值。2.2侧压力2.2.1、土的侧向压力一、概念及侧土压力分类1、侧向土压力：在房屋建筑、道路、桥梁等工程中常见的挡土墙，其作用是用来挡住墙后填土并承受来自填土的压力，这种来自填土的侧向压力称为土的侧向压力，即侧向土压力。侧向土压力的大小与挡土墙的高度、填土的性质、挡土墙的刚度和位移有关。2、主动土压力：当挡土墙离开填土移动，墙后填土达到极限平衡状态（或破坏）时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。它是土压力中的最小值。3、静止土压力：挡土墙完全没有侧向位移时的土压力称为静止土压力。也即为地面下深度为Z处单元体的侧向压力，大小为：ZγK04、被动土压力：当挡土墙向填土挤压，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为被动土压力，它是土压力中的最大值。主动土压力≤静止土压力≤被动土压力墙后填土有地下水时的主动土压力计算030/1810131cmkNasatkPcmkN1020/202023H=5mh2=2mh1=3m绘出側向压力分布图主动土压力系数33.0)23045(tan)245(tan0021021aK49.0)22045(tan)245(tan0022022aK0a1a下1a2aw00a1111aaKh2hwwaakP82.171kPaw202221112aaaKcKh下2222112)(2awsataaaKKcKh主动土压力mkNEa45.6122)26.2246.12(21382.17静水压力mkNEw202220总侧压力mkNEEEwa45.812045.61aakP46.121下aakP26.2223.2.2基本风压标准高度：建筑结构10m、桥梁结构20m标准地貌：空旷平坦地貌平均风时距：建筑结构10min、桥梁结构阵风荷载1~3s最大风速样本时间：一年基本风速重现期：建筑结构50年、桥梁结构100年基本风压：是根据规定的高度、规定的地貌、规定的样本时间所确定的最大风速的概率分布，按规定的重现期（或年保证率）确定的基本风速，然后依据风速与风压的关系所定义的。2、平均风下结构的等效静风压平均风对结构的作用可等效为静力荷载，考虑高度、体型修正，等效静风压为：3.4.1顺风向脉动风效应顺风向脉动风作用下结构的动力响应--风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。规范条件：对于基本自振周期T1大于0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋。在原则上应考虑多个振型的影响。对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构，以及对于高度大于30m，高宽比大于1.5且可忽略扭转影响的高层建筑（由于频谱比较稀疏，第一振型起到绝对的影响）,均可仅考虑第一振型影响，结构的风荷载可通过风振系数βz计算。将顺风向平均风压与脉动风压之和表达为顺风向总风压w(z)w(z)=β(z)μs(z)μz(z)w0βz=1+ξυφz/μzξ----脉动增大系数（表3-10）υ----脉动影响系数（表3-11、12、13）φz----振型系数（应按实际工程由结构力学计算）规范Wk—风荷载标准值(kN/m2)；βz—高度z处的风振系数。影响因素：结构高度和结构的动力特性；μs—风荷载体型系数。影响因素：结构的体形和尺度μz—风压高度变化系数。影响因素：离地面的高度和地面粗糙度；Wo—基本风压(kN/㎡)。影响因素：结构所在地的风速和空气密度。0wwzszk6.6荷载的代表值和设计值6.6.1荷载代表值为实际设计方便采用荷载的具体数值，这些确定的荷载值可理解为荷载的各种代表值。（解决T期间，QT为随机变量的问题）根据不同的设计要求采用不同的荷载代表值。永久荷载标准值基本代表值可变荷载偶然荷载准永久值频遇值组合值按建筑结构使用的特点确定代表值准永久值定义：在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。准永久值=准永久值系数ψq×标准值频遇值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。频遇值=频遇值系数ψf×标准值当作用在结构上有两种或两种以上的可变荷载时，荷载不可能同时以其最大值出现，此时荷载的代表值可采用其组合值组合值=荷载组合系数ψc×标准值荷载设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。6.6.2荷载效应的设计值1、承载能力极限状态的荷载（效应）设计值建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载（效应）组合。对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：基本组合可变荷载效应控制的组合永久荷载效应控制的组合niQiKciQiKQQGKGSSSS211niQiKciQiGKGSSS1*条件：当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。可变荷载效应控制的组合简化式（一般框排架）niQiKQiGKGSSS1荷载效应荷载效应分项系数永久荷载效应可变荷载效应组合值系数Ψ=0.9或1.0*荷载分项系数永久荷载的分项系数当其效应对结构不利时当其效应对结构有利时由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合一般情况下结构的倾覆、滑移或漂浮1.21.351.00.9可变荷载的分项系数一般情况下工业房屋楼面活荷载4kN/m21.41.3地震作用分项系数仅计算水平地震作用仅计算竖向地震作用同时计算水平与竖向地震作用γEhγEvγEhγEvγEhγEv1.30.00.01.31.30.5•对于偶然组合，荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定：偶然荷载的代表值不乘分项系数；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。各种情况下的设计值公式，由有关规范规定。第七章结构抗力统计分析7.1结构抗力的不定性结构抗力结构承受外加作用的能力整体结构抗力结构构件抗力构件截面抗力截面各点抗力材料性能的不定性几何参数的不定性计算模式的不定性抗力是多元随机变量的函数直接对结构构件的抗力进行统计,并确定其统计参数和分布类型非常困难。解决：对影响抗力的主要因素分别进行统计分析，整体结构抗力结构构件抗力截面各点抗力•钢筋混凝土受弯构件正截面承载力验算公式：影响结构抗力的主要因素有：)()2('0''01ssycuahAfxhbxfM结构材料性能（主要是强度）如fc、fy’的不定性；结构构件几何尺寸如h0、b的不定性；设计时采用的截面抗力计算模式如平截面假定的不定性。7.3材料的标准强度及其设计取值材料的(力学)性能:强度、弹性模量、变形模量等。材料性能标准值是指符合规定质量的材料性能概率分布的某一分位值。基于实验数据，采用随机变量概率模型描述，运用参数估计、概率分布的假定检验方法确定统计参数、概率分布函数材料强度的标准值材料强度的标准值可取其概率分布的0.05分位值确定。即材料强度实测值总体中，强度的标准值应具有不小于95%的保证率。)645.11(645.1ffffkf材料强度的设计值材料强度的设计值是指材料强度的标准值除以材料分项系数fkff荷载？130页一已知某R.C.受弯构件截面上的抗力和荷载效应均服从正态分布，分别为R=Mu~N(195，19.2);和S=M~N(100，22.82)。试求该构件的可靠度指标β，和失效概率Pf。（15分）β3.23.7Φ（β）0.999320.99999μR＝195；σR＝19.2；μS＝100；σS＝22.82；μZ＝μR-μS＝195-100＝95σZ2＝σR2＋σS2＝19.22＋22.822＝889.39β＝μZ/σZ＝95/(889.2)1/2＝3.2Pf＝1-Φ（β）＝1-Φ（3.2）查表Φ（3.2）＝0.99932∴Pf＝1-0.99932＝6.78×10－4