结构的荷载与作用
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2.1_结构上的荷载
准永久值 系数 ψq
0.5
0.7
0.5
0
2.0
0.7
0.5
0.4
3.0
0.7
0.6
0.5
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/m2 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。
屋面活荷载
一般 上人屋面的活载标准值2.0kN/m2 不上人屋面的活载标准值0.5kN/m2 屋顶花园3.0kN/m2 （不包括池墙）
屋面活荷载不应于雪荷载同时考虑，取其较大者 屋面活荷载标准值与是否上人、屋面的结构形式有关；与面
风速 物体的形状
风流动模式的改变
力或风荷载
（二）可变荷载（活载）
2. 风荷载
作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值wk：
wk z s z w0 (kN / m2 )
式中： w0——基本风压值，单位kN/m2 μz ——风压高度变化系数 μs ——风载体型系数 βz ——高度处的风震系数
使用荷载——直接、可变荷载
施工安装——直接、可变荷载
施工荷载——直接、可变荷载
钢材焊接——间接、永久荷载
气象
动力
雪荷载——直接、可变荷载
振动荷载——直接、可变荷载
风荷载——直接、可变荷载
冲击荷载——直接、可变荷载
冰荷载——直接、可变荷载
车辆荷载——直接、可变荷载
荷载对建筑结构的影响
荷载对建筑结构的影响荷载对结构的影响主要是安全性和适用性，对于结构形式、构造及经济性也有很大影响。
(一）永久荷载对结构的影响永久荷载也可称为恒载。
它的特点是对结构的永久作用，在结构使用期间，荷载值的大小及其作用位置不随时间的变化而变化，并且作用时间长。
它会引起结构的徐变，致使结构构件的变形和裂缝加大，引起结构的内力重分布。
在预应力混凝土结构中，由于混凝土的徐变，钢筋的预应力会有相应的损失。
只有全面并正确计算预应力钢筋的预应力损失值，才会在混凝土中建立相应的有效预应力。
(二）可变荷载对结构的影响可变荷载的特点是，在结构使用期间，其荷载值的大小和作用位置等经常变化，对结构构件的作用时有时无。
荷载对构件作用位置的变化，可能引起结构各部分产生不同影响，甚至产生完全相反的效应。
所以，在连续梁的内力计算中、在框架结构的框架内力计算中、在单层排架的内力计算中都要考虑活荷载作用位置的不利组合，找出构件各部分最大内力值，以求构件的安全。
(三）偶然荷载对结构的影响偶然荷载的特点是在设计使用年限内，可能发生也可能不发生，而一旦发生其量值可能很大，而持续时间很短。
结构材料的塑性变形来不及发展，材料的实际强度表现会略有提高。
另一方面，这种荷载发生的概率较小，对于结构是瞬时作用，结构的可靠度可适当地取得小一点。
地震作用与风荷载有不同的特点。
地震作用是地震时，地面运动加速度引起的建筑质量的惯性力。
地震作用的大小与建筑质量的大小成正比，所以，抗震建筑的材料最好选用轻质高强的材料，这样不仅可以降低地震作用，结构的抗震能力还强。
在非地震区，风荷载是建筑结构的主要水平力。
建筑体型直接影响风的方向和流速，改变着风压的大小。
试验证明，平面为圆形的建筑其风压较方形或矩形建筑减小近40%。
所以在高层建筑中，常看到圆形建筑。
它不仅风压小，而且各向的刚度比较接近，有利于抵抗水平力的作用。
(四）地面的大面积超载对结构的影响在土质不太好的地区地面上堆土和砂、石等重物时，不要靠近已有建筑，且不可堆得太重，以免造成大面积超载，致使地面下沉，给邻近已建房屋的地基造成大的附加应力。
建筑结构的荷载和强度分析
建筑结构的荷载和强度分析对于建筑结构设计而言，荷载和强度分析是至关重要的步骤。
荷载是指作用在建筑物上的力或重量，而强度是指结构材料抵御这些荷载的能力。
准确的荷载和强度分析可以确保建筑结构的安全性和可靠性。
本文将介绍建筑结构荷载和强度分析的基本概念以及常用的分析方法。
一、荷载分析荷载分析是建筑结构设计的重要环节。
在荷载分析中，设计师需要考虑到建筑物所承受的各种荷载类型，包括恒载、可变载和临时荷载等。
恒载是指建筑物自身的重量，如屋面、墙体以及楼板的荷载。
可变载包括使用荷载和雪载等，这些荷载会根据建筑物的用途和地理环境而变化。
临时荷载则是一些短期内作用在建筑物上的荷载，如装修材料的重量等。
荷载分析中的一个重要概念是设计荷载。
设计荷载是根据建筑物的用途和所处地区的规范要求确定的，其目的是确保建筑物的安全性。
设计师需要根据规范要求确定设计荷载，并结合具体的建筑结构形式进行分析计算。
在荷载分析中，设计师可以使用各种工程软件进行模拟计算。
这些软件可以提供荷载分析结果，并根据计算结果进行结构设计的优化。
二、强度分析强度分析是建筑结构设计中的另一个重要环节。
在强度分析中，设计师需要考虑结构材料的强度参数以及荷载对结构的影响。
结构材料的强度参数包括抗弯强度、抗拉强度、抗压强度等。
这些参数需要根据实验或理论计算得出，并在强度分析中使用。
设计师可以根据荷载大小和结构形式，计算结构材料的强度是否满足荷载的要求。
强度分析中的一个重要方法是有限元分析。
有限元分析是一种数值计算方法，可以将结构分割成有限个小元素，从而快速计算结构的应力和变形状态。
有限元分析可以帮助设计师判断结构的强度是否满足要求，并进行结构设计的调整和改进。
除了强度分析，设计师还需要考虑结构的稳定性。
结构的稳定性指的是在荷载作用下结构是否发生失稳或破坏。
设计师可以通过分析结构的稳定性来确保结构在不同荷载作用下保持稳定。
三、分析方法在建筑结构的荷载和强度分析中，设计师可采用不同的分析方法进行计算和评估。
高层建筑结构的荷载和地震作用
4、风振系数 z
１）风速特点： 风速的变化可分为两部分：一种是长周期的成分，其值一般在10min以上；另一种 是短周期成分，一般只有几秒左右。因此，为便于分析，通常把实际风分解为平均风 （稳定风）和脉动风两部分。稳定风周期长，对结构影响小；脉动风周期短，对结构 影响大。
２）风的动力效应：对于高度较大、刚度较小的高层建筑，脉动风压会产生不可
2）定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起的压力(吸力)与原 始风速算得的理论风压的比值。
3）特点：风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方法确定，它 表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的体型与尺 度有关。
3.2 风荷载
+0.8 －(0.48+0.03H/L)
0.8+1.2/n1/2
3）计算：在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平 均风压计算，即采用各个表面的平均风荷载体型系数计算。
4）风荷载体型系数的确定：根据设计经验和风洞试验 （１）单体风压体型系数
例:
-0.6
当表面粗糙时取μs = 0.8
-0.6
3.2 风荷载
（2）群体风压体型系数 对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡
第3章 高层建筑结构的荷载和地震作用
高层建筑结构主要承受竖向荷载和水平荷载。
1）竖向荷载
恒荷载 活荷载
2）水平荷载
风荷载 地震作用
与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构—— 1）竖向荷载效应远大于多层建筑结构； 2）水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素； 3）对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。
3.1 竖向荷载
3.1 恒荷载
建筑结构上的荷载与作用
腐蚀作用
高湿度环境会加速建筑材料的腐蚀，如木材腐朽、金属锈蚀等。
腐蚀环境对结构影响
化学腐蚀
01
建筑物处于腐蚀性环境中，如酸雨、盐碱地等，会导致建筑材
料的化学腐蚀。
电化学腐蚀
02
不同金属间存在电位差，会导致电化学腐蚀的发生，如钢筋在
混凝土中的锈蚀。
生物腐蚀
03
微生物、昆虫等生物活动会对建筑材料造成破坏，如木材被白
智能化技术是当前科技发展的热点之 一，其在建筑结构工程领域的应用前 景广阔。通过引入智能化技术，可以 实现建筑结构的自适应、自修复和智 能化管理，提高结构的安全性和可靠 性。
随着环保意识的不断提高，绿色环保 理念将在建筑结构工程中得到更广泛 的推广和应用。在未来的发展中，应 注重环保材料的选择、节能减排措施 的实施以及建筑废弃物的回收利用等 方面，推动建筑结构工程向更加环保 、可持续的方向发展。
荷载分类
根据荷载的性质和变化规律，可分为 静力荷载和动力荷载；根据荷载的作 用时间和变化特点，可分为永久荷载 、可变荷载和偶然荷载。
作用在建筑结构上的力
风力
风对建筑结构产生的压力或吸 力，是可变荷载的一种。
雪荷载
积雪对建筑结构产生的压力， 是可变荷载的一种。
重力
建筑结构自身重量产生的重力 ，是永久荷载的主要来源。
影响
风荷载会对建筑物的稳定性和安全性 产生影响，特别是在高层建筑、大跨 度桥梁等结构中，风荷载的作用更加 显著。
雪荷载
定义
雪荷载是指降雪在建筑物顶部或屋面上堆积 产生的荷载。
影响
雪荷载会对建筑物的屋顶结构和承重墙等产生压力 ，可能导致结构变形或破坏。
计算方法
雪荷载的计算需要考虑降雪量、雪的密度、 建筑物的形状和坡度等因素，通常采用规范 规定的公式进行计算。
高湿度环境会加速建筑材料的腐蚀，如木材腐朽、金属锈蚀等。
腐蚀环境对结构影响
化学腐蚀
01
建筑物处于腐蚀性环境中，如酸雨、盐碱地等，会导致建筑材
料的化学腐蚀。
电化学腐蚀
02
不同金属间存在电位差，会导致电化学腐蚀的发生，如钢筋在
混凝土中的锈蚀。
生物腐蚀
03
微生物、昆虫等生物活动会对建筑材料造成破坏，如木材被白
智能化技术是当前科技发展的热点之 一，其在建筑结构工程领域的应用前 景广阔。通过引入智能化技术，可以 实现建筑结构的自适应、自修复和智 能化管理，提高结构的安全性和可靠 性。
随着环保意识的不断提高，绿色环保 理念将在建筑结构工程中得到更广泛 的推广和应用。在未来的发展中，应 注重环保材料的选择、节能减排措施 的实施以及建筑废弃物的回收利用等 方面，推动建筑结构工程向更加环保 、可持续的方向发展。
荷载分类
根据荷载的性质和变化规律，可分为 静力荷载和动力荷载；根据荷载的作 用时间和变化特点，可分为永久荷载 、可变荷载和偶然荷载。
作用在建筑结构上的力
风力
风对建筑结构产生的压力或吸 力，是可变荷载的一种。
雪荷载
积雪对建筑结构产生的压力， 是可变荷载的一种。
重力
建筑结构自身重量产生的重力 ，是永久荷载的主要来源。
影响
风荷载会对建筑物的稳定性和安全性 产生影响，特别是在高层建筑、大跨 度桥梁等结构中，风荷载的作用更加 显著。
雪荷载
定义
雪荷载是指降雪在建筑物顶部或屋面上堆积 产生的荷载。
影响
雪荷载会对建筑物的屋顶结构和承重墙等产生压力 ，可能导致结构变形或破坏。
计算方法
雪荷载的计算需要考虑降雪量、雪的密度、 建筑物的形状和坡度等因素，通常采用规范 规定的公式进行计算。
荷载与与结构设计原则复习
荷载与与结构设计原则复习第一章荷载类型1．荷载类型：1．荷载与作用：荷载、直接作用、间接作用、效应2．作用的分类：按随时间的变异、随空间位置的变异和结构的反应分类例如：1、由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力称为荷载。
(√)2、由各种环境因素产生的间接作用在结构上的各种力称为荷载。
(×)3、什么是荷载? (荷载的定义是什么?)?)答：由各种环境因素产生的直接作用在结构的各种力称为荷载。
4、土压力、风压力和水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力不是荷载。
(×)5、什么是效应?答：作用在结构上的荷载使结构产生的内力、变形、裂缝等就叫做效应。
6、什么是作用?直接作用和间接作用?答：使结构产生效应(结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等)的各种因素总称为作用。
可归结为作用在结构上的力的因素称为直接作用；不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用。
7、只有直接作用才能引起结构效应，间接作用并不能引起结构效应。
(×)8、严格意义上讲，只有直接作用才能称为荷载。
(√)9、以下几项中属于间接作用的是C C10、预应力属于 A 。
温度变化属于 B 。
A、永久作用B、静态作用C、直接作用D、动态作用第二章重力1．重力(静载)1）结构自重2）土的自重应力3）雪荷载（基本雪压、雪重度、屋面的雪压）例如：1、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。
(√)2、我国基本雪压分布图是按照 C 一遇的重现期确定的。
A、10年B、30年C、50年D、100年3、虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定是同时出现。
(√)4、造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因有：风、屋面形式和屋面散热等。
2．重力(活载)1）车辆荷载：公路车辆荷载（车道荷载、车列荷载）、列车荷载2）楼面活荷载例如：1、车列荷载与车道荷载有什么区别?答：车列荷载是把大量经常出现的汽车荷载排列成车列的形式作为设计荷载。
荷载作用与结构设计原则
结构的适用性
01
结构在正常使用过程中，应具有 良好的工作性能，满足使用要求 。
02
结构的正常使用应满足耐久性要 求，保证结构在规定的使用年限 内正常工作。
结构的耐久性
结构在正常使用和维护条件下，应具 有足够的耐久性，满足设计使用年限 的要求。
结构的耐久性应考虑环境因素对结构 性能的影响，如温度、湿度、化学腐 蚀等。
楼盖梁板设计
根据楼盖荷载计算结果，进行楼盖梁板的设计，以满 足承载力和稳定性要求。
05
结构材料选择
钢材
01
钢材强度高、延性好，适用于承受较大动荷载和静荷载的建筑 物。
02
钢材易于加工、焊接，便于施工，适用于各种复杂结构形式。
钢材耐腐蚀性差，需要采取防腐措施，如涂装、热镀锌等。
03
混凝土
01 混凝土抗压强度高、耐久性好，适用于承受较大 静荷载的建筑物。
分析方法
常见的分析方法有静力分析、动力分析和有限元分析等。
02
结构设计原则
结构的安全性
01
结构在正常施工和正常使用过程中，能承受可能出 现的各种作用，即具有足够的承载能力。
02
结构在偶然事件发生时，仍能保持整体稳定性，即 具有足够的稳定性。
03
结构在正常使用的各过程中，不会出现过大的变形 或裂缝，影响正常使用和耐久性。
梁板设计
01
02
03
梁板截面尺寸
根据跨度、荷载大小和材 料性能等条件，确定梁板 截面尺寸。
梁板内力分析
通过计算和分析，确定梁 板在各种荷载作用下的内 力分布。
梁板配筋设计
根据梁板内力分析结果， 进行配筋设计，以满足承 载力和稳定性要求。
结构上的作用
3.1.1 结构上的作用作用——是结构产生内力或变形的原因。
作用分为： 1）直接作用：荷载。
2）间接作用：砼收缩、温度变化、基础沉降、地震等。
作用效应：结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等。
1 、荷载的分类永久荷载：在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
可变荷载：在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
偶然荷载：在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。
2 、荷载的标准值：荷载的基本代表值荷载的不定性——随机变量统计——具有一定概率的最大荷载值——荷载的标准值3.1.2 结构的功能要求1．结构的安全等级建筑物的重要程度、破坏时可能产生的后果严重与否，为三个安全等级。
2．结构的设计使用年限计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。
结构的设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。
一般建筑结构的设计使用年限可为50 年。
总体而言，桥梁应比房屋的设计使用年限长，大坝的设计使用年限更长。
3．建筑结构的功能(1) 安全性建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件( 如地震、爆炸等) 发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。
(2) 适用性结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。
(3) 耐久性结构在正常维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限。
3.1.3 结构功能的极限状态极限状态——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这一特定状态称为该功能的极限状态。
极限状态是有效状态和失效状态的分界。
是结构开始失效的界限。
极限状态分为：（1）承载能力极限状态：结构、构件达到最大承载能力或不适宜继续承载的变形状态（2）正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态3.1.4 极限状态方程结构的极限状态可以用极限状态函数来表达：Z ＝ R — SS ——荷载效应，它代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和；R ——结构构件抗力当构件每一个截面满足S ≤R 时，认为构件是可靠的，否则认为是失效的。
荷载总结归纳
荷载总结归纳荷载是指施加到结构或系统上的外力、重力或其他载荷，它对于结构的安全性和稳定性至关重要。
在工程设计和分析中，对于各种类型的荷载进行系统的总结和归纳，可以为结构设计和评估提供重要的依据。
本文将对一些常见的荷载进行总结归纳，并分析其在工程中的应用。
一、静态荷载静态荷载是指施加到结构上的恒定或不随时间变化的荷载。
在结构分析和设计中，常见的静态荷载包括：1. 自重荷载：指物体本身所受的重力荷载。
自重荷载在各种结构分析和设计中都应被考虑，如建筑物的地基承载力计算、桥梁的强度设计等。
2. 弯矩荷载：指施加在结构上产生弯曲作用的荷载。
例如，悬臂梁的自重和外加重力荷载都可以产生弯矩荷载。
3. 剪力荷载：指施加在结构上产生剪切作用的荷载。
例如，剪力墙在地震作用下承受的剪力荷载。
4. 水平荷载：指施加在结构上产生水平力的荷载。
例如，风荷载和地震作用都是常见的水平荷载。
风荷载对于建筑物的抗风能力评估和设计非常重要。
5. 温度荷载：指由于温度变化引起的结构应力和变形。
温度荷载在管道、炉膛等工程中需要考虑。
二、动态荷载动态荷载是指施加到结构上的随时间变化的荷载。
常见的动态荷载包括：1. 振动荷载：指由于机械设备、交通运输等所产生的振动力。
例如，高速列车过境对桥梁结构所产生的振动荷载。
2. 冲击荷载：指短时间内施加到结构上的高冲击力。
例如，起重机吊车卸载时产生的冲击荷载。
3. 施工荷载：指在建筑物或其他结构施工过程中所施加的荷载。
例如，在大型施工项目中，施工机械和材料在施工过程中对结构的荷载。
三、变动荷载变动荷载是指随时间变化且具有不确定性的荷载。
常见的变动荷载包括：1. 雪荷载：指积雪对建筑物或其他结构的荷载。
根据地区和季节的不同，雪荷载会有所变化。
2. 沉积物荷载：指沉积物对河床、堤坝等水利工程的荷载。
沉积物荷载的变化会影响水利结构的稳定性。
3. 人员荷载：指人员在建筑物或其他结构上的荷载。
例如，楼梯、平台等人员活动区域的设计需要考虑人员荷载。
建筑结构的荷载
（1）永久荷载。永久荷载是指在结构使用期间，其 值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计， 或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。永久荷载也称为 恒荷载，如结构自重、土压力、预应力等。
1.1 荷载的分类
（2）可变荷载。可变荷载是指在结构使用期间 ，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽 略不计的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积 灰荷载、起重机荷载、风荷载、雪荷载等。
建筑结构的荷载
建筑结构在使用期间和施工过程中要承受 各种力的作用。施加在结构上的集中力或分布力 （如人群、设备、风、雪、构件自重等）称为直 接作用，也称为荷载；引起结构外加变形或约束 变形（如温度变化、地基沉降、地面运动等）的 原因称为间接作用。
1.1 荷载的分类
荷载按作用区域的大小可分为集中荷载和分布荷载， 按使用是否产生动力效应可分为静力荷载和动力荷载,按时 间长短可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
一般情况下，荷载效应S与荷载Q之间可近似按线性关系 考虑，即
S=CQ（1-4） 式中，C为荷载效应系数，通常由力学分析确定；Q为某种荷载 的代表值；S为与荷载Q相应的荷载效应。
1.4 荷载效应
例如，承受均布荷载q作用的简支梁，计算
跨度为l，由结构力学方法计算可知，其跨中最大
弯矩值为
，支座处剪力为
。那
1.2 荷载的代表值
1. 荷载的标准值
荷载的标准值一般是指结构在其设计基准 期（50年）内，在正常情况下可能出现具有一 定保证率的最大荷载。它是荷载的基本代表值， 是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值。
1.2 荷载的代表值
2. 可变荷载的组合值
当几种可变荷载进行组合时，其值不一定都同时达到最大，因此 需进行适当调整。调整的方法为：除其中最大荷载仍取其标准值外，其 他伴随的可变荷载均采用小于1.0的组合值系数乘以相应的标准值来表 达其荷载代表值。这种经调整后的可变荷载称为可变荷载的组合值，即
1.1 荷载的分类
（2）可变荷载。可变荷载是指在结构使用期间 ，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽 略不计的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积 灰荷载、起重机荷载、风荷载、雪荷载等。
建筑结构的荷载
建筑结构在使用期间和施工过程中要承受 各种力的作用。施加在结构上的集中力或分布力 （如人群、设备、风、雪、构件自重等）称为直 接作用，也称为荷载；引起结构外加变形或约束 变形（如温度变化、地基沉降、地面运动等）的 原因称为间接作用。
1.1 荷载的分类
荷载按作用区域的大小可分为集中荷载和分布荷载， 按使用是否产生动力效应可分为静力荷载和动力荷载,按时 间长短可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
一般情况下，荷载效应S与荷载Q之间可近似按线性关系 考虑，即
S=CQ（1-4） 式中，C为荷载效应系数，通常由力学分析确定；Q为某种荷载 的代表值；S为与荷载Q相应的荷载效应。
1.4 荷载效应
例如，承受均布荷载q作用的简支梁，计算
跨度为l，由结构力学方法计算可知，其跨中最大
弯矩值为
，支座处剪力为
。那
1.2 荷载的代表值
1. 荷载的标准值
荷载的标准值一般是指结构在其设计基准 期（50年）内，在正常情况下可能出现具有一 定保证率的最大荷载。它是荷载的基本代表值， 是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值。
1.2 荷载的代表值
2. 可变荷载的组合值
当几种可变荷载进行组合时，其值不一定都同时达到最大，因此 需进行适当调整。调整的方法为：除其中最大荷载仍取其标准值外，其 他伴随的可变荷载均采用小于1.0的组合值系数乘以相应的标准值来表 达其荷载代表值。这种经调整后的可变荷载称为可变荷载的组合值，即
荷载和作用的区别
"荷载"和“作用”的区别《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第1.0.4条规定：建筑结构设计中涉及的作用应包括直接作用(荷载)和间接作用。
本规范仅对荷载和温度作用作出规定，有关可变荷载的规定同样适用于温度作用。
这里涉及到“作用”的概念，很多人并未深究过上述条款"荷载"和“作用”的含义，土木君今天就和大家一起聊聊这个问题。
什么是“作用”呢？结构或构件上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称。
引起结构产生作用效应的原因有两种：（1）施加于结构上的集中力和分布力，常见的有结构自重，作用于楼面的人群、家具、设备，屋面活荷载、屋面积灰荷载、车辆荷载、吊车荷载、设备动力荷载、水压力、土压力以及风、雪、裹冰、波浪等自然荷载。
它们都是直接施加于结构，我们一般用“荷载”一词来表达。
（2）施加于结构上的外加变形和约束变形，例如基础沉降等导致结构外加变形引起的内力效应，材料收缩和徐变或温度变化引起结构约束变形产生的内力效应，由于地震造成地面运动致使结构产生惯性力引起的作用效应等。
它们都是间接作用于结构，作用效应常与结构本身特征和所处环境有关。
也就是说施加于结构上的直接作用，直接以力的形式作用于结构的效应才称之为荷载，不是直接以力的形式而是通过外加变形和约束变形施加于结构上，同样对结构产生内力的间接作用，其实不叫荷载，只是我们私下里还习惯的说“温度荷载”、“地震荷载”。
这一点在各规范里均有体现，如《建筑结构荷载规范》第3.1.1条：建筑结构....包括楼面活荷载、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。
并未出现温度荷载的称谓。
同样在《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第2.1.4条规定：地震作用是由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。
也未出现地震荷载的称谓。
荷载和作用
1.2
作
图1-13地面运动时建筑物
用
的相应运动
图1-14 荷载和作用分类
1.2 作 用
谢谢观看！
1.2
作
图1-11 温差作用
用
2.外加变形作用
外加变形作用以地基的沉陷作用最为典型。土木工程的结构 是构筑在土层上的，土层受力后总会产生不均匀沉陷，但过 大的不均匀沉陷会引起结构产生不小的内力，甚至可使结构 开裂或倒塌。
1.2
作
图1-12 沉陷作用
用
3.惯性作用
惯性作用以地震作用最为典型。地震引起的地面运动会使土 木工程结构在水平和竖向产生加速度反应，这种加速度反应 值与土木工程设施本身质量的乘积就形成了地震施加给结构 的力，即地震作用。
荷载和作用
1.永久荷载 永久荷载也称恒载，指在使用期间永久施加在结构上上的荷载
荷
1—风载（压力，+）；2—承重结构自重；3—墙面、屋面、地面
载
（含顶棚）恒载；4—雪载；5—楼面活载；6—风载（吸力，-）
2.可变荷载
1.1 荷 载
图1-10 桥梁上的汽车荷载
T1、T2、T3、T4—汽车轴重；b1、b2、c—不同规范规定的车轴间距离
1.1
荷
载
3.偶然荷载 偶然荷载是指在使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大 且持续时间很短的荷载，如撞击荷载、爆炸荷载等。
1.1 荷 载
1.约束变形作用 约束变形作用以温差作用为典型。土木工程中的结构构件因 昼夜和季节温差，每时每刻都在改变着形状和尺寸。当这种 改变受到约束时会使结构受到内力，这就是温差作用。
结构的计算简图及受力分析—荷载的简化(建筑力学)
分类
3 按荷载作用的范围分 分布荷载 满布在结构的整个体积内或表面上的的荷载
体积分布荷载，N/m3或kN/m3 作用于整个体积内的分布荷载——结构自重
面分布荷载，N/m2或kN/m2 作用于结构表面的分布荷载——压力
集中荷载 当荷载的分布范围面积远小于结构的尺寸时，则可认为此荷载作 用在结构的一点。单位是N，常用字母F表示。
荷载的分类
荷 载：作用在结构上的主动力 荷载与支座反力都是其他物体作用在结构上的力，统称为作用在结构上的外力。 在外力作用下，结构内各构件之间将产生相互作用的力——内力。 结构或构件的承载能力都直接与内力有关，而内力又是由外力所引起和确定的。 在结构设计中，首先要分析和计算作用在结构上的外力，然后计算结构的内力。 因此，确定结构所受的荷载是对进行受力分析的前提，必须慎重对待。 如将荷载估计过大，则设计的结构尺寸将偏大，造成浪费；如将荷载估计过小， 则设计的结构不够安全。
荷载的分类
在工程实际中，结构所受到的荷载是多种多样的，为了便于分析，将从不 同的角度对荷载进行分类。 1 按作用在结构上的时间分 恒 载 ——长期作用在结构上的不变荷载
恒载的大小和作用位置都不发生变化。如结构的自重、土压力、预应力等。
活 载 ——暂时作用在结构上的可变荷载。 如列车、汽车、吊车、人群、风、雪荷载等。
荷载的简化
作用于实际结构上的荷载可分为体积力和表面力两大类 体积力是作用在构件整个体积内每一点处的，如自重或惯性力等。 表面力则是由其他物体通过接触面传给结构的作用力，如土压力、车辆的轮压力等。 在杆系结构的计算简图中，将杆件简化为轴线，因此不管是体积力还是表面力都简 化为作用在轴线上的力。 荷载按分布情况可简化成线分布荷载、集中荷载和集中力偶。
3 按荷载作用的范围分 分布荷载 满布在结构的整个体积内或表面上的的荷载
体积分布荷载，N/m3或kN/m3 作用于整个体积内的分布荷载——结构自重
面分布荷载，N/m2或kN/m2 作用于结构表面的分布荷载——压力
集中荷载 当荷载的分布范围面积远小于结构的尺寸时，则可认为此荷载作 用在结构的一点。单位是N，常用字母F表示。
荷载的分类
荷 载：作用在结构上的主动力 荷载与支座反力都是其他物体作用在结构上的力，统称为作用在结构上的外力。 在外力作用下，结构内各构件之间将产生相互作用的力——内力。 结构或构件的承载能力都直接与内力有关，而内力又是由外力所引起和确定的。 在结构设计中，首先要分析和计算作用在结构上的外力，然后计算结构的内力。 因此，确定结构所受的荷载是对进行受力分析的前提，必须慎重对待。 如将荷载估计过大，则设计的结构尺寸将偏大，造成浪费；如将荷载估计过小， 则设计的结构不够安全。
荷载的分类
在工程实际中，结构所受到的荷载是多种多样的，为了便于分析，将从不 同的角度对荷载进行分类。 1 按作用在结构上的时间分 恒 载 ——长期作用在结构上的不变荷载
恒载的大小和作用位置都不发生变化。如结构的自重、土压力、预应力等。
活 载 ——暂时作用在结构上的可变荷载。 如列车、汽车、吊车、人群、风、雪荷载等。
荷载的简化
作用于实际结构上的荷载可分为体积力和表面力两大类 体积力是作用在构件整个体积内每一点处的，如自重或惯性力等。 表面力则是由其他物体通过接触面传给结构的作用力，如土压力、车辆的轮压力等。 在杆系结构的计算简图中，将杆件简化为轴线，因此不管是体积力还是表面力都简 化为作用在轴线上的力。 荷载按分布情况可简化成线分布荷载、集中荷载和集中力偶。
高层建筑结构上的荷载与作用 (2)
甲类建筑：地震破坏会导致严重后果，造成经济 上严重损失或特别重要的建筑物；按照高于本地 区抗震设防烈度计算，其值应按批准的地震安全 性评价结果确定 乙类建筑：地震时必须维持正常使用和救灾需要 的建筑物，人员大量集中的公共建筑物或其他重 要的建筑物；应按本地区抗震设防烈度计算 丙类建筑物：除上述以外的一般高层建筑；应按 本地区抗震设防烈度计算
2017/8/5
17
风荷载计算
定义：空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面 产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。 计算公式：
k z s z0
k 为风荷载标准值； z 为 z 高度处的风振系数； 式中： s 为风荷载体型系数； z 为风压高度变化系数； 0 为基本风压。
2017/8/5
3
荷载和设计要求 步骤七：内力组合、确定最不利内力
梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布
步骤八：截面尺寸验算 步骤九：延性设计调整 步骤十：构件截面设计 （抗弯、剪、扭、压等承载力计算） 步骤十一：构造要求 步骤十二：施工图绘制
2017/8/5 4
Gi H i
G H
j 1 j
n
( FEK Fn )
j
2017/8/5
45
地震作用计算
Fi
Gi H i
G H
j 1 j
n
( FEK Fn )
j
四、自振周期的修正： 计算中未考虑砌体填充墙的刚度影响，计算周期 较实际周期 长，地震作用偏于不安全，故应乘以周期折减系 数ΨT 框架结构：ΨT＝0.6～0.7 框架－剪力墙：ΨT＝0.7～0.8 剪力墙结构：ΨT＝0.9～1.0
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风荷载计算
定义：空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面 产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。 计算公式：
k z s z0
k 为风荷载标准值； z 为 z 高度处的风振系数； 式中： s 为风荷载体型系数； z 为风压高度变化系数； 0 为基本风压。
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荷载和设计要求 步骤七：内力组合、确定最不利内力
梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布
步骤八：截面尺寸验算 步骤九：延性设计调整 步骤十：构件截面设计 （抗弯、剪、扭、压等承载力计算） 步骤十一：构造要求 步骤十二：施工图绘制
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地震作用计算
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四、自振周期的修正： 计算中未考虑砌体填充墙的刚度影响，计算周期 较实际周期 长，地震作用偏于不安全，故应乘以周期折减系 数ΨT 框架结构：ΨT＝0.6～0.7 框架－剪力墙：ΨT＝0.7～0.8 剪力墙结构：ΨT＝0.9～1.0
第一章荷载及其作用
可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用
【例如】结构自重，土压力、预加力、基础沉降、焊接、水的浮力、 混凝土收缩及徐变作用等
可变作用 在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不
可以忽略不计的作用
【 例如】 安装荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽 车荷载、汽车离心力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度作用 等
【例如】工业与民用建筑楼面上的人员荷载、吊车荷载等
按结构的反应分类 静态作用 不使结构或结构构件产生加速度，或产生的加速度可以忽略不计
【例如】结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载等 动态作用 使结构或结构构件产生不可忽略的加速度
【例如】地震、吊车荷载、设备振动、作用于高耸结构上的风荷载等
二、荷载分类ຫໍສະໝຸດ 永久荷载（恒载） 【例如】
结构自重，土压力、预应力等 可变荷载（活载） 【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 偶然荷载 【例如】
爆炸力、撞击力等
一、结构上的作用及其分类
1、“结构上的作用”的定义 施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变
形（地震、基础沉降、温度变化、焊接等）的原因的总称
施加在结构上的集中或分布荷载 直接作用
引起结构外加变形或约束变形的原因 间接作用
2、“结构上的作用”的分类 按随时间的变异分类 永久作用 在结构使用期间，其值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比
按作用时间的长短和性质 永久荷载 在结构使用期间 ，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，
且其变化值与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋 于限值的荷载。 恒载 可变荷载 在结构使用期间 ，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不 可以忽略不计的荷载。 活载 偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很大，作用时间则 较短的荷载。
【例如】结构自重，土压力、预加力、基础沉降、焊接、水的浮力、 混凝土收缩及徐变作用等
可变作用 在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不
可以忽略不计的作用
【 例如】 安装荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽 车荷载、汽车离心力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度作用 等
【例如】工业与民用建筑楼面上的人员荷载、吊车荷载等
按结构的反应分类 静态作用 不使结构或结构构件产生加速度，或产生的加速度可以忽略不计
【例如】结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载等 动态作用 使结构或结构构件产生不可忽略的加速度
【例如】地震、吊车荷载、设备振动、作用于高耸结构上的风荷载等
二、荷载分类ຫໍສະໝຸດ 永久荷载（恒载） 【例如】
结构自重，土压力、预应力等 可变荷载（活载） 【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 偶然荷载 【例如】
爆炸力、撞击力等
一、结构上的作用及其分类
1、“结构上的作用”的定义 施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变
形（地震、基础沉降、温度变化、焊接等）的原因的总称
施加在结构上的集中或分布荷载 直接作用
引起结构外加变形或约束变形的原因 间接作用
2、“结构上的作用”的分类 按随时间的变异分类 永久作用 在结构使用期间，其值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比
按作用时间的长短和性质 永久荷载 在结构使用期间 ，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，
且其变化值与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋 于限值的荷载。 恒载 可变荷载 在结构使用期间 ，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不 可以忽略不计的荷载。 活载 偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很大，作用时间则 较短的荷载。
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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。
结构的功能作用——抵抗自重的功能作用、承担外部重力的功能作用、 承担侧向力的功能作用、承担特殊力的功能作用
结构的构造组成——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。
2.3.1 地震作用
地震与地震荷载的形成
• 地球上的地震有强有弱。地震强度大小以震级与地震烈度衡量。 • 震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。 • 地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。对同一次地震，
在不同的地区，地震烈度大小是不一样的。
• 基本烈度，某一地区今后一定测算期内，可能遭受的最大地震烈度，是 抗震设计的主要参考指标。
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。
出
μ
现
概
率
σσ
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
2.2 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成与危害
• 风是由于大气层的温度差、气压差等大气现象导致的空气流动现象。建筑 物会对风形成阻挡，因此风会对于建筑物形成反作用。
• 风是极其复杂的气流现象，是随机性的动荷载，巨大的风力作用会致使建 筑物水平侧移、振动甚至垮塌。
• 在风的作用下，建筑物会发生以下破坏： 1）主体结构变形导致内墙裂缝； 2）长时间的风振效应使结构受到往复应力作用而发生局部疲劳破坏； 3）外装饰，受风力作用而脱落； 4）轻屋面，受风的作用会像上浮起甚至破坏。
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，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。
是强弩之末，风力较小； • 云贵高原与西南地区，深入腹地，大气波动小，风力极小。
2.3.2 风荷载
风荷载的基本理论
气体的流动速度与压力成反比，迎风面受到压力作用，其他面由于风的流动 而受到吸力。
基本风压
基本风压是指某一地区，风力在迎风表面产生作用的标准值。 平坦空旷的地面，距地面10米高处，年最大风速发生时10分钟内的风速平均 值所形成的，并考虑该风速的历史重现期（30年为标准期限）而确定的迎风面 风力作用。
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；
• 一般按照建筑物的物理质量集中区域，形成地震荷载。多层建筑物每层形成相 应的侧向荷载。
• 考虑建筑物横向刚度相对较小，一般以横向为地震荷载演算方向。
F
=
a
多层建筑物每层形成的侧向荷载作用
2.3.1 地震作用
地震区域分布
• 全球主要地震活动带有三个： • 环太平洋地震带，是地震活动最强烈的地带，发生全球约80%的地震； • 欧亚地震带，占全球地震的15%。 • 海岭地震带：分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭。
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，确定特征荷载 Q =μ+1.645σ 该特征值被称为该荷载的标准值，记作Qk。
• 中国位于世界两大地震带—环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震活动频 度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。
• 我国的地震活动主要分布在五个地区： • 台湾省及其附近海域； • 西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部； • 西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓； • 华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中 部和渤海湾； • 东南沿海的广东、福建等地。
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
恒荷载特征值的确定比较简单，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 测算的方式确定某种荷载的特征值。
• 乙类：重要建筑物，如重点抗震城市的生命线工程与抗震救灾需 要的建筑；按基本烈度提高一度进行设防与相关构造。
• 丙类：甲、乙、丁类以外的一般建筑物；按基本烈度设防与进行 相关构造。
• 丁类：次要建筑物，地震破坏后果不会造成重大伤亡与较大经济 损失。按基本烈度降低一度进行设防与相关构造。
• 六度区内百万以上人口城市的高层建筑，按七度设防。
2.3.2 风荷载
风荷载计算公式：
ωk=βzμsμzω0
ωk :风荷载标准值 βz ：高度Z处的风振系数 μs ：建筑物对于风荷载的形体系数 μz ：风荷载的高度变化系数 ω0 ：建筑物所在地区的基本风压
• 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。横波是地震造成建
筑物破坏的主要原因——地震横波造成地表的往复运动，由于惯性作用，建筑 物与地表之间存在运动差（相对运动），因而形成建筑物的惯性力。
风的振动效应
阵风会产生强烈的风阵效应，并且具有 极大的不稳定性。 阵风会产生顺风的振动效应与侧风的振 动效应。
北
西
东
南
2.3.2 风荷载
城市中心区高层建筑的综合效应
常规理解，地面粗糙度大，风速减缓。这个概念仅在城市多为多层建筑或高层 建筑不多、分布不密集时是正确的。 随着城市中心区高层建筑大量增加、高度加大（多数在百米以上）、密度也随 之加大，在局部会由于过风面积狭小，形成风力急剧增加，而且这种风力增加 是不确定的。 西方国家已经开始对于城市中心商务高层建筑区域进行特征风的研究，并采用 航空技术，以风洞试验的方式对于区域模拟规划进行调整。
出
μ
现
概
率
σ σ 标准荷载值
μ +1.645σ 荷载值
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
• 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 要考虑的两种荷载因素，都属于特殊荷载与作用。
2.3.1 地震作用 2.3.2 风荷载
2.3.1 地震作用 地震与地震荷载的形成
效果，多数动荷载由重力与运动速度共同产生。
2.1 荷载及其分类 2.1.3 力学计算中荷载的简化 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。
分布荷载 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。
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和位移 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 与作用统称为荷载。
2.1 荷载及其分类 • 温度变化的变形作用
2.3.1 地震作用
建筑物的抗地震设计
建筑物的抗震设防标准 我国的抗震规范规定了建筑物的三个基本设防标准： 1. 小震不坏： • 在较基本烈度低1.5度的第一水准烈度的地震作用下，结构处于正常使用
阶段，材料受力处于弹性阶段。 2. 中震可修： • 在遭受基本烈度（第二水准烈度）的地震作用下，结构可能出现一定的
引入结构承载力抗震调整系数进行截面设计；其次，以同一抗震参数计 算结构弹性层间侧移角，使其不超限值，并采取相应的构造措施，满足 第二水准烈度要求。 2. 采用第三水准烈度为参数计算结构的弹塑性层间侧移角，使之小于规定 的限值，并采取相应的构造措施，满足第三水准烈度要求。 • 通常来讲，地震烈度低于六度时，不会对于永久性建筑物形成较大破坏。 • 因此，我国规范规定，以六度为建筑设计基本设防标准。
损坏，但加以修缮后可继续使用，材料受力处于塑性阶段，但被控制在 一定限度内，残余变形不大。 3. 大震不倒： • 在较基本烈度高 1 度的第三水准烈度作用下，结构出现严重破坏，但材 料的变形仍在控制范围内，不至于迅速倒塌，赢得撤离时间。
2.3.1 地震作用
建筑物的抗地震设计
• 两阶段设计原则 1. 首先，以第一水准烈度为参数计算地震效应，与风、重力进行组合，并
风玫瑰图
如图所表示的某一地区的冬季、夏季主导风向的图形。
2.3.2 风荷载
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。
结构的功能作用——抵抗自重的功能作用、承担外部重力的功能作用、 承担侧向力的功能作用、承担特殊力的功能作用
结构的构造组成——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。
2.3.1 地震作用
地震与地震荷载的形成
• 地球上的地震有强有弱。地震强度大小以震级与地震烈度衡量。 • 震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。 • 地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。对同一次地震，
在不同的地区，地震烈度大小是不一样的。
• 基本烈度，某一地区今后一定测算期内，可能遭受的最大地震烈度，是 抗震设计的主要参考指标。
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。
出
μ
现
概
率
σσ
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
2.2 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成与危害
• 风是由于大气层的温度差、气压差等大气现象导致的空气流动现象。建筑 物会对风形成阻挡，因此风会对于建筑物形成反作用。
• 风是极其复杂的气流现象，是随机性的动荷载，巨大的风力作用会致使建 筑物水平侧移、振动甚至垮塌。
• 在风的作用下，建筑物会发生以下破坏： 1）主体结构变形导致内墙裂缝； 2）长时间的风振效应使结构受到往复应力作用而发生局部疲劳破坏； 3）外装饰，受风力作用而脱落； 4）轻屋面，受风的作用会像上浮起甚至破坏。
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，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。
是强弩之末，风力较小； • 云贵高原与西南地区，深入腹地，大气波动小，风力极小。
2.3.2 风荷载
风荷载的基本理论
气体的流动速度与压力成反比，迎风面受到压力作用，其他面由于风的流动 而受到吸力。
基本风压
基本风压是指某一地区，风力在迎风表面产生作用的标准值。 平坦空旷的地面，距地面10米高处，年最大风速发生时10分钟内的风速平均 值所形成的，并考虑该风速的历史重现期（30年为标准期限）而确定的迎风面 风力作用。
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；
• 一般按照建筑物的物理质量集中区域，形成地震荷载。多层建筑物每层形成相 应的侧向荷载。
• 考虑建筑物横向刚度相对较小，一般以横向为地震荷载演算方向。
F
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a
多层建筑物每层形成的侧向荷载作用
2.3.1 地震作用
地震区域分布
• 全球主要地震活动带有三个： • 环太平洋地震带，是地震活动最强烈的地带，发生全球约80%的地震； • 欧亚地震带，占全球地震的15%。 • 海岭地震带：分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭。
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，确定特征荷载 Q =μ+1.645σ 该特征值被称为该荷载的标准值，记作Qk。
• 中国位于世界两大地震带—环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震活动频 度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。
• 我国的地震活动主要分布在五个地区： • 台湾省及其附近海域； • 西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部； • 西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓； • 华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中 部和渤海湾； • 东南沿海的广东、福建等地。
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
恒荷载特征值的确定比较简单，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 测算的方式确定某种荷载的特征值。
• 乙类：重要建筑物，如重点抗震城市的生命线工程与抗震救灾需 要的建筑；按基本烈度提高一度进行设防与相关构造。
• 丙类：甲、乙、丁类以外的一般建筑物；按基本烈度设防与进行 相关构造。
• 丁类：次要建筑物，地震破坏后果不会造成重大伤亡与较大经济 损失。按基本烈度降低一度进行设防与相关构造。
• 六度区内百万以上人口城市的高层建筑，按七度设防。
2.3.2 风荷载
风荷载计算公式：
ωk=βzμsμzω0
ωk :风荷载标准值 βz ：高度Z处的风振系数 μs ：建筑物对于风荷载的形体系数 μz ：风荷载的高度变化系数 ω0 ：建筑物所在地区的基本风压
• 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。横波是地震造成建
筑物破坏的主要原因——地震横波造成地表的往复运动，由于惯性作用，建筑 物与地表之间存在运动差（相对运动），因而形成建筑物的惯性力。
风的振动效应
阵风会产生强烈的风阵效应，并且具有 极大的不稳定性。 阵风会产生顺风的振动效应与侧风的振 动效应。
北
西
东
南
2.3.2 风荷载
城市中心区高层建筑的综合效应
常规理解，地面粗糙度大，风速减缓。这个概念仅在城市多为多层建筑或高层 建筑不多、分布不密集时是正确的。 随着城市中心区高层建筑大量增加、高度加大（多数在百米以上）、密度也随 之加大，在局部会由于过风面积狭小，形成风力急剧增加，而且这种风力增加 是不确定的。 西方国家已经开始对于城市中心商务高层建筑区域进行特征风的研究，并采用 航空技术，以风洞试验的方式对于区域模拟规划进行调整。
出
μ
现
概
率
σ σ 标准荷载值
μ +1.645σ 荷载值
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
• 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 要考虑的两种荷载因素，都属于特殊荷载与作用。
2.3.1 地震作用 2.3.2 风荷载
2.3.1 地震作用 地震与地震荷载的形成
效果，多数动荷载由重力与运动速度共同产生。
2.1 荷载及其分类 2.1.3 力学计算中荷载的简化 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。
分布荷载 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。
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和位移 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 与作用统称为荷载。
2.1 荷载及其分类 • 温度变化的变形作用
2.3.1 地震作用
建筑物的抗地震设计
建筑物的抗震设防标准 我国的抗震规范规定了建筑物的三个基本设防标准： 1. 小震不坏： • 在较基本烈度低1.5度的第一水准烈度的地震作用下，结构处于正常使用
阶段，材料受力处于弹性阶段。 2. 中震可修： • 在遭受基本烈度（第二水准烈度）的地震作用下，结构可能出现一定的
引入结构承载力抗震调整系数进行截面设计；其次，以同一抗震参数计 算结构弹性层间侧移角，使其不超限值，并采取相应的构造措施，满足 第二水准烈度要求。 2. 采用第三水准烈度为参数计算结构的弹塑性层间侧移角，使之小于规定 的限值，并采取相应的构造措施，满足第三水准烈度要求。 • 通常来讲，地震烈度低于六度时，不会对于永久性建筑物形成较大破坏。 • 因此，我国规范规定，以六度为建筑设计基本设防标准。
损坏，但加以修缮后可继续使用，材料受力处于塑性阶段，但被控制在 一定限度内，残余变形不大。 3. 大震不倒： • 在较基本烈度高 1 度的第三水准烈度作用下，结构出现严重破坏，但材 料的变形仍在控制范围内，不至于迅速倒塌，赢得撤离时间。
2.3.1 地震作用
建筑物的抗地震设计
• 两阶段设计原则 1. 首先，以第一水准烈度为参数计算地震效应，与风、重力进行组合，并
风玫瑰图
如图所表示的某一地区的冬季、夏季主导风向的图形。
2.3.2 风荷载