荷载组合、荷载效应组合、内力组合
框架结构课程设计(1)
M bl
r Mb
Mu c
l ib M bl l r ( M cu M cl ) ib ib r ib r M b l r ( M cu M cl ) ib ib
水平荷载作用下的D值法 六、梁剪力、柱轴力等 同用分层法进行竖向荷载下内力计算，即：
取各梁为隔离体，由平衡关系 求得梁端剪力。
15.81kN 27.39kN 31.77kN 22.33kN
A2
15.81kN
B2
59.16kN
C2
22.33kN
29.01kN 20.89kN
72.36kN 33.11kN 38.67kN
35.53kN 28.83kN
A1
49.9kN
B1
144.14kN
C1
64.36kN
竖向荷载作用下的分层法
框架在竖向荷载作用下的计算简图：
双 向 板
双向板
单
向
板
用分层法进行竖向荷载作用下框架的内力计算。
框架在水平荷载（风载）作用下的计算简图：
视为均匀分布，风压高度变 化系数按框架顶部标高确定。
进一步将均布荷载简化为作 用在梁柱节点上的水平集中力。
框架在水平荷载（风载）作用下的计算简图：
用反弯点法或D值法进行水平荷载作用下框架的内力计算。
梁端截面: M max、 M max、Vmax
跨中截面: M max
M max 及相应的N和V
Nmax及相应的M和V
N min及相应的M和V
六、框架结构的结构构件设计
1、排架柱的计算长度l0（见教材表13-2） 2、框架节点的构造要求
A2 15.81
B2 59.16
C2 22.33
内力组合计算书资料
-261.2
-261.276
-247.5 -243.598
251.11 251.4703
291.92 291.924
409.32
409.324
-326.7
-330.7787
-304.2 -304.206
座 V 151.23 57 261.28
DC 梁 跨中 M 156.18 57 267.22
右支 M 176.48 64.88 302.61
座 V -151.23 -57 -261.28
左支 M -156.31 -52.4 -260.93
ED 梁 /CB 梁
座 跨中 右支
V M M
152.08 176.77 237.38
53.26 57
74.37
256.88 291.92 400.49
7
座 V -196.62 -60.74 -320.98 左支 M -176.52 -64.9 -302.68
座 V 151.23 57 261.28
DC 梁 跨中 M 156.22 57 267.26
右支 M 176.52 64.9 302.68
能出现的负弯矩。
梁端截面： Mmax 、 Mmax 、Vmax 梁跨中截面： Mmax 、 Mmax 梁端剪力设计值要调整，保证“强剪弱弯”
抗震设计时，框架梁端部截面组合的剪力设计值，应按下式计算：
V
Vb
(
M
l b
M
r b
)
/
ln
VGb
Mbl ，Mbr ——分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值；
座 V -151.23 -57 -261.28
左支 M -159.4 -53.01 -265.49
(房屋钢结构设计课件)第一章—刚架设计
Wefnx 、Wefny—对主轴x和y的有效净截面抵抗矩；
M x 、M y —对主轴x和y的弯矩。
▪ 工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M
共同作用下的强度应符合下列要求：
当 V 0.5Vd 时 M M e
当 0.5Vd V Vd 时
M
Mf
Me M f
1
V 0.5Vd
2
1
当截面为双轴对称时 M f Af hw t f
注意：考虑屈曲后强度的相关公式，当剪力V大于0.5Vd时，腹板
所能承担的弯矩应乘以一个折减系数
1
V 0.5Vd
2 1
▪ 工字形截面受弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N
共同作用下的强度应符合下列要求：
当 V 0.5Vd 时
M
M
N e
M
N e
Me
NWe
Ae
当 0.5Vd V Vd 时
1.3 刚架设计
❖ 1.3.1 荷载及荷载组合 ❖ 1.3.2 刚架的内力和侧移计算 ❖ 1.3.3 刚架柱和梁的设计
1.3.1荷载及荷载组合
➢ 永久荷载：包括结构构件的自重和悬挂在结构上 的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、 吊顶、墙面构件和刚架自重等。
➢ 可变荷载：屋面活荷载 、屋面雪荷载和积灰荷载 吊车荷载 、地震作用 、风荷载。
宜取hw～2hw
当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲后，将以拉力带的方式 承受继续增加的剪力，亦即起类似桁架斜腹杆的作用，而 横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆。因此，中间横向加 劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还要承受 拉力场产生的压力。
加劲肋的计算
▪ 加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度取腹板高度
模块5 构件内力计算及荷载效应组合(建筑力学与结构)
F x0 F A x0
Fy 0
FAy V112gkl0 0
解得：MV A1 00M M 11 V1 8 1 g k ll 00 2 2 1 8 18 g1 k3 l. 023 3 2 0 5 .1 2 4 3 .3 4 6 k N m
X 0
求得：N2 10kN，负值说明假设方向与实际方向相反，BC杆的轴力 为压力。
2．梁的内力计算
例5.2 图5.12a为案例一砖混结构楼层平面图中简支梁L2的计算简图，计算
跨度
，已知梁上均布永久荷载标准值
，计算梁
跨中及支座处截面的内力。
(a)
(b)
(c)
图5.12简支梁L2
解：（1）求支座反力 取整个梁为研究对象，画出梁的受力图，如图5.12b，建立平衡方程求 解支座反力：
正应力有拉应力与压应力之分，拉应力为正，压应力为负。
(a)
(b)
图5.4轴向压杆横截面上的应力分布
3．矩形截面梁平面弯曲时横截面上的应力 一般情况下，梁在竖向荷载作用下产生弯曲变形，本书只
涉及平面弯曲的梁。平面弯曲指梁上所有外力都作用在纵向 对称面内，梁变形后轴线形成的曲线也在该平面内弯曲，如 图5.5所示。
（4）根据脱离体受力图建立静力平衡方程，求解方程得 截面内力。
1．轴向受力杆件的轴力 ， F杆1 件25受k，N力F如2 图355k.1，N1a求所F截3示面1，01k在N-1和力2-、2F 上1 的F、2 轴作F力3 用。下处于平衡。已知
图5.11 轴向受力杆件的内力
解：杆件承受多个轴向力作用时，外力将杆分为几段，各段杆的内力将 不相同，因此要分段求出杆的力。
(整理)荷载效应及地震作用效应组合仅供参考
8 荷载效应效应组合本设计所应用到的用于承载能力极限状态下的内力组合公式如下： ①无地震时，由可变荷载效应控制的组合： G GK Q Q QK W W WK S S S S γψγψγ=++式中 S —结构构件荷载效应组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值； r G 、r Q 、r W —永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；ΨQ 、ΨW —楼面活荷载和风荷载的组合系数，当为第一可变荷载时取1。
S GK 、S Qk 、S Wk —永久荷载、楼面荷载和风荷载效应标准值。
②无地震时，由永久荷载效应控制的组合(根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 [2]第3.2.3条注3，水平风荷载不参与组合。
但2006版规范中取消了此注，即水平风荷载参与组合，当风荷载效应不大时也可忽略之。
)：？G GK Q Q QK S S S γψγ=+③有地震时，即重力荷载与水平地震作用的组合：G GE Eh Ehk S S S γγ=+式中 S —结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值； r G 、r Eh —重力荷载、水平地震作用的分项系数； S GE 、S Eh —重力荷载代表值、水平地震作用标准值。
用于正常使用极限状态下的内力组合(标准组合)公式如下： GK Q QK W WK S S S S ψψ=++8.1控制截面及最不利内力类型8.1.1构件的控制截面框架梁的控制截面是支座截面和跨中截面。
在支座截面处，一般产生最大负弯矩(max M -)和最大剪力(m ax V )(水平荷载作用下还有正弯矩产生，故也要注意组合可能出现的正弯矩）；跨间截面则是最大正弯矩(max M +)作用处(也要注意组合可能出现的负弯矩)。
因此，框架梁的最不利内力为：梁端截面：max M +、max M -、m ax V 梁跨间截面：max M +由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，因此，在求该处的最不利内力时，应根据梁轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘处梁截面的弯矩和剪力，即：/2M M Vb '=-/2V V qb '=-式中 M '—柱边缘处梁截面的弯矩标准值；V '—柱边缘处梁截面的剪力标准值；M —梁柱中线交点处的弯矩标准值；V —与M 相应的梁柱中线交点处的剪力标准值；b —柱截面高度；q —梁单位长度的均布荷载标准值。
桥梁荷载组合
钢筋(拉应力)
σ标施砼压 ≤ 0.8 f施时砼抗压标值
σ标施砼剪 ≤ f施时砼抗拉标值 ≤ 0.25 f 时, 构造配箍
σ标钢筋拉 ≤ 0.75 f钢筋抗拉标值
混凝土(压应力) σ标施砼压 ≤ 0.7 f施时砼抗压标值
混凝土(拉应力) σ标施砼剪 ≤ 1.5 f施时砼抗拉标值
组合 II： 短期效应组合；按规范 JTG D60-2004 第 4.1.7 条规定
Ssd
= (S自重K
+ S预K
+ S收徐K
+
S变位K
)
+
(0.7
S汽冲K 1+ µ
+ 0.8S温梯K
+ 0.75S风K
+1.0S人行K
+1.0S温度K
+1.0S其他可变K）
组合 III：长期效应组合；按规范 JTG D60-2004 第 4.1.7 条规定；
Sld
= (S自重K
+ S预K
+ S收徐K
验算要求： S抗力 ≥1.1Sud
3.2 正常使用极限状态内力组合（弹性范围、线性计算） 组合 I： 标准值组合；按规范 JTG D60-2004 第 4.1.8 条规定（看是否已超出弹性范围）
Ssd
= (S自重K
+ S预K
+ S收徐K
+
S变位K
)
+
(
S汽冲K 1+ µ
+ S温梯K
+ S风K
+ S人行K
允许开裂构件 钢筋混凝土 预应力混凝土
σ标砼开裂截面压≤ 0.5 f砼轴压标值
σ预当砼为0时 + σ承预增量 ≤ 0.65 f预抗拉标值
荷载组合和内力调整的先后顺序-规范-SATWE-ETABS
荷载组合和内力调整的先后顺序01——规范规定(2011-09-27 20:54:54)转载▼分类：土木标签：荷载组合内力调整前后顺序分析内力设计内力组合内力杂谈规范的作用效应组合，一般建立在线弹性分析叠加原理基础上。
高规JGJ 3-2010在第5.6节《荷载组合和地震作用组合的效应》正文和条文说明中首次将线形叠加予以明确，以符合《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的有关规定，区分线形分析和非线性分析的不同效应组合状况。
常规情况下，荷载效应组合仍以【线弹性分析叠加类型】为主，上述假定已成为中国绝大部分规范和教材解释荷载效应的默认前提条件。
另一方面，中国规范对结构总体地震作用工作性能、地震剪力分担及构件内力调整等内容做了详细规定，并且在结构分析之前需对【结构体系相关属性】进行定义，使荷载组合（实为“荷载效应组合”）时必须注意规范的这些内力调整，并且要关注调整的前后顺序。
一、非线性作用效应组合查《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008第 8.2.4条：对持久设计状况和短暂设计状况，应采用作用的基本组合。
1、基本组合的效应设计值可按下式确定：注：在作用组合的效应函数S(•)中，符号“∑”和“+”均表示组合，即同时考虑所有作用对结构的共同影响，而不表示代数相加。
2、当作用与作用效应按线性关系考虑时，基本组合的效应设计值可按下式计算：注1.对持久设计状况和短暂设计状况，也可根据需要分别给出作用组合的效应设计值；2.可根据需要，从作用的分项系数中将反映作用效应模型不定性的系数γsd分离出来。
高规JGJ 3-2010条文说明：第5.6.1条和5.6.3条均适应于【作用和作用效应】呈【线性关系】的情况。
如果结构上的作用和作用效应不能以线性关系表述，则作用组合的效应应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的有关规定。
二、常规荷载组合【线形关系】2.1 规范规定以高规JGJ 3-2010为例。
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。
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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。