荷载与结构设计方法第2章重力、侧压力作者袁吉星.ppt

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1、2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星第2章重力、侧压力2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星2.1、重力一、基本概念：地球上一定高度范围内的物体均会受到地球引力的作用而产生重力。该重力导致的荷载称为重力荷载。二、包含的对象：主要包括结构自重、土的自重、雪荷载、车辆重力、楼面和屋面活荷载。2.1.1结构自重结构自重的标准值可按设计尺寸与材料重力密度标准值计算Gk＝∑γiVi(2-2)γi__组成结构或构件各材料的自重（KN/M3），按《建筑结构荷载规范》附录A查取；Vi__各结构构件的体积

2、（M3），按设计图纸标注尺寸计算。例题1.教室楼面自重计算取1平方米作为计算单元30厚水磨石面层100厚钢筋混凝土结构层15厚水泥砂浆抹灰22KN/M3×0.030M3=0.66KN25KN/M3×0.100M3=2.50KN20KN/M3×0.015M3=0.30KNgk=3.66KN/M22008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星2.1.2土的自重应力土是由土颗粒、水、和气所组成的三相非连续介质。若把土简化为连续体，而应用连续介质力学(例如弹性力学)来研究土中应力的分布时，应注意到，土中任意截面上都包括有骨架和孔隙的

3、面积在内，所以在地基应力计算时都只考虑土中某单位面积上的平均应力。必须指出，只有通过土粒接触点传递的粒间应力才能使土粒彼此挤紧，从而引起土体的变形，而且粒间应力又是影响土体强度的一个重要因素，所以粒间应力又称为有效应力。因此，土的自重应力即为土自身有效重力在土体中所引起的应力。在计算土中自重应力时，假设天然地面是一个无限大的水平面，因此在任意竖直面和水平面上均无剪应力存在。如果地面下土质均匀，土层的天然重度为γ，在天然地面下任意深度z处水平面上的竖直自重应力σcz，可取作用于该水平面上任一单位面积的土柱体自重γz×1计算，即：σcz＝γz(2-

4、3)沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度按直线规律分布。2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星2.1.2土的自重应力一般情况下，地基土是由不同重度的土层所组成。天然地面下深度Z范围内各层土的厚度自上而下分别为h1、h2、…hi、…hn，则成层土深度z处的竖直有效自重应力的计算公式为：σcz=γ1h1+γ2h2+…+γnhn=∑γihi(2-4)式中n——从天然地面起到深度z处的土层数hi——第i层土的厚度(m)}γi——第i层土的天然重度，若土层位于地下水位以下．由于受到水的浮力作用,单位体积中，土颗粒所受的重力

5、扣除浮力后的重度称为土的有效重度γ’，是土的有效密度与重力加速度的乘积，这时计算土的自重应力应取土的有效重度γ’。对一般土，常见范围为80～130kN／m3。计算土中竖向自重应力在划分土层时，一般以每层土为原则，但需考虑地下水位，若地下水位位于某一层土体中，则需将该层土划分为二层土。型成层土中竖向自重应力沿深度变化的分布。2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星土的竖向自重应力分布土的竖向自重应力随着深度直线增大，呈三角形分布。若计算点在地下水位以下，由于水对土体有浮力作用，则水下部分土柱的有效重量应采用土的浮容重计算

6、。2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星2.1.3雪荷载雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一。在我国寒冷地区及其它大雪地区荷载导致屋面结构以及整个结构破坏的事例时有发生。尤其是大跨度结荷载更为敏感。因此在有雪地区，在结构设计中必须考虑雪荷载。影响雪荷载的主要因素有雪的密度、积雪深度、屋面形式等。屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算：Sk=μrS0(2-5)式中Sk—雪荷载标准值(KN/㎡)；μr—屋面积雪分布系数；屋面积雪分布系数应根据不同类别的屋面形式，按《建筑结构荷载规范》表6.2.1采用。S0—基本雪压(kN

7、/m2)。基本雪压应按《建筑结构荷载规范》附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的雪压采用。对雪荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。当城市或建设地点的基本雪压值在《建筑结构荷载规范》附录D中没有给出时，基本雪压值可根据当地年最大雪压或雪深资料，按基本雪压定义，通过统计分析确定,分析时应考虑样本数量的影响(参见附录D)。当地没有雪压和雪深资料时，可根据附近地区规定的基本雪压或长期资料，通过气象和地形条件的对比分析确定；也可按《建筑结构荷载规范》附录D中全国基本雪压分布图(附图D.5.1)近似确定。山区的雪荷载应通

8、过实际调查后确定。当无实测资料时，可按当地邻近空旷平坦地面的雪荷载值乘以系数1.2采用。2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁