第2章 荷载(定稿)

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1、2.结构的荷载与作用上次课程内容复习：结构的概念结构的作用结构的组成结构的基本设计要求结构的概念——受力、传力的体系，实现建筑空间的重要技术。结构的作用——抵抗自重作用、承担外部重力作用、承担侧向力作用、承担特殊力与作用结构的组成——形成跨度的结构构件：梁、板。垂直传力的结构构件：柱子、墙。抵抗侧向力的结构构件：墙、支撑。承担全部各种荷载结构构件：基础。结构的基本设计要求——结构的安全性要求、结构的实用性要求、结构的耐久性要求、结构的稳定性要求。2.结构的荷载与作用2.1荷载及其分类2.2荷载取值2.3特殊荷载

2、与作用2.1荷载、作用的含义与分类2.1.1荷载与作用结构的外部作用，一般分为荷载与作用两大类：荷载——外界、建筑构造与建筑结构自身对于结构的所形成的力；结构自重、建筑物其他构造自重、建筑物各种附加物的自重、建筑物各种附加物的运动形成的力、自然界的作用（风、雨、雪等）等；作用——外界、建筑构造与建筑结构自身对于结构所形成的变形、位移的不协调导致的结构受力。温度变化形成的不协调变形、地基的不均匀沉陷导致的不协调变形、地震导致地表与结构的相对位移等。由于各种作用对于结构的效果最终也表现为力——等效力，因此将荷载与作

3、用统称为荷载。2.1荷载及其分类温度变化的变形作用2.1荷载及其分类2.1.2荷载的分类恒荷载与活荷载：恒荷载是指在结构发挥效用的时间范围内——建筑物的设计寿命期，位置、方向、量值均不发生变化的荷载。活荷载是指在结构发挥效用的时间范围内,位置、方向、量值任一参数指标发生变化的荷载。静荷载与动荷载静荷载是指短时间尤其是瞬时，量值不发生变化或变化幅度不大的荷载。动荷载是指短时间，量值发生较大变化的荷载，对于结构会产生冲击作用效果，多数动荷载由重力于运动速度共同产生。2.1荷载及其分类2.1.3力学计算中荷载的简化分

4、布荷载分布荷载是指荷载作用的范围相对于结构的尺度是线或面作用的荷载，分布荷载对于结构产生相对连续的作用。分布荷载不能直接进行力学计算，需要以积分的办法求得分布荷载对于结构或构件的整体作用效果。集中荷载集中荷载是指荷载作用的范围相对于结构的尺度来讲很小，可以忽略为一个点作用的荷载，集中荷载对于结构产生不连续的作用。集中荷载可以直接进行力学计算。2.2荷载取值2.2.1荷载取值的前提范围功能范围，是指建筑物的设计功能，不同功能的建筑所承担的荷载是不一样的，同一建筑物不同的功能区域所承担的荷载也是不一样的。重要程度，

5、同样的建筑物由于特定的功能差异，重要程度也有所不同，因此安全等级也不一样。时间范围，是指对于荷载的测算时间长度，测算时间越长，建筑物所面临的荷载峰值越大。一般来说，建筑物的设计寿命期是该结构的荷载最短测算期。空间范围，是指建筑物所在的特定荷载发生区，对于自然界来讲，不同的区域与自然环境，荷载发生的状况不同。2.2荷载取值2.2.2荷载特征值的确定恒荷载的确定是比较简单的，可以直接通过形体与密度确定相关构件或永久性设备的重量、位置等因素。活荷载是随时间变化的荷载，其量值有着随机分布的特征，因此采用概率测算的方式确

6、定某种荷载的特征值。概率分布原理统计发现，任一种活荷载均符合概率正态分布规律，如图。规律：较大与较小的荷载出现概率低，常规荷载出现概率高荷载平均值为μ，均方差为σ。荷载值出现概率μσσ2.2荷载取值2.2.2荷载特征值的确定荷载特征值的取值原则根据荷载统计数据，确定相对较大的指标为该类荷载的特征值，以确保选定的特征值在绝大多数状况下是有效的。不存在大于所有可能荷载的特征荷载值。荷载取值以95%为保证率指标，即以所选的荷载特征值衡量所有荷载出现的概率状况，95%的荷载小于该指标。根据正态分布函数的数学特征，确定特

7、征荷载Q=μ+1.645σ该特征值被称为该荷载的标准值，记作Qk。荷载值出现概率μσσ标准荷载值μ+1.645σ常规荷载范围，保证率95%意外荷载范围，失效率5%2.3特殊荷载与作用2.3.1地震作用2.3.2风荷载风与地震是两种典型的、随机的侧向动荷载，是建筑设计中必然考虑的两种荷载因素。2.3.1地震作用地震与地震荷载的形成地震是地球内发生的错动，发生地震的地方是震源。震源上方正对着的地面称为震中。地震时，在地球内部出现的弹性波叫作地震波，包含纵波和横波。纵波引起地面上下颠簸振动；横波能引起地面的水平晃动。

8、横波是地震造成建筑物破坏的主要原因——地震横波产生地表的往复运动，由于惯性作用，建筑物与地表之间存在运动差，因而形成建筑物的惯性力。震源震中地震波2.3.1地震作用地震与地震荷载的形成建筑物的惯性力与地表运动加速度成相应的关系：根据牛顿第二定律，F=ma，F：建筑物的惯性力，m：建筑物的物理质量，a：地表运动加速度。在建筑设计中，以等效力原理为基础，假设地表不运动，以等效惯性力作用于建