荷载与结构设计方法课件第二章 重 力

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,*,第二章 重 力,内容提要,一、结构自重,二、土的自重,三、雪荷载,四、汽车荷载,五、楼面和屋面活荷载,六、施工和检修荷载及栏杆水平荷载,一、结构自重,1、结构的自重,永久荷载,2、,结构自重标准值,G,k,应根据结构的,设计尺寸,和,材料的容重标准值,确定,一般相当于结构自重实际概率分布的平均值(,G,),3、材料容重标准值,按,建筑结构荷载规范（GB50009-2001）,确定,常用材料与构件自重(1),4、结构设计时，将结构自重转化为,平均楼面恒载,1.98,2,木结构;,4.95,2,钢筋砼结构,2.48,2,钢结构;,3.46,2,预应力砼结构,连接,常用材料和构件的自重,(GB50009-2001附录A表A.1),砖,普通砖（240mm,115mm,53mm）18 kN/m,3,普通砖（机制）19 kN/m,3,灰浆,水泥砂浆 20 kN/m,3,石灰砂浆、混合砂浆 17 kN/m,3,混凝土（砼）,素混凝土 （22,24）kN/m,3,泡沫混凝土 （4,6）kN/m,3,钢筋混凝土（R.C.）（24,25）kN/m,3,砌体,浆砌普通砖（机制）18（19）kN/m,3,空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦）17 kN/m,3,粘土砖空斗砌体（全斗）13 kN/m,3,墙面,贴瓷砖墙面（25mm厚（包括水泥砂浆打底）0.5 kN/m,2,水泥粉饰墙面（20mm厚，水泥粗砂）0.36 kN/m,2,石灰粗砂粉饰墙面（20mm厚）0.34 kN/m,2,屋顶,小青瓦屋面 （0.9,）kN/m,2,粘土平瓦屋面 0.55 kN/m,2,油毡防水层 一层油毡刷油两层 0.05 kN/m,2,一毡二油上铺小石子 （0.25,）kN/m,2,二毡三油上铺 （0.30,）kN/m,2,三毡四油上铺 （0.35,）kN/m,2,返回,5、例题,例1,双面水泥粉刷厚220墙的自重（20mm厚水泥砂浆面),解,g,k,19kN/m,3,+2,22,20kN/m,32,80mm厚现浇钢筋混凝土板,25kN/m,32,12mm厚纸筋石灰泥粉底,16kN/m,32,g,k,=,g,ki,=2.592 kN/m,2,例2,计算某现浇楼面结构自重的标准值,g,k,解,20mm厚水泥砂浆面层,二、土的自重,1、土的自重标准值,G,k,根据,土层的厚度,和,土的容重标准值,确定,2、天然状态下土的容重变化范围较大,粘性土(18,20)kN/m,3,砂 土(16,20)kN/m,3,腐填土(15,17)kN/m,3,设计时，土的天然容重取 18 kN/m,3,均质土中,：,cz,=,.,z,cz,沿水平面,均匀分布,cz,沿深度 ,直线分布,3、土的自重应力,cz,cz,cz,=.,z,1,.,z,z,z,z,天然地面,不同重度土层中，土的自重应力,cz,cz,天然地面,h,1,1,h,1,1,h,2,1,h,1,+,2,h,2,地下水位置,2,h,3,1,h,1,+,2,h,2,+,/,3,h,3,3,/,3,h,4,1,h,1,+,2,h,2,+,/,3,h,3,+,/,4,h,4,4,/,4,不透水层面,z,地下水位以下土的重度采用,土的有效重度,=土的天然重度-水的重度,cz,沿深度 ,折线分布,三、雪荷载,1、基本雪压,S,0,单位水平面积上积雪的自重(kN/m,2,),系指以当地一般空旷平坦地面上统计所得重现期为,50年,的最大积雪的自重确定。,积雪密度（t/m,3,）,S,0,=,.,h,.,g,重力加速度,2,),积雪深度（m）,积雪密度,积雪深度,、,积雪时间,、,当地的地理气候条件,等因素,有关,随积雪深度和积雪时间变化的,方便工程应用,取定值,我国按建筑结构荷载规范（GB50009-2001),全国基本雪压分布图,的规定采用,请同学们查全国基本雪压分布图苏州地区基本雪压,S,0,？,2、屋面雪压,屋面雪压-（,不同,）-地面雪压,主要原因：,风、屋面形式、屋面散热,等,风对屋面积雪的影响,风的漂积作用,对高低跨屋面、多跨坡屋面及曲线型屋面的屋角附近区域,屋面坡度对积雪的影响,屋面的雪荷载随其坡度的增加而减小,风的作用,使迎风面的部分积雪漂积到背风面一侧的屋面上，引起屋面的不平衡积雪荷载,雪的滑移作用,（坡度10,0,的屋面）,可能形成一坡有雪另一坡完全滑落的不平衡雪荷载；使滑落的雪堆积在与坡屋面临接的较低屋面上,我国规范采用,屋面积雪分布系数,（,r,）,对双坡屋面考虑均匀雪载和不均匀雪载两种情况。,屋面积雪分布系数应根据不同类型的屋面形式，按规范（GB50009-2001）采用。,例1,单跨双坡屋面,屋面温度对积雪的影响,冬季采暖房屋,使部分雪融化产生滑移,不连续加热屋面,融化的雪重新冻结,冰渣可能堵塞屋面排水,屋面较低处结成较厚的冰层,产生附加荷载,采暖的坡屋面,融化的雪在檐口处冻结为冰棱及冰坝，堵塞屋面排水，出现渗漏；对结构产生不利荷载效应,例2,高低屋面,3、屋面雪荷载标准值（GB50009-2001）,屋面,水平投影面,上雪荷载标准值应按下式计算：,屋面积雪分布系数,基本雪压,（kN/m,2,）,雪荷载标准值（kN/m,2,）,s,k,=,r,s,0,四、汽车荷载,1、一辆汽车的总重力=汽车自重+载重量。一辆100kN的汽车,30 70,前轴 后轴,2、汽车荷载,车道荷载,车辆荷载,桥梁结构整体计算,桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算,3、汽车荷载等级,公路-I,公路-II,4、各级公路桥涵设计的汽车荷载等级,二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路-I级汽车荷载。,四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路-II级车道荷载的效应可乘以的折减系数，车辆荷载的效应可乘以的折减系数。,5、车道荷载,“,均布荷载+集中荷载,”的形式,根据车道荷载与车辆荷载在结构构件中产生的,内力（弯矩、剪力）等效,确定,公路,-I级车道荷载,车道荷载的均布荷载标准值,应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上,集中荷载标准值,只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处,5、车辆荷载,公路-I和公路-II级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。,五、楼面和屋面活荷载,1、民用建筑楼面活荷载,民用建筑楼面活荷载,持久性活荷载,设计基准期内经常出现,家具等设备产生的荷载,临时性活荷载,设计基准期内短暂出现,人员的聚汇荷载,荷载的统计分析,（第二部分介绍）,民用建筑楼面均布活荷载的标准值,规范（GB50009-2001）表取用,【例如】,住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的建筑楼面均布活荷载的标准值为,2,。,民用建筑楼面均布荷载标准值中不包括,隔墙自重,和,二次装饰荷载,固定隔墙的自重,按恒荷载考虑,非固定隔墙（隔墙位置可灵活自由布置）,作为楼面活荷载的附加值考虑,楼面活荷载的附加值(kN/m,2,),=,每延米长墙重（kN/m）的1/3,且,附加值 1.0 kN/m,2,（,楼面活荷载小于4.0,kN/m,2,）,附加值 0.5 kN/m,2,（,楼面活荷载大于4.0,kN/m,2,）,2、工业建筑楼面活荷载,工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，由设备、管道、运输工具及可能拆除的隔墙产生的局部荷载，,均应按实际情况考虑,，可用,等效均布活荷载,代替。,工业建筑楼面（包括工作平台）上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用,2,。,生产车间的楼面活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于,2,。,楼面的等效均布活荷载，应在其设计控制部位上，根据需要按内力（如弯矩、剪力等）、变形及裂缝的等值要求来确定。,一般情况，可按内力的等效来确定,。,3、屋面均布活荷载,屋面均布活荷载包括,施工检修人员、工具等自重，上人屋面还包括人员临时聚汇的荷载,规范（GB50009-2001）规定了工业与民用建筑房屋的屋面其水平投影面上的均布活荷载的标准值：,上人屋面的均布活荷载的标准值：,2.0 kN/m,2,不上人的屋面均布活荷载标准值：,0.5 kN/m,2,屋顶花园均布活荷载标准值：,3.0 kN/m,2,屋面直升机停机坪荷载应根据直升机总重,按局部荷载考虑,，,同时其等效均布荷载不低于5.0 kN/m,2,。,局部荷载应按直升机实际最大起飞重量确定，当没有机型技术资料时，,一般可依据轻、中、重三种类型的不同要求，按规范规定选用局部荷载标准值及作用面积,。,4、设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值的折减,考虑到作用于楼面上的活荷载不可能以标准值的大小同时布满所有的楼面，在设计梁、墙、柱及基础时，还要考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况。,在确定梁、墙、柱及基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数,。,国际标准ISO2103：,计算梁时：,A,所计算梁的从属面积，取梁两侧各延伸,1/2,梁间距范围内的实际楼面面积。,计算多层房屋的柱、墙和基础时：,n,所计算截面以上的楼层数。,GB50009规定：,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载总和的折减系数,1.00,(0.90),0.85,0.70,0.65,0.60,0.55,活荷载按楼层的折减系数,在设计其楼面梁时,对其他建筑物，直接按楼面梁的折减系数考虑。,在设计柱、墙、基础时,5、屋面积灰荷载,设计生产中有大量排灰的,机械、冶金、水泥等的厂房及其附近建筑,时考虑,影响主要因素,：除尘设施的使用维修情况、清灰制度执行情况、风向和风速、烟囱高度、屋面坡度和屋面挡风板等,对于具有除尘设施和保证清灰制度,（一般厂房3,6个月清灰一次）,的厂房屋面水平投影面上的积灰荷载,2,2 -,见规范（GB50009-2001）表,积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑,。,即 积灰荷载+（雪荷载、不上人的屋面均布活荷载）,max,6、桥梁人群荷载,当桥梁计算跨径,50m时，人群荷载标准值取,3.0 kN/m,2,当桥梁计算跨径,1,50m时，人群荷载标准值取,2.5 kN/m,2,当 50m,桥梁计算跨径,150m时，由,线性内插法,得到人群荷载标准值,城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的倍,专用人行桥梁，人群荷载标准值取,3.5 kN/m,2,人群荷载在横向应布置在人行道的净宽内；,在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内,人行道板（局部构件）可以一块板为单元，按标准值4.0 kN/m,2,的均布荷载计算,计算人行道栏杆时，,作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值,作用在栏杆扶手上的竖向力标准值,六、施工和检修荷载及栏杆水平荷载,施工或检修集中荷载,人和小工具的自重等,设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时，,施工或检修集中荷载应取，并应在最不利位置处进行验算,当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔取一个集中荷载；,在验算挑檐、雨篷倾覆时，应沿板宽每隔,取一个集中荷载。,楼梯、看台、阳台和上人屋面的栏杆顶部水平荷载,：,住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，应取,学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场，应取,