1.4_荷载的分类
01_1.建筑力学任务和荷载的分类
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1.7 杆件的几何特性与基本变形形式
一、杆件的几何特性 杆件的长度方向称为纵向，垂直长度的方向称为横向。工 程上经常遇到的杆件是指纵向尺寸远较横向尺寸为大的杆件。 在实际工程中的梁、柱等构件就是典型的杆件实例。 主要几何因素：轴线、
横截面
按轴线分：直杆、曲杆 按横截面分：等截面杆 和变截面杆
变——可变形固体。
对可变形固体的基本假设：
Ⅰ、连续性假设 Ⅱ、均匀性假设
Ⅲ、各向同性假设
Ⅳ、小变形假设
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1.6 变形固体及其基本假设
Ⅰ. 连续性假设——无空隙、密实连续。 据此： (1) 从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙； (2) 变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无 “空隙”，亦不产生“挤入”现象。 可用微积分数学工具进行研究
结构
杆件结构
板和壳
块体结构
1、杆件：一个方向的尺寸大。
几何特征是细而长，即l>>h，l>>b
第28页
1.5 杆系结构的分类
2、板和壳：两个方向的尺寸大。
即a>>t，b>>t
第29页
1.5 杆系结构的分类
3、块体：三个方向的尺寸都是同量级的。
第30页
1.5 杆系结构的分类 平面杆系结构分类 1）梁式结构 轴线常为直线，是受弯构件。
A RA
简 化 表 示
第21页
1.3 平面结构的支座与支座反力 工程实例
第22页
1.3 平面结构的支座与支座反力
3．固定端约束
整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完 全嵌固在墙中，一端悬空；再比如，埋在 地下的电线杆之类，这样的支座叫固定端 支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移动， 也不能转动，所以固定端支座除产生水平 和竖直方向的约束反力外，还有一个约束 反力偶。 细石混凝土填充
结构上的作用
3.1.1 结构上的作用作用——是结构产生内力或变形的原因。
作用分为： 1）直接作用：荷载。
2）间接作用：砼收缩、温度变化、基础沉降、地震等。
作用效应：结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等。
1 、荷载的分类永久荷载：在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
可变荷载：在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
偶然荷载：在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。
2 、荷载的标准值：荷载的基本代表值荷载的不定性——随机变量统计——具有一定概率的最大荷载值——荷载的标准值3.1.2 结构的功能要求1．结构的安全等级建筑物的重要程度、破坏时可能产生的后果严重与否，为三个安全等级。
2．结构的设计使用年限计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。
结构的设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。
一般建筑结构的设计使用年限可为50 年。
总体而言，桥梁应比房屋的设计使用年限长，大坝的设计使用年限更长。
3．建筑结构的功能(1) 安全性建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件( 如地震、爆炸等) 发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。
(2) 适用性结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。
(3) 耐久性结构在正常维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限。
3.1.3 结构功能的极限状态极限状态——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这一特定状态称为该功能的极限状态。
极限状态是有效状态和失效状态的分界。
是结构开始失效的界限。
极限状态分为：（1）承载能力极限状态：结构、构件达到最大承载能力或不适宜继续承载的变形状态（2）正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态3.1.4 极限状态方程结构的极限状态可以用极限状态函数来表达：Z ＝ R — SS ——荷载效应，它代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和；R ——结构构件抗力当构件每一个截面满足S ≤R 时，认为构件是可靠的，否则认为是失效的。
建筑力学
1.4.2 受 力 分 析
图1-26
1.4.2 受 力 分 析
小结
1．静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学，它主要 是解决力系的简化（或力系的合成）问题和力系平衡的问题。
2．力是物体之间的相互作用，力对物体作用的效应，决定于 力的大小、方向（包括方位和指向）和作用点这三要素。
3．直接主动作用于物体上的外力称为荷载，建筑物中支承荷 载、传递荷载而起骨架作用的部分称为结构。结构中的每一 个基本部分称为构件。
图1-6
图1-7
二力杆：
只受两个力作用而处于平衡的物体称为二力体，如图所示。 机械及建筑结构中的二力体常常统称为二力构件，它们的受力 特点是：两个力的方向必在二力的作用点的连线上。
如果二力构件是一根直杆，则称为二力杆，或称为链杆。 应用二力体的概念，可以很方便地判定结构中某些构件的受力 方向（如桁架结构计算中）。
A (b)
mA A XA
YA
(c)
A
现浇混凝土
(a)
(e) (d)
固定端约束既能够限制物体向任何方向的移动，又
能限制物体向任何方向的转动。对应的约反力为平面内的
相互垂直的两个分力和一个约束力偶。
雨蓬梁
7.滑动支座约束
约束特点:支 座处不能转动，也 不能沿垂方向的、 移动。
其约束力是一力偶和一个与支撑面 垂直的力。
F F
活动铰支座
其约束力的作用线必沿支撑面的法线， 且过铰链中心。
A
FA
(b)
(a) A
(c)
d
(a) (b)
简支梁
5.链杆约束
其约束特点:两端分 别以铰链与不同物 体连接且中间不受 力的直杆。
建筑结构荷载规范[附条文说明] GB 50009-2012
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建筑结构荷载规范[附条文说明] GB 50009-2012建筑结构荷载规范Load code for the design of building structuresGB 50009-20123 荷载分类和荷载组合3．1 荷载分类和荷载代表值3．1．1 建筑结构的荷载可分为下列三类：1 永久荷载，包括结构自重、土压力、预应力等。
2 可变荷载，包括楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。
3 偶然荷载，包括爆炸力、撞击力等。
3．1．2 建筑结构设计时，应按下列规定对不同荷载采用不同的代表值：1 对永久荷载应采用标准值作为代表值；2 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；3 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
3．1．3 确定可变荷载代表值时应采用50年设计基准期。
3．1．4 荷载的标准值，应按本规范各章的规定采用。
3．1．5 承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按标准组合设计时，对可变荷载应按规定的荷载组合采用荷载的组合值或标准值作为其荷载代表值。
可变荷载的组合值，应为可变荷载的标准值乘以荷载组合值系数。
3．1．6 正常使用极限状态按频遇组合设计时，应采用可变荷载的频遇值或准永久值作为其荷载代表值；按准永久组合设计时，应采用可变荷载的准永久值作为其荷载代表值。
可变荷载的频遇值，应为可变荷载标准值乘以频遇值系数。
可变荷载准永久值，应为可变荷载标准值乘以准永久值系数。
3．2 荷载组合3．2．1 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并应取各自的最不利的组合进行设计。
3．2．2 对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采用下列设计表达式进行设计：式中：γ0——结构重要性系数，应按各有关建筑结构设计规范的规定采用；Sd——荷载组合的效应设计值；Rd——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。
1.4 荷载的分类
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All Rights Reserved 重庆大学土木分 (1) 静力荷载：其大小、方向和位置不随时间变化或变化极 静力荷载：其大小、 为缓慢，不会使结构产生显著的振动， 为缓慢，不会使结构产生显著的振动，因而可略去惯性力 的影响。 的影响。恒载以及只考虑位置改变而不考虑动力效应的移 动荷载都是静力荷载。 动荷载都是静力荷载。 (2) 动力荷载：随时间迅速变化的荷载，使结构产生显著的 动力荷载：随时间迅速变化的荷载， 振动，因而惯性力的影响不能忽略，如往复周期荷载（ 振动，因而惯性力的影响不能忽略，如往复周期荷载（机械 运转时产生的荷载）、冲击荷载（爆炸冲击波） ）、冲击荷载 运转时产生的荷载）、冲击荷载（爆炸冲击波）和瞬时荷载 地震、风振） （地震、风振）等。
1.4 荷载的分类
1.4.1按荷载作用的时间长短分 按荷载作用的时间长短分 1、恒载：永久作用在结构上的不变荷载，如结构自重、 、恒载：永久作用在结构上的不变荷载，如结构自重、 固定设备、土压力等。 固定设备、土压力等。 2、活载：暂时作用在结构上的可变荷载，如临时设 、活载：暂时作用在结构上的可变荷载， 人群、风力、水压力、移动的吊车和汽车等。 备、人群、风力、水压力、移动的吊车和汽车等。 活载按其作用位置的变化情况，还可分为： 活载按其作用位置的变化情况，还可分为： （1）可动荷载：能作用于结构上任意位置的荷载， ）可动荷载：能作用于结构上任意位置的荷载， 如风载和雪载等。 如风载和雪载等。 （2）移动荷载：一般互相平行、间距不变，并能 ）移动荷载：一般互相平行、间距不变， 在结构上移动的荷载。 在结构上移动的荷载。 如汽车、火车和吊车荷载等。 如汽车、火车和吊车荷载等。
建筑结构的荷载
1.1 荷载的分类
（2）可变荷载。可变荷载是指在结构使用期间 ，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽 略不计的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积 灰荷载、起重机荷载、风荷载、雪荷载等。
建筑结构的荷载
建筑结构在使用期间和施工过程中要承受 各种力的作用。施加在结构上的集中力或分布力 （如人群、设备、风、雪、构件自重等）称为直 接作用，也称为荷载；引起结构外加变形或约束 变形（如温度变化、地基沉降、地面运动等）的 原因称为间接作用。
1.1 荷载的分类
荷载按作用区域的大小可分为集中荷载和分布荷载， 按使用是否产生动力效应可分为静力荷载和动力荷载,按时 间长短可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
一般情况下，荷载效应S与荷载Q之间可近似按线性关系 考虑，即
S=CQ（1-4） 式中，C为荷载效应系数，通常由力学分析确定；Q为某种荷载 的代表值；S为与荷载Q相应的荷载效应。
1.4 荷载效应
例如，承受均布荷载q作用的简支梁，计算
跨度为l，由结构力学方法计算可知，其跨中最大
弯矩值为
，支座处剪力为
。那
1.2 荷载的代表值
1. 荷载的标准值
荷载的标准值一般是指结构在其设计基准 期（50年）内，在正常情况下可能出现具有一 定保证率的最大荷载。它是荷载的基本代表值， 是设计基准期内最大荷载统计分布的特征值。
1.2 荷载的代表值
2. 可变荷载的组合值
当几种可变荷载进行组合时，其值不一定都同时达到最大，因此 需进行适当调整。调整的方法为：除其中最大荷载仍取其标准值外，其 他伴随的可变荷载均采用小于1.0的组合值系数乘以相应的标准值来表 达其荷载代表值。这种经调整后的可变荷载称为可变荷载的组合值，即
通用规范 荷载
通用规范荷载1.1.1永久荷载permanent load在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
1.1.2可变荷载variable load在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。
1.1.3偶然荷载accidental load在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。
1.1.4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。
1.1.5设计基准期design reference period为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。
1.1.6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)。
1.1.7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。
1.1.8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-perwmanent 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。
1.1.10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。
1.1.11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。
1.1.12荷载组合load conbination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。
结构构件上的荷载及结构的计算简图PPT
2 静力学的基本知识
2 静力学的基本知识
2 静力学的基本知识
2.1 静力学回顾
静力学（Statics）就是研究物体在力系作用 下平衡规律的科学。静力学是力学的一个分支。
静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。 力的三个要素：力的大小，力的方向和力的作 用点。
• （1) 永久荷载标准值（gk或Gk），是永久荷 载的唯一代表值。对于结构自重可以根据结 构的设计尺寸和材料的重力密度确定。
1 结构上的荷载
• 【例3.1】矩形截面钢筋混凝土梁L2，计算跨度为
5.1 m，截面尺寸为b=250 mm，h=500 mm，求该 梁自重(即永久荷载)标准值。
计算过程中应注意物理量单位的换算。
（1） 力的分解与合成 • 在工程实际问题中，常把一个力F沿直角坐标轴方
向分解为两个互相垂直的两个分力Fx、Fy，如下图 所示。Fx、Fy的大小可由三角公式求得:
Fx F cos
Fy F sin
力的合成方法与之类同
• 【例4】试分别求出下图中各力在x轴和y轴 上的投影，已知F1=80 N，F2=120 N，
第三讲 结构构件上的荷载及结构的计算简图
目录
1 结构上的荷载 2 静力学基本知识 3 结构计算简图
1 结构上的荷载
1 结构上的荷载
1 结构上的荷载
1.1 荷载的分类
(1) 按作用时间的长短和性质分 • 按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类：永
久荷载、可变荷载和偶然荷载。 • ① 永久荷载是指在结构设计使用期间，其值不随
根据《荷载规范》查得案例一中教学楼教室的楼 面活荷载标准值为2 kN/m2；楼梯上的楼面活荷载标 准值为2.5 kN/m2。
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结构产生内力和变形等效应的原因，统称为结构上的作用。 结构上的作用包括直接作用和间接作用。结构上的直接作用， 是指直接施加在结构上的各种主动外力（集中力和分布力）； 而结构上的间接作用，是指引起结构外加变形或约束变形的作 用，例如，温度变化、支座移动、制造误差、材料收缩以及松 弛、徐变等。
2. 动力荷载：随时间迅速变化的荷载，使结构产生显著的振
动，因而惯性力的影响不能忽略，如往复周期荷载（机械运转时产 生的荷载）、冲击荷载（爆炸冲击波）和瞬时荷载（地震、风振） 等。
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结构上的直接作用，就是通常所称的荷载；而结构上的间 接作用，则可称为广义荷载。
现对工程中的荷载分类如下：
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1.4 荷载的分类
1.4.1 按荷载作用的时间长短分类
1. 恒载：永久作用在结构上的不变荷载，如结构自重、固
定设备、土压力等。
2. 活载：暂时作用在结构上的可变荷载，如临时设备、
1.4 荷载的分类
3. 偶然荷载：偶然作用在结构上的，其量值很大且持续时间
很短的荷载，如地震、爆炸冲击荷载等。
1.4.2 按荷载作用的动力效应分类
1. 静力荷载：其大小、方向和位置不随时间变化或变化极为
缓慢，不会使结构产生显著的振动，因而可略去惯性力的影响。恒 载以及只考虑位置改变而不考虑动力效应的移动荷载都是静力荷载。人群、风力、水压力、Fra bibliotek动的吊车和汽车等。
活载按其作用位置的变化情况，还可分为：
(1) 可动荷载：能作用于结构上任意位置的荷载，如风载、雪载 和人群等。
(2) 移动荷载：一般互相平行、间距不变，并能在结构上移动 的荷载。如汽车、火车和吊车荷载等。
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