《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》課件全套 第1-9章 緒論；重力、側(cè)壓力；風(fēng)荷載- 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

第一章 緒論1、了解土木工程不同領(lǐng)域中荷載、作用的概念及類型。2、掌握按不同原則分類時(shí)作用的種類、各種作用的概念和基于分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的一般思路。3、熟悉我國(guó)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法所經(jīng)歷的階段、演變過(guò)程和不同工程結(jié)構(gòu)規(guī)范所采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法?！颈菊聦W(xué)習(xí)目標(biāo)】荷載與作用第一章 緒論直接作用直接以力的不同集結(jié)形式作用于結(jié)構(gòu)，也稱為荷載。作用能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)(

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等)的各種原因的總稱。荷載與作用第一章 緒論間接作用引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)、約束變形或外加變形（包括裂縫）的作用。作用能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)(

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等)的各種原因的總稱。荷載與作用第一章 緒論作用效應(yīng)作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力(

彎矩、剪力、扭矩、壓力、拉力等)

和變形(

撓度、扭轉(zhuǎn)、彎曲、拉伸、壓縮、裂縫等)。由直接作用（荷載）引起的，稱為荷載效應(yīng)。由間接作用引起的，稱為間接作用效應(yīng)?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔作用的分類第一章 緒論01永久作用：在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)作用值不隨時(shí)間變化，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)的并能趨于某個(gè)限值的作用?！S機(jī)變量概率模型結(jié)構(gòu)自重、土壓力、水位不變的水壓力、預(yù)加力、地基變形、鋼材焊接變形、混凝土收縮變形等。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔作用的分類第一章 緒論02可變作用：在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)其值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比，不可以忽略不計(jì)的作用?！S機(jī)過(guò)程概率模型樓/屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車(chē)荷載、流水壓力、溫度作用、汽車(chē)荷載等?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔作用的分類第一章 緒論03偶然作用：在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大，且持續(xù)時(shí)間很短的作用。地震作用、爆

炸

、

船

舶或

漂

流

物

的撞

擊

作

用

、火

災(zāi)

、

龍

卷風(fēng)等?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔作用的分類第一章 緒論01固定作用：在結(jié)構(gòu)上具有固定空間分布的作用。02自由作用：在結(jié)構(gòu)上給定的范圍內(nèi)具有任意空間分布的作用。工業(yè)與民用建筑樓面上的人群和家具荷載、吊車(chē)荷載等。結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重、工業(yè)與民用建筑樓面上的固定設(shè)備荷載等?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔作用的分類第一章 緒論0102動(dòng)態(tài)作用：使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計(jì)的作用。地震、吊車(chē)荷載、設(shè)備振動(dòng)、作用于高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔靜態(tài)作用：使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用。結(jié)構(gòu)自重、住宅與辦公樓的樓面活荷載等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第一章 緒論

理想彈性體，線彈性理論方法，算出結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力。任一點(diǎn)的應(yīng)力，不超過(guò)材料的容許應(yīng)力（由材料的屈服強(qiáng)度或極限強(qiáng)度除以安全系數(shù)而得）。簡(jiǎn)潔實(shí)用，偏于保守，無(wú)法考慮塑性性能。01《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔容許應(yīng)力法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第一章 緒論KS

R結(jié)構(gòu)構(gòu)件任意截面上荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效應(yīng)乘以安全系數(shù)應(yīng)等于或小于構(gòu)件截面的抗力。計(jì)算構(gòu)件效應(yīng)時(shí)，一般仍采用線彈性理論求解；計(jì)算構(gòu)件抗力時(shí)，考慮了材料的彈塑性性質(zhì)，合理利用材料的潛力。仍采用單一的、經(jīng)驗(yàn)的安全系數(shù)；只考慮承載力問(wèn)題。02《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔破壞階段法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第一章 緒論03極限狀態(tài)法極限狀態(tài)：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)可能的最小承載力不小于可能的最大外荷載所產(chǎn)生的截面內(nèi)力。正常使用極限狀態(tài)：對(duì)構(gòu)件的變形和裂縫的形成或開(kāi)裂程度的限制?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第一章 緒論視作用效應(yīng)和影響結(jié)構(gòu)抗力的主要因素為隨機(jī)變量,

由極限狀態(tài)建立功能函數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析確定的可靠概率來(lái)度量結(jié)構(gòu)可靠性。04《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第一章 緒論極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法破損階段法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法容許應(yīng)力法以彈性理論為基礎(chǔ)；各截面上的最大計(jì)算應(yīng)力不超過(guò)材料的容許應(yīng)力考慮結(jié)構(gòu)在材料破壞階段的工作狀態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)明確將結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)以概率理論為基礎(chǔ)，視作用效應(yīng)和影響結(jié)構(gòu)抗力的主要因素為隨機(jī)變量20世紀(jì)50年代中期1984

年正式頒布《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ

68-84）20世紀(jì)50年代初期《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法第一章 緒論建筑結(jié)構(gòu)：大部分采用近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。公路橋涵結(jié)構(gòu)：采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。鐵路工程結(jié)構(gòu)：現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法不一致，但以容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法為主。港口工程結(jié)構(gòu)：采用以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。水利水電工程結(jié)構(gòu)：采用以概率理論為基礎(chǔ)、以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力【本章學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握結(jié)構(gòu)自重和土的自重應(yīng)力的計(jì)算方法。2、熟悉屋面雪荷載和樓、屋面活荷載的分布規(guī)律，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)雪荷載和樓、屋面活荷載的計(jì)算方法。3、熟悉車(chē)輛荷載與人群荷載的類別、特點(diǎn)，掌握列車(chē)荷載、汽車(chē)荷載的計(jì)算方法和公路橋梁人群荷載、鐵路橋上人行道荷載取值方法。

4、了解土的側(cè)向壓力的分類及特點(diǎn)，掌握用朗肯土壓力理論及庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力的方法。5、熟悉靜水壓力與動(dòng)水壓力的概念及其計(jì)算方法：熟悉波浪與波浪荷載的分類，了解波浪荷載的計(jì)算方法；熟悉冰壓力概念及分類，了解冰壓力的計(jì)算方法。第二章 重力、側(cè)壓力重力——第i個(gè)基本構(gòu)件的體積，m3。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔Vi組成結(jié)構(gòu)的材料重量產(chǎn)生的重力——永久作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只需明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的尺寸和材料或組成結(jié)構(gòu)的G基i

本構(gòu)件單位體積的自重（或單位面積的自重），就可算出基本構(gòu)件的重量。Gi

ViiGi

——結(jié)構(gòu)中第i個(gè)基本構(gòu)件的自重，kN；

i

——第i個(gè)基本構(gòu)件的材料重度，kN/m3；第二章 重力、側(cè)壓力重力土是一種三相非連續(xù)介質(zhì)，由固體顆粒（固相）

、水（液相）和氣（氣相）組成，土中任意截面上都包括骨架和孔隙的面積。土的自重應(yīng)力——土的有效重力在土體中所引起的應(yīng)力。計(jì)算基本假定u 土體假設(shè)為均質(zhì)半無(wú)限體；u 土體在自重作用下無(wú)側(cè)向變形、剪切變形，只產(chǎn)生豎向變形。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力

cz《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

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zu對(duì)于均勻土層，在天然地面下任意深度z處水平面上的豎向自重應(yīng)力可用下式計(jì)算——計(jì)算深度，m。z

cz

——土的自重應(yīng)力，kN/m2；

——土的天然重度，kN/m3；第二章 重力、側(cè)壓力重力n《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔u當(dāng)?shù)鼗劣啥喑蓪油两M成時(shí)，天然地面下深度z處的豎向有效自重應(yīng)力的計(jì)算公式為

cz

1h1

2

h2

n

hn

i

hii

1n——天然地面到深度z處的土層數(shù)；hi——第i層土的厚度，m；

i——第i層土的天然重度。第二章 重力、側(cè)壓力重力，u若有地下水存在，則水位以下的土層由于受到水的浮力作用水位以下各層土的天然重度應(yīng)改取土的有效重度。u土的重力減去水的浮力，稱為土的有效重力，水下土單位體積的有效重力稱為土的有效重度（浮重度）：

sat

w《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力u若地下水位以下存在不透水層，則在不透水層頂面及層中浮力消失，

其自重應(yīng)力應(yīng)考慮全部上覆的水土總重。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力u

雪荷載是房屋屋面的主要荷載之一，屬于結(jié)構(gòu)上的可變荷載。在有雪地區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮雪荷載的作用。u

雪壓是指單位水平面積上的積雪重量，當(dāng)無(wú)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可采用積雪深度，按下式計(jì)算雪壓：s =hρ

g01《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔基本雪壓第二章 重力、側(cè)壓力重力u

基本雪壓——當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛嫔细鶕?jù)氣象記錄資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到的在結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大雪壓值。u

當(dāng)氣象臺(tái)（站）有雪壓記錄時(shí)，應(yīng)直接采用雪壓數(shù)據(jù)計(jì)算基本雪壓。我國(guó)按50年一遇重現(xiàn)期確定的基本雪壓分布圖參見(jiàn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB

50009-2012）附錄E。表1 我國(guó)主要地區(qū)的風(fēng)壓值及雪壓值01《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔基本雪壓第二章 重力、側(cè)壓力重力02屋面的雪壓基本雪壓是針對(duì)地面上的積雪荷載定義的，屋面的雪荷載由于風(fēng)向、屋面形式及屋面散熱等各種因素的影響，往往與地面雪荷載不同。u

風(fēng)對(duì)屋面積雪的影響蘇聯(lián)根據(jù)西伯利亞地區(qū)的屋面雪載的調(diào)查對(duì)屋面積雪分布系數(shù)

規(guī)定為《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力02《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔屋面的雪壓u

屋面坡度對(duì)積雪的影響屋面雪荷載隨屋面坡度的增加而減小，主要原因是風(fēng)的作用和雪滑移。當(dāng)屋面坡度大到某一角度時(shí)，積雪就會(huì)在屋面上產(chǎn)生滑移或滑落，坡度越大，滑落的雪越多。雙坡屋面可能形成一坡有雪，而另一坡的雪完全滑落的不平衡雪荷載情況。由于雪滑移導(dǎo)致滑落的雪堆積在與坡屋面鄰接的較低屋面上，而可能出現(xiàn)很大的局部堆積雪荷載。第二章 重力、側(cè)壓力重力02《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔屋面的雪壓u

屋面溫度對(duì)積雪的影響冬季采暖房屋的積雪一般比非采暖房屋少，這是因?yàn)槲菝嫔l(fā)的熱量使部分積雪融化，同時(shí)也使雪滑移容易發(fā)生。不連續(xù)加熱的屋面，加熱期間融化的雪在不加熱期間可能重新凍結(jié)，并且凍結(jié)的冰碴可能堵塞屋面排水，以致在屋面較低處結(jié)成較厚的冰層，產(chǎn)生附加荷載。第二章 重力、側(cè)壓力重力02《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔屋面的雪壓我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB

50009-2012）根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO

4355及國(guó)外相關(guān)資料，對(duì)屋面積雪分布僅概括地規(guī)定了10種類別的屋面形式的典型屋面積雪分布系數(shù)，見(jiàn)表2-3。第二章 重力、側(cè)壓力重力01列車(chē)荷載列車(chē)由機(jī)車(chē)和車(chē)輛組成。為規(guī)范計(jì)算，我國(guó)根據(jù)機(jī)車(chē)車(chē)輛軸重、軸距對(duì)橋梁不同影響及考慮車(chē)輛的發(fā)展趨勢(shì)，制定了《鐵路列車(chē)荷載圖式》(

TB/T

3466-2016)?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力02汽車(chē)荷載汽車(chē)荷載車(chē)道荷載均布荷載集中荷載按規(guī)定的計(jì)算圖式橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻壓力等的計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔車(chē)輛荷載（單車(chē)計(jì)算圖式）第二章 重力、側(cè)壓力重力《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2015)中將汽 車(chē)荷載分為公路-

Ⅰ級(jí)和公路-

Ⅱ級(jí)兩個(gè)等級(jí)。汽車(chē)荷載分級(jí)02汽車(chē)荷載《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力車(chē)道荷載《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG

D60-2015)規(guī)定，橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車(chē)道荷載，其計(jì)算圖示如圖

2-3

所示。02《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔汽車(chē)荷載第二章 重力、側(cè)壓力重力車(chē)輛荷載《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）規(guī)定橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車(chē)輛荷載，。車(chē)輛荷載的立面、平面尺寸(m):02汽車(chē)荷載《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，為取得主梁的最大受力，汽車(chē)荷載在橋面上需要偏心加載，其方法仍可由車(chē)輛荷載偏心加載確定，橫向分布系數(shù)依據(jù)設(shè)計(jì)車(chē)道數(shù)按下圖布置車(chē)輛荷載進(jìn)行計(jì)算。02《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔汽車(chē)荷載第二章 重力、側(cè)壓力重力02汽車(chē)荷載汽車(chē)荷載折減分為橫橋向多車(chē)道折減與大跨徑橋梁的縱橋向折減。橫橋向多車(chē)道折減——在橋梁多車(chē)道上行駛的汽車(chē)荷載使橋梁構(gòu)件的某一截面產(chǎn)生最大效應(yīng)時(shí)，其同時(shí)處于最不利位置的可能性顯然隨車(chē)道數(shù)的增加而減小，而橋梁設(shè)計(jì)時(shí)各個(gè)車(chē)道上的汽車(chē)荷載都是按最不利位置布置的，因此，計(jì)算結(jié)果應(yīng)根據(jù)上述可能性的大小進(jìn)行折減?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力02汽車(chē)荷載縱向折減——在汽車(chē)荷載的可靠性分析中，用于計(jì)算各類橋型結(jié)構(gòu)效應(yīng)的車(chē)隊(duì)，采用了自然堵塞時(shí)的車(chē)間間距；汽車(chē)荷載本身的重力，也采用了路上運(yùn)煤車(chē)或其他重車(chē)居多的調(diào)查資料。但是，在實(shí)際橋梁上通行的車(chē)輛不一定都能達(dá)到上述條件，特別是大跨徑的橋梁。當(dāng)為多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)按最大的計(jì)算跨徑考慮汽車(chē)荷載效應(yīng)的縱向折減?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力01《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔樓面活荷載房屋中生活或工作的人群、家具、用品、設(shè)施等產(chǎn)生的重力荷載。u 持久性（基本不變；家具、機(jī)器、設(shè)備、常住人員自重…）u 臨時(shí)性（偶然、短期；聚會(huì)的人群、維修時(shí)材料堆積…）考慮到樓面活荷載在樓面上位置的任意性，為工程設(shè)計(jì)應(yīng)用方便，將樓面活荷載處理為樓面均布荷載。u 均布活荷載的量值與建筑物的功能有關(guān)，如公共建筑的均布活荷載值一般比住宅、辦公樓的均布活荷載值大。第二章 重力、側(cè)壓力重力01樓面活荷載各個(gè)國(guó)家的生活、工作設(shè)施有差異，且設(shè)計(jì)的安全度水準(zhǔn)也不一樣，因此即使是同一功能的建筑物，不同國(guó)家關(guān)于樓面均布活荷載的取值也不盡相同?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力01樓面活荷載我國(guó)規(guī)范沿革《工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（TJ

9-74）修訂時(shí)，采用樓板內(nèi)彎矩等效的原則，將實(shí)際荷載換算為等效均布荷載并作了適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ

68-84）對(duì)荷載基本代表值的定義，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GBJ

9-87）中重新對(duì)住宅、辦公室和商店的樓面活荷載做了調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，并考慮荷載隨空間和時(shí)間的變異性，采用了適當(dāng)?shù)母怕式y(tǒng)計(jì)模型，直接以房間面積平均荷載來(lái)代替等效均布荷載?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力01樓面活荷載我國(guó)規(guī)范沿革《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB

50009-2001）（2006年版）認(rèn)為對(duì)于建設(shè)工程量比較大的住宅和辦公樓來(lái)說(shuō)，其統(tǒng)計(jì)的最大荷載值與國(guó)外相比明顯偏低，又鑒于民用建筑的樓面活荷載今后的變化趨勢(shì)難以預(yù)測(cè)，因此將樓面活荷載的最小值取為2.0

kN/m2?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB

50009-2012）對(duì)于不同類別的樓面均布活荷載，除調(diào)整和增加個(gè)別項(xiàng)目外，大部分的標(biāo)準(zhǔn)值仍保持原有水平?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力02屋面活荷載均布活荷載：房屋建筑的屋面水平投影面上的均布活荷載積灰荷載：冶金、鑄造、水泥等行業(yè)的建筑所特有的問(wèn)題u具有一定除塵設(shè)施和保證清灰制度的機(jī)械、冶金、水泥等的廠房屋面，其水平投影面上的屋面積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值可查看GB

50009-2012中的規(guī)定。u易于形成灰堆的屋面處，屋面積灰荷載的增大系數(shù)可參照雪荷載的屋面積雪分布系數(shù)的規(guī)定來(lái)確定。u對(duì)有雪地區(qū)，積灰荷載應(yīng)與雪荷載同時(shí)考慮?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力重力公路橋梁人群荷載：設(shè)有人行道的公路橋梁，在以汽車(chē)荷載計(jì)算內(nèi)力時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮人行道上人群荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力。鐵路橋梁上的人行道荷載：鐵路橋梁上的人行道只考慮巡道和維修人員通行，維修時(shí)放置的鋼軌、枕木、道碴等，故將人行道荷載列為其他可變荷載。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力概念：墻后填土自重或填土表面上荷載對(duì)墻產(chǎn)生的側(cè)向壓力。側(cè)向壓力的性質(zhì)和大小與墻身的位移、墻體材料、高度及結(jié)構(gòu)形式、墻后填土的性質(zhì)、填土表面的形狀，以及墻和地基之間的摩擦特性等因素有關(guān)?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力(a) (b) (c)分類原則：擋土墻與土的相對(duì)位移。a.

無(wú)位移（靜止）；

b. 同向位移（主動(dòng)）；c. 相向位移（被動(dòng)）。Ea

E0

Ep分類：靜止土壓力(E0

)

、主動(dòng)土壓力(Ea)和被動(dòng)土壓力(Ep

)《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力01靜止土壓力計(jì)算靜止土壓力與水平向自重應(yīng)力計(jì)算方法是相同的。自填土表面向下度深度z處的靜止土壓力強(qiáng)度為K0——靜止土壓力系數(shù)，可按（為土的內(nèi)摩擦角）計(jì)算；γ——墻后填土重度，地下水位以下采用有效重度。若取單位墻長(zhǎng)計(jì)算則：002E

1

H2KH

——擋土墻高度，m靜止土壓力的作用點(diǎn)距墻底H/3《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02朗肯土壓力理論基本假定：墻背垂直、光滑，填土表面水平并無(wú)限延伸。當(dāng)土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)土中任一點(diǎn)的最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力之間，滿足：2

1

3tan45

2c

tan 45

2

2

或2

3

1

tan45

2c

tan 45

2

2

(2-1)(2-2)《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力；γ

——墻后填土的重度，地下水位以下采用有效重度；c

——填土的粘聚力，kpa；對(duì)無(wú)粘性土，c=0；φ

——填土的內(nèi)摩擦角。(2-3)主動(dòng)土壓力計(jì)算當(dāng)墻后土體處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，墻后土體中自填土表面向下z深度處的豎向應(yīng)力 ，側(cè)向應(yīng)力 為最小主應(yīng)力，計(jì)算得：

a

zKa

2c KaKa——主動(dòng)土壓力系數(shù)，02朗肯土壓力理論《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力主動(dòng)土壓力計(jì)算對(duì)無(wú)粘性土，c=0，主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高成三角形分布，如圖b所示。取單位墻長(zhǎng)計(jì)算，總主動(dòng)土壓力為aa2E

1

H2K02朗肯土壓力理論Ea通過(guò)三角形形心，H/3作用點(diǎn)在距墻底處。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02朗肯土壓力理論主動(dòng)土壓力計(jì)算對(duì)粘性土，由式（2-3）知，主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括：a.土自重引起的土壓力b.由粘聚力引起的負(fù)側(cè)壓力如圖所示，ade部分是負(fù)側(cè)壓力，對(duì)墻背是拉力，通常認(rèn)為墻與土體間不能承受拉力，故黏性土的土壓力分布僅考慮三角形情abc部分的土壓力分布?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力0a2c

Kz

主動(dòng)土壓力計(jì)算圖中a點(diǎn)距填土表面的深度z0稱為臨界深度。在填土表面無(wú)荷載的條件下，令式(2-3)等于零，求得值z(mì)0為：

a

zKa

2c Ka取單位墻長(zhǎng)計(jì)算，總主動(dòng)土壓力為：a 0a a2E

1

H

z

HK

2c K

02朗肯土壓力理論《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力被動(dòng)土壓力計(jì)算當(dāng)墻后土體處于被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，最小主應(yīng)力為 。最大主應(yīng)力為σp，根據(jù)式（2-1）有：

p

zKp

2c Kp(2-4)p取單位墻長(zhǎng)計(jì)算，總被動(dòng)土壓力為2p

K

——被動(dòng)土壓力系數(shù)，K

tan45

2

p pp2E

1

H

2

K

2cH K(2-5)被動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)通過(guò)三角形或梯形壓力分布圖的形心。02朗肯土壓力理論《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算當(dāng)擋土墻后的填土面上有均布荷載作用時(shí)（下圖），常將均布荷載換算成當(dāng)量的土重，即將均布荷載用假想的土重代替。設(shè)當(dāng)量土層厚度為，則

h

q(2-6)q

——均布荷載強(qiáng)度，kN/m2；02朗肯土壓力理論γ——填土的重度，kN/m3。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算以A'B為墻背，按填土面無(wú)荷載情況計(jì)算土壓力。以無(wú)粘性土為例，在填土表面點(diǎn)土壓力強(qiáng)度為(2-7)

aA

hKa

qKa墻底點(diǎn)B的土壓力強(qiáng)度為

a

B

h

H

Ka

q

H

Ka壓力分布圖為梯形ABCD部分。(2-8)02朗肯土壓力理論作用點(diǎn)通過(guò)梯形形心?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02朗肯土壓力理論填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算u

當(dāng)填土表面上的均布荷載從墻背后某一距離開(kāi)始，如下圖。其土壓力計(jì)算步驟如下：過(guò)O點(diǎn)做OD，OE，

45

2D點(diǎn)上不受影響，E點(diǎn)下受均布荷載影響連接D、E之間土壓力墻背AB以上的土壓力為圖中陰影部分《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02朗肯土壓力理論填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算u

若地面上均布荷載在一定寬度范圍內(nèi)時(shí)如下圖。其土壓力計(jì)算步驟如下：過(guò)O及點(diǎn)O’作OD、OE，使OD//OED點(diǎn)上，E點(diǎn)下均不受荷載影響連接D、E之間土壓力墻背AB以上的土壓力為圖中陰影部分《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力重度相同的當(dāng)量土層h1

1來(lái)計(jì)算。

202朗肯土壓力理論墻后填土為成層土的土壓力計(jì)算墻后填土由性質(zhì)不同的土層組成時(shí)，土壓力將受到不同填土性質(zhì)的影響。計(jì)算土壓力時(shí)，可分成進(jìn)行計(jì)算：第一層土：土壓力按均質(zhì)土計(jì)算，土壓力的分布為圖中的abc部分（以無(wú)粘性土為例）；第二層土：只需將第一層土按重度換算成與第二層《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力w w 22P

1

h

2(2-9)02朗肯土壓力理論填土中有地下水的土壓力計(jì)算擋土墻后填土中有地下水時(shí)，地下水位以下填土重量應(yīng)采用有效重度（浮重度）

。對(duì)粘性填土，地下水將使c、φ值減小，從而使土壓力增大；同時(shí)，地下水對(duì)墻背產(chǎn)生靜水壓力作用。以無(wú)粘性土為例，土壓力分布圖中aced。靜水壓力cfe按下式計(jì)算《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力03庫(kù)倫土壓力理論基本假定擋土墻為剛性，墻后填土無(wú)粘性；當(dāng)墻身向前或向后移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生主動(dòng)或被動(dòng)土壓力的滑動(dòng)楔體，沿墻背和一個(gè)通過(guò)墻踵的平面發(fā)生滑動(dòng)；滑動(dòng)土楔體視為剛體?；纠碚摳鶕?jù)滑動(dòng)楔體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，按照靜力平衡條件，求解主動(dòng)或被動(dòng)土壓力。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力主動(dòng)土壓力計(jì)算取ABC為隔離體，進(jìn)行靜力平衡分析，得總主動(dòng)土壓力為：aa1212

H2

Kcos2

E

H

2

2sin

sin

cos2

cos

1

cos

cos

03庫(kù)倫土壓力理論Ka——主動(dòng)土壓力系數(shù)值；H——擋土墻高；α——墻背的傾斜角，俯斜時(shí)取正號(hào)，仰斜時(shí)取負(fù)號(hào)；β——墻后填土面的傾角；δ——墻背與填土之間摩擦角?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力主動(dòng)土壓力計(jì)算沿墻高z的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為σa2aad 1dz

z

K

dEa

zKdz

2a

強(qiáng)度：三角形分布；作用點(diǎn)：距墻底H/3；方向：與墻背法線夾角δ03庫(kù)倫土壓力理論《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力被動(dòng)土壓力計(jì)算如圖取ABC為隔離體，進(jìn)行靜力平衡分析，得總被動(dòng)土壓力為：pp1 122cos2

E

H

2

H

2K

2sin

sin

cos2

cos

1

cos

cos

03庫(kù)倫土壓力理論Kp——被動(dòng)土壓力系數(shù)。被動(dòng)土壓力強(qiáng)度：2ppd 1zKdz

dEp

z

K

dz

2p

注意：當(dāng)墻背豎直(α=0)、光滑(δ=0)及墻后填土表面水平(β=0)時(shí)，庫(kù)侖公式和朗肯公式是相同的?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力粘性土壓力計(jì)算方法：楔體試算法0a2c

Kz

當(dāng)擋土墻的位移比較大時(shí)，會(huì)使填土出現(xiàn)張拉裂縫，根據(jù)朗肯土壓力理論，張拉裂縫深度可按下式計(jì)算：03庫(kù)倫土壓力理論《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力a a03庫(kù)倫土壓力理論粘性土壓力計(jì)算首先，假定一滑動(dòng)面BD'，如圖a所示，作用于滑動(dòng)土楔A'BD'上的力有：土楔自重W；滑動(dòng)面BD‘上的反力R，與BD’面的法線夾角φ；BD‘面上的粘聚力

C

c

BD

，c為填土的粘聚力；

墻背與土接觸面A’B上的總粘《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔力

C

c

A

B

，ca為墻背與填土之間的粘聚力；

墻背對(duì)填土的反力E，與墻背法線方向的夾角為δ。第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力01靜水壓力靜水壓力：均勻液體作用于結(jié)構(gòu)物上的壓力，是個(gè)全方位的力，并均勻地施向結(jié)構(gòu)表面的各個(gè)部位。為確定靜水壓力，常將其成為垂直和水平分力。垂直分力等于圖(a)中abc和a'b'c'的“壓力體”體積的水重。單位厚度上的水壓力:W

w

dxdyγw——水的重度，kN/m3?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力01靜水壓力當(dāng)質(zhì)量力僅為重力時(shí)，在自由液面下作用在結(jié)構(gòu)物表面任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)為pA

whAhA——結(jié)構(gòu)物上的計(jì)算點(diǎn)在水面下的掩埋深度，m。如果液體不具有自由表面，而是在液體表面作用有壓強(qiáng)，依據(jù)帕斯卡定律，則液面下結(jié)構(gòu)物表面任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)為pA

p0

w

hA《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力01靜水壓力靜水壓力屬各向等壓力，水下結(jié)構(gòu)物受到的總水壓力與其埋深、形狀、計(jì)算方向等有關(guān)。對(duì)于結(jié)構(gòu)物表面法向靜水壓力，在受壓面為平面的情況下，水壓分布圖的外包線為直線（

圖a

）

；

當(dāng)受壓面為曲面時(shí)，曲面的長(zhǎng)度與水深不成直線函數(shù)關(guān)系，水壓力分布圖的外包線為曲線（圖b）。(a) (b)《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02動(dòng)水壓力——時(shí)段平均動(dòng)壓力，Pa。pd在水流過(guò)結(jié)構(gòu)物表面時(shí)，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生切應(yīng)力和正應(yīng)力。切應(yīng)力：在水高速流動(dòng)時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)，與水流的方向一致。正應(yīng)力：由于水的重量和水的流速方向發(fā)生改變而產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)物表面上的某點(diǎn)壓力為靜水壓力和動(dòng)水壓力之和：p

ps

pd瞬時(shí)動(dòng)水壓力為時(shí)段平均動(dòng)壓力和脈動(dòng)壓力之和:p

ps

pd

p

p

——脈動(dòng)壓力，Pa；《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02動(dòng)水壓力v2

pd

Cp

22v2

p

Cp——壓力系數(shù)，可按分析方法或用半經(jīng)驗(yàn)公式或直接由室內(nèi)試驗(yàn)確定；δ——脈動(dòng)系數(shù)；ρ——水的密度，kg/m3；ν——水的平均流速，m/s。平均動(dòng)壓力pd

和脈動(dòng)壓力

p

可以用流速來(lái)計(jì)算《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02動(dòng)水壓力橋墩上流水壓力標(biāo)準(zhǔn)值：

2Fw

kA

2gρ——水的密度，kg/m3；ν——水的平均流速，m/s；A——橋墩阻水面積，m2，計(jì)算至一般沖刷線處；g——重力加速度，g=9.81m/s2；k——橋墩形狀系數(shù)，方形橋墩取1.5，矩形橋墩取1.3，圓形橋墩取0.8，尖端形橋墩取0.7，圓端形橋墩取0.6。流水作用點(diǎn)在設(shè)計(jì)水位下0.3倍水深處。橋墩宜做成圓形、圓端形或尖端形，以減少流水壓力?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力01基本概念波浪荷載概念：在有波浪時(shí)，水對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的附加應(yīng)力稱為波浪壓力，又稱波浪荷載。幾何要素：波高h(yuǎn)，波長(zhǎng)λ，波浪中心線高出靜水面的高度h0。影響波浪的形狀和各參數(shù)值的因素:風(fēng)速ν，風(fēng)的持續(xù)時(shí)間t、水深H和吹程D。波發(fā)生的位置：表面波和內(nèi)波。分類水深：深水波、中水波和淺水波?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02波浪荷載的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)性計(jì)算，波高超過(guò)0.5m時(shí)考慮。與波浪特性，構(gòu)筑物的形式，受力特性等有關(guān)。直墻上的波浪荷載l

立波：只有上下振動(dòng)而沒(méi)有水平方向運(yùn)動(dòng)的波，Sainflow法，適用相對(duì)水深

H/λ

介于0.135～0.20之間，波陡 。l

近區(qū)破碎波：波浪在墻前半個(gè)波長(zhǎng)范圍外破碎。最大值出現(xiàn)在靜水面以上處1/3h1（h1為遠(yuǎn)區(qū)破碎波的波高）。l

遠(yuǎn)區(qū)破碎波：波浪在墻前半個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)破碎，Minikin法，最大壓強(qiáng)發(fā)生在靜水面，并由靜動(dòng)兩部分壓強(qiáng)組成?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02波浪荷載的計(jì)算圓柱體上的波浪荷載l《港口與航道水文規(guī)范》JTS

145-2015中一般規(guī)定圓柱的直徑D與波長(zhǎng)

之比，即

D

/

0.2

為臨界值，當(dāng)D

/

0.2

時(shí)，稱為小圓柱體；當(dāng)

D

/

0.2

時(shí)，稱為大圓柱體。l

小圓柱體：Morison的計(jì)算公式，Morison認(rèn)為在非恒定流中的圓柱體，受力由兩部分組成，即阻力和慣性力。l

大圓柱體：受力按照繞射理論確定。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力01凍土的基本概念概念：具有負(fù)溫度或零溫度，且含有冰的土分類l

多年凍土（或稱永凍土）：凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)兩年或兩年以上；l

季節(jié)凍土：地表層每年冬季凍結(jié)、夏季全部融化的土（巖）；l

瞬時(shí)凍土：冬季凍結(jié)狀態(tài)僅持續(xù)幾個(gè)小時(shí)至數(shù)日的土層。季節(jié)凍土與多年凍土季節(jié)融化層土，根據(jù)凍脹率的大小可分為不凍脹、弱凍脹、凍脹、強(qiáng)凍脹和特強(qiáng)凍脹五類?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02土的凍脹原理凍脹：土凍結(jié)過(guò)程中，土中水分凍結(jié)成冰，并形成冰層、冰透鏡體、多晶體冰晶等形式的冰侵入土體，引起土顆粒間的相對(duì)位移，使土體體積產(chǎn)生不同程度的擴(kuò)脹現(xiàn)象。土體凍脹特性取決于：含水量、負(fù)溫度值、土顆粒大小及土顆粒外形等因素。土體凍脹必備條件：具有凍脹敏感性的土、初始水分及外界水分的供給、適宜的凍結(jié)條件和時(shí)間。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮凍深的影響，我國(guó)的季節(jié)凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深線參見(jiàn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB

50007-2011）中附錄F?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力03凍脹力的分類與計(jì)算

切向凍脹力

法向凍脹力

水平凍脹力分類平行作用于基礎(chǔ)側(cè)表面，使基礎(chǔ)隨著土體的凍脹變形而受到向上的拔起力垂直作用于基礎(chǔ)底面，在土體凍結(jié)時(shí)，產(chǎn)生把基礎(chǔ)向上抬起的凍脹力垂直作用于基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物側(cè)表面，使基礎(chǔ)產(chǎn)生水平方向的位移計(jì)算平均單位切向凍脹力

d

相對(duì)平均單位切向凍脹力Tk以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)，缺乏資料時(shí)，查圖2-24通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，無(wú)條件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，其分布圖式可按圖2-25

選定分類：根據(jù)土體凍脹力對(duì)結(jié)構(gòu)物的不同作用方向和作用效果《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力01冰壓力的概念及分類概念：位于冰凌河流和水庫(kù)中的結(jié)構(gòu)物，由于冰層的作用對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生

一定的壓力，此壓力稱為冰壓力。冰荷載類型：l 河流流冰產(chǎn)生的沖擊動(dòng)壓力。l 冰堆整體推移的靜壓力。l 由于風(fēng)和水流作用于大面積冰層產(chǎn)生的靜壓力。l 冰履蓋層受溫度影響膨脹時(shí)產(chǎn)生的靜壓力。l 冰層因水位升降產(chǎn)生的豎向作用力?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02冰壓力的計(jì)算靜冰壓力在寒冷地區(qū)的冬季，水庫(kù)表面結(jié)冰，冰層厚度自數(shù)厘米至1米以上。當(dāng)氣溫升高時(shí)，冰層膨脹，對(duì)建筑物產(chǎn)生的壓力稱為靜冰壓力。靜冰壓力作用點(diǎn)在冰面以下1/3冰層厚處。將靜冰壓力乘以冰層厚，即為作用在單位長(zhǎng)度壩體上的冰壓力。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02冰壓力的計(jì)算動(dòng)冰壓力冰塊破裂后，受風(fēng)及流水的作用而飄流，冰塊撞擊到壩面時(shí)，將產(chǎn)生動(dòng)冰壓力。當(dāng)冰塊運(yùn)動(dòng)方向垂直于或接近垂直

于壩面時(shí)，動(dòng)冰壓力可按下面兩式計(jì)算，取其中的較小值：流冰作用于獨(dú)立的進(jìn)水塔、墩、柱上的冰壓力，也會(huì)對(duì)建、構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞作用?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第二章 重力、側(cè)壓力側(cè)壓力02冰壓力的計(jì)算極限冰荷載冰的破壞力取決于結(jié)構(gòu)物的形狀、氣溫及冰的抗壓極限強(qiáng)度等因素，可按下式計(jì)算P——極限冰壓力的合力，N；h——冰的厚度，m，等于頻率為1%的冬季冰的最大厚度的0.8倍；當(dāng)缺少足夠年代的觀測(cè)資料時(shí)，可采用由勘探確定的最大冰厚；m——結(jié)構(gòu)形狀系數(shù)：矩形1.0，半圓形0.9?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載【本章學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解風(fēng)的形成、兩類性質(zhì)的大風(fēng)、我國(guó)風(fēng)氣候總況和風(fēng)力等級(jí)的劃分原則及等級(jí)特征。2、了解風(fēng)壓定義與分類、風(fēng)壓與風(fēng)速的轉(zhuǎn)換關(guān)系，熟悉基本風(fēng)壓的定義，了解非標(biāo)準(zhǔn)條件與標(biāo)準(zhǔn)條件下的風(fēng)速或風(fēng)壓的換算關(guān)系。3、了解風(fēng)力分類和風(fēng)效應(yīng)的概念，熟悉順風(fēng)向平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng)、橫風(fēng)向風(fēng)振的概念和特點(diǎn)。4、掌握順風(fēng)向結(jié)構(gòu)平均風(fēng)效應(yīng)、脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)的計(jì)算方法，掌握順風(fēng)向結(jié)構(gòu)總風(fēng)效應(yīng)的計(jì)算方法。5、熟悉橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)計(jì)算方法與結(jié)構(gòu)總風(fēng)效應(yīng)計(jì)算方法，了解結(jié)構(gòu)馳振、顫振和抖振的概念與作用特點(diǎn)。第三章 風(fēng)荷載風(fēng)的有關(guān)知識(shí)風(fēng)是空氣相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)。它是空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動(dòng)而形成的。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)的有關(guān)知識(shí)臺(tái)風(fēng)：在近赤道地區(qū)海洋水面受日照影響較強(qiáng)烈，熱而濕的水汽上升，形成龐大的水汽柱，熱低壓區(qū)和穩(wěn)定的高壓區(qū)之間將產(chǎn)生空氣流動(dòng)，由平衡產(chǎn)生的相互補(bǔ)充的力使之呈螺旋狀流動(dòng)，這就是熱帶氣旋。臺(tái)風(fēng)是熱帶氣旋能量逐漸增強(qiáng)的結(jié)果。季風(fēng)：季節(jié)性的風(fēng)。地球表面有大陸和海洋兩種地表情況，太陽(yáng)的輻射熱對(duì)這兩種地表所引起的反應(yīng)不同。這種風(fēng)受季節(jié)影響較大，故稱為季風(fēng)?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)的有關(guān)知識(shí)在我國(guó)東南沿海及島嶼地區(qū)，對(duì)建、構(gòu)筑物影響最大的風(fēng)是臺(tái)風(fēng)；在內(nèi)陸地區(qū)，對(duì)建、構(gòu)筑物影響最大的風(fēng)則是季風(fēng)。我國(guó)風(fēng)氣候總體情況如下：l臺(tái)灣、海南和南海諸島：最大風(fēng)壓區(qū)。l

東南沿海地區(qū)：我國(guó)大陸的大風(fēng)壓區(qū)。l

東北、華北和西北地區(qū)：我國(guó)大陸的次大風(fēng)壓區(qū)。l

青藏高原：較大風(fēng)壓區(qū)。l

長(zhǎng)江中下游、黃河中下游地區(qū)：小風(fēng)壓區(qū)。l

云貴高原和四川盆地：最小風(fēng)壓區(qū)。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)的有關(guān)知識(shí)風(fēng)級(jí)：表示風(fēng)的大小或強(qiáng)弱的指標(biāo)，分13個(gè)等級(jí)，從0～12級(jí)，風(fēng)速越大，風(fēng)級(jí)也越大。?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓伯努力方程（用能量表達(dá)的運(yùn)動(dòng)方程）為21mv2

V

Cam

——

空氣流體質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，m=ρV，ρ為空氣質(zhì)量密度；

——

空氣運(yùn)動(dòng)的速度；ωa

——單位面積上的靜壓力；V ——空氣質(zhì)點(diǎn)的體積；C ——

常數(shù)?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓2兩邊同除以V，得：12

v

Ca 1212

vm a稱為動(dòng)壓，C1=C/V。單位面積上的最大壓力強(qiáng)度，即工程計(jì)算所需要的風(fēng)壓ωρ——為空氣密度（

/

g

，

γ為空氣重度，

g為重力加速度），有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)所在地的海拔高度近似估算，也可根據(jù)下式進(jìn)行直接計(jì)算?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓基本風(fēng)壓 標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的風(fēng)壓稱之為基本風(fēng)壓。u 標(biāo)準(zhǔn)高度：

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定以10m高為標(biāo)準(zhǔn)高度，并定義標(biāo)準(zhǔn)高度處的最大風(fēng)速為基本風(fēng)速u(mài) 標(biāo)準(zhǔn)地貌：空曠平坦地貌u 風(fēng)速時(shí)距：《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定基本風(fēng)速的時(shí)距為10min《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓u 最大風(fēng)速樣本時(shí)間：取1年作為統(tǒng)計(jì)最大風(fēng)速的樣本時(shí)間u 基本風(fēng)速的重現(xiàn)期T0

: 50年（建筑）、100年（橋梁）年最大風(fēng)速為隨機(jī)變量，概率分布符合極值I型分布《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓非標(biāo)準(zhǔn)高度換算l

風(fēng)速換算svv

z

α

z

s

、zs——標(biāo)準(zhǔn)高度處的平均風(fēng)速和高度；α——與地貌或地面粗糙度有關(guān)的指數(shù)，地面粗糙程度越大，越大。

、z——任一點(diǎn)的平均風(fēng)速和高度；

s《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓非標(biāo)準(zhǔn)高度換算l

風(fēng)壓換算2sa0

a2vzv

z

z

2

s

s

ωa(z)——空曠平坦地貌條件下，高度z處的風(fēng)壓；ω0a——空曠平坦地貌條件下，標(biāo)準(zhǔn)高度z處的風(fēng)壓；αs——空曠平坦地貌條件下的地面粗糙程度指數(shù)?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓

H

H

H

s

H

s

а

аv0s

Ts

v0а

Tа

v0а

v0s

Ts

Tа

zs

za

zs

za

s代表標(biāo)準(zhǔn)地貌，a代表另一地貌；HT

——梯度風(fēng)高度。

H

2

s

H

2

а

0а

0

Ts

Tа

zs

za

非標(biāo)準(zhǔn)地貌的換算在同一大氣環(huán)境中各類地貌梯度風(fēng)速應(yīng)相同，則有：或?qū)τ谌我獾孛驳幕撅L(fēng)壓 與標(biāo)準(zhǔn)地貌的基本風(fēng)壓的關(guān)系為：《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載風(fēng)壓不同時(shí)距的換算 統(tǒng)計(jì)而來(lái)，如表所示。不同重現(xiàn)期的換算當(dāng)要求的結(jié)構(gòu)可靠度不同時(shí)，就有可能采用不同重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓。對(duì)于任意重現(xiàn)期R的取值，可根據(jù)10年和100年的基本風(fēng)壓值按下式確定、 ——分別為重現(xiàn)期10年、100年的基本風(fēng)壓值《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念u 結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力

：順風(fēng)向力、橫風(fēng)向力、扭力矩u 結(jié)構(gòu)的風(fēng)效應(yīng)：由風(fēng)力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)位移、速度、加速度、扭轉(zhuǎn)響應(yīng)《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念平均風(fēng)：作用效應(yīng)與靜力相近，認(rèn)為其相當(dāng)于靜力（穩(wěn)定風(fēng)載）脈動(dòng)風(fēng)：按隨機(jī)動(dòng)力荷載來(lái)考慮（脈動(dòng)風(fēng)載）《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念對(duì)于一些細(xì)長(zhǎng)的柔性結(jié)構(gòu)，雖然最大水平風(fēng)力或位移出現(xiàn)在順風(fēng)方向，但引起人可感覺(jué)的運(yùn)動(dòng)，甚至不舒服的最大加速度可能發(fā)生在垂直于風(fēng)的方向，即橫風(fēng)向。風(fēng)振：橫向風(fēng)力由于不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力特性，產(chǎn)生的很大的動(dòng)力效應(yīng)。影響因素：橫風(fēng)向風(fēng)振與結(jié)構(gòu)截面形式和雷諾數(shù)的有關(guān)。在空氣流動(dòng)中，對(duì)流體質(zhì)點(diǎn)起著重要作用的是慣性力和粘性力。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，給出了以慣性力與粘性力之比為參數(shù)的動(dòng)力相似定律，該參數(shù)被命名為雷諾數(shù)。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念雷諾數(shù)Re

69000vB Re

69000vD或

——來(lái)流風(fēng)平均速度，m/s；B——垂直于風(fēng)速方向物體截面的最大尺寸，m；D——圓截面物體的截面直徑，m。亞臨界范圍，3

102

Re

3.0

105

，可能發(fā)生橫風(fēng)向共振；超臨界范圍，3.0

105

Re

3.5

106

，不會(huì)產(chǎn)生共振響應(yīng)；ü

跨臨界范圍，Re

3.5

106，發(fā)生橫風(fēng)向風(fēng)振?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)s

風(fēng)荷載體型系數(shù)

μs實(shí)際建、構(gòu)筑物不能完全阻止空氣的流動(dòng)，而是氣流經(jīng)某種方式從其表面繞過(guò)。因此定義風(fēng)荷載體型系數(shù)如下：

實(shí)際計(jì)算ω實(shí)際

——風(fēng)在建、構(gòu)筑物表面引起的實(shí)際壓力或吸力它描述的是建、構(gòu)筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力的分布規(guī)律，主要與建、構(gòu)筑物的體型和尺度有關(guān)，也與周?chē)h(huán)境和地面粗糙度有關(guān)。一般由試驗(yàn)確定?？s小比例進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，或者實(shí)際測(cè)量風(fēng)壓分布?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)

а0z

z

z

計(jì)算可得：

H

2

s

H

2

а

z

2

а

z

z

Ts

Tа

zs

za

za

在確定了梯度風(fēng)高度和粗糙度指數(shù)后，便可求得風(fēng)壓高度變化系數(shù)。風(fēng)壓高度變化系數(shù)

μz地面越高，風(fēng)速越大，風(fēng)壓越大。設(shè)任意粗糙度任意高度處的風(fēng)壓為ωa(z)，將它與標(biāo)準(zhǔn)粗糙度下標(biāo)準(zhǔn)高度（一般為10m）處的基本風(fēng)壓之比定義為風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)平均風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)的等效靜風(fēng)壓平均風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用可等效為靜力荷載

z

zs

z

0

z

《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔——等效靜風(fēng)壓。第三章 風(fēng)荷載順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)需按隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行分析。平均風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)的等效靜風(fēng)壓一維連續(xù)彈性體系在水平脈動(dòng)風(fēng)（設(shè)為y方向）作用下體系的運(yùn)動(dòng)方程為通過(guò)求解后，乘以保證系數(shù)后可得風(fēng)振設(shè)計(jì)位移《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)脈動(dòng)風(fēng)下等效風(fēng)作用力結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論知，等效風(fēng)作用力可按下式計(jì)算其中 為順風(fēng)向一階廣義位移均方根，可按下式計(jì)算于是，可得《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)振型系數(shù)（1）以彎曲變形為主的高聳構(gòu)筑物，可采用下式（2）對(duì)高層建筑，當(dāng)以剪力墻的工作性能為主時(shí)，可按彎剪型考慮，采用下式（3）對(duì)低層建筑物，以剪切變形為主的可用下式《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順鳳向風(fēng)荷載：平均風(fēng)荷載+脈動(dòng)風(fēng)荷載β(z)——風(fēng)振系數(shù)，可按下式計(jì)算《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向力PD、橫風(fēng)向力PL以及扭力矩PMDD

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1

v2

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1

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2DM《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔M

2P

1

v2

DD——結(jié)構(gòu)的截面尺寸，取為垂直于風(fēng)向的最大尺寸；μD——順風(fēng)向風(fēng)力系數(shù)，為迎風(fēng)面和背風(fēng)面風(fēng)荷載體型系數(shù)的總和；μM、μL——分別為橫風(fēng)向風(fēng)力和扭轉(zhuǎn)力系數(shù)。第三章 風(fēng)荷載橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)對(duì)較高的建筑物，沿高度方向結(jié)構(gòu)橫向?qū)⑹艿饺N不同性質(zhì)的橫風(fēng)向風(fēng)作用力，如下圖所示。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)一般情況下橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)可以忽略，但是當(dāng)橫風(fēng)向風(fēng)作用能夠引起結(jié)構(gòu)的共振效應(yīng)時(shí)，橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)不能忽略，有時(shí)橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)甚至對(duì)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)起控制作用。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB

50009—2012）規(guī)定按照三種不同雷諾數(shù)Re

的情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)振（旋渦脫落）的校核。l 當(dāng)

Re﹤3.0×105且結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速vH

大于臨界風(fēng)速vcr時(shí)，可發(fā)生亞臨界的微風(fēng)共振。l 當(dāng)3.0×105≤

<3.5×106時(shí)，則發(fā)生超臨界范圍的風(fēng)振，可不作處理；l 當(dāng)

≥3.5×106且結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速vH的1.2倍大于臨界風(fēng)速vcr時(shí)，可發(fā)生跨臨界的強(qiáng)風(fēng)共振，此時(shí)應(yīng)考慮橫風(fēng)向風(fēng)振的等效風(fēng)荷載?！逗奢d與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向共振時(shí)，需將結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)SC與順風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)SA、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)ST疊加。結(jié)構(gòu)總風(fēng)效應(yīng)S應(yīng)取三種工況下結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的最大值，即S1——順風(fēng)向風(fēng)荷載為主的工況下結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)。S2——橫風(fēng)向風(fēng)荷載為主的工況下結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)。S3——考慮扭轉(zhuǎn)風(fēng)振的工況下結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)。《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》第3版,高等教育出版社,白國(guó)良主編

劉明副主編;課件制作:劉瀚卿,白國(guó)良,丁怡潔第三章 風(fēng)荷載橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效