荷载与结构设计方法第2章重力侧压力课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,*,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,2024/11/6,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,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,G,k,i,V,i,(2-2),i,_组成结构或构件各材料的自重（KN/M,3,），按建筑结构荷载规范附录A查取；,V,i,_各结构构件的体积（M,3,），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/M,3,0.030M,3,=0.66KN,25KN/M,3,0.100M,3,=2.50KN,20KN/M,3,0.015M,3,=0.30KN,g,k,=3.66,KN/M,2,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,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，在天然地面下任意深度z处水平面上的竖直自重应力cz，可取作用于该水平面上任一单位面积的土柱体自重z1计算，,即：,cz,z,(2-3),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,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,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h,1,、h,2,、h,i,、h,n,，则成层土深度z处的竖直有效自重应力的计算公式为：,cz,=,1,h,1,+,2,h,2,+,n,h,n,=,i,h,i,(2-4),式中n从天然地面起到深度z处的土层数,h,i,第,i,层土的厚度(m),i,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，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为土的有效重度，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。对一般土，常见范围为8 01 3 0kNm,3,。,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,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,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。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,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：,S,k,=,r,S,0,(2-5),式中,S,k,雪荷载标准值,(KN/)；,r,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。,S,0,基本雪压,(kN/m,2,)。,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,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,屋面积雪分布系数,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,全国各城市的50年一遇雪压和风压（节选）,云南,昆明,1891.4,0.2,0.3,0.35,III,0.2,0.3,0.35,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,全国基本雪压分布图(KN/m,2,)（附录D）,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,2.1.4 车辆荷载,汽车荷载：,参见公路工程技术标准。,汽车荷载是公路、桥梁设计的基本可变荷载,。,（1）分类：,分为车辆荷载和车道荷载两大类，计算时根据不同的构件和具体情况，采用一种荷载形式，但不能进行叠加。其中：,1、车辆荷载：,一般在桥梁的横隔梁、行车道板、桥台或挡土墙后土,压力的计算中采用车辆荷载；,计算时：以汽车车队表示，分为汽车10级、汽车20级和汽,车超20级三个等级。,验算时：以履带车、平板挂车表示，分为：,履带车：履带50（500KN);,挂车：挂100(1000KN)、挂120(1200KN),2、车道荷载：,在桥梁的主梁、主拱和主桁架等的计算中采用车道,荷载。,在桥梁设计中，由于车道荷载形式简明，实用性强，并且通过车道荷载中的均布荷载加集中荷载的模式可解决大、中、小不同跨径的活载设计标准等问题，故将车道荷载作为车辆荷载的重要补充。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,车辆荷载,车辆荷载分为汽车10级、汽车15级、汽车20级、汽车超20级四个等级。荷载级别的数字表示车队中标准车的重量（T或10KN）,车,辆,荷载是自由作用，在设计时应根据影响线分析其最不利位置和最不利内力。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,车辆荷载的选用,（2）车辆荷载的选用：根据公路的使用任务、功能和将来的发展等具体情况，按公路工程技术标准选用：,注：,一条路线上的桥涵，一般应采用同一计算荷载和验算荷载；,当改建三级公路时，对达到汽车一15级、挂车一80荷载标准的原有桥梁可适当利用；,有集装箱运输的一级公路，应采用汽车一超20级、挂车一120荷载；,桥面行车道宽度为4.5m的桥梁，其平板挂车不作具体规定，设计时可按实际情况自行确定。,车辆荷载布置在桥梁上，沿横向作用在不同位置时对各梁所分配的荷载大小是不一样的。为了求得各梁所承担的最大荷载及其对应的最不利荷载位置，通过计算荷载横向分布影响线来确定。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,2.1.5 楼、屋面活荷载,1.楼面活荷载,楼面活荷载指房屋中的人群、家具、用品、设备等产生的重力荷载。这些,荷载的量值随时间变化，位置可移动，国际上通用活荷载（Live load）表示这,种可变荷载。,考虑到楼面活荷载在楼面位置上的任意性，为便于工程设计，一般将其简化,为均布荷载。,楼面均布活荷载的取值根据建筑物的使用功能确定。,我国规范采用平稳二项随机过程模型对楼面荷载进行了大量的统计分析，采,用楼面均布活荷载进行工程结构设计。,楼面均布活荷载按,取值,建筑结构荷载规范表4.1.1,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,楼面均布活荷载的折减,由于,楼面均布活荷载实际上是楼面总活荷载值按楼面面积来平均分摊,，因此一般情况下，所,考虑的楼面面积越大，则实际平摊到的楼面活荷载越小,。因此在计算结构或构件的楼面活荷载效应时，如引起效应的楼面活荷载面积超过一定的数值时应进行折减。,另外当楼层数越多时，楼面活荷载在每个楼层都达到其最大值的概率就越小。因此在计算多层和高层建筑的柱、墙或基础的楼面活荷载效应时，应根据楼层数进行折减。,设计楼面梁、墙、柱及基础时，表4.1.1 中的楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。1 设计楼面梁时的折减系数：1)第1(1)项当楼面梁从属面积超过25 时，应取0.9；2)第1(2)7 项当楼面梁从属面积超过50 时应取0.9；3)第8 项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8；对单向板楼盖的主梁应取0.6；对双向板楼盖的梁应取0.8；4)第912 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,楼面均布活荷载的折减,2 设计墙、柱和基础时的折减系数,1)第1(1)项应按表4.1.2 规定采用；,2)第1(2)7 项应采用与其楼面梁相同的折减系数；,3)第8 项对单向板楼盖应取0.5；对双向板楼盖和无梁楼盖应取0.8,4)第912 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。,注:楼面梁的从属面积应按梁两侧各延伸二分之一梁间距的范围内的实际面积确定。,墙、柱、基础计算截,面以上的层数,1,23,45,68,920,20,计算截面以上各楼层,活荷总和的折减系数,1.00,(0.90),0.85,0.70,0.65,0.60,0.55,表4.1.2,注:当楼面上的从属面积超过25m,2,时应采用括号内的系数。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,2.屋面活荷载,（1）屋面均布活荷载,房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷 载，应按表4.3.1 采用。屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。,类别,不上人的屋面,上人的屋面,屋顶花园,标准值(KN/m,2,),0.5,2.0,3.0,注：1 不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际 情况采用；对不同结构应按有关设计规范的规定,将标准值作0.2kN/m,2,的增减。2 上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载 采用。3 对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取 构造措施加以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。4 屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,屋面积灰荷载,(2)屋面积灰荷载设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑时，对 于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影面上的屋面积灰荷载，应分别按表4.4.1-1 和 表4.4.1-2 采用。,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,THE END,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,2.2侧压力,工程实例1,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,2.2侧压力,工程实例2,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章重力侧压力作者袁吉星,2.2侧压力,工程实例3,2008荷载与结构设计方法,荷载与结构设计方法第2章