第三章荷载及荷载效应组合
荷载效应组合
2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
荷载效应标准组合
荷载效应标准组合
荷载效应标准组合是指在工程设计中，根据不同荷载的作用情况，采用不同的标准组合来考虑结构的受力情况。
荷载效应标准组合的确定对于结构的安全性和可靠性具有重要的影响，因此在工程设计中必须要严格按照相关规范和标准进行确定和应用。
首先，荷载效应标准组合的确定需要根据结构所受荷载的性质和作用情况进行分析和计算。
在工程设计中，结构所受的荷载主要包括恒载、活载、风载、地震作用等，这些荷载的作用情况各不相同，因此需要根据具体情况来确定相应的荷载效应标准组合。
其次，荷载效应标准组合的确定需要考虑不同荷载之间的相互作用。
在实际工程中，结构所受的荷载往往是多种多样的，不同荷载之间可能存在相互作用，因此在确定荷载效应标准组合时，需要充分考虑不同荷载之间的相互作用，以确保结构在受力情况下能够满足安全性和可靠性的要求。
另外，荷载效应标准组合的确定还需要考虑结构的受力性能和受力特点。
不同结构在受力情况下可能存在不同的受力性能和受力特点，因此在确定荷载效应标准组合时，需要根据结构的具体情况
来进行分析和计算，以确保确定的标准组合能够准确反映结构的受力情况。
总的来说，荷载效应标准组合的确定是工程设计中非常重要的一部分，它直接关系到结构的安全性和可靠性。
在确定荷载效应标准组合时，需要充分考虑结构所受荷载的性质和作用情况，考虑不同荷载之间的相互作用，考虑结构的受力性能和受力特点，以确保确定的标准组合能够准确反映结构的受力情况，保证结构在使用过程中能够安全可靠地工作。
荷载和荷载组合
s —斜梁换算长度系数，见图1-9。当梁为等截面
时 =1。
22
在图1-9中，λ1和 λ分别为第一、二 楔形段的斜率。
23
图19楔形梁在刚架平 面内的换算长度系数
24
柱脚铰接楔形柱的计算长度系数 ，表1—2
K2／Kl
0.1
35
▪ 当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，
除应按规范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力 和局部压应力共同作用时的折算应力外，尚应满 足下列公式的要求：
F 15mtw2 f
tf 235 tw fy
m 1 .5 M W ef
36
▪ 隅撑设计
当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压 翼缘两侧布置隅撑(山墙处刚架仅布置在一侧)作、 为斜梁的侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。
式中: —构件的楔率；
d 0 、d 1—分别为柱小头和大头的截面高度(图1.12)。
32
图1-12 变截面构件的楔率
33
➢ 变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算 应分段按公式计算：
N0 tM1 f yAe0 bWe1
公式不同于规范中压弯构件在弯矩作用平面外的 稳定计算公式之处有两点：
▪ 截面几何特性按有效截面计算； ▪ 考虑楔形柱的受力特点，轴力取小头截面，弯矩
11a) 当柱脚铰接时 当柱脚刚接时
▪ 中间为非摇摆柱的多跨刚架(图1--11b)
当柱脚铰接时
当柱脚刚接时
30
图1-11 一阶分析时的柱顶位移
31
➢二阶分析法
▪ 当采用计入竖向荷载一侧移效应(即P-u效应)的
二阶分析程序计算内力时，如果是等截面柱， 取μ=1，即计算长度等于几何长度。对于楔形 柱，其计算长度系数可由下列公式计算：
荷载组合、荷载效应组合、内力组合
此处需要搞清楚三个概念：荷载组合、荷载效应组合、内力组合。
先看规范术语规定：
《建筑结构荷载规范2006》
荷载效应 load effect
由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。
荷载组合 load combination
按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。
荷载效应组合，即为单工况荷载作用下产生的内力进行组合，但是注意不包括有地震作用参与的组合。
有地震参与的组合称为内力组合。
所以可以认为内力组合=荷载效应组合+地震作用效应组合。
由此可知荷载组合与内力组合的区别了。
内力组合包括荷载效应组合、有地震作用效应参与的组合。
以下为网络搜索，可供参考：
1.荷载组合是荷载之间共同出现的问题，荷载组合是为了考虑各种荷载可能同时出现的情况，从而分析结构可能真正遭遇的外荷载。
譬如在屋面荷载中，有雪荷载的时候，屋面活荷载一般不进行组合；
2.内力组合是各种公况下求不利内力的问题，譬如对框架柱分别进行最大轴力下最大弯矩、最小弯矩；最小轴力下最大弯矩、最小弯矩等。
第3章 高层建筑荷载及其效应组合
根据假定(1)，可分别考虑纵向平面结构 和横向平面结构的受力情况，即在横向水 平分力的作用下，只考虑横向框架(横向 剪力墙)而忽略纵向框架(纵向剪力墙)的 作用，而在纵向水平力作用下，只考虑纵 向框架(纵向剪力墙)而忽略横向框架(横 向剪力墙)的作用。这样可使计算大为简 化。
3.2 竖向荷载
竖向荷载包括恒载、楼面及屋面活荷载、 雪荷载。恒载由构件及装修材料的尺寸和材 料重量计算得出，材料自重可查《建筑结构 荷载规范》(GB 50009-2001)(以下简称《荷 载规范》)。楼面上的活荷载可按《荷载规 范》采用，常用民用建筑楼面均布活荷载见 表3-1。
震中距的影响 建筑物本身的动力特性对建筑破坏程 度有很大的影响 建筑物的动力特性：主要指建筑物的 自振周期、振型和阻尼。
自振周期:结构按某一振型完成一次自由振动所需
要的时间 阻尼:使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用
地震的几个名词
地震震级 地震能量的量度。 地震烈度 对地面及建筑物的破坏程度。
3.在遭受高于本地区设防烈度的预估 罕遇地震的影响时，建筑物不致倒塌 或发生危及生命的严重破坏。（此时 建筑物将产生严重破坏但不至于倒塌， 大震）
恒载的计算内容: 1、结构构件(梁、板、柱、墙、支撑) 的重量 2、非结构构件(粉灰、饰面材料、填 充墙、吊顶等)的重量 这些重量的大小不随时间而改变，又 称为永久荷载。 恒载标准值等于构件的体积乘以材料 的容重。
常用材料的容重为：
钢筋混凝土 25kN／m3； 钢材 78.5kN／m3 水泥砂浆 20kN／m3； 混合砂浆 17kN／m3 铝型材 28kN／m3； 玻璃 25.6kN／m3
水平荷载作用方向图
3.1.2 平面化假定 荷载作用下的房屋结构都是空间受力体系， 对框架结构、剪力墙结构及框架-剪力墙结构进行 计算时，可以把空间结构简化为平面结构，并作 以下两个假定。 (1) 每榀框架或剪力墙可以抵抗自身平面内的侧 力，平面外刚度很小，可忽略不计。即不考虑框 架(剪力墙)参与抵抗平面外的水平作用，当作只 抵抗自身平面内水平作用的平面结构。 (2) 楼盖结构在自身平面内刚度无限大，平面外 刚度很小，可忽略不计。
第三章荷载及荷载效应组合
第三章荷载及荷载效应组合一、结构上的荷载分类1.按随时间的变异分类：永久荷载—在设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。
可变荷载—在设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。
偶然荷载—在设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。
2.按随空间位置的变异分类固定荷载—在结构空间位置上具有固定分布的作用。
可动荷载—在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布的作用。
3.按结构的反应分类静态荷载—使结构产生的加速度可忽略不计的作用。
动态荷载—使结构产生的加速度不可忽略的作用。
•《荷载规范》• 3.1.1结构上的荷载可分为下列三类:• 1 永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。
• 2 可变荷载，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。
• 3 偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。
•二、荷载代表值•建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的设计值。
对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
•《荷载规范》• 3.1.2建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。
••对永久荷载应采用标准值作为代表值。
•对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。
••对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
• 2.1.4荷载代表值representative values of a load•设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。
•• 2.1.6标准值characteristic value/nominal value••荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。
• 2.1.7组合值combination value•对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。
7.4 荷载效应及荷载效应组合
7.4 荷载效应及荷载效应组合
三种不同荷载的组合
24
7.4 荷载效应及荷载效应组合
JCSS组合规则
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7.4 荷载效应及荷载效应组合
不同组合规则的优缺点 Turkstra 组合规则易理解，便于应用，但可能遗漏更不 利组合。 S组合规则可考虑所有不利组合，但组合数较多。
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7.4 荷载效应及荷载效应组合
荷载效应 定义：结构上的荷载所产生的内力、变形、应变等，为荷
载效应。
• 荷载效应系数
S = CP
21
7.4 荷载效应及荷载效应组合
荷载与荷载效应统计参数关系
• 定义变异系数
则
22
7.4 荷载效应及荷载效应组合
荷载效应组合
当结构承受两种以上可变荷载时，应考虑荷载效 应组合规则。 Turkstra组合规则
桥梁设计荷载
汽 车 车 队 纵 向 排 列
汽车的平面尺寸和横向布置
平板挂车和履带车荷载
2）新规范公路汽车荷载 《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004）
在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷 载外的其他第j个可变作用效应（含本规范第4.3.5条规定的人行道板等 局部构件和人行道栏杆上的可变作用效应）的分项系数，取1.4，但风 荷载的分项系数取1.1；
4）公路桥涵结构效应组合表达式
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+
目前桥梁计算中常用的计算方法是采用结构基频来计算冲 击系数，结构自振频率（基频）可以综合的反映出结构尺寸 、类型、材料等动力特性，直接表达了冲击系数与桥梁结构 之间的关系。
3.人群荷载
❖ 铁路桥梁明桥面取竖向静活载为4kN/m2。 ❖ 铁路桥梁道碴桥面，距离梁中心2.45米以内的人行道，
取10 kN/m2；距离梁中心2.45米以外的人行道，取4 kN/m2。
❖ 铁路桥梁
仅考虑横向折减。用于设计的双线活载取双线标准活载之和的 90%，三线及三线以上者取各线标准活载之和的80%；对仅承受 局部活载的构件则不考虑折减。
2.冲击力
（1）冲击力的产生
车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发 生振动，产生竖向动力作用。这种动力作用会使桥梁 的内力和变形较静活载作用时大。这种现象就统称为 冲击作用。
车辆荷载横断面布置
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第三章荷载及荷载效应组合
一、结构上的荷载分类
1.按随时间的变异分类：
永久荷载—在设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。
可变荷载—在设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。
偶然荷载—在设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。
2.按随空间位置的变异分类
固定荷载—在结构空间位置上具有固定分布的作用。
可动荷载—在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布的作用。
3.按结构的反应分类
静态荷载—使结构产生的加速度可忽略不计的作用。
动态荷载—使结构产生的加速度不可忽略的作用。
•《荷载规范》
• 3.1.1结构上的荷载可分为下列三类:
• 1 永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。
• 2 可变荷载，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。
• 3 偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。
•二、荷载代表值
•建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的设计值。
对永久荷载应采用标准值作为代表值；
对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；
对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
•《荷载规范》
• 3.1.2建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。
•
•对永久荷载应采用标准值作为代表值。
•对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。
•
•对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
• 2.1.4荷载代表值representative values of a load
•设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。
•
• 2.1.6标准值characteristic value/nominal value
•
•荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。
• 2.1.7组合值combination value
•对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。
• 2.1.8频遇值frequent value
•对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。
• 2.1.9 准永久值quasi-permanent value
•对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
• 2.1.10荷载设计值design value of a load
•荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
•三、荷载代表值的取用
•永久荷载标准值
•按《荷载规范》附录A
附录A 常用材料和构件的自重
•可变荷载标准值取用
•按荷载规范各章节取用
•按相关规定取用，地震荷载按《抗震规范》
•四、荷载效应组合值
•《荷载规范》
• 3.2.2对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载(效应)组合，并应采用下列设计表达式进行设计
•
•γ0 S≤R
• 3.2.7对于正常使用极限状态,应根据不同的设计要求,采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合,并应按下列设计表达式进行设计：
•S≤C
• 2.1.11 荷载效应 load effect
•由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。
• 2.1.12 荷载组合 load combination
•按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。
•S——荷载效应组合的设计值；
•R——结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑结构设计规范的规定确定。
• C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如变形、裂缝、振幅、加速度、应力等的限值，应按各有关建筑结构设计规范的规定采用
•荷载效应组合设计值
• 2.1.13 基本组合 fundamental combination
•承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合。
• 2.1.14 偶然组合 accidental combination
•承载能力极限状态计算时，永久作用、可变作用和一个偶然作用的组合。
• 2.1.15 标准组合 characteristic／nominal combination
•正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。
• 2.1.16 频遇组合 frequent combinations
•正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合。
• 2.1.17 准永久组合 quasi-permanent combinations
•正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。
•基本组合
• 3.2.3 对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：•1)由可变荷载效应控制的组合：
• (3.2.3-1)•式中γG——永久荷载的分项系数，应按第3.2.5条采用；
•γQi——第i个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1的分项系数，应按第条采用；
•SGK——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；
•SQik——按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值，其中SQ1k为诸可变荷载效应中起控制作用者；
•Ψci——可变荷载Qi的组合值系数，应分别按各章的规定采用；
•n——参与组合的可变荷载数。
•2)由永久荷载效应控制的组合：
•(3.2.3-2)
•注：1 基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
• 2 当对SQ1K无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为SQ1K，选其中最不利的荷载效应组合。
• 3.2.5 基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：
• 1 永久荷载的分项系数：
•1)当其效应对结构不利时
•一对由可变荷载效应控制的组合，应取；
•一对由永久荷载效应控制的组合，应取；
•2)当其效应对结构有利时的组合，应取。
• 2 可变荷载的分项系数：
•一一般情况下取；
•一对标准值大于4kN／m2的工业房屋楼面结构的活荷载取。
• 3 对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用。
•标准组合
• 3.2.8 对于标准组合，荷载效应组合的设计值S应按下式采用：
•(3.2.8)
•注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
•频遇组合
• 3.2.9 对于频遇组合，荷载效应组合的设计值S应按下式采用：
•(3.2.9)
•
•式中Ψf1——可变荷载Q1的频遇值系数，应按各章的规定采用；
•Ψqi——可变荷载Qi的准永久值系数，应按各章的规定采用。
•注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
•准永久组合
• 3.2.10 对于准永久组合，荷载效应组合的设计值S可按下式采用：
•(3.2.10)
•注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。