特殊荷载的定义、设计和作用分析

特殊荷载的定义、设计和作用分析1。温度荷载的定义及分析2。吊车荷载的定义及分析3。特殊风荷载定义及分析4。特殊支座的定义及分析5。总结1。温度荷载的定义及分析温度荷载即温度场对结构的影响，有以下几方面问题。温度的时效问题：冬天和夏天的温度产生的温差将非常大，（如冬天-20、夏天+30，温差50），如果以这个温差作为温度场（温度荷载），计算结构的温度效应将非常大。由于这个温差产生是在一年的时间内发生，结构的反应也是缓慢、变化的。一般情况下结构的温度效应可以考虑瞬间温差（指一天的时间内）。温度的环境问题：考虑温差对结构的影响，要考虑结构的工作环境，如涂料、内外装修、保温隔热等的影响，要分别考虑施工阶段、使用阶段的结构反应。如果只考虑使用阶段，则施工阶段应考虑相应的保证、保护措施。温度的梯度问题：温度对构件的影响也不是均匀的。对钢构件由于截面很薄，当温度变化时，可以认为截面中的温度也会产生均匀的变化。但是对混凝土构件则不同，由于截面厚大，表面温度很难达到里面，如下图所示。此时可以认为温度向截面里面是逐渐衰减的。即梯度（线性、非线性）。线性梯度曲线梯度程序采用不变程序的做法将导致温度效应偏大较多温度变化的设计控制竖向温差的控制：其对结构顶部的梁将引起较大的弯矩、剪力；对结构底部的内外竖向构件会引起较大弯矩、轴力（拉、压）。因此，（1）结构设计宜对底部竖向构件的轴压比留有余地，保证适合的配筋率；顶部若干层梁的配筋也要留有余地。（2）对结构外露应做好保温隔热措施。水平温差的控制：其对受到剪力墙约束的水平构件（楼板、梁）将会引起较大的轴力，反过来对剪力墙产生较大的剪力。因此，（1）对剪力墙的轴压比、剪压比留有余地，下部楼层梁、板考虑偏心受拉的配筋。（2）主动释放温差变形，如：混凝土低温入模养护、设后浇带、减少混凝土收缩应变、改善使用环境等。温差定义节点温差定义温度作用内力的输出温度作用的特点

高层建筑结构不仅平面尺寸大，而且竖向的高度也很大，其竖向构件截面尺寸较大，温度变化和混凝土收缩不仅会产生较大的水平方向的变形和内力，而且也会产生竖向的变形和内力。根据有关资料统计，工程实践中结构物的裂缝原因属于由变形作用（温度、收缩、不均匀沉降）引起的约占80%以上，属于由荷载引起的约占20%左右，可见高层建筑结构设计中考虑变形作用的影响是很重要的，不容忽视。高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人员的重视。

有关规定《高规》宣讲培训材料（P4-17）：高层钢筋混凝土结构一般不计算由于温度、收缩而产生的内力。因为一方面高层建筑的温度场分布和收缩参数等都难以准确确定；另一方面混凝土又不是弹性材料，它既有塑性变形，还有徐变和应力松弛，实际的内力要远小于按弹性结构的计算值。广州白云宾馆（33层、高112m、长70m）的温度应力计算结果表明，温度-收缩应力计算值过大，难以作为设计依据。曾经计算过温度-收缩应力的其它建筑也遇到类似的情况。有关规定但由于种种原原因，诸如高高层建筑各处处的温度场、混凝凝土收缩、徐徐变等随时间间变化的变量量因素还难以以直接采用数数值准确量化化，混凝土收缩缩、徐变的弹弹塑性特征使使分析处理复复杂，所以一一般很难准确确地计算结构构的温度－－收缩缩应力力，并且且作为为设计计的依依据。。因此此，高规不不要求求直接接计算算非荷荷载作作用，而强强调由由构造措措施来来解决决。《高规规》宣宣讲培培训材材料（P4-17）：：钢筋混混凝土土高层层建筑筑结构构的温温度-收缩缩问题题，主主要由由构造造措施施来解解决。。程序实实现程序提提供了了计算算温度度应力力、支支座沉沉降以以及设设置弹弹簧支支座的的功能能。设计人人员可可以通通过给定温温差或基础础支座沉沉降值来计计算结结构的的温度度和基基础支支座沉沉降产产生的的效应应。从从而能能较正正确地地估计计温度度、基基础支支座沉沉降的的影响响，有有助于于设计计人员员采取取相应应对策策与措措施。。温度应应力计计算情情况高层建建筑的的温度度分析析可考考虑下下列三三种情情况：：施工阶阶段当主体体结构构完成成后，，未作作内外外装修修和围围护结结构，，结构构处于于通透透状态态时的的温差差造成成的内内力。。正常使使用阶阶段1外墙围围护结结构已已施工工，室室内处处于自自然通通风状状态时时的温温差造造成的的内力力。正常使使用阶阶段2外墙围围护结结构已已施工工，室室内空空调恒恒温状状态时时的温温差造造成的的内力力。对温度度作用用的简简化温度变变作用用表现现为：：（1））构件件内外外表面面温差差造成成的弯曲；（2））构件件内外外表面面温差差的平平均值值比构构件初初始温温度高高（低低）时时造成成的伸伸长（（缩短短）。。程序仅考虑虑了平均温差造造成的伸缩缩作用，而忽略了内外外表面温差差造成的弯弯曲作用。最不利温差差的确定樊小卿在《《温度作用用与结构设设计》一书书中建议：：室外空气气温度夏季季取30年年一遇最高高日平均温温度，冬季季取30年年一遇最低低日平均温温度。使用阶段室室内空气温温度夏季取取空调设计计温度，冬冬季取采暖暖设计温度度。初始温度取取结构成型型时的环境境空气温度度。计算温差的的确定对于钢结构，最不利温差差和计算温温差是一致致的。对于钢筋混凝土土结构，最不利温差差与计算温温差不同，其差异在在于钢筋混混凝土结构构的特点：：收缩、徐变变以及裂缝缝。王铁梦在《《工程结构构裂缝控制制》一书中中建议：(1)温温度应力只按弹性计计算太保守守，造成材料料浪费。(2)由由于结构遭遭受的年温温差及收缩缩都是在相当长的时时段变化中进行行的，必须须考虑徐变引起应力松松弛，从而而大幅度降低弹性应应力。钢筋混凝土土结构的收收缩影响混凝土收缩缩可以用收缩当量温温差来表示。收缩值换算算为当量温温差，永远远是负值，，应力为拉拉应力。收缩当量温温差与最不不利温差叠叠加计算。混凝土结构构的降温与收缩缩同时考虑虑时，混凝土土结构将将承受互互相叠加加的拉应应力，作作用效应应增大。。而当升温与收收缩同时时考虑时时，则两者者作用效效应会互互相抵消消，作用用效应减减小。钢筋混凝凝土结构构的徐变变影响简单的做做法是将将实际温差差乘以应应力松弛弛系数，作为计计算温差差。根据温差变化化过程速速度的缓慢程程度不同同，应力力松弛系数数可取值为为0.3～～0.5。温差变化化过程速度快，应力松松弛系数大，反之则则小。2。吊车车荷载的的定义及及分析带吊车结结构的分分析，主主要是合合理考虑虑吊车的的作用问问题。吊车作为为移动荷载载，分析时时应考虑虑移动的效效应。吊车结构构分析主主要分为为：（1）吊车车梁的分分析：（（2）吊吊车移动动对整体体结构的的分析。。TAT、、SATWE软件是分分析第（（2）项项的内容容。STS中可以分分析钢吊吊车梁。。程序分析析吊车荷荷载的说说明在TAT和SATWE的吊车荷荷载计算算中，没没有考虑虑吊车荷荷载对吊吊车梁的的影响，，即没有有按照影影响线的的方式考考虑吊车车梁，吊吊车梁应应采用其其它软件件专门分析析。软件要求求根据吊吊车的形形式，如如对各种种轨道、、轮压点点的吊车车，给出出最大轮轮压反力力（或作作用）及及最小轮轮压反力力（及作作用），，不论该该吊车运运行轨道道上有几几部吊车车，均按按这个方方式给出出。在一对轨轨道内的的吊车荷荷载称为为第1组组吊车荷荷载（不不论该对对轨道内内有几部部吊车）），第二二对吊车车轨道则则可以定定义第2组吊车车荷载等等等。吊车水平刹车车力作用在上上层的柱中间间。吊车结构的计计算模型由于吊车荷载载作用在吊车车柱的牛腿上上，所以在牛腿处应该该设置一个标标准楼层，并且在沿吊车运行轨轨迹方向应定定义框架梁，如吊车柱在在吊车运行轨轨迹方向没有有框架梁，也也应把吊车梁梁作为两端铰铰接梁输入，，吊车荷载的的移动顺序是是通过轨迹上上的梁所确定定的，这是吊吊车运行轨迹迹方向必须布布置梁的原因因。在吊车荷载作作用的有牛腿腿的楼层应一一般没有楼板板，所以应考考虑该层的节节点为“弹性节点”即不受刚性性楼板假定的的制约。即使使是多层工业业厂房，在吊吊车柱的外边边有楼板，也也要按“弹性楼板”考虑，或者者不考虑楼板板的存在和作作用，这样可可以比较安全全地求出水平平刹车力对上上下梁的影响响。当吊车柱之间间设有交叉支支撑时，必须须考虑支撑的的作用，在吊吊车柱的设计计中，可适当当减少吊车柱柱在支撑布置置方向的长度度系数。注意：当这种种结构产生了了多个“弹性性节点”后，，地震振型数数就要增加。。振型分析也也应该采用““总刚模型””。吊车荷载的计计算吊车荷载的作作用点就是与与吊车轨道平平行的柱列各各节点，它是是根据吊车轨轨迹由程序自自动求出。（1）程序沿沿吊车轨迹自自动对每跨加加载吊车作用用。（2）求出每每组吊车的加加载作用节点点。（3）对每对对节点作用4组外力，分分别为：A、左点最大轮压压、右点最小小轮压；B、右点最大轮压压、左点最小小轮压；C、左、右点正横横向水平刹车车力；D、左、右点正纵纵向水平刹车车力。（4）对每组组吊车的每次次加载，求每每根杆件的内内力。（5）分别按按轮压力和刹刹车力，求每每根柱的预组组合力，预组组合力的目标标为：最大轴轴力、最大弯弯矩等。吊车内力的预预组合目标吊车柱预组合合目标共14项：（1）Vxmax（2）Vymax（3）+Mxmax（4））-Mxmax（5））+Mymax（6））-Mymax（7））Nmax+Mxmax（8））Nmax-Mxmax（9））Nmax+Mymax（10））Nmax-Mymax（11））Nmin+Mxmax（12））Nmin-Mxmax（13））Nmin+Mymax（14））Nmin-Mymax吊车车荷荷载载作作用用下下梁梁的的预预组组合合目目标标为为：：（1））+Mmax/T（2））-Mmax/T（3））-Vmax/N预组组合合方方式式（1））吊车车柱柱预预组组合合分分别别有有““只只考考虑虑轮轮压压的的预预组组合合力力””和和““考考虑虑轮轮压压加加刹刹车车的的预预组组合合力力””。。预组组合合1————是是吊吊车车的的““轮压压+刹刹车车”内内力力组组合合；；预组组合合2————是是吊吊车车的的““轮压压”内内力力组组合合。。（2））梁预预组组合合也也按按照照““只只考考虑虑轮轮压压的的预预组组合合力力””和和““考考虑虑轮轮压压加加刹刹车车的的预预组组合合力力””这这两两种种情情况况搜搜索索出出梁梁的的包包络络内内力力，，即即为为：：预组组合合1————轮压压+刹刹车车包络络内内力力；；预组组合合2————轮压压包络络内内力力。。吊车车荷荷载载结结构构的的设设计计注注意意事事项项（1））地震震分分析析时时，，没没有有计计入入吊吊车车的的桥桥架架重重和和吊吊重重。。（2））没有有考考虑虑吊吊车车梁梁的的作作用用。。（3））吊车车柱柱的的配配筋筋，，没没有有考考虑虑排排架架的的长长度度系系数数。。因为为吊吊车车的的桥架架重重和吊重重是移移动动荷荷载载，，所所以以很很难难确确定定质质量量的的位位置置，，在在地地震震分分析析中中这这部部分分的的质质量量没没有有计计入入，，则则计计算算地地震震作作用用局局部部算算小小了了，，可可以以通通过过地地震震作作用用放大来弥补补这个个问题题。对于吊吊车梁梁，当当排架架中间间有框框架梁梁，则则应输输入该该框架架梁，，否则则应把把吊车车梁按按两端端铰接接梁定定义、、输入入。在在用TAT、SATWE分析时时，排排架柱柱之间间必须须要有有梁才才能正正确分分析。。排架柱柱的计计算长长度可可以人人工修修正，，因此此在用用软件件设计计中要要注意意以下下几点点：（1））对于重重型吊吊车、、排架架结构构应用用PK计算。。（2））TAT、SATWE适用于于中、、轻型型的吊吊车分分析，，特别别是多多层结结构中中带吊吊车的的结构构形式式。（3））吊车分分析以以每对对轴线线为准准，程程序自自动搜搜索每每对轴轴线上上的吊吊车柱柱，并并成对对作用用。（4））TAT、SATWE只计算算吊车车柱，，并生生成柱柱的预预组合合力。。（5））吊车柱柱的配配筋考考虑了了刹车车+轮轮压、、轮压压的不不同组组合。。（6））吊车柱柱的长长度系系数应应由用用户自自行修修正。。吊车荷荷载定定义吊车布布置平平面吊车轨轨迹上上必须须有梁梁吊车计计算选选择吊车内内力的的图形形输出出选择择菜单单柱预组组合内内力柱预组组合内内力显显示选选择梁吊车包包络选选择格层吊吊车内内力文文本输输出吊车预预组合合内力力的文文本输输出3。特特殊风风荷载载定义义及分分析特殊风风荷载载主要要用于于多层层钢结结构。。尤其其在施施工阶阶段时时，风风对结结构可可能产产生的的吸力力。对一些些特殊殊的结结构，，如有有大悬悬挑结结构的的广告告牌、、候车车站、、收费费站、、雨蓬蓬，等等等，，在使使用阶阶段风风也会会是向向上、、向下下作用用。特殊风风定义义于梁梁上、、节点点上，，并用用正、、负荷荷载表表示压压力或或吸力力。节点上上的特特殊风风可以以