《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》

荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課程框架說明1.典型建筑工程圖示法國的埃菲爾鐵塔迪拜塔160層，總高828米，比臺(tái)北101高出320米。迪拜塔由韓國三星公司負(fù)責(zé)營造，2004年9月21日開始動(dòng)工，2010年1月4日竣工啟用，同時(shí)正式更名哈利法塔。美國胡佛水壩

塞金納特伯橋（SalginatobelBridge），瑞士工程師R.Maillart于1930年設(shè)計(jì)。

建筑師們說：“在橋上漫步是一種真正的精神上的享受。你和高山、白云、藍(lán)天那么靠近，它構(gòu)成了阿爾卑斯山的一幅美妙的風(fēng)景畫”?！斑@是真正的藝術(shù)和橋梁結(jié)合的精品”。美國舊金山的金門大橋，瑞士工程師O.Ammann于1937年設(shè)計(jì)。

“它造型優(yōu)美，比例協(xié)調(diào)，是橋梁工程的一顆明珠，以致于本世紀(jì)的設(shè)計(jì)師們已無法超越了。”瑞士的Sunnilberg橋，C.Menn于1997年設(shè)計(jì)。西班牙塞維利亞阿拉米羅大橋（AlamilloBridge），圣地亞哥·卡拉特拉瓦（SantiagoCalatrava

）于1992年設(shè)計(jì)。京珠高速公路洋碰隧道2.若干建筑工程作用、荷載示例（1）風(fēng)荷載：塔科馬吊橋坍塌臺(tái)風(fēng)莫拉克襲擊臺(tái)灣（2）地震作用智利大地震（3）上海蓮花河畔景苑建筑工程事故南北兩排房子間的基坑（地下車庫）南北兩排房子間的基坑（地下車庫）3.本課程的主要內(nèi)容（1）建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件或體系各種作用和荷載的確定以及計(jì)算方法；（2）結(jié)構(gòu)桿件或體系設(shè)計(jì)值中作用和荷載的組合方法，抗力值的確定考慮的隨機(jī)因素。

第一章荷載與作用

內(nèi)容提要一、結(jié)構(gòu)上的作用及其分類

1、“結(jié)構(gòu)上的作用”的定義

2、“結(jié)構(gòu)上的作用”的分類二、荷載分類一、結(jié)構(gòu)上的作用及其分類

1、“結(jié)構(gòu)上的作用”的定義施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因（地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化、焊接等）的總稱

施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力

直接作用（荷載）引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因

間接作用2、“結(jié)構(gòu)上的作用”的分類按隨時(shí)間的變異分類

永久作用在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間而變化，或其變化值與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的作用【例如】結(jié)構(gòu)自重，土壓力、預(yù)加力、基礎(chǔ)沉降、焊接、水的浮力、混凝土收縮及徐變作用等

可變作用在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間而變化，且其變化值與平均值相比不可以忽略不計(jì)的作用【例如】安裝荷載、樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、汽車荷載、汽車離心力、汽車制動(dòng)力、流水壓力、冰壓力、溫度作用等

偶然作用在結(jié)構(gòu)使用期間，不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間較短的作用【例如】

地震作用（地震力和地震加速度等）、爆炸、船舶或漂流物的撞擊作用、汽車撞擊作用等

【思考題】水壓力屬于何種作用？按隨空間位置的變異分類

固定作用在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分布

【例如】工業(yè)與民用建筑樓面上的固定設(shè)備荷載、結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重等

可動(dòng)作用在結(jié)構(gòu)空間位置上的一定范圍內(nèi)可以任意分布【例如】工業(yè)與民用建筑樓面上的人員荷載、吊車荷載等按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類

靜態(tài)作用不使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生加速度，或產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)

【例如】結(jié)構(gòu)自重、住宅與辦公樓的樓面活荷載等

動(dòng)態(tài)作用使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度

【例如】地震、吊車荷載、設(shè)備振動(dòng)、作用于高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等二、荷載分類按作用時(shí)間的長短和性質(zhì)

永久荷載在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間而變化，或雖有變化，但變化不大，且其變化值與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。恒載

可變荷載在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間而變化，且其變化值與平均值相比不可以忽略不計(jì)的荷載?；钶d

偶然荷載在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大，作用時(shí)間則較短的荷載。永久荷載（恒載）【例如】

結(jié)構(gòu)自重，土壓力、預(yù)應(yīng)力等

可變荷載（活載）【例如】

樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等

偶然荷載

【例如】

爆炸力、撞擊力等三、荷載代表值

荷載代表值是指設(shè)計(jì)中用以驗(yàn)算極限狀態(tài)所采用的荷載量值，如標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)不同荷載應(yīng)采用不同的代表值。永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值;偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點(diǎn)確定其代表值。

1.荷載標(biāo)準(zhǔn)值

荷載標(biāo)準(zhǔn)值是GB50009-2001規(guī)定的荷載基木代表值，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值。由于最大荷載值是隨機(jī)變量，因此，原則上應(yīng)由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期荷載最大值概率分布的某一分位數(shù)來確定。但是，有些荷載并不具備充分的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，只能根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)確定。

2.荷載組合值

荷載組合值是對(duì)可變荷載而言的，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載時(shí)，承載能力極限狀態(tài)按基木組合設(shè)計(jì)及正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)所采用的荷載代表值。當(dāng)兩種或兩種以上可變荷載在結(jié)構(gòu)上同時(shí)作用時(shí)，由于所有荷載同時(shí)達(dá)到其單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)可能達(dá)到的最大值的概率極小，因此，除主導(dǎo)荷載(產(chǎn)生最大荷載效應(yīng)的荷載)仍可以用其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值外，其他伴隨荷載均取小于其標(biāo)準(zhǔn)值的組合值為荷載代表值。

3.荷載準(zhǔn)永久值

荷載準(zhǔn)永久值也是對(duì)可變荷載而言的，是指可變荷載中活動(dòng)相對(duì)較小的部分，在規(guī)定的時(shí)一間內(nèi)具有較長的總持續(xù)期，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響?yīng)q如永久荷載。荷載準(zhǔn)永久值主要用于正常使用極限狀態(tài)的長期效應(yīng)組合，其值與可變荷載出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)一間長短有關(guān)。

4.荷載頻遇值

荷載準(zhǔn)永久值同樣是對(duì)可變荷載而言的，是指可變荷載在結(jié)構(gòu)上頻繁出現(xiàn)且量值較大的值，主要用于荷載短期效應(yīng)組合中。可變荷載頻遇值可以通過乘以頻遇值系數(shù)得到，頻遇值系數(shù)通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)綜合分析后確定。胡佛水壩

從拉斯維加斯前往科咯羅多拉大峽谷必須通過胡佛水壩，胡佛水壩工程龐大，在世界水利工程行列中占有重要的地位。胡佛水壩的建造耗費(fèi)了大量資金，動(dòng)員了大批入力，