建筑结构荷载计算
建筑结构的荷载计算与强度分析
建筑结构的荷载计算与强度分析建筑结构的荷载计算与强度分析是建筑工程设计中必不可少的一项内容，它涉及到建筑物在不同荷载作用下的受力情况和承载能力。
本文将从荷载计算和强度分析两个方面进行阐述，以帮助读者更深入地理解建筑结构的设计与分析过程。
一、荷载计算荷载计算是建筑结构设计的第一步，它是确定建筑物各个构件在使用过程中所承受的各种荷载的过程。
主要分为静态荷载和动态荷载两类。
1.1 静态荷载静态荷载指建筑物在使用过程中所承受的常态荷载，如自重、人员活动荷载、设备荷载等。
其中，自重是建筑物固有的重量，通常由材料的密度和几何形状决定；人员活动荷载则是指人员在建筑物内活动所产生的荷载；设备荷载是指建筑物内各种设备的重量。
1.2 动态荷载动态荷载指建筑物在特定情况下所承受的非常态荷载，如风荷载、地震荷载等。
风荷载是指建筑物受到风速和风压的作用所产生的荷载；地震荷载则是指建筑物在地震作用下所承受的力和位移。
二、强度分析强度分析是建筑结构设计的核心部分，它是通过计算和分析荷载作用下建筑物各个构件的应力和变形情况，以评估其承载能力和稳定性。
2.1 应力计算应力计算是强度分析的基本方法，它是根据力学原理和弹性力学理论，通过对建筑物各个构件进行受力分析，计算出其所受到的内应力大小。
对于不同材料和不同形状的构件，应力计算方法有所区别，如对于钢结构，可以采用弹性理论进行计算；对于混凝土结构，需要考虑材料的非线性特性，采用弹塑性和破坏理论进行计算。
2.2 变形分析变形分析是强度分析的另一重要内容，它是通过计算和分析建筑物在荷载作用下的变形情况，以评估其结构的稳定性和变形程度。
变形分析可以采用静力分析和动力分析两种方法，其中静力分析适用于计算小变形情况下的结构稳定性，动力分析适用于计算大变形情况下的结构稳定性。
三、荷载计算与强度分析的关系荷载计算和强度分析是相互补充的两个过程，荷载计算确定了建筑物在使用过程中所受到的各种荷载，而强度分析则评估了建筑物对这些荷载的承载能力和稳定性。
各类结构荷载计算及组合
各类结构荷载计算及组合结构荷载计算及组合是结构设计中非常重要的一个环节，它是确定结构受力情况、决定结构尺寸和确定材料选型的基础。
对于不同的结构类型和耐力性能要求，荷载计算及组合的方法也有所不同。
下面将介绍一些常见的结构荷载计算及组合方法。
1.建筑结构荷载计算及组合：建筑结构荷载主要包括自重荷载、活载和风载。
自重荷载是指结构自身的重量，可以通过材料的密度和结构空间的体积计算得出。
活载是指建筑物使用过程中对结构的加荷，如人员、家具、设备等。
风载是指风对建筑物表面造成的压力或吸力，通常根据不同地区的风速标准进行计算。
荷载组合一般按照规范要求进行，常见的有最不利组合法和工作状态组合法。
2.桥梁结构荷载计算及组合：桥梁结构荷载主要包括自重荷载、轮载荷载、斜拉索荷载、温度变形荷载和地震荷载等。
自重荷载和轮载荷载可以根据桥梁材料的密度和设计载荷计算得出。
斜拉索荷载是指悬索桥中斜拉索的拉力对结构的加荷，可以通过斜拉索的拉力和夹角计算得出。
温度变形荷载是指桥梁受到温度变化引起的热胀冷缩的影响，可以通过温度变化和材料的线膨胀系数计算得出。
地震荷载可以根据地震区域的设计地震加速度和结构的地震反应系数计算得出。
对于桥梁结构，荷载组合通常按照规范要求进行，并考虑不同加载位置和不同方向的组合。
3.垂直结构荷载计算及组合：垂直结构主要指高层建筑的竖向承载结构。
除自重荷载外，垂直结构荷载还包括活载（人员、装修材料等）、风载、地震荷载、温度变形荷载和脱水荷载等。
脱水荷载是指建筑物在施工过程中使用的脱水设备引起的结构变形和加荷。
对于垂直结构，荷载组合通常也按照规范要求进行，并根据不同的荷载组合对结构进行强度、稳定性和振动的校核。
4.水平结构荷载计算及组合：水平结构主要指框架结构、剪力墙结构和桩-承台-墙结构等。
水平结构荷载主要包括地震荷载、风载和温度变形荷载。
地震荷载对于水平结构来说是最重要的荷载，通常根据地震区划和结构的设计地震加速度计算得出。
《高层结构设计》 02高层建筑结构的荷载计算
高层建筑结构的荷载计算高层建筑结构的竖向荷载包括自重等恒载及使用荷载等活载，其计算方法与一般建筑结构类似，在此不再重复。
本章主要介绍在高层建筑结构设计中起主导作用的水平荷载—风荷载和地震荷载作用的计算方法。
第一节 风荷载空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。
风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关；和该建筑物所在地的地貌及周围环境有关；同时和建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算：0ωµµβωz s z k =式中：k ω为风荷载标准值（kN/m 2）；z β为z 高度处的风振系数；s µ为风荷载体型系数；z µ为风压高度变化系数； 0ω为基本风压（kN/m 2）。
1. 基本风压0ω我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），《全国基本风压分布图》中给出的基本风压值0ω，是用各地区空旷地面上离地10m 高、重现期为30年的10min 平均最大风速0υ（m/s ）计算得到的，基本风压值1600/200υω=（kN/m 2）。
荷载规范给出的0ω值适用于多层建筑；对于一般高层建筑和特别重要的或有特殊要求的高层建筑可按《全国基本风压分布图》中的数值分别乘以1.1和1.2采用。
2. 风压高度变化系数z µ表1 风压高度变化系数风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐渐加大，但风速的变化与地貌及周围环境有关。
在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，地面空旷，空气流动几乎无阻挡物（A 类粗糙度），风速随高度的增加最快；在中小城镇和大城市的郊区（B 类粗糙度），风速随高度的增加减慢；在有密集建筑物的大城市市区（C 类粗糙度），和有密集建筑群，且房屋较高的城市市区（D 类粗糙度），风的流动受到阻挡，风速减小，因此风速随高度增加更缓慢一些。
表1列出了各种情况下的风压高度变化系数。
建筑结构荷载计算
建筑结构荷载计算建筑结构荷载计算是建筑设计的重要一环，是为了确定建筑物和结构所需要承受的负荷，并以此作为设计和施工的依据。
建筑结构的稳定性和安全性直接取决于负荷计算的准确性和合理性。
本文将介绍建筑结构荷载计算的基本原理和方法，以及常见的荷载类型和计算流程。
一、建筑结构荷载计算的基本原理静力学是研究物体在静止状态下的受力和平衡的学科，它主要涉及到力的平衡、受力分析和结构静力平衡方程的建立。
在荷载计算中，需要考虑到各种荷载的大小、方向和作用点的位置，根据力的平衡条件和结构静力平衡方程，计算出内力、剪力和弯矩等重要参数，以确定结构的受力性能。
动力学是研究物体在运动状态下的受力和平衡的学科，它主要涉及力的动态响应和结构的振动特性。
在荷载计算中，需要考虑到地震荷载、风荷载等动力荷载的大小、方向和作用频率，根据结构的动态特性和振动方程，计算出结构的振动参数，以确定结构的抗震性能和振动舒适度。
二、常见的荷载类型建筑结构所受的荷载可以分为静载和动载两种类型。
静载是指不随时间变化的荷载，包括自重荷载、活载、附加荷载和温度力等。
自重荷载是指建筑物本身的重量，可以通过结构的几何参数和物料的密度来计算。
活载是指人员活动、设备负荷和储存物体等外界作用于结构的荷载，可以通过规范和设计标准给出。
附加荷载是指建筑物在使用过程中可能产生的临时荷载，如吊装荷载、排水荷载等。
温度力是指由于温度变化引起的结构伸缩和热变形，可以通过材料的热膨胀系数和温度变化来计算。
动载是指随时间变化的荷载，包括地震荷载、风荷载和振动荷载等。
地震荷载是地震波引起的结构响应，需要根据地震参数和结构的地震反应谱来计算。
风荷载是大气风作用于结构的荷载，需要根据地理位置、建筑形式和风场参数等来计算。
振动荷载是指机械设备振动和交通车辆行驶引起的振动作用于结构的荷载，需要通过振动测量和结构动力分析来确定。
三、建筑结构荷载计算的流程1.确定建筑物的使用功能和结构特点，包括建筑形式、规模和地理位置等。
建筑结构荷载计算与分析
建筑结构荷载计算与分析1. 引言建筑结构荷载计算与分析是设计工程中的基础性问题，它的准确性直接关系到建筑物的安全性和可靠性。
在本文中，将介绍建筑结构荷载计算与分析的常见方法和步骤，以及土木工程师在实践中需要考虑的因素。
2. 荷载种类在进行结构荷载计算与分析时，需要考虑多种荷载，包括：2.1. 永久荷载：包括建筑物的自重、固定设备的重量等；2.2. 活荷载：包括人员、家具、设备等在建筑物上施加的临时荷载；2.3. 风荷载：建筑物在暴风天气中所受的风压力；2.4. 地震荷载：地震力对建筑物所施加的荷载。
3. 荷载计算方法根据荷载种类的不同，可以采用不同的计算方法：3.1. 永久荷载的计算可通过对建筑物各部分的材料重量进行计算得出；3.2. 活荷载可以通过建筑物用途、人员数量、设备重量等因素进行合理估计；3.3. 风荷载的计算可根据建筑物的高度、形状、风速等参数，采用规范中的公式计算得出；3.4. 地震荷载的计算涉及到土壤特性、建筑物底部的刚度等因素，并采用地震响应谱等方法进行分析。
4. 荷载分析步骤在进行荷载计算与分析时，以下是一般的步骤：4.1. 确定建筑物的几何形状和结构类型；4.2. 根据建筑物的功能和用途，确定适用的荷载标准和规范；4.3. 计算各种荷载及其组合，得到结构所受的总荷载；4.4. 进行结构分析，包括静力分析和动力分析；4.5. 对结构的强度、刚度等进行评估，确保结构的设计满足安全要求和使用要求。
5. 结构荷载计算中的考虑因素在进行结构荷载计算与分析时，需要考虑以下因素：5.1. 材料的强度和可靠性；5.2. 结构的初始状态和变形；5.3. 结构的界面效应和连接方式；5.4. 结构的荷载路径和响应特性。
6. 荷载计算与分析软件为了更高效地进行结构荷载计算与分析，土木工程师常常借助计算机软件，如：6.1. SAP2000：用于建筑结构的静力和动力分析；6.2. ETABS：用于建筑结构的模型建立和分析；6.3. STAAD.Pro：用于建筑结构的三维分析和设计。
建筑工程集中荷载计算公式
建筑工程集中荷载计算公式在建筑工程中，荷载是指建筑物所受的外部力或负荷，它是建筑物结构设计的重要参数之一。
在建筑工程中，荷载的计算是非常重要的，因为它直接影响着建筑物结构的安全性和稳定性。
本文将介绍建筑工程中集中荷载的计算公式及其应用。
建筑工程中，集中荷载是指作用在建筑物上的一个点荷载，它是建筑物结构设计中常见的一种荷载形式。
在实际工程中，集中荷载的大小和作用位置对建筑物结构的设计和安全性有着重要影响。
因此，建筑工程中集中荷载的计算是非常重要的。
在建筑工程中，集中荷载的计算公式可以通过以下方式来进行计算：1. 集中荷载的计算公式：在建筑工程中，集中荷载的大小通常是通过以下公式来计算的：P = F / A。
其中，P表示集中荷载的大小，单位为N（牛顿）；F表示作用在建筑物上的外部力或负荷，单位为N；A表示集中荷载作用的面积，单位为平方米（m²）。
2. 集中荷载的计算方法：在实际工程中，集中荷载的大小可以通过以下方法来进行计算：（1）静力法，通过静力学的原理和方法，计算集中荷载的大小。
（2）有限元法，利用有限元分析的原理和方法，对建筑物结构进行分析和计算，得出集中荷载的大小。
（3）试验法，通过实验的方法，对建筑物结构进行测试和测量，得出集中荷载的大小。
3. 集中荷载的应用：在建筑工程中，集中荷载的大小和作用位置对建筑物结构的设计和安全性有着重要影响。
因此，设计师在进行建筑物结构设计时，需要考虑集中荷载的大小和作用位置，合理地进行结构设计，确保建筑物的安全性和稳定性。
4. 集中荷载的影响：在建筑工程中，集中荷载的大小和作用位置对建筑物结构的设计和安全性有着重要影响。
如果集中荷载的大小超过了建筑物结构的承载能力，就会对建筑物结构造成破坏和损坏，从而影响建筑物的使用和安全。
综上所述，建筑工程中集中荷载的计算公式及其应用是非常重要的。
设计师在进行建筑物结构设计时，需要合理地计算集中荷载的大小和作用位置，确保建筑物的安全性和稳定性。
建筑结构中的荷载计算方法
建筑结构中的荷载计算方法建筑结构中的荷载计算是设计过程中极为重要的一部分，它确定了建筑物所要承受的负荷大小和作用方向，从而保证了结构的安全性和稳定性。
本文将介绍建筑结构中常用的荷载计算方法，包括静态荷载和动态荷载的计算。
一、静态荷载的计算方法静态荷载是指对结构稳定性和强度产生作用的常数荷载，可以分为恒载、活载和附加荷载。
以下是常见的静态荷载计算方法：1. 恒载的计算方法：恒载是指永久性荷载，它包括自重荷载和固定不变的装置、设备等荷载。
常见的恒载计算方法是根据建筑物的结构形式和布置，采用规范给出的参数进行计算，如建筑物的自重根据材料密度和构件尺寸来计算。
2. 活载的计算方法：活载是指变动性荷载，它包括人员、家具、设备等可移动的荷载。
活载的计算方法主要根据建筑物的用途来确定，比如住宅的活载可以根据规范给出的人员密度进行计算。
3. 附加荷载的计算方法：附加荷载是指在特定情况下产生的荷载，如风荷载、雪荷载等。
附加荷载的计算需要考虑建筑物的地理位置、气候条件等因素。
通常可以根据规范中给出的计算公式进行计算。
二、动态荷载的计算方法动态荷载是指对结构产生动力作用的荷载，主要包括地震荷载和风荷载。
以下是常见的动态荷载计算方法：1. 地震荷载的计算方法：地震荷载是指在地震作用下产生的荷载，它是设计建筑物时必须考虑的重要因素。
地震荷载的计算方法主要依据地震地区的设计地震烈度和建筑物的重要性等级来确定，通常可以根据规范中的计算公式进行计算。
2. 风荷载的计算方法：风荷载是指在风力作用下产生的荷载，它对建筑物的结构稳定性和抗风能力有重要影响。
风荷载的计算方法主要依据建筑物的高度、形状、风向等因素来确定，可以采用规范中给出的计算方法进行计算。
总之，建筑结构中的荷载计算是建筑设计中不可或缺的一环，它关系到建筑物的安全性和稳定性。
通过合理的荷载计算方法，可以确保建筑物在使用寿命内承受外部荷载的能力，从而为人们提供安全、舒适的使用环境。
建筑结构荷载怎么计算
建筑结构荷载怎么计算
线荷载是面荷载乘以长度面荷载是容重乘以厚度点荷载应该是集
中荷载，是线荷载乘以作用的长度。
可以按以下方式理解：容重是按
立方计算，比如单位是kN/m3，乘以厚度或长度（单位米），约掉分母中的一个m变成kN/m2这是面荷载；再乘以面荷载巨大作用的长度，
约掉分母中的一个m变成kN/m这是线荷载；再以乘以线荷载作用的长度，约掉分母中的一个m变成kN这是集中荷载。
例如结构自身的自重，风力作用下的风荷载，屋面积雪造成的雪
荷载，楼板上摆放家具、人员活动造成的活荷载，地震作用下的地震荷，按照荷载的时间功用特性可以分为：永久荷载（或者叫恒荷载），可变荷载（或者叫活荷载）、偶然荷载。
按照荷载的结构反应类型可
以分为：静荷载（如结构自重）、动荷载（如地震作用）分有按照荷
载的分布形式可以合为：均布荷载（如楼面叠贴的大理石地板）、线
荷载（如墙体）、集中荷载（如精密仪器的支撑点）。
按荷载示范作用的方向可分为：
垂直荷载和水平荷载建筑结构设计结构荷载计算，就是根据建筑
结构的实际受力情况计算上述各种作用力的大小、方向、作用类型、
作用时间等等，作为结构分析多半和计算的主要依据之一。
只有准确
计算出有结构荷载，才能设计出合理的结构形式和构件尺寸，达到既
安全又经济的目的。
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无地震作用效应组合时
r0S≦R r0 ：结构重要性系数
安全等级为二级或设计使用年限 50年，不小于1.0
安全等级为一级或设计使用年限 100年及以上，不小于1.1
建筑结构荷载计算
r0S≦R
S ：无地震作用效应组合时，构件截 面内力（效应）组合的设计值（与荷 载标准值和荷载效应分项系数的大小
1/500 1/250
罕遇地震（防止倒塌）
薄弱层（部位）弹塑性层间位
移角限值
建筑结构荷载计算
4.3 舒适度要求
高度超过150m： 10年一遇的风荷载，顶点 最大加速度限值
住宅、公寓：0.15m/s2 办公、旅馆：0.25m/s2
建筑结构荷载计算
4.4 稳定和抗倾覆要求
P-Δ效应： 侧移，重力荷载产生附加 弯矩，增大侧移和内力
建筑结构荷载计算
[u/h]：弹性层间位移角限值（使用阶段）
材料 结构高度 结构类型
限值
钢筋 混凝土 结构
不大于 150m
框架
框架-抗震墙 板柱-抗震墙 框架-核心筒 抗震墙 筒中筒 框支层
1/550 1/800
1/1000 1/1000
Hale Waihona Puke 钢结构不小 250m
于 各种类型结构 建各筑结种构荷类载计型算 结构
有关）
R：无地震作用组合时，构件截面
承载力设计值（与材料分项系数的
大小有关）
建筑结构荷载计算
有地震作用效应组合时
SERE/RE
SE ：有地震作用效应组合时，构件 截面内力（效应）组合的设计值 RE ：有地震作用组合时，构件截面 承载力设计值
建筑结构荷载计算
R E：承载力抗震调整系数
材料
结构构件
实际上大部分钢结构需要计算P－△效应。
建筑结构荷载计算
4.4.3 高层建筑抗倾覆问题
高层建筑侧移过大，其重力作用 合力点移至基底平面范围以外， 则建筑可能发生倾覆现象。 正常设计的高层建筑不会出现倾 覆问题。
建筑结构荷载计算
4.4.3 高层建筑抗倾覆问题
✓控制高宽比；
✓高宽比大于4的建筑，在地震 作用下基础底面不允许出现零应 力区；
2）按不考虑P－△效应的弹性计算所得的层间相对位移 小于某个值：
➢对于钢支撑、剪力墙或筒体的钢结构，且△u/h≤1/1000， 可不计算P－△效应，只按有效长度法计算柱的承载力；
➢对于无支撑的钢结构（纯钢框架）和△u/h>1/1000的有 支撑钢结构，应按考虑P－△效应的方法计算结构内力 及侧移，侧移应不大于1/300。
第4章 设计要求及荷载效应组合
建筑结构荷载计算
主要内容（目录）
4.1 承载力计算 4.2 侧移限制 4.3 舒适度要求 4.4 稳定和抗倾覆 4.5 抗震结构延性要求和抗震等级 4.6 荷载效应组合及最不利内力
建筑结构荷载计算
4.1承载力验算
按承载力极限状态验算结构 构件截面： 足够大的承载能力
目的：防止风、小震作用下非结构 构件破坏：
•防止主体结构开裂、损坏； •防止填充墙及装修开裂、破坏； •过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用； •过大的侧移会使结构产生附加内力（P-△效应）。
如何达到目的：结构有足够大的 刚度
参数：最大层间位移角 建筑结构荷载计算
Δu/h≤ [Δu/h]
Δu：荷载效应标准值组合所得结构最 大层间位移； h：层高； Δu/h :最大层间位移角； [u/h]：弹性层间位移角限值。
钢筋混凝土 梁
轴压比小于0.15的柱
轴压比大于0.15的柱
剪力墙
各类受剪、偏拉构件
钢（强度破 梁、柱
坏）；
支撑
柱，支撑屈 节点板件、连接螺栓 曲，为0.80 连接焊缝
建筑结构荷载计算
RE
0.75 0.75 0.80 0.85 0.85 0.75（0.75） 0.80（0.75） 0.85（0.75） 0.90（0.75）
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
结构位移增大系数： 框架结构 剪力墙结构、框架-剪力墙结构、 筒体结构
建筑结构荷载计算
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
高层建筑结构的稳定应符合下列规定： •剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结 构应符合下式要求：
•框架结构应符合下式要求
建筑结构荷载计算
建筑结构荷载计算
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
实际上大部分钢筋混凝土结构 不需要计算P-△效应。
建筑结构荷载计算
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
如果需要计算，可按下述方法进 行计算：
•采用弹性方法进行计算；
•也可采用对未考虑重力二阶效 应的计算结果乘以增大系数的方 法近似考虑
建筑结构荷载计算
4.2 侧移限制（弹性层间位移角限值）
二阶段设计方法控制： ➢多遇地震（及风荷载下），要求主
体结构不受破坏，非结构构件没有过重破坏 并导致人员伤亡，保证建筑的正常使用功能；
➢罕遇地震作用下，主体结构遭受破 坏或严重破坏但不倒塌。
建筑结构荷载计算
4.2 侧移限制（弹性层间位移角限值）
多遇地震（及风荷载下），
✓高宽比不大于4的建筑，基底 零应力区面积不应超过基础底面 积的15％。 建筑结构荷载计算
4.5 延性要求与抗震等级
设防烈度6度及6度以上的抗震结构
•构件和结构屈服后,具有承载能力不降低或基本不降低、 且有足够塑性变形能力的一种性能。 •当设计成延性结构时，由于塑性变形可以耗散地震能量， 结构变形虽然会加大，但结构承受的地震作用（惯性力） 不会很快上升，内力也不会再加大，因此具有延性的结 构可降低对结构的承载力要求，也可以说，延性结构是 用它的变形能力（而不是承载力）抵抗罕遇地震作用； 反之，如果结构的延性不好，则必须有足够大的承载力 抵抗地震。然而后者会多用材料，对于地震发生概率极 少的抗震结构，延性结构是一种经济的设计对策。
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
钢结构构件的稳定性问题是钢结 构设计的重要内容，将在结构设 计中详细介绍。
此处的稳定主要是结构整体稳定， 即重力作用下的二阶效应——P －△效应。
建筑结构荷载计算
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
《高钢规》下列条件下可不进行整体稳定性验收：
1）各层柱子平均长细比和平均轴压比满足一定要求；
建筑结构荷载计算
两种抗震设计方法
OA: 弹性设计，承载力抗震 OBC和ODE: (承载力＋延性)抗震 （构件屈服，局部破坏） 具有足够大延性和耗能能力
建筑结构荷载计算