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第三章荷载及荷载效应组合 一、结构上的荷载分类 1.按随时间的变异分类： 永久荷载—在设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。 可变荷载—在设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。 偶然荷载—在设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。 2.按随空间位置的变异分类 固定荷载—在结构空间位置上具有固定分布的作用。 可动荷载—在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布的作用。 3.按结构的反应分类 静态荷载—使结构产生的加速度可忽略不计的作用。 动态荷载—使结构产生的加速度不可忽略的作用。 ?《荷载规范》 ? 3.1.1结构上的荷载可分为下列三类: ? 1 永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。 ? 2 可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 ? 3 偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。 ?二、荷载代表值 ?建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的设计值。 对永久荷载应采用标准值作为代表值； 对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值； 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 ?《荷载规范》 ? 3.1.2建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。 ? ?对永久荷载应采用标准值作为代表值。 ?对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 ? ?对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 ? 2.1.4荷载代表值representative values of a load ?设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。 ? ? 2.1.6标准值characteristic value/nominal value ? ?荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。 ? 2.1.7组合值combination value ?对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。
荷载效应组合例题及作业[1] -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
例题： 某厂房采用1.5m ×6m 的大型屋面板，卷材防水保温屋面，永久荷载标准值为 2.7kN/m 2，屋面活荷载为0.7kN/m 2，屋面积灰荷载0.5kN/m 2，雪荷载 0.4kN/m 2，已知纵肋的计算跨度l =5.87m 。求纵肋跨中弯矩的基本组合设计值。 解：（1）荷载标准值 ① 永久荷载为 m kN m kN G k /025.2/)2/5.17.2(=?= ② 可变荷载为 屋面活荷载m kN m kN Q k /525.0/)2/5.17.0(1=?= 积灰荷载m kN m kN Q k /375.0/)2/5.15.0(2=?= 雪荷载m kN m kN Q k /3.0/)2/5.14.0(3=?= （2）荷载效应设计值 按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）的规定，屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。故采用以下几种组合方式进行荷载组合，并取其最大值作为设计值。 ① 由永久荷载控制的组合 纵肋跨中弯矩设计值 m kN m kN l Q l Q l G M M M M k k k k c Q k c Q Gk G ?=?????+????+???=??+??+?=++=03.1687.5375.08 19.04.187.5525.08 17.04.187.5025.28135.18 19.04.1817.04.18135.12222 22121222111ψγψγγ ② 由可变荷载效应控制的组合 ∑=++=n i ik ci Qi k Q Gk G S S S S 211ψγγγ 分别采用屋面活荷载与积灰荷载作为第一可变荷载进行组合。
荷载分类和组合试题下载 1、计算檩条承受的雪荷载 条件：某仓库屋盖为粘土瓦、木望板、木椽条、圆木檩条、木屋架结构体系，其剖面如图1．4．1所示，屋面坡度α=26．56°(26°34′)，木檩条沿屋面方向间距1．5m，计算跨度3m，该地区基本雪压为0．35kN／m2。 要求：确定作用在檩条上由屋面积雪荷载产生沿檩条跨度的均布线荷载标准值。 2、最大轮压产生的吊车梁最大弯矩准永久值(未乘动力系数) 条件：跨度6m的简支吊车梁，其自重及轨道，联结件重的标准值为5．8kN／m，计算跨度l0=5．8m，承受二台A5级起重量10t的电动吊钩桥式吊车(上海起重运输机械厂生产)，吊车跨度L k=16．5m，中级工作制。 吊车主要技术参数见表1．3．4。 要求：由吊车最大轮压产生的吊车梁正截面最大弯矩准永久值。 3、钢吊车梁的最大轮压设计值和横向水平荷载设计值 条件：厂房中列柱，柱距12m，柱列两侧跨内按生产要求分别设有重级工作制软钩吊车两台，吊车起重量Q=50／10t，横行小车重g=15t，吊车桥架跨度L k=28．5m，每台吊车轮距及桥宽如图1．3．12所示，最大轮压Pmax=470kN(标准值)。
已确定吊车梁采用Q345钢，截面尺寸(无扣孔)如图1．3．13所示。 要求：确定轮压设计值和横向水平荷载设计值 4、计算屋面板承受的雪荷载 条件：某单跨带天窗工业厂房，屋盖为1．5m×6m预应力混凝土大型屋面板、预应力混凝土屋架承重体系，当地的基本雪压为0．4kN／m2，其剖面图见图1．4．2。 要求：确定设计屋面板时应考虑的雪荷载标准值。 5、设计会议室楼面梁时楼面活荷载的折减 条件：某会议室的简支钢筋混凝土楼面梁，其计算跨度l0为9m，其上铺有6m×1．2m(长×宽)的预制钢筋混凝土空心板(图1．2．3)。 要求：求楼面梁承受的楼面均布活荷载标准值在梁上产生的均布线荷载。
桥梁荷载分类 确定结构计算模式、选定荷载和结构分析计算是桥梁计算工作中的三个主要部分。其中荷载的种类、型式和大小选择是否恰当，关系到桥梁结构在它的有限寿命期限内的安全，也关系到桥梁建设费用的合理投资。 荷载可以根据不同的观点分类，可以分为主要荷载、次要荷载及特殊荷载，前者为结构设计中必须考虑的经常起作用的荷载；次要荷载为设计结构主要部分时虽非经常起作用，但在荷载组合时必须考虑的荷载；特殊荷载则根据桥梁结构特性，建桥地点具体情况和施工方法等，是要特别加以考虑的荷载。在我国现行的公路桥梁设计规范中（1985年）荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。 一、永久荷载（恒载） 永久荷载（恒载）是指结构在设计使用期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。 作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物的重力及附属设备等外加重力；作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）。 预应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应，在承载能力极限状态设计时，作为结构抗力的一部分，而非永久荷载。 二、可变荷载 可变荷载是指结构在设计使用期内其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。 按其对桥涵结构的影响程度，又分为基本可变荷载（活载）和其它可变荷载。 1、基本可变荷载（活载） 包括车辆荷载及其影响力，人群荷载和汽车冲击力，离心力，汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力，即是这些车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力。 2、其它可变荷载 包括自然和人为产生的各种变化力，如风力（风荷载），汽车制动力，温度影响力，支座摩阻力、流水压力及冰压力等。 三、偶然荷载 偶然荷载是指结构在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其值很大，且持续时间很短的荷载。 主要是指地震荷载和船只或漂流物的撞击力
荷载分类及取值荷载分类类型代表值 永久荷载例如结构自重、土压力，预应力等。标准值 偶然荷载例如爆炸力、撞击力等（自重是指材料自身重量产生的 荷载（重力）） 标准值、组合值、 频 遇值或准永久值 可变荷载例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、 风荷载、雪荷载等 按建筑结构使用的 特 点确定 荷载代表值定义 荷载组合荷载代表值定义 标准值荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载分布的特征值 对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计金准期内的超越概率，能与该荷载组合值单独出现是的相应概率趋于一致的荷载值，或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。组合值=标准值×组合系数 频遇值对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越概 率为规定频率的荷载值 准永久值对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载 值 注：设计基准期，为确定设计可变荷载代表值而选定的时间参数。建筑结构设计所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为50年确定的，如设计时所采用其他设计基准期，则必须另行确定在该基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。 设计使用年限，设计使用年限是设计规定的一个时期，在这一规定的时期内，只需要进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。 基本组合永久荷载+可变荷载的组合承载能力 荷极限状态 偶然组合 永久荷载+可变荷载+一个偶然荷载，以及偶然事件发生后 受 损结构整体稳定性验算时，永久荷载+可变荷载的组合 载 标准组合采用标准值或组合值为荷载代表值的组合组 合正常使用 极限状态 频遇组合对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合 准永久组合对可变荷载采用准永久值为代表值的组合 使用状态、设计组合、适用计算及分项系数 验算状态荷载效应 组合 适用计算 抗力取值 分项系数 规范 正常使用极限状态标准组合 按地基承载力确定基底面积及埋深； 按单桩承载力确定桩数； 地基承载力特征 值或单桩承载力 特征值 地基 基础 3.0.5 .
3 荷载分类和荷载效应组合 3.1 荷载分类和荷载代表值 3.1.1 结构上的荷载可分为下列三类： 1 永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。 2 可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 3 偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。 注：自重是指材料自身重量产生的荷载(重力)。 3.1.2 建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。对永久荷载应采用标准值作为代表值。 对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 3.1.3 永久荷载标准值，对结构自重，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。对于自重变异较大的材料和构件(如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等)，自重的标准值应根据对结构的不利状态，取上限值或下限值。 注：对常用材料和构件可参考本规附录A采用。 3.1.4 可变荷载的标准值，应按本规各章中的规定采用。 3.1.5 承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按标准组合设计时，对可变荷载应按组合规定采用标准值或组合值作为代表值。 可变荷载组合值，应为可变荷载标准值乘以荷载组合值系数。 3.1.6 正常使用极限状态按频遇组合设计时，应采用频遇值、准永久值作为可变荷载的代表值；按准永久组合设计时，应采用准永久值作为可变荷载的代表值。 可变荷载频遇值应取可变荷载标准值乘以荷载频遇值系数。 可变荷载准永久值应取可变荷载标准值乘以荷载准永久值系数。 3.2 荷载组合 3.2.1 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载(效应)组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。 3.2.2 对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载(效应)组合，并应采用下列设计表达式进行设计： γoS≤R (3.2.2)
荷载组合详解 荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么？分别用在什么情况下？ 1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。两者中的分项系数取值不同，这是新规范不同老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。 在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。 2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。 标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。 频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。频遇组合目前的应用范围较为
窄小，如吊车梁的设计等。由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。 准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。 还有就是荷载分项系数的取值问题 新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取1.35什么时候取1.2？ 1.2恒＋1.4活 1.35恒＋0.7*1.4活 抗浮验算时取0.9 砌体抗浮取0.8 1.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4Q G/Q>2.8 所以当恒载与活载的比值大于2.8时,取1.35G+0.7*1.4Q 否则,取1.2G+1.4Q
荷载组合 公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。 一．按承载能力极限状态设计 1.基本组合: 永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其表达式为：)(211100Qjk n j Qj c k Q Q Gik m i Gi ud S S S S ∑∑==++=γψγγγγ 即)(21100∑∑==++=n j Qjd c d Q m i Gid ud S S S S ψγγ 式中：ud S —承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设 计值； 0γ—结构重要系数，按规定的结构设计安全等级采用，对应 于设计安全等级一级、二级、三级分别取1.1、1.0、0.9； Gi γ—第i 个永久作用效应的分项系数，按《公路桥涵设计通 用规范》的规定采用； Gik S 、Qid S —第i 个永久作用效应的标准值和设计值； 1Q γ—汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项 系数，取1Q γ=1.4 k Q S 1、d Q S 1—汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准 值和设计值；
Qj γ—在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击 力、离心力）、风荷载外的其他第j 个可变作用效用的分项系数，取Qj γ=1.4，但风荷载的分项系数取Qj γ=1.1； Qjk S 、Qjd S —在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击 力、离心力）、外的其他第j 个可变作用效应的标准值和设计值； c ψ—在作用效应组合中，除汽车荷载效应（含汽车冲 击力、离心力）、外的其他可变作用效应组合系数，但永久作用于汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取c ψ=0.80；当 除汽车荷载（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取c ψ=0.70；尚有三种可变作用 参与组合时，其组合系数取c ψ=0.60；尚有四种及多余四种可 变作用参与组合时，取c ψ=0.50； 则弯矩设计值: 82.6880)40.1964.18.007.15584.196.37322.1(0.1=??+?+??=ud M kN ·m 剪力设计值: 75.864)41.104.18.038.2384.180.4322.1(0.1=??+?+??=ud Q kN 2.偶然组合 永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取1.0；于偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经
荷载分类及取值 荷载分类类型代表值 永久荷载例如结构自重、土压力，预应力等。标准值 例如爆炸力、撞击力等（自重是指材料自身重量产生的标准值、组合值、频 偶然荷载 荷载（重力））遇值或准永久值 例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、按建筑结构使用的特 可变荷载 风荷载、雪荷载等点确定 荷载代表值定义 荷载代表值定义 标准值荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载分布的特征值 对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计金准期内的超越概率，能与该荷载组合值单独出现是的相应概率趋于一致的荷载值，或使组合后的结构具有统一规定 的可靠指标的荷载值。组合值=标准值×组合系数 对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越概频遇值 率为规定频率的荷载值 对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载准永久值 值 注：设计基准期，为确定设计可变荷载代表值而选定的时间参数。建筑结构设计所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为 50 年确定的，如设计时所采用其他设计基准期，则必须另行确定在该基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。 设计使用年限，设计使用年限是设计规定的一个时期，在这一规定的时期内，只需要进 行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设 计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。 荷载组合 荷基本组合永久荷载+可变荷载的组合 承载能力 载永久荷载 +可变荷载 +一个偶然荷载，以及偶然事件发生后受极限状态偶然组合 组损结构整体稳定性验算时，永久荷载+可变荷载的组合 1
合标准组合采用标准值或组合值为荷载代表值的组合 正常使用 频遇组合对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合极限状态 准永久组合对可变荷载采用准永久值为代表值的组合 使用状态、设计组合、适用计算及分项系数 荷载效应抗力取值验算状态适用计算规范 组合分项系数 地基承载力特征 按地基承载力确定基底面积及埋深； 值或单桩承载力 标准组合按单桩承载力确定桩数； 正常使用特征值 极限状态验算基础裂缝宽度 地基变形（含沉降、差异沉降、倾斜） 准永久组合分项系数 （不计风荷载和地震作用）；地基 挡墙、地基或滑坡稳定；基础 分项系数 基础抗浮稳定 3.0.5 确定基础或桩基承台高度； 承载能力 基本组合确定支挡结构截面； 极限状态 计算基础或支挡结构内力，确定配筋相应分项系数 和验算材料强度； 挡土墙压力及滑坡推力 正常使用基桩或复合基桩桩基标准组合按单桩承载力确定桩数或布桩； 极限状态承载力特征值 3.1.7 2
自定义荷载工况和组合 自定义荷载工况和组合功能，可把用户输入的一组荷载按照用户自定义的工况组合进行设计。 自定义荷载的类型有恒载、活载、消防车荷载，下一步增加风荷载、地震荷载和人防荷载类型。 对于活荷载使用自定义工况，主要解决四个方面的问题： 1、活荷载的不利布置问题，即可在自定义的活荷载工况之间设置设计需要的各种不利布置组合。 软件对于一般活荷载（即在荷载输入主菜单下输入的活荷载）的活荷不利布置的处理比较简单，只在各楼层内分别进行，楼层之间不考虑不利布置，只是叠加处理。在楼层之内也仅限于对梁杆件进行不利布置，按各房间单独布置活荷，再取包络和叠加的结果。没有考虑柱、墙和斜撑的不利布置。 YJK把活荷载可区分为一般活荷载和自定义活荷载，对于一般活荷载仍按照传统的简单组合方式计算，对于自定义工况活荷载，可以在用户输入的不同组的活荷载之间，由用户定义它的不利布置组合，从而适应活载较大等复杂情况的计算，如工业建筑常有的活荷载布置的状况。 2、活荷载折减 以前软件考虑的活荷载折减，是柱墙考虑其上楼层数的折减，它只适应荷载规范中规定的住宅、办公等类型活荷载折减。对于其它种类的活荷载可当作自定义活荷载输入，自定义荷载工况选择活荷载时，设置了重力荷载代表值系数、墙柱构件和梁构件活荷载折减系数参数，可对自定义的活荷载指定单独的墙柱构件活荷载折减系数和梁构件的活荷载折减系数，从而适应荷载规范中多种活荷载类型的折减。 3、自定义荷载工况组合时的荷载分项系数和组合系数 例如，荷载规范3.2.5规定，可变荷载的分项系数，一般情况下应取1.4，对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。 可将标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载按照自定义活荷载工况输入，取该工况与其它活荷载工况为叠加或叠加+包络组合关系，然后在组合系数表中人工修改相应的系数。 一、建模中设置自定义工况菜单 在建模的主菜单中设置“自定义工况”菜单，用来输入用户自定义的荷载工况，这样建模的一级菜单为轴线网格、构件布置、楼板布置、荷载输入、自定义工况、楼层组装、空间结构共七项。
例题： 某厂房采用1.5m ×6m 的大型屋面板，卷材防水保温屋面，永久荷载标准值为m 2 ，屋面活荷 载为m 2，屋面积灰荷载m 2，雪荷载m 2，已知纵肋的计算跨度l =5.87m 。求纵肋跨中弯矩的基本组合设计值。 解：（1）荷载标准值 ① 永久荷载为 m kN m kN G k /025.2/)2/5.17.2(=?= ② 可变荷载为 屋面活荷载m kN m kN Q k /525.0/)2/5.17.0(1=?= 积灰荷载m kN m kN Q k /375.0/)2/5.15.0(2=?= 雪荷载m kN m kN Q k /3.0/)2/5.14.0(3=?= （2）荷载效应设计值 按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）的规定，屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。故采用以下几种组合方式进行荷载组合，并取其最大值作为设计值。 ① 由永久荷载控制的组合 纵肋跨中弯矩设计值 m kN m kN l Q l Q l G M M M M k k k k c Q k c Q Gk G ?=?????+????+???=??+??+?=++=03.1687.5375.08 19.04.187.5525.08 17.04.187.5025.28135.18 19.04.1817.04.18135.12222 22121222111ψγψγγ ② 由可变荷载效应控制的组合 ∑=++=n i ik ci Qi k Q Gk G S S S S 211ψγ γγ 分别采用屋面活荷载与积灰荷载作为第一可变荷载进行组合。 a. 屋面活荷载作为第一可变荷载 m kN l Q l Q l G M M M M k k k k c Q k Q Gk G ?=????+???+???=??+?+?=++=67.1587.5375.08 19.04.187.5525.08 14.187.5025.2812.18 19.04.1814.1812.12 222 2212122211ψγγγ
2A311010 一、荷载的分类 1、按时间的变化分类：永久作用、可变作用、偶然作用 2、按结构的反应分类：静态作用或静力作用、动态作用或动力作用 3、按荷载作用面大小分类：均布面荷载Q、线荷载、集中荷载 4、按荷载作用方向分类：垂直荷载、水平荷载 二、平面力系的平衡条件 1、二力的平衡条件：两个力大小相等，方向相反，作用线相重合，这就是二力的平衡iaojian 2、平面汇交力系的平衡条件：一个物体上的作用力系，作用线都在同2平面内，且汇交于 一点，这种力系称为平面汇交力系。平面汇交力系的平衡条件是ΣX=0，ΣY=0和ΣM=0 三、静定桁架内力计算 1、桁架计算的假设：桁架的节点是铰接、每个杆件的轴线是直线，并通过铰的中心线、荷 载及支座返利都作用在节点上 2、什么是二力杆？ 答：只在杆件的两端作用有沿杆件轴线方向的轴力，轴力可以是拉力或压力，这种杆件称为二力杆 3、杆件结构可以分为（静定结构）和（超静定结构）两类 4、弯矩M的正负号规定为截面上的弯矩使所有隔离体下侧受拉时为正，反之为负；剪力V 的正负号规定为截面上的剪力使所取隔离体顺时针方向转动趋势时为正，反之为负 2A311012 一、结构的功能要求与极限状态 1、结构应具有以下几项功能：安全性、适用性、耐久性 2、安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性 3、极限状态通常可分为（承载力极限状态）和（正常使用极限状态） 4、如结构或构件超过某一特定状态就不能满足上述某项（安全性、适用性、耐久性）功能 要求时，称这一状态为极限状态 二、结构的安全性要求 1、杆件的基本受力形式按其变形特点可分为：拉伸变形、压缩变形、弯曲变形、剪切变形、 扭转变形（杆件都会受到那些力的作用） 2、梁承受弯矩与剪力；柱子承受压力与弯矩 3、结构杆件所用材料在规定的荷载作用下，材料发生破坏时的应力称为强度，要求不破坏 的要求，称为强度要求 4、根据外力作用方式不同，材料有抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。对有屈服点的钢材， 还有屈服强度和极限强度的区别 5、材料的强度高，则结构的承载力也高 6、失稳破坏：在工程结构中，受压杆件如果比较细长（长细比较大），受力达到一定的数 值时，杆件突然发生弯曲，以致引起整个结构的破坏，这种现象称为失稳 7、临界力越大，压杆的稳定性就越好（当细长的压杆承受轴向压力p，当压力P增加到时， 压杆突然弯曲，失去了稳定，此时的称为临界力） 8、临界力的大小与下列因素有关 （1）压杆的材料 （2）压杆的截面形状与大小
3 荷载分类和荷载组合 3.1 荷载分类和荷载代表值 3.1.1 结构的荷载可分为下列三类： 1，永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。 2，可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。 3，偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。 3.1.2 建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。 对永久荷载应采用标准值作为代表值。 对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 3.1.3 确定可变荷载代表值时应采用50年设计基准期。 3.1.4 荷载的标准值，应按本规范各章的规定采用。 3.1.5 承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按标准组合设计时，对可变荷载应按规定的荷载组合采用荷载的组合值或标准值作为其荷载代表值。可变荷载的组合值，应为可变荷载的标准值乘以荷载组合值系数。 3.1.6 正常使用极限状态按频遇组合设计时，应采用可变荷载的频遇值或准永久值作为其荷载代表值；按准永久组合设计时，应采用可变荷载的准永久值作为其荷载代表值。可变荷载的频遇值，应为可变荷载标准值乘以频遇值系数。可变荷载准永久值，应为可变荷载标准值柔以准永久值系数。 3.2 荷载组合 3.2.1 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并应取各自的最不利的组合进行设计。 3.2.2 对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采用下列设计表达式进行设计： d d R S ≤0γ (3.2.2) 式中：γ0——结构重要性系数，应按各有关结构设计规范的规定采用； S d ——荷载组合的效应设计值； R d ——结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑结构设计规范的规定确定。 3.2.3 荷载基本组合的效应设计值S d ，应从下列荷载组合值中取用最不利的效应设计值确定： 1，由可变荷载控制的效应设计值，应按下式进行计算： ∑∑==+ += m j n i Qik ci Li Qi k Q L Q Gjk Gj d S S S S 1 2 111ψγγγγγ (3.2.3-1) 式中：γGj ——第j 个永久荷载的分项系数，应按本规范第3.2.4条采用； γQi ——第i 个可变荷载的分项系数，其中γQ1为主导可变荷载Q 1的分项系数， 应按本规范第3.2.4条采用； γLi ——第i 个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，其中γL1为主导可变 荷载Q 1考虑设计使用年限的调整系数；
荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么？分别用在什么情况下？ 1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。两者中的分项系数取值不同，这是新规范不同老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。 在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。 2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。 标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。 频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。 准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
荷载组合详解 荷载规里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么？分别用在什么情况下？ 1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。两者中的分项系数取值不同，这是新规不同老规的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。 在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。 2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。 标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。可变荷载的组合值系数由《荷载规》给出。 频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。频遇组合目前的应用围较为窄小，
如吊车梁的设计等。由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。 准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。在设计基准期，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。 还有就是荷载分项系数的取值问题 新的荷载规中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取1.35什么时候取1.2？ 1.2恒＋1.4活 1.35恒＋0.7*1.4活 抗浮验算时取0.9 砌体抗浮取0.8 1.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4Q G/Q>2.8 所以当恒载与活载的比值大于2.8时,取1.35G+0.7*1.4Q 否则,取1.2G+1.4Q
简答&填空&名词解释 一、荷载类型 荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。 作用：能使结构产生效应的各种因素总称。 分类：①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用 ②随时间位置变异分类：固定作用、可动作用 ③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。 间接作用：能够引起结构内力变形等效应的非直接作用因素，如地震温度变化基础不均匀沉降等。直接作用：直接引起结构变形的因素。 直接作用与间接作用的区别：将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结 构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。 二、重力 土的有效重度：土粒所受的重力扣除浮力后的重度。 雪压：指单位面积地面上积雪的自重。 基本雪压：是指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。 影响基本雪压的主要因素有：雪重度、基本雪压的统计、海拔高度。 影响屋面积雪的主要原因有：风、屋面形式、屋面散热等。 风的漂积作用：在下雪过程中，风会把部分本将飘落在屋面上的雪吹积到附近的地面上或其他较低的物体上，这种影响称为风的漂积作用。 楼面活荷载：指在房屋中生活或工作的人群、家具、用品、设施等产生的重力荷载。 说明影响屋面雪压的主要因素及原因 答：1.风的漂积作用 2.屋面形式（屋面坡度）：一般随坡度增大而减小主要因为风的作用使雪滑移所致 3.屋面温度：屋面散发的温度使雪融化，使雪滑移更容易进行。 计算结构或构件的楼面活荷载效应时，为什么引起楼面活荷载面积超过一定的数值，应对楼面活荷载进行折减？ 答：由于楼面均布活荷载可理解为楼面总活荷载按楼面面积平均，因此一般情况下，所考虑的楼面面积越大，实际平摊的楼面活荷载越小。故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，则应对楼面均布活荷载折减。
荷载及荷载效应组合和地震作用 乙、荷载及荷载效应组合和地震作用 2荷载及荷载效应组合和地震作用 2.1楼、屋面荷载取值 2.1.1高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯楼面均布活荷载标准值取2.5kN/m2，不符合《荷载规范》第4.1.l条和表4.l.l项11(3)的要求。 改进措施：《荷载规范》GB 50009局部修订第4.1.l条表4.1.1项次11(3)中规定：其他民用建筑及当人流可能密集时，其走廊、楼梯，门厅楼面均布活荷载取3.5kN/m2。因此对高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯的楼面均布活荷载标准值取 2.5kN/m2不正确，应取3.5kN/m2。 2.1.2在楼板设计时漏算固定隔墙自重产生的荷载效应。 改进措施：《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.l的注5规定，对固定隔墙的自重应按恒荷载考虑。因此在楼板设计时必须考虑固定隔墙自重产生的荷载效应，否则该设计属不正确。 2.1.3设计框架结构的楼板时，未考虑可灵活自由布置的非固定隔墙荷载。 改进措施：框架结构的优点是便于根据房间的不同用途进行分隔，设置灵活自由非固定的隔墙，因而在设计楼板时，应考虑房屋在使用过程中设置这类隔墙的可能性。为此应按《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.1的注5规定，对这类隔墙应取每延米墙重(kN/m)的1/3作为楼面活荷载标准值的附加值(kN/m2)计入楼面设计荷载内，并将此附加值在结构设计说明书中注明，以便今后使用。 未考虑这类隔墙荷载将降低该房屋适应变更房间分隔的能力。 2.1.4屋面板设计时对保温层或找坡层荷载取值偏小。 改进措施：对保温层或找坡层荷载取值偏小情况，经常发生在设计人员疏忽大意或校审人员校审不严时，因而应加强设计管理工作，增强设计人员和校审人员的工作责任心，防止此类问题发生。 2.1.5高层建筑、裙房以外的首层地下室顶板的设计荷载取值偏小；例如： (1)位于汽车通道下方的板未考虑消防车荷载； (2)未考虑施工过程中由于材料堆放等引起的施工荷载。 改进措施：汽车通道下方的首层地下室顶板应考虑消防车荷载，否则可能会造成不安全。顶板设计时应根据工程的实际情况确定顶板由于消防车产生的荷载。当消防车直接行驶于顶板上时，可直接按《荷载规范》GB 50009表4.1.1第8项的规定取值；当顶板上填有覆土或其他充填物时，应按消防车轮压处于最不利位置并考虑其在土中或充填物内的扩散分布，进行分析计算后确定消防车荷载。 地下室顶板设计时应考虑在施工过程中由于材料堆放等原因引起的施工荷载，此施工荷载应在结构设计说明中注明，以便施工单位控制此荷载，避免发生超载。 2.1.6现浇钢筋混凝土楼板为双向板，其上置放有局部活荷载(非中心位置处)，在设计时其活荷载未按等效均布活荷载确定方法进行计算。 改进措施：一般情况(采用有限元方法分析者除外)，在设计现浇钢筋混凝土双向板时，作用在板上的楼面局部荷载应进行等效均布荷载的换算。换算时，可按单跨四边简支双向板，使局部荷载产生的板的绝对最大弯矩与满布均布荷载产生的板中心处最大弯矩相等的条件而求得，此满布的均布荷载值即为所换算的等效均布荷载值。由于双向板可求得两个等效均布荷载值，设计时应取其中的较大值。 注：当局部均布荷载位于板中心时(即当a＝b，c＝d时)，即可求得该双向板局部均布荷载最不利布置(板中心处)时换算的等效均布荷载值。其可根据建筑结构静力计算手册查表计算确定。
第3讲 高层建筑结构设计要求及荷载效应组合 与一般结构相同，设计高层建筑结构时，分别计算各种荷载作用下的内力和位移，然后从不同工况的荷载组合中找到最不利内力及位移，进行结构设计。 应当保证在荷裁作用下结构有足够的承裁力及刚度，以保证结构的安全和正常使用。结构抗风及抗震对承载力及位移有不同的要求，较高的结构抗风还要考虑舒适度要求，抗震结构还要满足延性要求等。下面将分别进行介绍。 1、承载力验算 高层建筑结构设计应保证结构在可能同时出现的各种外荷载作用下，各个构件及其连接均有足够的承载力。我国《建筑结构设计统一标准》规定构件按极限状态设计，承载力极限状态要求采用由荷载效应组合得到的构件最不利内力进行构件截面承裁力验算。结构构件承载力验算的一般表达式为： 持久设计状况、短暂设计状况无地震作用组合时：R S ≤0γ 有地震作用组合时：RE E E R S γ/≤
承载力抗震调整系数
2、侧移限制 1）使用阶段层间位移限制 结构的刚度可以用限制侧向变形的形式表达，我国现行规范主要限制层间位移： ()[]h u h u //max ?≤? 在正常使用状态下，限制侧向变形的主要原因有：要防止主体结构开裂、损坏；防止填充墙及装修开裂、损坏；过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用；过大的侧移会使结构产生附加内力(?-P 效应)。在正常使用状态下(风荷载和小震作用)，h u /?的限值按下表选用。
2）结构薄弱层的弹塑性层间位移的简化计算 弹塑性层间位移按下列公式计算 e p p u u ?=?η 或y y p y p u u u ?= ?=?ξημ 楼层屈服强度系数是指：楼房等建筑的各层按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值；对排架柱，指按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力与按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩的比值。 楼层屈服强度系数表示建筑的实际承载强度相对于其设计时罕遇地震的对建筑的作用力的大小。《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定：7~9度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构，应该进行罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算。（详见《高层建筑混凝土结构技术规程》2010版3.7.4条） 下列结构应进行弹塑性变形验算： （1）7~9度时层屈强系数小于0.5的框架结构；（2）甲类建筑和9度抗震设防的乙类建筑结构；（3）采用隔振和效能减震设计的结构；（4）高度大于150m 的结构。
荷载组合 科技名词定义 中文名称： 荷载组合 英文名称： loading assumption 定义： 根据国家标准、法规、当地气象数据等确定的用于线路设计的荷载条件的组合。所属学科： 电力(一级学科) ；输电线路(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 荷载组合(loading combinations)指的是根据桥涵特性、使用要求、桥位处自然条件、荷载发生频率等，由规范规定在设计时应考虑可能在结构上同时出现的若干荷载。 正文 荷载组合是荷载效应组合的简称。指各类构件设计时不同极限状态所应取用的各种荷载及其相应的代表值的组合。应根据使用过程中可能同时出现的荷载进行统计组合，取其最不利情况进行设计。 以往对荷载组合主要是凭借工程设计经验，采用能被工程界广泛接受的荷载组合系数来表达。近年来，在荷载统计分析研究方面，由于引用了随机过程作为可变荷载的概率模型，使荷载随时间而变异的客观现实逐渐得到反映，从而有可能在基于概率理论的基础上，提出荷载组合的各种实用方法。完善的理论还有待发展。 现今能供实用的荷载组合理论，主要是将各种荷载简化成比较简单的随机过程概率模型。对常遇的各种荷载，一般可用三种典型的荷载随机过程概率模型，即荷载随时间变化的样本函数来描述： ①永久荷载。在设计基准期T内保持恒定的量值，随时间的变化很小，也即荷载出现的概率p＝1，重现次数r＝1，其样本函数如图1a。 荷载组合 ②持续可变荷载。在设计基准期T内的重现次数r＞1(荷载一次持续施加于结构上的时段长度为τ，而
荷载组合 在设计基准期T内重现次数为r,即r＝T/τ),在每一时段内出现的概率p≥0，其样本函数如图1b。 ③瞬时可变荷载。在设计基准期T内的重现次数r很多,但持续时间短,在每时段内出现的概率p也很小,其样本函数如图1c。 其中可变荷载的出现或变动的时刻，一般可按泊松过程考虑，其荷载的持续时间也可采用各种不同的统计规律。 当进行荷载组合时，可以按上述荷载随机过程概率模型进行线性叠加，以求得设计基准期内最大荷载效应概率分布,如果直接应用随机过程组合理论,分析过程极为复杂,目前仅仅在有限的范围内应用。一般在工程结构上采用的荷载组合方法是将各种可变荷载进一步统一地模型化为等时段矩形波函数。将每一个可变荷载Qi在设计基准期T内划分为ri个相等的基本时段τi,ri＝T/τi，在每个基本时段内，该荷载被认为是随机变量，其幅值不变,如图2所示。在设计基准期内最大荷载的概率分布函数，一般可用下式计算： 荷载组合 F惃(x)＝【FQ(x)】m 式中F惃(x)为设计基准期内最大荷载QT的概率分布函数；FQ(x)为任意时点荷载Q的概率分布函数；m为 荷载组合 设计基准期内荷载平均出现次数,m＝pr。根据上述假定,使各种荷载的随机过程叠加可近似地按下述组合规则用荷载随机变量求和来处理，比较简便。荷载的组合规则是将n个可变荷载Qi按其ri的递增次序排列，即r1≤r2≤…≤rn,并要求ri/ri-1为正整数。组合时依序取Qi在【0，T】内的最大荷载的概率分布，同时应对出现次数大于ri的其他荷载Qi+1,Qi+2,…,Qn，则分别取τi,τi+1,…,τn-1时段内的最大荷载概率分布，