荷載的分類及代表值（課堂PPT）

1、12重重 點點 1、荷載分類；荷載代表值；、荷載分類；荷載代表值； 2、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)； 3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。難難 點點結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。3 一、設(shè)計基準(zhǔn)期 我國采用的設(shè)計基準(zhǔn)期一般為50年 二、設(shè)計使用年限 1、定義：在這一規(guī)定時期內(nèi)，房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護下，不需要大修就能按其預(yù)定目的使用。2.1 設(shè)計基準(zhǔn)期和設(shè)計使用年限設(shè)計基準(zhǔn)期和設(shè)計使用年限4表2-5結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限分類 設(shè)計使用年限分類 P105一、結(jié)構(gòu)的功能

2、要求一、結(jié)構(gòu)的功能要求 1 1）結(jié)構(gòu)的功能要求）結(jié)構(gòu)的功能要求 功能要求功能要求適用性適用性耐久性耐久性安全性安全性2.2 結(jié)構(gòu)的功能要求、作用和抗力結(jié)構(gòu)的功能要求、作用和抗力6 安全性安全性結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用的條件下，能結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用的條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計規(guī)定的偶然事件（如強承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計規(guī)定的偶然事件（如強烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發(fā)生時和發(fā)生后，仍能保持烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發(fā)生時和發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。連續(xù)倒塌。 適用性適用性結(jié)

3、構(gòu)在正常使用時具有良好的工作性能。結(jié)構(gòu)在正常使用時具有良好的工作性能。例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(chǎn)例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。生使使用者感到不安的裂縫寬度等。7耐久性耐久性結(jié)構(gòu)在正常維護條件下具有足夠的耐久結(jié)構(gòu)在正常維護條件下具有足夠的耐久性能，即在正常維護條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的性能，即在正常維護條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計使用年限。例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損設(shè)計使用年限。例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護層過薄或裂

4、縫過寬而銹蝕等。寬而銹蝕等。8二、二、 作用和作用效應(yīng)分類作用和作用效應(yīng)分類（一）作用、荷載、直接作用、間接作用（一）作用、荷載、直接作用、間接作用1. 作用：使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因。作用：使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因。2. 荷載：施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力。荷載：施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力。3. 直接作用：荷載屬于直接作用。直接作用：荷載屬于直接作用。4. 間接作用：除荷載以外的引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束間接作用：除荷載以外的引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。變形的原因。( (二二) ) 按隨時間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三按隨時間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三類

5、：類： 1.1.永久荷載永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載。隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。 92.2.可變荷載可變荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。3.3.偶然荷載偶然荷載在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大在結(jié)構(gòu)使用期間不一定

6、出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載。且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載。10荷載代表值荷載代表值荷載代表值荷載代表值定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于不同的荷載和不同的設(shè)計情況不同的荷載和不同的設(shè)計情況，應(yīng)應(yīng)賦予荷載不同的量值賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。，該量值即荷載代表值。1.1.荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定概具有一定概率的最大荷載值率的最大荷載值, ,它是荷載的基本代表值。它是荷載的基本代表值。設(shè)計基準(zhǔn)期設(shè)計基準(zhǔn)期為確定可變荷載代表值而選定的時間參為確定可變荷載代表值而

7、選定的時間參數(shù)，一般取為數(shù)，一般取為5050年。年。11（1 1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修，固定設(shè)備的重永久荷載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修，固定設(shè)備的重量。一般可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計量。一般可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體單位體積（或面積）積（或面積）的自重標(biāo)準(zhǔn)值確定。的自重標(biāo)準(zhǔn)值確定。對于自重變異性較大的材料，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)其對結(jié)構(gòu)對于自重變異性較大的材料，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)其對結(jié)構(gòu)有利或不利有利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。的情況，分別取其自重的下限值或上限值。 例例 取鋼筋混凝土單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為取鋼筋混凝土

8、單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為25 kN/m25 kN/m3 3，則，則截面尺寸為截面尺寸為200200500mm500mm的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值為值為0.20.20.50.525=2.5kN/m25=2.5kN/m。12（2 2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)按表永久值系數(shù)按表2-22-2采用。采用。 2. 2.可變荷載準(zhǔn)永久值可變荷載準(zhǔn)永久值定義：在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達到或超過的那部份荷載值定義：在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達到或超過的那部份荷載值（總的持續(xù)時間不

9、低于（總的持續(xù)時間不低于2525年），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。年），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為q qk k ，其中，其中k k為可變荷為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，載標(biāo)準(zhǔn)值，q q為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。q q值見表值見表 2-2 2-2 。133.3.可變荷載組合值可變荷載組合值定義：定義：兩種或兩種以上兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結(jié)可變荷載同時作用于結(jié)構(gòu)上時，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可構(gòu)上時，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的

10、荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。可變荷載組合值可表示為可變荷載組合值可表示為c ck k 。其中。其中c c 為為可變荷載組合值系數(shù)，其值按表可變荷載組合值系數(shù)，其值按表 2-2 2-2 查取。查取。144.4.可變荷載頻遇值可變荷載頻遇值定義：對可變荷載，在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其定義：對可變荷載，在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值（為規(guī)定頻率的荷載值（總的持續(xù)時間不低于總的持續(xù)時間不低于5050年年），稱為可變荷載頻遇值。），稱為可變荷載頻遇值?？勺兒奢d頻遇值可表示為可變荷

11、載頻遇值可表示為f fk k。其中。其中f f為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按表為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按表 2-2 2-2 查取。查取。152.3 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)及結(jié)構(gòu)功能函數(shù)結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)及結(jié)構(gòu)功能函數(shù)（一）結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)的概念（一）結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)的概念 P10P10整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過某一特定狀態(tài)就不能滿整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，足設(shè)計規(guī)定的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使

12、用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)16承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。承載能力極限狀態(tài)主要考慮關(guān)于承載能力極限狀態(tài)主要考慮關(guān)于結(jié)構(gòu)安全性結(jié)構(gòu)安全性的功能。的功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了承當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了承載能力極限狀態(tài)：載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度不夠而破壞不夠而破壞(疲勞破壞疲勞破壞)；整個結(jié)構(gòu)或衡結(jié)構(gòu)的一部分整個結(jié)構(gòu)或衡結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平（如傾覆等）；作

13、為剛體失去平（如傾覆等）；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如柱子被壓曲等）。（如柱子被壓曲等）。17正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)對應(yīng)于正常使用極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。這一狀態(tài)對應(yīng)于限值。這一狀態(tài)對應(yīng)于適用性或耐久性適用性或耐久性的功能。的功能。 當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)： 影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或外觀的變形； 影

14、響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）； 影響正常使用的振動；影響正常使用的振動； 影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。18（二）結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)（二）結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)結(jié)構(gòu)的工作性能可用下列結(jié)構(gòu)功能函數(shù)結(jié)構(gòu)的工作性能可用下列結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z來描述。來描述。 Z=R-S （2.1） 式中，式中，R-結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力，它與材料的力學(xué)指標(biāo)及材料用量有關(guān)；結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力，它與材料的力學(xué)指標(biāo)及材料用量有關(guān)； S-作用（荷載）效應(yīng)及其組合，它與作用的性質(zhì)有關(guān)。作用（荷載）效應(yīng)及其組合，它與作用的性質(zhì)有關(guān)。 R和和S均可視為隨機變量，均可視為隨機變量，Z為復(fù)合隨機變量，它們之間的運算規(guī)則為復(fù)合隨機變量，它們之間的運算規(guī)則應(yīng)按概率理論進行。應(yīng)按概率理論進行。 式（式（2.1）可以用來表示結(jié)構(gòu)的三種工作狀態(tài)。）可以用來表示結(jié)構(gòu)的三種工作狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)Z0時，結(jié)構(gòu)能完成預(yù)定的功