1、会计学1荷载结构荷载结构 本课程为必修课、考试课，一个学分。考核标准为：平时作业完成情况（包括考勤纪律遵守情况/课堂听课和回答表现）占总评成绩的30%，期末考试占70%。作业迟交不记分。第1页/共115页第2页/共115页作用按时间不同可分为以下3类。(1)永久作用:在结构使用年限内，其值不随时间变化，或其变化的量值相对于平均值而言可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用。主要包括:结构自重、土体自重力等由重力引起的荷载，以及土侧压力、静水压力、水浮力、预加应力、混凝土收缩和徐变影响力、基础变位影响力等。(2)可变作用:在结构使用年限内，其值随时间变化，且其变化的量值与平均值不可忽略不
2、计的作用。包括楼面活荷载，屋面活荷载，车辆荷载及其冲击力、离心力、人群荷载,流水压力、波浪荷载、冻胀力、雪荷载、冰压力、风荷载、车辆制动力、温度影响力、变形作用、支座摩阻力等。第3页/共115页第4页/共115页S=CQ第5页/共115页q(KN/m)lql/2Mmax=ql2/8单位(KN.m)简支梁ql/2S=CQ(弯距图M)第6页/共115页值会随时间发生变化，且其变化值会随时间发生变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载，值与平均值相比不可忽略的荷载，也称为活荷载。也称为活荷载。第7页/共115页第8页/共115页图2.1(1)土的自重第9页/共115页第10页/共115页(3)雪荷
3、载 雪荷载是房屋屋面结构的主要荷载之一。屋面水平投影面上的雪荷载SK(kN/m2)应按下式计算:r 基本雪压SO(kN/m2)取值原则:根据当地气象台(站)观察并收集的每年最大雪压，经统计得出的50年一遇的最大雪压(重现期为50年的最大雪压)，即为当地的基本雪压。屋面积雪分布系数第11页/共115页高低跨屋面高低跨屋面飘积雪飘积雪分布图分布图 多跨屋面积雪分布图多跨屋面积雪分布图 建筑结构设计考虑积雪分布的原则：屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用；屋架或拱、壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布情况和半跨的均匀分布的情况采用；框架和柱可按积雪全跨均匀分布情况采用。规律:天沟附近区
4、域的积雪比屋脊区大。第12页/共115页建筑结构荷载规范(GB 500092001)规定对不同类别的屋面，其屋面积雪分布系数r 按下表 采用。第13页/共115页第14页/共115页第15页/共115页(4)楼面和屋面活荷载 分为：民用建筑楼面均布活荷载、工业建筑楼面活荷载、屋面均布活荷载、屋面积灰荷载以及施工、检修荷载和栏杆水平荷载。需考虑冲击力时，可将荷载乘以动力系数后按静力进行计算。1）民用建筑楼面活荷载：是指建筑物中的人群、家具、设施等产生的重力作用，这些荷载的量值随时间发生变化，位置也是可移动的，亦称可变荷载。民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，应按下表规
5、定采用。第16页/共115页第17页/共115页第18页/共115页附：国际标准ISO 2103中民用建筑楼面活荷载折减系数(1)在计算梁的楼面活荷载效应时，公式为：对住宅、办公楼等房屋或其房间，公式为：(A18m2)对公共建筑或其房间，公式为：(A36m2)式中，A为所计算梁的从属面积。(2)计算多层房屋的柱、墙或基础的楼面活荷载效应时：对住宅、办公楼等房屋，公式为：对公共建筑，公式为：式中，n为所计算截面以上楼层数。30.3A0.60.3n30.5A0.60.5n第19页/共115页 设计楼面梁、墙、柱及基础时，上表中的楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。注:楼面梁的从属面积
6、应按梁两侧各延伸二分之一梁间距的范围内的实际面积确定。A.设计楼面梁时的折减系数:a)第1(1)项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9;b)第1(2)7项当楼面梁从属面积超过50m2时应取0.9;c)第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8;对单向板楼盖的主梁应取0.6;对双向板楼盖的梁应取0.8;d)第912项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。下一张第20页/共115页 a)第1(1)项应按下表规定采用;b)第1(2)7项应采用与其楼面梁相同的折减系数;c)第8项对单向板楼盖应取0.5;对双向板楼盖和无梁楼盖应取0.8；d)第912项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。B.设
7、计墙、柱和基础时的折减系数第21页/共115页 3）工业建筑楼面活荷载（a）工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔墙产生的局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用民用建筑楼面等效均布活荷载的计算方法。（b）工业建筑楼面(包括工作平台)上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用2.0kN/m2。生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5kN/m2。对于一般金工车间、仪器仪表生产车间、半道体器件车间、棉纺织车间、轮胎厂准备车间和粮食加工车间，当缺乏资料时，可按规范附录D表采用。第22页/共115页第23
8、页/共115页 2)楼面等效均布活荷载的确定原则（详见规范附录B）（a)楼面(板、次梁及主梁)的等效均布活荷载，应在其设计控制部位上，根据需要按内力(如弯矩、剪力等)、变形及裂缝的等值要求来确定。在一般情况下，可仅按内力的等值来确定。(b)连续梁、板的等效均布活荷载，可按单跨简支计算。但计算内力时，仍应按连续考虑。(c)由于生产、检修、安装工艺以及结构布置的不同，楼面活荷载差别较大时，应划分区域分别确定等效均布活荷载。楼面结构上的局部荷载可按规定换算为等效均布活荷载。第24页/共115页 楼面等效均布活荷载的确定原则 (d)单向板上局部荷载(包括集中荷载)的等效均布活荷载qe（KN/m2），可
9、按下式计算:（e）次梁的等效均布活荷载的计算，应按下列公式对弯矩和剪力分别计算，取其中较大者 双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。式中l板的跨度;b板上荷载的有效分布宽度，按公式确定;Mmax一简支单向板的绝对最大弯矩，按设备的最不利布置确定。计算Mmax时，设备荷载应乘以动力系数，并扣去设备在该板跨内所占面积上，由操作荷载引起的弯矩。第25页/共115页式中s 次梁间距;l 次梁跨度;Mmax 与Vmax简支次梁的绝对最大弯矩，与最大剪力。按设备的最不利布置确定。（f）当荷载分布比较均匀时，主梁上的等效均布活荷载可由全部荷载总和除以全部受荷面积求
10、得。（g）柱、基础上的等效均布活荷载，在一般情况下，可取与主梁相同。第26页/共115页 4）屋面均布活荷载 工业及民用房屋的屋面，其水平投影面上屋面均布活荷载标准值、组合值系数、频遇值系数及准永久值系数按下表采用。注意：屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。第27页/共115页第28页/共115页 5）屋面积灰荷载 （a）设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑时，对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影面上的屋面积灰荷载应分别按表采用。第29页/共115页第30页/共115页 （b）对于屋面上易形成灰堆处，当设计屋面板、檩条时，积灰荷载标准值可乘以下列规定的
11、增大系数:在高低跨处两倍于屋面高差但不大于6.0m的分布宽度内取2.0;在天沟处不大于3.0m的分布宽度内取1.40。（c）积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。第31页/共115页 6）施工、检修荷载和栏杆水平荷载（a）设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时，施工或检修集中荷载(人和小工具的自重)应取1.0kN，并应在最不利位置处进行验算。注：（i）对于轻型构件或较宽构件，当施工荷载超过上述荷载时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时设施承受。（ii）当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔1.0m取一个集中荷载;在验算挑檐、雨篷倾覆时，应沿板宽每
12、隔 2.53.0m取一个集中荷载。第32页/共115页 6）施工、检修荷载和栏杆水平荷载（b）楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆顶部水平荷载，应按下列规定采用:住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，应取0.5kN/m;学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场，应取1.0kN/m.（c）当采用荷载准永久组合时，可不考虑施工和检修荷载及栏杆水平荷载。第33页/共115页1)吊车工作制等级与工作级别设计时应直接参照制造厂当时的产品规格作为设计依据。国家标准起重机设计规范GB 3811一83是参照国际标准起重设备分级ISO 4301一1980的原则，划分了起重机的工作级别。按吊车
13、荷载达到其额定值的频繁程度分成4个载荷状态(轻、中、重、特重)8个级别作为吊车设计的依据。表2-5 吊车的工作制等级与工作级别的对应关系(5)吊车荷载工作制等级轻 级中 级重 级超 重 级工作级别A1A3A4，A5A6，A7A8第34页/共115页 2）吊车竖向荷载和水平荷载 A.吊车竖向荷载标准值吊车的技术资料(包括吊车的最大Pmax或最小轮压Pmin)都应由工艺提供。大纵向横向第35页/共115页(b)吊车竖向荷载的动力系数 当计算吊车梁及其连续的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。动力系数可按表2-6取用。悬挂吊车、电动葫芦、工作级别为A1A5的吊车工作级别为A6A8的软钩吊车、硬钩吊车
14、、其他特种吊车1.051.10表2-6 吊车竖向荷载的动力系数软钩吊车:是指通过钢绳、吊钩起吊重物（常见）硬钩吊车:是指通过刚性体起吊重物,如夹钳、料耙（少用）硬钩吊车工作频繁运行速度高，小车附设的刚性悬臂结构使吊重不能自由摆动 第36页/共115页 B.吊车水平荷载标准值 吊车水平荷载有纵向和横向两种。a)吊车纵向水平荷载标准值 吊车纵向水平荷载标准值应按作用在吊车一端轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用。该项荷载的作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。b)吊车横向水平荷载标准值按下式计算：1()HHQG g式中，H 吊车横向水平荷载标准值；Q 吊车的额定起重质量；G1
15、横行小车质量。第37页/共115页 系数，对软钩吊车：当额定起重量不大于10t时，应取0.12；当额定起重量为1650t时，应取0.10；当额定起重量不小于75t时，应取0.08；对硬钩吊车应取0.20H 吊车横向水平荷载应等分于吊车桥架的两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直，并考虑正反方向刹车情况。3)多台吊车的组合 按照各台吊车同时处于最不利位置，且同时满载的极端情况出现的概率是极小的。可将多台吊车共同作用时的吊车荷载效应组合予以折减。在实测调查和统计分析的基础上，可得到多台吊车的荷载折减系数(表2-7)。表2-7 多台吊车荷载折减系数参与组合的吊车台数 吊车工作级别A1
16、A5A6A820.900.9530.850.9040.800.85第38页/共115页（6）公路桥涵上的汽车和人群荷载 交通部颁标准公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004中有以下类型：汽车荷载 汽车冲击力 汽车离心力 汽车引起的土侧压力 人群荷载 汽车制动力第39页/共115页1）汽车荷载 A.汽车荷载分为公路一级和公路一级两个等级。B.各级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合表的规定。C.汽车荷载由车辆荷载和车道荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载;桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。表各级公路桥涵的汽车荷载等级第40页/
17、共115页车辆荷载：第41页/共115页 公路一级和公路一级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。表车辆荷载的主要技术指标第42页/共115页 车道荷载：由均布荷载和集中荷载组成。a）公路一级车道荷载的均布荷载标准值为qK=10.5kN/m;集中荷载标准值按以下规定选取:桥梁计算跨径小于或等于5m时，PK=180kN;桥梁计算跨径等于或大于50m时，PK=360kN;桥梁计算跨径在5m一50m之间时，PK值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值PK应乘以l.2的系数。b)公路一级车道荷载的均布荷载标准值qK和集中荷载标准值PK按公路一级车道荷载的0.75倍采用。c)车道荷载的均布荷载
18、标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。第43页/共115页 桥涵设计车道数，应符合表一3的规定。多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数等于或大于2时，由汽车荷载产生的效应应按表规定的多车道折减系数进行折减。但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。大跨径桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减，折减系数见表。第44页/共115页第45页/共115页城市桥梁汽车荷载建设部2011年制定城市桥梁设计荷载标准（CJJ11-2011标准中采用两级荷载标准，即城-A级、城-B级。城-A级汽车荷载适用于快速路及主干路。城-B级汽
19、车荷载适用于次干路及支路。城-A级车辆纵、平面布置城一B级车辆荷载的立面、平面布置及标准值应采用现行行业标准公路桥涵设计通用规范JTG D60车辆荷载的规定值。第46页/共115页2）汽车冲击力冲击系数u可按下式计算：汽车冲击力标准值=汽车荷载标准值冲击系数3）汽车离心力汽车离心力标准值=车辆荷载标准值离心力系数C。离心力系数C为：式中 V-设计速度(km/h)，应按桥梁所在路线设计速度采用;R曲线半径(m)第47页/共115页 4）汽车制动力 一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。公路一I级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN;公
20、路一II级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍;同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍;同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。第48页/共115页 5）人群荷载 其标准值应按下列规定采用：A.当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m2;当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2时;当桥梁计算跨径在50m一150m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1.15倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2
21、。B.人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。C.人行道板(局部构件)可以一块板为单元，按标准值4.0kN/M的均布荷载计算。D.计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75kN/m;作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取1.0KN/m.第49页/共115页 静水压力及动水压力(1)静水压强p与静水总压力P在重力作用下静水压强p为：h水的深度;水的重度；p0自由表面压强，一般为大气压强，由于大气压强是始终存在的，故在工程上采用相对压强，取p0=0，故可用下式计算静水压强0pphhph静水压强的分布第50页/共115页 静水压强的特点：（
22、i）水中任意一点压强的大小与水深成正比，与作用面垂直。（ii）水中任意一点压强各向等值，与作用面的方位无关。h铅垂面静水压强的分布斜面静水压强的分布第51页/共115页静水总压力P1)平面壁上的静水总压力数值大小式中作用点在分布三角形的形心处，垂直指向平面壁。当L=h时，平面壁为铅垂面 cPh2chhLbPhh3h hh22hPb当平面壁宽度b=1m时，即单位宽度平面壁上的静水总压力为22hPABCDh2 第52页/共115页2)曲面壁上的静水总压力作用在曲面壁上,指向曲面 中心。数值为2222arctanxzxzzxPpphPbPVPP式中：P与水平面夹角V压力体体积，其周界为三部分:曲面、
23、水体自由表面及由曲面周界引至与水体自由表面相交的铅垂面。第53页/共115页例2.5有一弧形闸门，如图所示，半径r=4m，门宽b=6 m，H=2m，水面与门轴同高，求该闸门所受静水总压力。解：压力体的体积v=断面ABC的体积V=（AOB扇形面积-BOC三角形面积）门宽b22xhPbzPV22arctanzxzxPPppP.219 826117 62KN.22230144 1936012OOrmcos.21124303 4622oBC OBm 第54页/共115页(2)流水压力根据流体运动时的连续性方程、能量方程和动量方程，可得伯诺里积分方程：式中:z每单位重力水体所具有的位能，简称单位位能;v
24、流速，表示每单位重力水体所具有的动能,简称单位动能;p某深度处的压强 表示每单位重力水体以压强形式保持的一种能量，简称单位压能22vgp第55页/共115页 水流作用在结构上，速度v由v1变为v2=0，压强由p1变为p2，结构面上的流水压强为：pvpg21122vppg 21212vpvpg 2111202时 最大流体的位能Z不变时，pvpvgg22112222若v1v2,则p1p2,p v11,p v22第56页/共115页 桥墩流水压力的计算桥墩迎水面水流单元体的压强p为：v 水流未受桥墩影响时的流速，为水的重度。若桥墩迎水面受阻面积为A，再引入考虑墩台平面形状的系数 K，桥墩上的流水压力
25、按下式计算：式中，P作用在桥墩上的流水压力(kN)；v设计流速(m/s)；A桥墩阻力面积，一般算至冲刷线处；g重力加速度，K由试验测得的桥墩形状系数，按表5-2取用。vpg 22 22vPKAg 第57页/共115页桥墩形状方形方形桥墩桥墩矩形桥墩矩形桥墩(长长边与水流平边与水流平行行)圆圆形形桥桥墩墩尖端尖端形桥形桥墩墩圆端圆端形桥形桥墩墩K 1.51.30.80.70.6表5-2 桥墩形状系数K第58页/共115页【计算题1】某存放一般资料的两层档案馆，其承重结构为现浇钢筋混凝土无梁楼盖板柱体系。柱网尺寸为7.8m7.8m，楼层净高为3.0m，楼板厚度为0.26m，楼面层建筑作法为0.04
26、m。各层楼面上设置可灵活布置的C型轻钢龙骨，不保温两层12mm纸面石膏板隔墙，求柱在基础顶部截面处由楼面活荷载标准值产生的轴向力。解：(1)隔墙产生的附加楼面活荷载标准值。由于隔墙位置可灵活布置，其自重作为楼面活荷载的附加值应计入，可求得：查建筑结构荷载规范(GB 500092001)附录A第11项得隔墙自重为0.27kN/m2，隔墙高度等于楼层净高3.0m，按规定可取每延米长墙重的1/3作为隔墙产生的附加楼面活荷载标准值。Qak=1/3 3.00.27=0.27kN/m2但其值小于1kN/m2，取等于1kN/m2。(2)楼面均布活荷载标准值。对存放一般资料的档案室楼面均布活荷载标准值按建筑结
27、构荷载规范(GB 50009-2001)规定为2.5kN/m2(见表2-9中的第2项)。因此档案馆每层楼面活荷载标准值q=2.5+1=3.5kN/m2(3)楼面活荷载产生的轴向力标准值。设计基础时，楼面活荷载标准值的折减系数建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)规定其值为0.9，因此由楼面活荷载产生的轴向力标准值(忽略楼板不平衡力矩产生的轴向力影响)为第59页/共115页 风荷载 风荷载是一种重要的设计荷载，对于高层房屋、高耸结构(如高塔、烟囱)桥梁、起重机和屋盖等结构，常常起着主要的作用。(1)风荷载的基础知识 1)风的形成 风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射程度和大气
28、升温的不均衡性，在地球上的不同地区产生大气压力差，空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风。2)风的强度 根据风对地面(或海面)物体的影响程度划分等级。第60页/共115页表3-1 蒲福风力等级表风力等级名称海面状况浪高/m海岸渔船征象陆地地面物征象距地10m高处相当风速一般最高km/hmile/hm/s0静风-静静、烟直上10.3时，取tg =0.3;k系数，对山峰取3.2，对山坡取1.4;H山顶或山坡全高(m);Z建筑物计算位置离建筑物地面的高度，m;当z2.5H时，取z=2.5H。第70页/共115页 如图所示，取A、C处的修正系数 =1，山坡和山峰的其他部位，AB间和BC间的修正
29、系数按 的线性插值确定。图3.3 山坡和山峰示意图 b)山间盆地、谷地等闭塞地形 =0.750.85；对于与风向一致的谷口、山口，=1.201.50。对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数可按A类粗糙度类别，还应考虑下表中给出的修正系数。距海岸距离距海岸距离/km40406060100修正系数修正系数1.01.01.11.11.2第71页/共115页 2)风载体型系数s 结构物体型不同、其表面风压的实际大小和分布也就不相同。系数为正值，为压力作用，方向指向建筑物表面；系数为负值，为吸力作用，方向离开建筑物表面。风荷载体型系数表第72页/共115页 当多个建筑物，特别是群集的高层建
30、筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应，使得房屋某些部位的局部风压显著增大。设计时可将单体建筑物的体型系数 乘以相互干扰增大系数，该系数参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验得出。第73页/共115页式中，风压高度变化系数；脉动增大系数；脉动影响系数；振型系数。z z 基本自振周期不大于0.25s的高耸结构和高度不大于30m或高宽比不大于1.5的房屋,可以不考虑风振系数,即取Z=1。0kzszWW 第74页/共115页 结构基本周期T1经验公式 1.高耸结构 一般情况下的钢结构和钢筋混凝土结构为：T1=(0.0070.013)H 式中，H为结构物总高(m)。一般情况下，钢结
31、构刚度小，结构自振周期长，可取高值；钢筋混凝土结构刚度相对较大，结构自振周期短，可取低值。2.高层建筑 一般情况下的钢结构和钢筋混凝土结构：钢结构T1=(0.100.15)n 钢筋混凝土结构 T1=(0.050.10)n式中，n为建筑层数。对于钢筋混凝土框架和框剪结构 可按下述公式确定：对于钢筋混凝土剪力墙结构 可按下述公式确定：式中，H房屋总高度(m)；B房屋宽度(m)。2-313T=0.25+0.53 10HB 13T=0.03+0.03 HB 第75页/共115页 考虑当地地面粗糙度后的基本风压；T1结构的基本自振周期。0w 查表前计算 时，对地面粗糙度B类地区可直接代入基本风压。对A类
32、、C类和D类地区应按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62和0.32后代入。20 1w T（i）脉动增大系数 ，可查下表：第76页/共115页（ii）脉动影响系数 a）结构迎风面较小的情况 对于结构迎风面宽度远小于其高度的情况(如高耸结构等)，若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可按下表采用。当高耸结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线规律变化，而质量沿高度按连续规律变化时，表中的脉动影响系数应再乘以修正系数B和 V。B应为构筑物迎风面在z高度处的宽度Bz与底部宽度B0的比值，v可按表确定。第77页/共115页 b）结构迎风面宽度较大的情况 对于结构迎风面宽度较大的情况(如高层建
33、筑等)，若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可根据结构总高度H及其与迎风面宽度B的比值，按下表采用。第78页/共115页（iii）振型系数z 振型系数的确定，也可参考荷载规范附录F表中数值。结构振型系数应根据结构动力学方法确定，顺风向计算时可仅考虑第一振型。近似公式计算结构振型系数时，对于高耸构筑物可按弯曲型考虑，结构第1振型系数按下述近似公式计算：对于高层建筑结构，当以剪力墙的工作为主时，可按弯剪型考虑，结构第1振型系数按下述近似公式计算：234zz4 z1 z2()()()H3 H3 H 0.7z ztan()4 H 第79页/共115页迎风面宽度远小于其高度的高耸结构的振型系数表荷载
34、规范附录F表1-1（iii）振型系数z 第80页/共115页剪力墙和框架均起主要作用，迎风面宽度较大的高层建筑的振型系数表荷载规范附录F表1.2第81页/共115页截面沿高度规律变化的高耸结构第1振型系数表BH结构迎风面顶部宽度；B0结构迎风面底部宽度第82页/共115页 高度Z处的阵风系数。gz 计算直接承受风压的幕墙构件(包括门窗)风荷载时的阵风系数应按下表确定。对其他屋面、墙面构件阵风系数取1.0。4）当计算围护结构时，风荷载中标准值wk按下式计算：0kgzslzWW 第83页/共115页 验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数sl：i）外表面 a）正压区 按s表
35、采用；b）负压区 对墙面，取-1.0；对墙角边，取-1.8；对屋面局部部位(周边和屋面坡度大于10o的屋脊部位)取-2.2；对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件，取-2.0。注：对墙角边和屋面局部部位的作用宽度为房屋宽度的0.1 或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于1.5m。ii）内表面对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2或0.2。sl局部风压体型系数0kgzslzWW 第84页/共115页 4）横风向风振 对圆形截面的结构，应按下列规定对不同雷诺数Re的 情况进行横风向风振(旋涡脱落)的校核：）当Re3105且结构顶部风速H大于临界风速cr时，可发生亚临界的微风共振。此时，可在构
36、造上采取防振 措施，或控制结构的临界风速不小于15ms。）当Re3.5106且结构顶部风速的1.2倍大于临界风速 时，可发生跨临界的强风共振，此时应考虑横风向风 荷载引起的共振效应。）当雷诺数为3105Re3.5106时，则发生超临界 范围的风振，可不作处理。）雷诺数Re临界风速cr和结构顶部风速H可按以下公式确定。第85页/共115页 雷诺数Re可按下列公式确定：Re69000vD 式中 v计算所用风速，可取vcr值；D结构截面的直径(m)。临界风速vcr和结构顶部风速vH可按下列公式确定：当结构沿高度截面缩小时(倾斜度不大于0.02)，可近似 取23结构高度处的直径。式中Ti结构振型i的自
37、振周期，验算亚临界微风共振时取T1;St斯脱罗哈数，对圆截面结构取0.2;H结构顶部风压高度变化系数;0基本风压(kN/m2);空气密度(kg/m3)criDT St 02000HH 第86页/共115页）跨临界强风共振引起在z高处振型j的等效风荷载可由下列公式确定22/12800/czjjzjjcrkN m 式中 j计算系数，按下表确定;zj在z高处结构的j振型系数，由计算确定或查前表，j第j振型的阻尼比;对第1振型，钢结构取0.01，房屋钢结构取0.02,混凝土结构取0.05;对高振型的阻尼比，若无实测资料，可近似按第1振型的值取用。第87页/共115页 校核横风向风振时，风的荷载总效应可
38、将横风向风荷载效应Sc与顺风向风荷载效应SA按下式组合后确定：对非圆形截面的结构，横风向风振的等效风荷载宜通过空气弹性模型的风洞试验确定；也可参考有关资料确定。张相庭:工程抗风设计计算手册，中国建筑工业出版社 上表中的H1为临界风速起始点高度，可按下式确定:式中地面粗糙度指数，对A,B,C和D四类分别取0.12,0.16,0.22和0.30;vH结构顶部风速(m/s)。注:校核横风向风振时所考虑的高振型序号不大于4，对一般悬臂型结构，可只取第1或第2个振型。1/1()1.2crHHH 第88页/共115页 W0对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。
39、(4)高层建筑抗风设计0kzszWW 振型系数，可由结构动力计算确定，计算时可仅考虑受力方向基本振型的影响;对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，也可近似采用振型计算点距室外地面高Zi与房屋高度H的比值,即可用以下简化公式:式中 z 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002定义高层建筑为10层及10层以上的房屋或高度超过28m的房屋，其风荷载的计算特点：1izZZH izZH 第89页/共115页s计算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数可按下列规定采用：圆形平面建筑取0.8；正多边形及截角三角形平面建筑，由下式计算：式中 n多边形的边数。高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字
40、形平面建筑取1.3；下列建筑取1.4：1）V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；2）L形、槽形和高宽比H/B大于4的十字形平面建筑；3）高宽比H/B大于4，长宽比L/B不大于1.5的矩形、鼓形平面建筑。在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型系数可按规程附录A采用，或由风洞试验确定。第90页/共115页 假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面积的形心上，其横桥向标准值可按下式计算:Wd设计基准风压(kN/m2);Awh 横向迎风面积(m2)，按桥跨结构各部分的实际尺寸计算;Vd高度Z处的设计基准风速(m/s)V10桥梁所在地区的设计基本风速，系按平坦空旷地面，离地面l0m高，重现期为1
41、00年10min平均最大风速计算确定.空气重度(kN/m3);Z距地面或水面的高度(m);k0 设计风速重现期换算系数，k1风载阻力系数，k2考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，k3地形、地理条件系数，k5阵风风速系数。第91页/共115页Ko 设计风速重现期换算系数，对于单孔跨径指标为 特大桥和大桥的桥梁，ko=1.0，对其他桥梁，ko=0.90;对施工架设期桥梁，ko=0.75;当桥梁位于台风多发地区时，可根据实际情况适度提高ko值;K1普通实腹桥梁上部结构的风载阻力系数可按式计算:式中B桥梁宽度(m);H梁高(m)。桁架桥上部结构的风载阻力系数K1:规定见表。上部结构为两片
42、或两片以上桁架时，所有迎风桁架的风载阻力系数均取K1，为遮挡系数，按表采用;桥面系构造的风载阻力系数取K1=1.30第92页/共115页第93页/共115页 桥墩或桥塔的风载阻力系数K1;可依据桥墩或桥塔的断面形状、尺寸比及高宽比值的不同由表查得。表中没有包括的断面，其K1值宜由风洞试验确定。K2考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，可按表取用;位于山间盆地、谷地或峡谷、山口等特殊场合的桥梁上、下部结构的风速高度变化修正系数k2按B类地表类别取值;第94页/共115页第95页/共115页第96页/共115页K3地形、地理条件系数，按表取用;k5阵风风速系数，对A,B类地表k5=1.
43、38，对C,D类地表 k5=1.70。第97页/共115页 桥梁顺桥向可不计桥面系及上承式梁所受的风荷载，下 承式桁架顺桥向风荷载标准值按其横桥向风压的40%乘以桁架迎风面积计算。桥墩上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压的70%乘 以桥墩迎风面积计算。悬索桥、斜拉桥桥塔上的顺桥向风荷载标准值可按横桥 向风压乘以迎风面积计算。桥台可不计算纵、横向风荷载。对风敏感且可能以风荷载控制设计的桥梁，应考虑桥梁在风荷载作用下的静力和动力失稳，必要时应通过风洞试验验证，同时可采取适当的风致振动控制措施。第98页/共115页P (单位KN)q (单位KN/m)(弯距图M)Mmax=ql2/8Mmax=Pl/4
44、(弯距图M)(剪力图V)P/2P/2(剪力图V)Vmax=ql/2下一张第99页/共115页q(KN/m)lql/2Vmax=ql/2(剪力图V)(弯距图M)Mmax=ql2/8单位(KN)单位(KN.m)q(KN/m)(轴力N)(弯距图M)(剪力V)(扭矩T)(弯距M)内力简支梁连续梁Vmax=ql/2ql/2q=8Mmax/l2q=2Vmax/l下一张第100页/共115页lb总荷载（KN）相等 blqe=ql面荷载qe线荷载ql单位(KN/m2)单位(KN/m)故有 qe=q/b下一张第101页/共115页P (单位KN)(剪力图V)P/2P/2P (剪力图V)Pl下一张第102页/共1
45、15页(剪力图V)P(弯距图M)PlP P P lP P 下一张第103页/共115页下一张（a）中（b）中第104页/共115页下一张第105页/共115页BB0BzBH下一张第106页/共115页xYAB 线性插入法已知XA,XB及YA,YB欲求XC对应的YcXAXBYAYBXCYc()()()BACACABAYYYYXXXX 下一张第107页/共115页v迎风面us=+0.8背风面us=-0.5下一张第108页/共115页第109页/共115页第110页/共115页第111页/共115页第112页/共115页第113页/共115页第114页/共115页感谢您的观看。第115页/共115页
