中南大学《工程结构可靠度设计原理》课件第二章 重力

第二章重力2.1结构自重2.2土的的自重应力2.3雪荷载2.4车辆荷载2.5楼面活荷载2.6人群荷载恒载活载某钢砼框架结构平面示意图，底层层高4.2m，基础顶面标高-1.2米，房屋开间4.2米（3.3米）进深6.6米，走廊2.1米。标准层3.3m，共6层，如何确定结构计算简图？如何计算竖向荷载?q1q2q2q2q2q2找坡层竖向荷载下框架结构计算简图（示意图）左图仅为示意图，不全面！屋面恒载SBS防水卷材+铝箔保护层0.4kN/m220mm厚水泥砂浆找平层20kN/m3×0.02m＝0.4kN/m250mm苯板保温层0.5kN/m21：10水泥珍珠岩找坡层（3％）1/2×15.3m×3％×1/2×11kN/m3＝1.26kN/m2隔气层0.1kN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4kN/m2100mm现浇楼板25kN/m3×0.1m＝2.5kN/m215mm天棚抹灰17kN/m3×0.015m＝0.26kN/m25.82kN/m2梁自重ql=0.3m×(0.6－0.1)m×25kN/m3＋0.02m×2×0.50m×17kN/m3＝4.09kN/m线荷载q1＝5.82kN/m2×4.2m＋4.09kN/m＝28.53kN/m楼面恒载12mm大理石地面28kN/m3×0.012mm＝0.34kN/m230mm细石混凝土24kN/m3×0.03mm＝0.72kN/m2100mm现浇楼板25kN/m3×0.1m＝2.5kN/m215mm天棚抹灰17kN/m3×0.015m＝0.26kN/m23.86kN/m2q2＝3.86×4.2＋4.09＝20.30kN/m土的自重应力土的自重：参见地基基础教材niiiczh1活荷载对于建筑结构，通常指楼屋面活荷载；对于桥梁结构，指车辆和行人荷载。楼面活荷载是指人群、家具、物品（民用建筑）和机器、设备、堆料等产生的分布重力荷载；屋面活荷载是指检修人员及维修工具等产生的分布重力荷载；有大量排灰的工业建筑及其附近建筑，往往有积灰荷载，有些建筑的屋面还设置屋顶花园或直升机停机坪。雪荷载雪荷载莫斯科市中心的鲍曼市场发生屋顶坍塌事件雪压：单位面积地面上积雪的自重ds基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。雪的深度、温度、风速、海拔高度都会对基本雪压大小产生影响。省市名城市名海拔高度(m)风压(kN／m2)雪压(kN／m2)雪荷载准永久值系数分区n＝10n＝50n＝100n＝10n＝50n＝100山东青岛市76.00.450.600.700.150.200.25Ⅱ海阳65.20.400.550.600.100.150.15Ⅱ荣城市石岛33.70.400.550.650.100.150.15Ⅱ菏泽市49.70.250.400.450.200.300.35Ⅱ兖州51.70.250.400.450.250.350.45Ⅱ莒县107.40.250.350.400.200.350.40Ⅱ临沂87.90.300.40O.450.250.400.45Ⅱ日照市16.10.300.400.45雪重度随雪深的变化雪重度随时间的变化基本雪压一般根据年最大雪压进行统计分析确定最大雪深与最大雪压两者并不一定同时出现一般山上积雪比附近平原地区积雪大，且随海拔高度增大而增大。屋面雪压的影响因素：风、屋面形式（坡度）、屋面散热雪荷载1、风的影响（漂积作用）滑移屋面雪压的影响因素：风、屋面形式（坡度）、屋面散热雪荷载2、屋面坡度的影响原因：风的作用和雪滑移爬坡风风的作用除了使总的屋面积雪减少外，还会引起屋面的不平衡积雪荷载。分布系数屋面雪载与地面雪载之比双坡屋面一侧融化产生的非对称荷载。使雪滑移更易发生屋面雪压的影响因素：风、屋面形式（坡度）、屋面散热雪荷载3、屋面温度的影响采暖房屋的积雪小；不连续加热的可能危害；冰棱及冰坝形成附加荷载。雪荷载0ssrks0——基本雪压r——屋面积雪分布系数基本雪压是以一般空旷平坦地面上统计得50年一遇的最大积雪自重给出的。北京s0＝0.45kN/m2对雪荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高楼面活荷载（liveload）——房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设施等产生的荷载。实际结构中，楼面及屋面上的活荷载分布是不均匀或不连续，为简化计算起见，在结构设计时，一般用等效均布荷载代替。等效均布荷载是指其在结构上所产生的荷载效应与实际荷载产生的荷载效应保持一致的均布荷载。等效均布荷载等效均布荷载单向板上局部荷载的等效均布荷载2max8blMqeMmax：单向板在局部荷载下最大弯矩b：板上局部荷载的项次类别标准值(kN／m2)组合值系数Ψc频遇值系数Ψf准永久值系数Ψq1(1)住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园(2)教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室2.00.70.50.60.40.52食堂、餐厅、一般资料档案室2.50.70.60.53(1)礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台(2)公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54(1)商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅客等候室(2)无固定座位的看台3.53.50.70.70.60.50.50.35(1)健身房、演出舞台(2)舞厅4.04.00.70.70.60.60.50.36(1)书库、档案库、贮藏室(2)密集柜书库5.012.00.90.90.87通风机房、电梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车库：(1)单向板楼盖(板跨不小于2m)客车消防车(2)双向板楼盖(板跨不小于6m×6m)和无梁楼盖(柱网尺寸不小于6m×6m)客车消防车4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6项次类别标准值(kN／m2)组合值系数Ψc频遇值系数Ψf准永久值系数Ψq9厨房(1)一般的(2)餐厅的2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、厕所、盥洗室：(1)第1项中的民用建筑(2)其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.40.511走廊、门厅、楼梯：(1)宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅(2)办公楼、教学楼、餐厅，医院门诊部(3)当人流可能密集时2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312阳台：(1)一般情况(2)当人群有可能密集时2.53.50.70.60.5楼面荷载标准值的折减楼面荷载标准值是楼面局部区域按等效均布荷载方法得到的，但实际上楼面活荷载的量值和作用位置都在经常变动，不可能以标准值的大小同时布满所有的楼面。当楼面梁的从属面积超过一定值时(对于不同的使用功能分别取25m2或50m2），计算楼面梁内力时活荷载应乘以折减系数0.9。活荷载按楼层的折减系数墙、柱、基础计算截面以上的层数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1.00(0.90)0.850.700.650.600.55楼面荷载标准值的折减对于多、高层建筑，设计墙、柱和基础时还应根据计算构件的位置乘以楼层折减系数见下表：车辆荷载车辆荷载：公路桥：汽车、挂车、履带车等铁路桥：列车车列荷载：集中荷载(尺寸及车的排列方式）车道荷载：均布荷载和一个作用在任意位置的集中荷载。静活载：不包括冲击效应的车辆荷载。公路车辆荷载公路-Ⅰ级公路-Ⅱ级桥梁结构的整体计算—车道荷载；桥梁的局部加载，对于涵洞、桥台和挡土墙压力—车辆荷载公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路—Ⅰ级公路—Ⅰ级公路—Ⅱ级公路—Ⅱ级公路—Ⅱ级注：1、二级公路作为干线公路且重型车辆较多时，其桥涵设计可采用公路—Ⅰ级汽车荷载。2、四级公路重型车辆少时，其桥涵设计可采用公路—Ⅱ级车道荷载效应的0.8倍，车辆荷载效应可采用0.7倍。项目单位技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值kN550轮距m1.8前轴重力标准值kN30前轮着地宽度及长度m0.3×0.2中轴重力标准值kN2×120中后轮着地宽度及长度m0.6×0.2后轴重力标准值kN2×140车辆外形尺寸（长×宽）m15×2.5轴距m3+1.4+7+1.4车辆荷载的主要技术指标横向布置设计车道数2345678横向折减系数1.000.780.670.600.550.520.50横向折减系数计算跨径L0（m）纵向折减系数计算跨径L0（m）纵向折减系数150＜L0＜400400≤L0＜600600≤L0＜8000.970.960.95800≤L0＜1000≥10000.940.93纵向折减系数列车荷载中—活载（中华人民共和国铁路标准活载）普通活载220（kN）1.5220（kN）1.5220（kN）1.5220（kN）1.5220（kN）1.592（kN/m）3080（kN/m）特种活载（小桥）250（kN）1.5250（kN）1.5250（kN）人群荷载公路桥梁设计：3kN/m2(密集区3.5）/1.2kN/块人行扶手：水平0.75kN/m竖向1kN/m城市桥梁5kN/m2(大跨结构＞2.4）/1.2kN/块思考题荷载与作用在概念上有何不同？说明直接作用与间接作用的区别？作用（或荷载）有哪些类型？影响基本雪压的主要因素有哪些？说明影响屋面雪压的主要因素及原因？计算楼面活荷载效应时，为什么当活荷载影响面积超过一定数值时需要对均布活荷载取值加以折减？