10竖向荷载作用下内
力计算
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第六章竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算
6.1 计算单元
取H轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为6m，荷载传递方式如图中阴影部分所示。“荷载时以构件的刚度来分配的”，刚度大的分配的多些，因此板上的竖向荷载总是以最短距离传递到支撑上的。于是就可理解到当双向板承受竖向荷载是，直角相交的相邻支撑梁总是按45°线来划分负荷范围的，故沿短跨方向的支撑承受梁承受板面传来的三角形分布荷
载；沿长跨方向的支撑梁承受板传来的梯形分布荷载，见图5.1:
图5.1 横向框架计算单元
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6.2 荷载计算
6.2.1 恒载计算
图5.2 各层梁上作用的荷载
在图5,2中，1q 、
1q '代表横梁自重，为均布荷载形式， 1、对于第五层，
m kN q 0764.41= m kN q 2.2'1= 2q 为梯形荷载，2q '为三角形荷载。由图示几何关系可得，
m kN q 18.30603.52=?=
m kN q 07.124.203.5'
2=?=
节点集中荷载1P ：
边纵梁传来：
(a) 屋面自重: 5.03?6?3＝90.54kN (b) 边纵梁自重： 4.0764?6＝24.45kN
女儿墙自重： 4.320?6=25.93kN
次梁传递重量： 2.2?6=13.2kN
上半柱重: 6.794?1.5=10.191kN
墙重以及窗户：0.24?6?2.4?18-1.5?1.8?18?2?0.24+0.4?1.5?
1.8?0.24?2)?0.5=25.53kN
合计： 1P ＝189.84kN
节点集中荷载2P ：
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仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢- 38 - 屋面自重： 5.03?6?（3+1.2）＝126.76kN
中纵梁自重： 24.45kN
次梁传递重量： 2.2?（3+1.2）?2=18.48kN
上半柱重： 10.19kN
墙重以及门重：（0.24?6?2.4?11.8-0.9?2.1?11.8?2?0.24+
0.2?0.9?2.1?0.24?2)?0.5=15.13kN
合计： 2P ＝ 195.01kN
2、对于1～4层，计算的方法基本与第五层相同，计算过程如下： m kN q 0764.41= m kN q 2.2'
1= m kN q 98.22683.32=?= m kN q 192.94.283.3'2=?=
节点集中荷载1P ：
屋面自重： 68.94kN 纵梁自重： 24.45kN
墙重以及窗户： 25.53kN
次梁传递重量： 13.2kN
下半柱重： 10.19kN
合计： kN P 31.1421=
节点集中荷载2P ：
纵梁自重： 24.45kN
内墙以及门自重： 15.13kN
楼面自重： 96.52kN
次梁传递重量： 18.48kN
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合计： kN P 58.1542=
6.2.2 活荷载计算
活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图5.3：
图5.3各层梁上作用的活载
1、对于第五层，
m kN q 365.02=?=
m kN q 2.14.25.0,2=?=
节点集中荷载1P ：
屋面活载: 95.063=??kN 合计： kN P 91=
节点集中荷载2P ：
屋面活载：
0.5?（3+1.2）?6＝12.6kN
合计： kN P 6.122=
2、对于1～4层，
m kN q 1260.22=?=
m kN q 0.64.25.2'2=?=
节点集中荷载1P ：
楼面活载： 36263=??kN
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合计： kN P 361=
中节点集中荷载2P ：
楼面以及走道活载： 2?6?3+1.2?6?2.5=54kN
合计： kN P 542=
6.2.3 屋面雪荷载计算
同理，在屋面雪荷载作用下
m kN q 7.2645.02=?= m kN q 08.14.245.0'2=?=
节点集中荷载1P ：
屋面雪载： 0．45?（3?6）＝8.1kN
合计： kN P 1.81=
中节点集中荷载2P ：
屋面雪载： 0.45?（3+1.2）?6＝11.34kN
合计： kN P 34.112=
6.3 内力计算
6.3.1 计算分配系数
按照弹性理论设计计算梁的支座弯矩时，可按支座弯矩等效的原则。按照下式将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载e p 。
q )21(32e αα+-=q 25.06
35.0=?=α (梯形荷载)
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5e =q （三角形荷载） 图5.4荷载的等效
图5.5分层法计算简图
屋顶梯形荷载转化为等效均布荷载：
10-8-53210-8-5)21(g g g αα+-+=
18.30)25.025.021(0764.432?+?-+=
m kN 96.30=
m kN g g 74.907.128
52.285g 11-10-511-10-5=?+=+= 屋顶各梁端弯矩为
10-8跨：
m kN l g M M ?-=??-=-=-=88.92696.3012
1121228-1001-8 11-10跨：
m kN l g M ?-=??-=-=68.4.2174.93
1312211-10 m kN l g M ?-=??-=-=34.2.2174.96
1612210-11 其余各层：
10-83210-8)21(g g g αα+-+=
m kN 54.2498.22)25.025.021(0764.432=?+?-+=
m kN g g 945.7192.98
52.285g 10-810-8=?+=+=
（附件） 71.6m开底泥驳波浪载荷计算报告 2015年12月
1、概述 本船为沿海航区开底泥驳。根据中国船级社2015版《国内航行海船建造规范》（以下称《规范》）第二篇第二章2.2.1.2节的规定，由于该船的主尺度比不符合《规范》波浪载荷计算的适用条件，故本计算书按照2.2.9节的要求，对波浪载荷应采用直接计算方法确定。 2、船舶主要参数 总长LＯＡ71.60 m 设计水线长L WL69.19 m 垂线间长L PP67.60 m 型宽 B 15.60 m 型深 D 5.00 m 设计吃水 d 3.70 m 3、计算依据的图纸资料 本计算所依据的图纸有关图纸资料如下： 序号图纸名称 1 总布置图 2 线型图 3 各种装载情况及完整稳性计算书 4 横剖面结构图 5基本结构图 4、计算模型 4.1 水动力模型 采用基于三维绕射-辐射及Morison理论为基础的WADAM程序，因此要建立 水动力面元模型。本计算书在Patran-Pre中建立水动力模型，采用右手直角坐标系，原点位于FR0、基线和中纵剖线的交点处，x轴沿船长指向船首为正方向，y轴沿船宽指向左舷为正方向，z轴向上为正方向，水动力模型见图4.1～图4-2：
图4-1 Patran-Pre环境下的Panel模型 图4-2 SESAM-HYDRO环境下的Panel模型 4.2 质量模型 质量模型对船舶波浪载荷计算的精度至关重要，质量模型和实船的重量重心差别越小，波浪载荷计算精度就越高。为此，需要实际统计全船各部分质量并按静力等效原则得到全船质量沿船长方向的分布。本计算书采用质量点和零质量棒的形式，在Patran-Pre中建立质量模型。零质量棒上两端点的间距为横摇惯性半径的两倍，质量模型见图4-3。
例：如图1所示一个二层框架，忽略其在竖向荷载作用下的框架侧移，用分层法计算框架的弯矩图，括号内的数字，表示各梁、柱杆件的 线刚度值（ EI i l ）。 图1 解：1、图1所示的二层框架，可简化为两个如图2、图3所示的，只带一层横梁的框架进行分析。 图2 二层计算简图
图3 底层计算简图 2、计算修正后的梁、柱线刚度与弯矩传递系数 采用分层法计算时，假定上、下柱的远端为固定，则与实际情况有出入。因此，除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数。底 层柱的弯矩传递系数为1 2 ，其余各层柱的弯矩传递系数为 1 3 。各层梁的弯 矩传递系数，均为1 2 。 图4 修正后的梁柱线刚度
图5 各梁柱弯矩传递系数 3、计算各节点处的力矩分配系数 计算各节点处的力矩分配系数时，梁、柱的线刚度值均采用修正后的结果进行计算，如： G节点处： 7.63 0.668 7.63 3.79 G H G H GH GH GD Gj G i i i i i μ==== ++ ∑ GD 3.79 0.332 7.63 3.79 GD GD GH GD Gj G i i i i i μ==== ++ ∑ H节点处： 7.63 0.353 7.63 3.7910.21 HG HG HG HG HE HI Hj H i i i i i i μ==== ++++ ∑ 3.79 0.175 7.63 3.7910.21 HI HI HI HG HE HI Hj H i i i i i i μ==== ++++ ∑ 10.21 0.472 7.63 3.7910.21 HE HE HE HG HE HI Hj H i i i i i i μ==== ++++ ∑ 同理，可计算其余各节点的力矩分配系数，计算结果见图6、图7。
第6章竖向荷载作用下力计算 §6.1 框架结构的荷载计算 §6.1.1.板传荷载计算 计算单元见下图所示： 因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45°线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。 图6-1 框架结构计算单元
图6-2 框架结构计算单元等效荷载 一.B～C, (D～E)轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：222 ??+? 6.09KN/m 1.5m[1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=1 7.128KN/m 活载：222 ???+? 2.0KN/m 1.5m[1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m 楼面板传荷载： 恒载：222 ???+? 3.83KN/m 1.5m[1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=10.772KN/m 活载：222 ???+? 2.0KN/m 1.5m[1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m 梁自重：3.95KN/m B～C, (D～E)轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝17.128 KN/m+3.95 KN/m=21.103 KN/m 活载＝板传荷载＝5.625 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.95 KN/m+10.772 KN/m=14.747 KN/m 活载＝板传荷载＝5.625 KN/m 二. C～D轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：2 ??? 6.09KN/m 1.2m5/82=9.135KN/m 活载：2 ??? 2.0KN/m 1.5m5/82=3KN/m 楼面板传荷载：
单桩竖向承载力设计值计算 一、构件编号: ZH-1 示意图 二、依据规范: 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94－2008) 《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002) 三、计算信息
1.桩类型: 桩身配筋率＜0.65%灌注桩 2.桩顶约束情况: 固接 3.截面类型: 圆形截面 4.桩身直径: d=800mm；桩端直径: D=1200mm 5.材料信息: 1)混凝土强度等级: C30 fc=14.3N/mm2 Ec=3.0×104N/mm2 2)钢筋种类: HRB335 fy=300N/mm2fy，=300N/mm2Es=2.0×105N/mm2 3)钢筋面积: As=2155mm2 4)净保护层厚度: c=50mm 6.其他信息: 1)桩入土深度: H>6.000m 7.受力信息: 桩顶竖向力: N=1169kN 四、计算过程: 1)根据桩身的材料强度确定 桩型:人工成孔灌注桩(d≥0.8m) 桩类别:圆形桩 桩身直径D =800mm 桩身截面面积A ps=0.50m 桩身周长u=2.51m R a=ψc f c A +0.9f y，A S，【5.8.2-1】 ps 式中A ps————桩身截面面积 f c———混凝土轴心抗压强度设计值 ψc———基桩成孔工艺系数，预制桩取0.85，灌注桩取0.7~0.8。 f y，———纵向主筋抗压强度设计值 A S,———纵向主筋截面面积 R a =5363+582=5945KN 2)根据经验参数法确定 计算依据：《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008和本项目岩土工程勘察报告 单桩竖向承载力特征值(R a)应按下式确定: R a=1/k×Q uk 【5.2.2】 式中Q uk————单桩竖向极限承载力标准值 K———安全系数，取K=2. Q uk=Q +Q pk= u∑ψsi q sik L i +ψp q pk A p 【5.3.6】 sk 桩型: 人工成孔灌注桩(d≥0.8m) 桩类别:圆形桩 桩端直径D =1200mm 桩端面积A p=1.13m 桩端周长u=3.77m 第1土层为:不计阻力土层,极限侧阻力标准值q sik=10Kpa
波浪力的计算需要两方面理论的支持：波浪运动理论及波浪荷载计算理论。前者研究波浪的运动，后者在已知波浪运动的前提下计算波浪对水中物体的作用。几种常用的波浪普： 1.P-M 谱 Pierson 和Moskowitz适用于无限风速发在的波浪普。国际船模水池会议（ITTC）推荐采用这一形式的波，故也称为ITTC波谱。 JONSWAP（Joint north sea wave project）.是一种频谱。 3.应力范围的长期分布模型：1.离散型模型，2.分段连续型模型，3.连续模型。 1. 离散模型:用Hs作为波高，Tz为波浪周期，定义一个余弦波。然后用规则波理论计算作用在结构上的波浪力。并用准静定的方法计算结构呢I的应力。缺陷：没有将波浪作为一个随机过程来处理。每一海况的应力范围只有一个确的数值。因此又称为确定性模型。 2.分段连续型模型 每一短期海况中，交变应力过程是一个均值为0的平稳正态过程。综合所有海况中应力范围的短期分布，并得出各个海况出现的疲劳，就得到应力范围的长期分布，它的形式是分段连续的。 应力范围的两种短期分布模型：1.Rayleigh分布和Rice分布。 在某一海况中交变应力均值为。应力峰值服从Rayleigh分布。通过计算得出应力范围也服从Rayleigh分布。 3.在船舶及海洋工程结构疲劳可靠性分析中，希望应力范围的长期分布能用一个连续的分布函数来描述。这就是应力范围长期分布的连续模型.最常用的就是Weibull分布。 4.有义波高：（significant wave height）所有波浪中波高最大的三分之一波浪的平均高度。用Hs表示。 5.Stokes五阶波给出了波陡的量度（H/L）H/L越大，波就越陡。当波高与波长的比值大到一定程度时，波会破碎。 6.波速=波长与频率的乘积 C=λ/T或者C=λf,其中f是频率。或者T=2π/ω 7.圆频率 1.圆频率即2π秒内振动的次数，又叫角频率，和角速度的ω没有任何关系。角频率与频率f的关系是ω0=2πf；周期T=2π/ω0. 角速度应用的举例：单摆摆动，钟摆所走过部分圆时，钟摆在单位时间内“扫”过的角度，此时角速度为非恒定量。角速度并非振动与三角函数关联后所讲到的角频率。 2单位 圆频率虽然名字中有“频率”二字但其单位并不是“Hz”而是“rad/s”。
第6章竖向荷载作用下内力计算 §6.1 框架结构的荷载计算 §6.1.1.板传荷载计算 计算单元见下图所示： 因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45°线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。 图6-1 框架结构计算单元
图6-2 框架结构计算单元等效荷载 一.B ～C, (D ～E)轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：2226.09KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=17.128KN/m ??+? 活载：2222.0KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m ???+? 楼面板传荷载： 恒载：2223.83KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=10.772KN/m ???+? 活载：2222.0KN/m 1.5m [1-2(1.5/6)(1.5/6)]2=5.625KN/m ???+? 梁自重：3.95KN/m B ～C, (D ～E)轴间框架梁均布荷载为： 屋 面 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝17.128 KN/m+3.95 KN/m=21.103 KN/m 活载＝板传荷载＝5.625 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.95 KN/m+10.772 KN/m=14.747 KN/m 活载＝板传荷载＝5.625 KN/m 二. C ～D 轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：26.09KN/m 1.2m 5/82=9.135KN/m ??? 活载：22.0KN/m 1.5m 5/82=3KN/m ??? 楼面板传荷载：
杆塔荷载及强度校验（常用）. 杆塔荷载及强度校验 一、荷载种类及计算条件 1?荷载分类 根据荷载在杆塔上的作用方向，可划分为以下几种： (1)水平荷载。杆塔及导线、避雷线的横向风压荷载，转角杆塔导线及避雷线的角度荷载。 (2)纵向荷载。杆塔及导线、避雷线的纵向风压荷载，事故断线时的顺线路方向张力。 还有导线、避雷线的顺线路方向不平稳张力，安装时的紧线张力等。 (3)垂直荷载。导线、避雷线、金具、绝缘子、覆冰荷载和杆塔自重， 安装检修人员及工具重力，使用拉线时由拉线产生的垂直分力。 2.荷载的计算条件 杆塔的荷载与气象条件有关，也与线路运行情况、杆塔型式等因素有关。确定杆塔的荷载应考虑杆塔在施工、运行中可能遇到的外界条件。 对此，《架空送电线路设计技术规程》做了规定。此外，中华人民共和国国家
标准《工业与民用35KV及以下架空电力线路设计规范》对35KV 及以下架空电力线路杆塔荷载计算条件也做了规定。过去的书刊上把这种 规定叫做杆塔设计条件。它既是设计杆塔时计算杆塔荷载的依据，也是线路设计中校验杆塔强度的依据。现将有关规定综述如下： 35KV及以上高压架空线路的各类杆塔均应计算线路的运行情况、断线(纵向不平衡张力)情况及安装情况的荷载。但对35KV及以下采用针式绝缘子线路和10KV及以下的瓷横担线路，可不进行断线情况的杆塔荷载计算。 （1）正常运行情况。各类杆塔的运行情况，应采用下列荷载计算条件：①最大风速、无冰、未断线；②覆冰、相应风速、未断线；③最低气温、无风、无冰、未断线（适用于终端杆塔和转角杆塔）。 （2）断线（不平衡张力）情况。分以下几种）情况考虑： 1）直线型杆塔（包括悬垂转角杆塔）的断线（不平衡张力）情况 单回路或多回路直线型杆塔（包括悬垂转角杆塔）的断线（不平衡张力）情况，应采用下列荷载计算条件：①断一根导线（或一相不平衡张力）、避 雷线未断、无风、无冰。②一根避雷线有不平衡张力、导线未断、无风、无冰。 其中，单导线的断线张力和避雷线的不平衡张力计算应采用数值参见有关文献。 2）耐张转角型杆塔断线情况 耐张转角型杆塔断线情况应采用下列荷载计算条件（适用于单回路或 多回路杆塔）：①在同一档内断两相导线（终端杆塔应考虑剩两相导线）、避雷线未断、无风、无冰。②断一根避雷线、导线未断、无风、无冰。在断线情况下，导线断线张力取导线最大张力的70%，避雷线断线张力取避雷
1．某灌注桩，桩径0.8d m =，桩长20l m =。从桩顶往下土层分布为： 0~2m 填土，30sik a q kP =；2~12m 淤泥，15sik a q kP =；12~14m 黏土，50sik a q kP =；14m 以下为密实粗砂层，80sik a q kP =，2600pk a q kP =，该层厚度大，桩未穿透。试计算单桩竖向极限承载力标准值。 【解】 uk sk pk sik i pk p Q Q Q u q l q A =+=+∑ ()20.8302151050280426000.84 1583.41306.92890.3uk sk pk Q Q Q kN π π=+=???+?+?+?+??=+= 2．某钻孔灌注桩，桩径 1.0d m =，扩底直径 1.4D m =，扩底高度1.0m ，桩长 12.5l m =，桩端入中砂层持力层0.8m 。土层分布： 0~6m 黏土，40sik a q kP =；6~10.7m 粉土，44sik a q kP =； 10.7m 以下为中砂层，55sik a q kP =，1500pk a q kP =。试计算单桩竖向极限承载力标准值。 【解】 1.00.8d m m =>，属大直径桩。 大直径桩单桩极限承载力标准值的计算公式为： p pk p i sik si pk sk uk A q l q u Q Q Q ψψ+=+=∑ （扩底桩斜面及变截面以上d 2长度范围不计侧阻力） 大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数为： 桩侧黏性土和粉土：() 1/5 1/5(0.8/)0.81.00.956si d ψ=== 桩侧砂土和碎石类土：()1/3 1/3(0.8/)0.81.00.928si d ψ=== 桩底为砂土：() 1/3 1/3(0.8/)0.81.40.830p D ψ=== ()2 1.00.9564060.956440.831500 1.410581505253.3564 uk Q kN ππ =????+??+???=+= 3．某工程采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩径1.2m ，桩端进入中等风化岩1.0m ，中等风化岩岩体较完整，饱和单轴抗压强度标准值为41.5a MP ，桩顶以下土层参数
第6章 竖向荷载作用下内力计算 §6.1 框架结构的荷载计算 §6.1.1.板传荷载计算 计算单元见下图所示： 因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45°线将 区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三 角形或梯形荷载可等效为均布荷载。 一.A ～B, (C ～E)轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：()()[] ++?-??3226.6/25.26.6/25.22125.2KN/m 06.7 ()()[ ]m KN /44.226.6/5.16.6/5.1215.106.732=+?-?? 活载：()()[] ++?-??3226.6/25.26.6/25.22125.2KN/m 2 ()()[] m KN /36.66.6/5.16.6/5.1215.1232=+?-?? 楼面板传荷载： 恒载：()()[] ++?-??3226.6/25.26.6/25.22125.2.1KN/m 4 ()()[] m KN /03.136.6/5.16.6/5.1215.11.432=+?-??
活载：()()[] ++?-??3226.6/25.26.6/25.22125.2.5KN/m 2 ()()[] m KN /95.76.6/5.16.6/5.1215.15.232=+?-?? 梁自重：3.34KN/m A ～B, (C ～E)轴间框架梁均布荷载为： 屋 面 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.34 KN/m+22.44 KN/m=25.78 KN/m 活载＝板传荷载＝6.36 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.34 KN/m+13.03 KN/m=116.37 KN/m 活载＝板传荷载＝7.95 KN/m 二. B ～C 轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：()()[]++?-??3 222.7/25.22.7/25.22125.2.06KN/m 7 () []m KN .10.142.7/5.12.7/5.1215.1.6KN/m 0322=+?-?? 活载：()()[]++?-??322.7/25.22.7/25.22125.22 ()[] m KN .17.42.7/5.12.7/5.1215.1.3KN/m 0322=+?-?? 楼面板传荷载： 恒载：()()[] ++?-??3222.7/25.22.7/25.22125.2.1KN/m 4 ()[]m KN .38.132.7/5.12.7/5.1215.1.1KN/m 432 2=+?-?? 活载：()()[]++?-??3 222.7/25.22.7/25.22125.2.5KN/m 2 ()[] m KN .16.82.7/5.12.7/5.1215.1.5KN/m 2322=+?-?? 梁自重：3.34KN/m B ～ C 轴间框架梁均布荷载为： 屋 面 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.34 KN/m+14.10 KN/m=17.44 KN/m 活载＝板传荷载＝4.17 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.34 KN/m+13.38KN/m=16.72KN/m 活载＝板传荷载＝8.16 KN/m 三.A 轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱：
波浪是发生在海洋表面的一种波动现象，其波动性质因受浅水区域海底地形影响和水深的变浅，发生波浪破碎现象，成为影响海岸侵蚀和变形以及海岸带污染物迁移与扩散的最主要的水动力环境之一。破浪破碎与冲击现象对海上工程设施的安全也十分重要。由于波浪破碎及冲击作用的机理极其复杂，至今仍然是海岸工程领域没有解决的困难课题之一。因此，开展近海波浪破碎与冲击过程数值模型的研究，就有着重要的理论意义和工程意义。 波浪荷载,也称波浪力，是波浪对港口码头和海洋平台等结构所产生的作用。目前按绕射理论进行分析。波浪对结构物的作用由四部分组成：水流粘滞性所引起的摩阻力（与水质点速度平方成正比）；不恒定水流的惯性或结构物在水流中作变速运动所产生的附加质量力（与波浪中水质点加速度成正比）；结构物的存在对入射波浪流动场的辐射作用所产生的压力和结构物运动对入射波浪流动场的辐射作用所引起的压力。包括上述全部作用影响的波浪力理论称为绕射理论。在目前实际工作中，常用只考虑了结构受到波浪摩阻力和质量力影响的半经验半理论的莫里森方程分析波浪力。波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。波浪是一随机性运动，很难在数学上精确描述。当结构构件（部件）的直径小于波长的20％时，波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程；大于波长的2 0％时，应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。影响波浪荷载大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。
破碎波浪力的计算 1.计算方法 作用于直立桩柱上的波浪力的常用计算方法有两种，一是半经验公式莫里森方程，二是波压力沿桩柱浸没表面积分。莫里森方程计算简单，但其阻力系数和惯性力系数的选取受诸多因素的影响，不容易选取得当。表面积分方法不存在系数选取的任意性，因而计算比较精确，但计算量较大。对于破碎波浪力的计算，莫里森方程的应用是否适宜，还有待于研究。因此，笔者应用表面积分法。其表达式为 (4) ——波浪力沿x方向的分量； 式中F x p——波压力； η——波面高度； cosφ——桩柱的外法线方向余弦； R——桩柱的半径。
荷载统计 一、恒荷载统计（标准值） 1．屋面（不上人屋面） 防水层:SBS改性沥青防水卷材0.4 KN/m2 找平层:15厚水泥砂浆0.015?20=0.3 KN/m2 找坡层:40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平0.04?14=0.56 KN/m2 找平层:15厚水泥砂浆0.015?20=0.3 KN/m2 保温层:80厚矿渣水泥0.08?14.5=1.16 KN/m2 结构层:100厚钢筋混凝土板0.1?5=2.5 KN/m2 20厚混合砂浆纸筋石灰面0.02?18=0.36 KN/m2 合计g k=5.58 KN/m2 2．楼面 10厚陶瓷地砖面层0.01?22=0.22KN/m2 10厚1：2.5水泥砂浆结合层0.01?20=0.2KN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层0.02?20=0.4 KN/m2 100厚钢筋混凝土板0.1?25=2.5 KN/m2 20厚混合砂浆纸筋石灰面0.02?18=0.36 KN/ m2 合计g k=3.68 KN/m2 3．墙体自重 （1）外墙
240mm厚烧结空心砖及贴砖0.24?18+0.5=4.82 KN/ m2 保温层:80厚矿渣水泥0.08?14.5=1.16 KN/m2 两面10mm厚混合砂浆抹灰0.01?17?2=0.34 KN/m2 合计g k=6.32 KN/m2（2）内墙 240mm厚烧结空心砖及贴砖0.24?18+0.5=4.82 KN/ m2两面10mm厚混合砂浆抹灰0.01?17?2=0.34 KN/m2 合计g k=4.66 KN/m2（3）女儿墙 100mm厚现浇钢筋混凝土0.1?25?0.24=0.6KN/ m2 240mm厚烧结空心砖及贴砖0.24?18+0.5=4.82 KN/ m2两面10mm厚混合砂浆抹灰0.01?17?2=0.34 KN/m2 合计g k=5.76 KN/m2 4．门窗自重 （1）铝合金门窗0.4 KN/m2 （2）木门0.2 KN/m2 （3）玻璃门0.2 KN/m2 5．构件自重 （1）梁自重：（横向框架梁） 教室：(300mm?600mm) 0.3?0.6?25=4.5 KN/m 10mm厚水泥砂浆0.01?17?[(0.6-0.1)?2+0.3]=0.221 KN/m
竖向荷载作用下的内力计算 4.1竖向荷载作用下荷载计算 由于二至六楼的楼面的完全采用一种做法，为了计算方便，我们只选取了二楼楼面进行计算，导荷方式如图所示： 标准层屋面荷载计算 （1）对2层楼板B1进行计算（7.8/4.2=1.86为双向板）： 传至纵向框架梁(KL 250×500)D轴、梁(KL 250×500)F轴上的荷载为三角形荷载。 恒载：3.99X4.2/2=8.379KN/m 活载：3.5X4.2/2=7.35KN/m 若化为均布荷载：
恒载：8.379X5/8=5.24KN/m 活载：7.35X5/8=4.59KN/m 传至框架梁(KL 250×700)3轴上的荷载为梯形荷载。 恒载：3.99X4.2/2=8.379KN/m 活载：3.5X4.2/2=7.35KN/m 若化为均布荷载.06 .625.4=?=a 4.2/2x7.8=0.27 恒载：（1-2X 227.0+3 27.0）X8.379=7.33KN/m 活载：（1-2X 227.0+3 27.0）X4.2=3.671KN/m 对2层楼板B2进行计算（4.2/3=1.4为双向板）： 传至纵向框架梁(KL 250×400)3轴上的荷载为三角形荷载。 恒载：3.99X3/2=5.985KN/m 活载2.5X3/2=3.75KN/m 若化为均布荷载： 恒载：5.985X5/8=3.741KN/m 活载：3.75X5/8=2.34KN/m 传至框架梁(KL 250×500)C 轴、梁(KL 250×500)D 轴上的荷载为梯形荷载。 恒载：3.99X3/2=5.985KN/m 活载：2.5X3/2=3.75KN/m 若化为均布荷载.06 .625.4=?=a 3/2x4.2=0.357 恒载：（1-2X 2357.0+3 357.0）X5.985=4.74KN/m 活载：（1-2X 2357.0+3 357.0）X3.75=2.97KN/m （2）梁(KL 250×500)传给边柱(KZ-1)的集中荷载为： 恒载＝梁自重 + 墙自重+ B1传荷载?2 ()()KN G G 30.56225.498.425.45.476.4772.21114=?÷?++?+==（2.64+2.8）X （4.2+4.2）/2+5.24x4.2x2/2=44.86KN 活载=B1传荷载×2 Q Q 65.12225.481.21411=?÷?== 4.59x4.2x2/2=19.28KN 由于梁的形心与柱的形心不一致，因此梁传给柱的集中荷载可向柱形心简化为一个集中荷载与一个力矩 恒荷载作用下()m KN G M M G G ?=?=-?==04.7125.030.56125.025.0111411(0.25-0.125)=44.86x0.125=5.61KN/m 活荷载作用下()m KN Q M M Q Q ?=?=-?==58.1125.065.12125.025.0111411(0.25-0.125)=19.28x0.125=2.41KN/m 梁(KL 250×500)传给中柱(KZ-1)的集中荷载为： 恒载＝梁自重 + 墙自重 + B1传荷载×2 + B2传荷载×2 )KN G G 07.72225.4723.3225.498.425.45.4254.590.4272.21312=?÷?+?÷?++??? ? ??++==(2.64+5.72)x(4.2x4.2)/2+5.24x4.2x2/2+4.732x4.2x2/2=77.03KN 活载=B1传荷载×2+ B2传荷载×2 Q Q 5 .24225.4634.2225.481.21312=?÷?+?÷?== 4.59x4.2x2/2+2.97x4.2x2/2=31.75KN 由于梁的形心与柱的形心不一致，因此梁传给柱的集中荷载可向柱形心简化为一个集中
桩基竖向承载力计算 1.1 桩基竖向承载力计算应符合下列要求： 1 荷载效应标准组合： 轴心竖向力作用下 R N k ≤ (1.1-1) 偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式的要 求： R N k 2.1max ≤ (1.1-2) 2 地震作用效应和荷载效应标准组合： 轴心竖向力作用下 R N Ek 25.1≤ (1.1-3) 偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式的 要求： R N Ek 5.1max ≤ (1.1-4) 式中 k N ——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力； max k N ——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩顶 最大竖向力；
Ek N ——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩 或复合基桩的平均竖向力； m ax Ek N ——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩 或复合基桩的最大竖向力； R ——基桩或复合基桩竖向承载力特征值。 1.2 单桩竖向承载力特征值a R 应按下式确定： k u a Q K R 1 = (1.2) 式中 k u Q ——单桩竖向极限承载力标准值； K ——安全系数，取K ＝2。 1.3 对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值。 1.4 对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值： 1 上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物； 2 对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物； 3 按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区； 4 软土地基的减沉复合疏桩基础。 1.5 考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值可按下列公式确定： 不考虑地震作用时 c ak c a A f R R η+=
整理后： 波浪荷载的计算理论 波浪是发生在海洋表面的一种波动现象，其波动性质因受浅水区域海底地形影响和水深的变浅，发生波浪破碎现象，成为影响海岸侵蚀和变形以及海岸带污染物迁移与扩散的最主要的水动力环境之一。破浪破碎与冲击现象对海上工程设施的安全也十分重要。由于波浪破碎及冲击作用的机理极其复杂，至今仍然是海岸工程领域没有解决的困难课题之一。因此，开展近海波浪破碎与冲击过程数值模型的研究，就有着重要的理论意义和工程意义。 波浪荷载,也称波浪力，是波浪对港口码头和海洋平台等结构所产生的作用。目前按绕射理论进行分析。波浪对结构物的作用由四部分组成：水流粘性所引起的摩阻力（与水质点速度平方成正比）；不恒定水流的惯性或结构物在水流中作变速运动所产生的附加质量力（与波浪中水质点加速度成正比）；结构物的存在对入射波浪流动场的辐射作用所产生的压力和结构物运动对入射波浪流动场的辐射作用所引起的压力。包括上述全部作用影响的波浪力理论称为绕射理论。在目前实际工作中，常用只考虑了结构受到波浪摩阻力和质量力影响的半经验半理论的莫里森（Mrison）方程分析波浪力。波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。波浪是一随机性运动，很难在数学上精确描述。当结构构件（部件）的直径小于波长的20％时，波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程；大于波长的20％时，应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。影响波浪荷载大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。 波浪荷载常用特征波法和谱分析法确定。对一些特殊形状或特别重要的海洋
4 竖向荷载作用下框架内力计算 4.1横向框架计算单元 竖向荷载作用下，一般选取平面结构单元，按平面计算简图进行内力分析，根据结构布置和楼面荷载分布情况，本设计取6轴线横向框架进行计算，本设计中所有板均为双向板，为了简化计算，对板下部斜向塑性绞线与板边的夹角可近似取45°角，由于框架柱的间距不相等，通过主梁和次梁对板的划分不同，计算单元宽度应按照各个板的实际传荷情况而确定，如图4-1。图中横向阴影所示荷载传给横梁，纵向阴影所示荷载传给纵梁。 图4-1 标准层横向框架计算单元 4.2恒荷载计算 由于本设计次梁较多，在计算框架梁上荷载时应该先计算次梁自重和次梁传递的荷
载，再将次梁自重和次梁传递的荷载，次梁传给主梁的荷载可近似地看成一个集中力，因此在框架节点处还应作用有集中力矩。 4.2.1 标准层次梁恒荷载计算 1、5或7轴线次梁上线荷载 1）AB 跨的次梁上的荷载分布如图4-2所示。 图4-1 AB 跨的次梁上的荷载分布 次梁自重：m kN m m m kN q /13.350.025.0/253 =??=次； 根据《实用建筑结构静力计算手册》（第二版），对于双向板楼面荷载传递按45°塑性绞线方向分为三角形荷载和梯形荷载，三角形荷载和梯形荷载均折算成等效均布面荷载。 三角形荷载：q 8 5，梯形荷载：() q αα?+-3 221，其中，0l a α=。 对于BC 跨中有三角形荷载和梯形荷载同时在同一跨中出现，按理应该按照结构力学的方法进行求解，但为了简化计算，本设计中的三角形荷载和梯形荷载按上述方法计算，且按上述方法计算的荷载也能满足工程精度要求。 44.04800/21001==mm mm α； ( ) () 22323 1211 /18.3/54.444.044.02121m kN m kN q ααq =?+?-=?+-='； m kN m m kN l q q /68.61.2/18.3201 1=?=?'=； m kN m kN m kN q q q AB /49.162/68.6/13.31=?+=+=次； 2）BC 跨的次梁上的荷载分布如图4-2所示。 图4-2 BC 跨的次梁上的荷载分布 31.02400/7502==mm mm α； ()()2232322 /79.3/54.431.031.02121m kN m kN q ααq =?+?-=?+-='； m kN m m kN l q q /84.275.0/79.3202 2=?=?'=； 25.03000/7503==mm mm α； ()()2232323 /04.4/54.425.025.02121m kN m kN q ααq =?+?-=?+-='； m kN m m kN l q q /03.375.0/04.4203 3=?=?'=；
第6章 竖向荷载作用下力计算 §6.1 框架结构的荷载计算 §6.1.1.板传荷载计算 计算单元见下图所示： 因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45°线将 区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三 角形或梯形荷载可等效为均布荷载。 一.A ～B, (C ～E)轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：()()[ ]++?-??3 226.6/25.26.6/25.22125.2KN/m 06.7 ()()[]m KN /44.226.6/5.16.6/5.1215.106.732=+?-?? 活载：()()[] ++?-??3226.6/25.26.6/25.22125.2KN/m 2
()()[] m KN /36.66.6/5.16.6/5.1215.1232=+?-?? 楼面板传荷载： 恒载：()()[ ] ++?-??3 226.6/25.26.6/25.22125.2.1KN/m 4 ()()[]m KN /03.136.6/5.16.6/5.1215.11.432=+?-?? 活载：()()[]++?-??3 226.6/25.26.6/25.22125.2.5KN/m 2 ()()[] m KN /95.76.6/5.16.6/5.1215.15.232=+?-?? 梁自重：3.34KN/m A ～B, (C ～E)轴间框架梁均布荷载为： 屋 面 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.34 KN/m+22.44 KN/m=25.78 KN/m 活载＝板传荷载＝6.36 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.34 KN/m+13.03 KN/m=116.37 KN/m 活载＝板传荷载＝7.95 KN/m 二. B ～C 轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载：()()[]++?-??3222.7/25.22.7/25.22125.2.06KN/m 7 () []m KN .10.142.7/5.12.7/5.1215.1.6KN/m 032 2=+?-?? 活载：()()[]++?-??322.7/25.22.7/25.22125.22 ()[]m KN .17.42.7/5.12.7/5.1215.1.3KN/m 0322=+?-?? 楼面板传荷载： 恒载：()()[ ]++?-??3222.7/25.22.7/25.22125.2.1KN/m 4 ()[]m KN .38.132.7/5.12.7/5.1215.1.1KN/m 432 2=+?-?? 活载：()()[]++?-??3 222.7/25.22.7/25.22125.2.5KN/m 2 ()[] m KN .16.82.7/5.12.7/5.1215.1.5KN/m 2322=+?-?? 梁自重：3.34KN/m B ～ C 轴间框架梁均布荷载为： 屋 面 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝3.34 KN/m+14.10 KN/m=17.44 KN/m 活载＝板传荷载＝4.17 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载
名词解释 ，杆塔的定义：钢筋混凝土杆与铁塔的总称。 ，水平档距：杆两侧档距之和的算术平均值。, ，垂直档距：杆塔两侧档导线最低点、之间的水平距离。 ，比载：导线单位长度、单位截面积上的荷载, ，杆塔的呼称高是指杆塔下横担下缘到设计地面的垂直距离，用表示。 ，爬电距离：不同电位的两个导电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离。 ，电气间隙：不同电位的两个导电部件间最短的空间直线距离 ，导线弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。 ，安全距离，是导线对地面、建筑物、树木、果树、经济作物、及城市绿化灌木之间的最小垂直距离 ，风偏角。导线和绝缘子串在风荷载作用下，使绝缘子串风偏一定角度，称为风偏角，, ，长细比是指杆件的计算长度与杆件截面的回转半径之比， ，根开：相邻两塔腿中心轴线之间的水平距离 ，在荷载作用下，钢结构的外力和内力必须保持平衡。但平衡状态有稳定和不稳定之分，当为不稳定平衡时，轻微扰动将使结构或其组成构件产生很大的变形而最后丧失承载能力，这种现象就称为结构失去稳定性。, 简答题 杆塔的作用：在输电线路中起着支持导线、避雷线系统，使导线、避雷线与地面（水面）间及导线、避雷线间保持电气安全距离的作用。 杆塔的分类 一、按材料不同分类 分为钢筋混凝土电杆和铁塔两种。 二、按受力不同分类 ．直线型杆塔（又称中间杆塔） 仅承受垂直荷载以及水平风荷载（即横向水平荷载），而不承受顺线路方向的张力的杆塔称直线型杆塔。 特点（）仅承受垂直荷载以及水平风荷载 （）采用悬垂绝缘子串
（）事故断线时产生不平衡张力，允许在不平衡张力作用下杆塔发生倾斜。 2．耐张型杆塔（又称承力杆塔） 除具有与直线型杆塔同样荷载承载能力外，还能承受更大的顺线路方向的拉力（支持事故断线时产生纵向不平衡张力，或者承受因施工、检修时用以锚固导线和避雷线引起的荷载的杆塔）称耐 张型杆塔。 特点：（）除具有直线型杆塔承受荷载能力外，还要承受纵向水平荷载。 （）采用耐张绝缘子串 ）在发生事故断线时，导线悬挂点不产生位移 三、按用途不同分类 ．换位杆塔 用于改换同一回线路导线位置的杆塔 导线换位的原因：导线的各种排列方式（包括等边三角形），均不能保证三相导线的线间距离或导线对地距离相等，因此，三相导线的电感、电容及三相阻抗均不相等，这会造成三相电流的不平衡，这种不平衡，对发电机、电动机和电力系统的运行以及输电线路附近的弱电线路均会带来一系列的不良影响。为了避免这些影响，各相线应在空间轮流地改换位置，以平衡三相阻抗。 、跨越杆塔 用于线路跨越江河、山谷、铁路、公路、通讯线及其它电力线路跨越杆塔有直线型和耐张型两种。一般跨越杆塔的高度较高。 、转角杆塔 用于线路改变方向处的杆塔。在特殊情况下，直线型杆塔和耐张型杆塔可设计成兼度以下的小转角。当转角超过度以上时必须按转角杆塔设计。 、终端杆塔 用于发电厂及变电所的第一座杆塔。终端杆塔用来承受杆塔一侧的导线拉力。终端杆塔必须是耐张型杆塔。 四、按线路回路分类 按线路回路多少可分为： 单回路杆塔 双回路杆塔和多回路杆塔。 双回路和多回路杆塔能节省杆塔数目，减少线路事故。 作用于杆塔上的荷载按其作用方向分为垂直荷载、横向荷载、纵向荷载。
9竖向荷载作用下结构的内力分析 9.1竖向荷载作用下框架内力分析 1荷载及计算简图 ⑴计算方法 框架在竖向荷载作用的内力计算可采用精确法(如弯矩分配法),也可采用近似法(如分层法).由于在竖向荷载作用下框架侧移很小,而且各层荷载对其他层杆件内力影响不大,本本工程手算采用弯矩二次分配法. ⑵荷载计算 计算以1轴为设计对象,板的受力计算简图如图 ①屋面梁的均布线荷载 恒载计算------ 屋面板传来的梯型恒载0.5*3.6*5.5=9.90KN/m 梁自重0.25*0.60*25=3.75KN/m 女儿墙自重1.72*1.2=2.064KN/m 活载计算------ 屋面板传来的梯型活载0.5*3.6*2.0=3.6KN/m ②5~12层梁的均布线荷载 恒载计算------- 板传来的梯型恒载0.5*2.0*2.95=2.95KN/m 0.5*3.6*2.95=5.31KN/m 梁自重0.25*0.6*25=3.75KN/m 外墙自重1.72*2.4=4.13KN/m 集中力31.05KN 活载计算------ 板传来的梯型活载0.5*2.0*2.0=2.0 KN/m 0.5*3.6*2.0=3.6KN/m 集中力 4.75KN
③2~3层梁的均布线荷载 恒载计算------ 板传来的梯型恒载0.5*3.6*2.95=5.31KN/m 梁自重0.25*0.60*25=3.75KN/m 外墙自重1.72*2.7=4.644KN/m 活载计算------ 板传来的梯型活载0.5*3.6*2.0=3.6KN/m 则1轴的横向框架恒荷载及活荷载分布如图: 恒荷载示意图
高压输电线路水平档距和垂直档距计算 一、水平档距和水平荷载 在线路设计中，对导线进行力学计算的目的主要有两个：一是确定导线应力大小，以保证导线受力不超过允许值；二是确定杆塔受到导线及避雷线的作用力，以验算其强度是否满足要求。杆塔的荷载主要包括导线和避雷线的作用结果，以及还有风速、覆冰和绝缘子串的作用。就作用方向讲，这些荷载又分为垂直荷载、横向水平荷载和纵向水平荷载三种。 为了搞清每基杆塔会承受多长导线及避雷线上的荷载，则引出了水平档距和垂直档距的概念。 悬挂于杆塔上的一档导线，由于风压作用而引起的水平荷载将由两侧杆塔承担。风压水平荷载是沿线长均布的荷载，在平抛物线近似计算中，我们假定一档导线长等于档距，若设每米长导线上的风压荷载为P，则AB档导线上风压荷载,如图2-10所示： 则为，由AB两杆塔平均承担；AC档导线上的风压荷载为，由AC两杆塔平均承担。 图2-10水平档距和垂直档距
如上图所示：此时对A杆塔来说，所要承担的总风压荷载为 因此我们可知，某杆塔的水平档距就是该杆两侧档距之和的算术平均值。它表示有多长导线的水平荷载作用在某杆塔上。水平档距是用来计算导线传递给杆塔的水平荷载的。 严格说来,悬挂点不等高时杆塔的水平档距计算式为
只是悬挂点接近等高时，一般用式其中单位长度导线上的风压荷载p，根据比载的定义可按下述方法确定，当计算气象条件为有风无冰时，比载取g4，则p=g4S； 当计算气象条件为有风有冰时，比载取g5，则p=g5S，因此导线传递给杆塔的水平荷载为： 无冰时（2－48） 有冰时（2－49） 式中S—导线截面积，mm2。 二、垂直档距和垂直荷载 如图2-10所示，O1、O2分别为档和档内导线的最低点，档内导线的垂直荷载（自重、冰重荷载）由B、A两杆塔承担，且以O1点划分，即BO1段导线上的垂直荷载由B杆承担，O1A段导线上的垂直荷载由A杆承担。同理，AO2段导线上的垂直荷载由A杆承担， O2C段导线上的垂直荷载由C杆承担。