荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法(已修改)
2025-01-20 15:36 本頁面
【正文】 第 2章 重力負(fù)荷 第 2章 重 力 荷 載 返回總目錄 第 2章 重力負(fù)荷 ?結(jié) 構(gòu) 自 重 ?工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理論演變簡況 ?土的自重應(yīng)力 ?雪荷載 ?車 輛 荷 載 ?人 群 荷 載 ?吊 車 荷 載 ? 樓面和屋面活荷載 ?思考題 本章內(nèi)容 第 2章 重力負(fù)荷 結(jié) 構(gòu) 自 重 結(jié)構(gòu)的自重是由地球引力產(chǎn)生的組合結(jié)構(gòu)的材料重力，一般而言，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的材料種類、材料體積和材料容重計算結(jié)構(gòu)自重 (式 21)。結(jié)構(gòu)自重一般按照均勻分布的原則計算，在施工階段，構(gòu)件在吊裝運輸或懸臂施工時引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，有可能大于正常設(shè)計荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，因此，在施工階段演算構(gòu)件的強度和穩(wěn)定時，構(gòu)件重力應(yīng)乘以適當(dāng)?shù)膭恿ο禂?shù)。 (21) 式中， —— 構(gòu)件的自重 (kN)； —— 構(gòu)件材料的容重 (kN/m3)； —— 構(gòu)件的體積，一般按照設(shè)計尺寸確定 (m3)。 式 (21)適用于一般建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)及地下結(jié)構(gòu)等各構(gòu)件自重的計算，但要注意土木工程中結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的材料容重可能不同，計算結(jié)構(gòu)自重時可將結(jié)構(gòu)人為地劃分為許多基本構(gòu)件，然后疊加即得到結(jié)構(gòu)總自重 (式 22)。 (22) 式中， G—— 結(jié)構(gòu)總自重 (kN)； n—— 組成結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件數(shù)； —— 第 i個基本構(gòu)件的重度 (kN/m3)； Vi—— 第 i個基本構(gòu)件的體積 (m3)。 kGV??kGV?1niiiGV????ir第 2章 重力負(fù)荷 土的自重應(yīng)力 土是由土顆粒、水和氣所組成的三相非連續(xù)介質(zhì)。若把土體簡化為連續(xù)體，則應(yīng)用連續(xù)介質(zhì)力學(xué) (例如彈性力學(xué) )來研究土中應(yīng)力的分布。在計算土中應(yīng)力時，通常將土體視為均勻連續(xù)的彈性介質(zhì)。若土層天然重度為 ，在深度 z處 aa水平面 (圖 (a))，土體因自身重量產(chǎn)生的豎向應(yīng)力可取該截面上單位面積的土柱體的重力，即： 可見自重應(yīng)力 沿水平面均勻分布，且與 z成正比，即隨深度按直線規(guī)律增加，如圖(b)所示。 cz z???(a)任意深度水平截面上的土自重應(yīng)力 (b)自重應(yīng)力呈線性增加 圖 均質(zhì)土中豎向自重應(yīng)力 第 2章 重力負(fù)荷 一般情況下，地基土由不同重度的土層所組成。如圖 ，天然地面下深度 z范圍內(nèi)各層土的厚度自上而下分別為 h1， h2， … ， hi， … ， hn，則多層土深度 z處的豎直有效自重應(yīng)力的計算公式為： (24) 式中， n—— 從天然地面起到深度 z處的土層數(shù)； hi—— 第 i層土的厚度 (m)； —— 第 i層土的天然重度 (kN/m3 )；若土層位于地下水位以下，由于受到水的浮力作用，單位體積中，土顆粒所受的重力扣除浮力后的重度稱為土的有效重度 ，即： (25) 為水的重度，一般取值為 10kN/m3，這時計算土的自重應(yīng)力應(yīng)取土的有效重度 代替天然重度 。 1 1 2 2 1nc z n n i iih h h h? ? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ?圖 均質(zhì)土中豎向自重應(yīng)力 i?ii ?? ? ?????? i??i? 11?h 1 1 2 2???hh 1 1 2 2 3 3? ? ? ???h h h 1 1 2 2 3 3 4 4? ? ? ???? ? ?h h h h 1? 2? 33 ??? 44 ??? 天然地面 地 下水位 面 不透水層面 h 1 h 2 h 3 h 4 cz? cz?線 第 2章 重力負(fù)荷 一、基本雪壓 1. 基本雪壓的取值原則 根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_ (站 )觀察并收集的每年最大雪壓，經(jīng)統(tǒng)計得出的 50年一遇的最大雪壓 (重現(xiàn)期為 50年的最大雪壓 )，即為當(dāng)?shù)氐幕狙骸Ｔ诖_定雪壓時，觀察并收集雪壓的場地應(yīng)符合下列要求。 (1) 觀察場地周圍的地形為空曠平坦。 (2) 積雪的分布保持均勻。 (3) 設(shè)計項目地點應(yīng)在觀察場地的范圍內(nèi)，或它們具有相同的地形。 雪壓是指單位水平面積上的雪重，決定雪壓值大小的是積雪深度與積雪密度，因此年最大雪壓 S(kN/m2)可按下式確定： (26) 式中， h—— 年最大積雪深度，指從積雪表面到地面的垂直深度 (m)。以每年 7 月份 至次年 6月份間的最大積雪深度確定； —— 積雪密度 (t/m3)； —— 重力加速度 ()。 雪 荷 載 S h g???g第 2章 重力負(fù)荷 為了滿足實際工程中某些情況下需要的不是重現(xiàn)期為 50年的雪壓數(shù)據(jù)要求，在《 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 》 (GB 50009— 2022)附錄 D中對部分城市給出重現(xiàn)期為 10年、 50年和 100年的雪壓數(shù)據(jù)。已知重現(xiàn)期為 10年及 100年的雪壓時，求當(dāng)重現(xiàn)期為 R年時的相應(yīng)雪壓值時可按下式確定： (27) 式中， —— 重現(xiàn)期為 R年的雪壓值 (kN/m2)； —— 重現(xiàn)期 10年的雪壓值 (kN/m2)； —— 重現(xiàn)期為 100年的雪壓值 (kN/m2)。 雪 荷 載 1 0 1 0 0 1 0( ) ( l n / l n 1 0 1 )RS h g X X X X R?? ? ? ? ?RXRX10X100X第 2章 重力負(fù)荷 (1) 新疆北部是我國突出的雪壓高值區(qū)。 (2) 東北地區(qū)由于氣旋活動頻繁，并有山脈對氣流起抬升作用，冬季多降雪天氣，同時氣溫低，更有利于積雪。 (3) 長江中下游及淮河流域是我國稍南地區(qū)的一個雪壓高值區(qū)。 (4) 川西、滇北山區(qū)的雪壓也較高。該地區(qū)海拔高，氣溫低，濕度大，降雪較多而不易融化。但該地區(qū)的河谷內(nèi)，由于落差大，高度相對較低，氣溫相對較高，積雪不多。 (5) 華北及西北大部地區(qū)，冬季溫度雖低，但空氣干燥。水汽不足，降雪量較少，雪壓一般為 ～ 。西北干旱地區(qū)，雪壓在 。 (6) 南嶺、武夷山脈以南，冬季氣溫高，很少降雪，基本無積雪。 雪 荷 載 第 2章 重力負(fù)荷 二、雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值、組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)及準(zhǔn)永久值系數(shù) 1. 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計算：
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