常用结构计算手册

2常用结构计算2-1荷载载与结构静力力计算表2-1-1荷荷载1．结构上的荷荷载结构上的荷载分分为下列三类类：（1）永久荷载载如结构自重重、土压力、预预应力等。（2）可变荷载载如楼面活荷荷载、屋面活活荷载和积灰灰荷载、吊车车荷载、风荷荷载、雪活载载等。（3）偶然荷载载如爆炸力、撞撞击力等。建筑结构设计时时，对不同荷荷载应采用不不同的代表值值。对永久荷载应采采用标准值作作为代表值。对可变荷载应根根据设计要求求，采用标准准值、组合值值、频遇值或或准永久值作作为代表值。对偶然荷载应按按建筑结构使使用的特点确确定其代表值值。2．荷载组合建筑结构设计应应根据使用过过程中在结构构上可能同时时出现的荷载载，按承载能能力极限状态态和正常使用用极限状态分分别进行荷载载（效应）组组合，并应取取各自的最不不利的效应组组合进行设计计。对于承载能力极极限状态，应应按荷载效应应的基本组合合或偶然组合合进行荷载（效效应）组合。γ0S≤R（2-1）式中γ0———结构重要性性系数；S——荷载效应应组合的设计计值；R——结构构件件抗力的设计计值。对于基本组合，荷荷载效应组合合的设计值S应从下列组组合值中取最最不利值确定定：（1）由可变荷荷载效应控制制的组合（2-2）式中γG———永久荷载的的分项系数；；γQi——第ii个可变荷载载的分项系数数，其中YQ1为可变荷荷载Q1的分项系数数；SGK——按永永久荷载标准准值GK计算的荷载载效应值；SQiK——按按可变荷载标标准值Qik计算的荷荷载效应值，其其中SQ1K为诸可可变荷载效应应中起控制作作用者；ψci——可变变荷载Qi的组合值系系数；n——参与组合合的可变荷载载数。（2）由永久荷荷载效应控制制的组合（2-3）（3）基本组合合的荷载分项项系数1）永久荷载的的分项系数当其效应对结构构不利时：对由可变荷载效效应控制的组组合，应取1.2；对由永久荷载效效应控制的组组合，应取1.35；当其效应对结构构有利时：一般情况下应取取1.0；对结构的倾覆、滑滑移或漂浮验验算，应取0.9。2）可变荷载的的分项系数一般情况下应取取1.4；对标准值大于44kN/m22的工业房屋屋楼面结构活活荷载应取1.3。对于偶然组合，荷荷载效应组合合的设计值宜宜按下列规定定确定：偶然然荷载的代表表值不乘分项项系数；与偶偶然荷载同时时出现的其他他荷载可根据据观测资料和和工程经验采采用适当的代代表值。3．民用建筑楼楼面均布活荷荷载标准值及及其组合值、频频遇值和准永永久值系数（见见表2-1）民用建筑楼面均均布活荷载标标准值及其组组合值、频遇遇值和准永久久值系数表2-1项次类别标准值（kN/m2）组合值系数ψc频遇值系数ψf准永久值系数ψq1（1）住宅、宿宿舍、旅馆、办办公楼、医院院病房、托儿儿所、幼儿园园0.50.4（2）教室、试试验室、阅览览室、会议室室、医院门诊诊室2.00.70.60.52食堂、餐厅、一一般资料档案案室2.50.70.60.53（1）礼堂、剧剧场、影院、有有固定座位的的看台3.00.70.50.3（2）公共洗衣衣房3.00.70.60.54（1）商店、展展览厅、车站站、港口、机机场大厅及其其旅客等候室室3.50.70.60.5（2）无固定座座位的看台3.50.70.50.35（1）健身房、演演出舞台4.00.70.60.5（2）舞厅4.00.70.60.36（1）书库、档档案库、贮藏藏室5.00.90.90.8（2）密集柜书书库12.07通风机房、电梯梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车车库：（1）单向板楼楼盖（板跨不不小于2m）客车4.00.70.70.6消防车35.00.70.70.6（2）双向板楼楼盖和无梁楼楼盖（柱网尺尺寸不小于6m×6m）客车2.50.70.70.6消防车20.00.70.70.69厨房（1）一般般的2.00.70.60.5（2）餐厅的4.00.70.70.710浴室、厕所、盟盟洗室：（1）第1项中中的民用建筑筑2.00.70.50.4（2）其他民用用建筑2.50.70.60.511走廊、门厅、楼楼梯：（1）宿舍、旅旅馆、医院病病房托儿所、幼幼儿园、住宅宅2.00.70.50.4（2）办公楼、教教室、餐厅、医医院门诊部2.50.70.60.5（3）消防疏散散楼梯，其他他民用建筑3.50.70.50.312阳台：（1）一般情况况2.50.70.60.5（2）当人群有有可能密集时时3.5注：1．本表所所给各项活荷荷载适用于一一般使用条件件，当使用荷荷载较大或情情况特殊时，应应按实际情况况采用。2．第6项书库库活荷载当书书架高度大于于2m时，书库活活荷载尚应按按每米书架高高度不小于2.5kNN/m2确定。3．第8项中的的客车活荷载载只适用于停停放载人少于于9人的客车；；消防车活荷荷载是适用于于满载总重为为300kN的大型车辆辆；当不符合合本表的要求求时，应将车车轮的局部荷荷载按结构效效应的等效原原则，换算为为等效均布荷荷载。4．第11项楼楼梯活荷载，对对预制楼梯踏踏步平板，尚尚应按1.5kN集中荷载验验算。5．本表各项荷荷载不包括隔隔墙自重和二二次装修荷载载。对固定隔隔墙的自重应应按恒荷载考考虑，当隔墙墙位置可灵活活自由布置时时，非固定隔隔墙的自重应应取每延米长长墙重（kN/m）的1/3作为楼面活活荷载的附加加值（kN/m2）计入，附附加值不小于于1.0kNN/m2。设计楼面梁、墙墙、柱及基础础时，表2-1中的楼面活活荷载标准值值在下列情况况下应乘以规规定的折减系系数。（1）设计楼面面梁时的折减减系数1）第1（1）项项当楼面梁从从属面积超过过25m2时，应取0.9；2）第1（2）~7项当楼面梁梁从属面积超超过50m2时应取0.9；3）第8项对单单向板楼盖的的次梁和槽形形板的纵肋应应取0.8；对单向板板楼盖的主梁梁应取0.6；对双向板板楼盖的梁应应取0.8；4）第9~122项应采用与与所属房屋类类别相同的折折减系数。（2）设计墙、柱柱和基础时的的折减系数1）第1（1）项项应按表2-2规定采用；；2）第1（2）~7项应采用与与其楼面梁相相同的折减系系数；3）第8项对单单向板楼盖应应取0.5；对双向板板楼盖和无梁梁楼盖应取0.8；4）第9~122项应采用与与所属房屋类类别相同的折折减系数。注：楼面梁的从从属面积应按按梁两侧各延延伸二分之一一梁间距的范范围内的实际际面积确定。活荷载按楼层的的折减系数表2-2墙、柱、基础计计算截面以上上的层数12~34~56~89~20＞20计算截面以上各各楼层活荷载载总和的折减减系数1.00（0..90）0.850.700.650.600.55注：当楼面梁的的从属面积超超过25m2时，应采用用括号内的系系数。楼面结构上的局局部荷载可换换算为等效均均布活荷载。4．屋面活荷载载水平投影面上的的屋面均布活活荷载，按表表2-3采用。屋面均布活荷载载，不应与雪雪荷载同时组组合。屋面均布活荷载载表2-3项次类别标准值（kN/m2）组合值系数ψb频遇值系数ψf准永久值系数ψq1不上人的屋面0.50.70.502上人的屋面2.00.70.50.43屋顶花园3.00.70.60.5注：1．不上人人的屋面，当当施工或维修修荷载较大时时，应按实际际情况采用；；对不同结构构应按有关设设计规范的规规定，将标准准值作0.2kNN/m2的增减。2．上人的屋面面，当兼作其其他用途时，应应按相应楼面面活荷载采用用。3．对于因屋面面排水不畅、堵堵塞等引起的的积水荷载，应应采取构造措措施加以防止止；必要时，应应按积水的可可能深度确定定屋面活荷载载。4．屋顶花园活活荷载不包括括花圃土石等等材料自重。5．施工和检修修荷载及栏杆杆水平荷载（1）设计屋面面板、檀条、钢钢筋混凝土挑挑檐、雨篷和和预制小梁时时，施工或检检修集中荷载载（人和小工工具的自重）应应取1.0kN，并应在最最不利位置处处进行验算。注：①对于轻型型构件或较宽宽构件，当施施工荷载超过过上述荷载时时，应按实际际情况验算，或或采用加垫板板、支撑等临临时设施承受受。②当计算挑檐、雨雨篷承载力时时，应沿板宽宽每隔1.0m取一个集中中荷载；在验验算挑檐、雨雨篷倾覆时，应应沿板宽每隔隔2.5~33.0m取一个集中中荷载。（2）楼梯、看看台、阳台和和上人屋面等等的栏杆顶部部水平荷载，应应按下列规定定采用：1）住宅、宿舍舍、办公楼、旅旅馆、医院、托托儿所、幼儿儿园，应取0.5kNN/m；2）学校、食堂堂、剧场、电电影院、车站站、礼堂、展展览馆或体育育馆，应取1.0kNN/m。当采用荷载准永永久组合时，可可不考虑施工工和检修荷载载及栏杆水平平荷载。6．动力系数建筑结构设计的的动力计算，在在有充分依据据时，可将重重物或设备的的自重乘以动动力系数后按按静力计算进进行。搬运和装卸重物物以及车辆起起动和刹车的的动力系数，可可采用1.1~11.3，其动力作作用只考虑传传至楼板和梁梁。直升飞机在屋面面上的荷载，也也应乘以动力力系数，对具具有液压轮胎胎起落架的直直升飞机可取取1.4；其动力荷荷载只传至楼楼板和梁。7．雪荷载屋面水平投影面面上的雪荷载载标准值，按按下式计算：：sk＝μrs00（2-4）式中sk———雪荷载标准准值（kN/m2）；μr——屋面积积雪分布系数数（表2-4）；s0——基本雪雪压（kN/m2）。基本雪压可按全全国基本雪压压图（图2-1）近似确定定。图2-1全国国基本雪压分分布图（单位位：kN/m2）屋面积雪分布系系数表2-4注：1．第2项项单跨双坡屋屋面仅当20°≤α≤30°时，可采用用不均匀分布布情况。2．第4、5项项只适用于坡坡度α≤25°的一般工业业厂房屋面。3．第7项双跨跨双坡或拱形形屋面，当α≤25°或f/L≤0.1时，只采用用均匀分布情情况。4．多跨层面的的积雪分布系系数，可参照照第7项的规定采采用。设计建筑结构及及屋面的承重重构件时，可可按下列规定定采用积雪的的分布情况：：（1）屋面板和和檀条按积雪雪不均匀分布布的最不利情情况采用；（2）屋架和拱拱壳可分别按按积雪全跨均均匀分布情况况、不均匀分分布的情况和和半跨的均匀匀分布的情况况采用；（3）框架和柱柱可按积雪全全跨的均匀分分布情况采用用。8．风荷载垂直于建筑物表表面上的风荷荷载标准值，按按下述公式计计算：（1）当计算主主要承重结构构时ωk＝βzμssμzω0（2-5）式中ωk———风荷载标准准值（kN/m2）；βz——高度zz处的风振系系数；μs——风荷载载体型系数；；μz——风压高高度变化系数数；ω0——基本风风压（kN/m2）。（2）当计算围围护结构时ωk＝βgzμμsμzω0（2-6）式中βgzz——高度z处的阵风系系数。基本风压按《建建筑结构荷载载规范》（GB500009-22001）给出的50年一遇的风风压采用，但但不得小于0.3kNN/m2。2-1-2结结构静力计算算表1．构件常用截截面的几何与与力学特征表表（表2-5）常用截面几何与与力学特征表表表2-5注：1．I称为为截面对主轴轴（形心轴）的的截面惯性矩矩（mm4）。基本计计算公式如下下：2．W称为截面面抵抗矩（mm3），它表示示截面抵抗弯弯曲变形能力力的大小，基基本计算公式式如下：3．i称截面回回转半径（mm），其基本本计算公式如如下：4．上列各式中中，A为截面面积积（mm2），y为截面边缘缘到主轴（形形心轴）的距距离（mm），I为对主轴（形形心轴）的惯惯性矩。5．上列各项几几何及力学特特征，主要用用于验算构件件截面的承载载力和刚度。2．单跨梁的内内力及变形表表（表2-6~表2-10）（1）简支梁的的反力、剪力力、弯矩、挠挠度表2-6（2）悬臂梁的的反力、剪力力、弯矩和挠挠度表2-7（3）一端简支支另一端固定定梁的反力、剪剪力、弯矩和和挠度表2-8（4）两端固定定梁的反力、剪剪力、弯矩和和挠度表2-9（5）外伸梁的的反力、剪力力、弯矩和挠挠度表2-103．等截面连续续梁的内力及及变形表（1）等跨连续续梁的弯矩、剪剪力及挠度系系数表（表2-11~表2-14）1）二跨等跨梁梁的内力和挠挠度系数表2-11注：1．在均布布荷载作用下下：M＝表中系数×ql2；V＝表中系数×ql；。2．在集中荷载载作用下：M＝表中系数×Fl；V＝表中系数×F；。[例1]已已知二跨等跨跨梁l＝5m，均布荷载q＝11.766kN/m，每跨各有有一集中荷载载F＝29.4kkN，求中间支支座的最大弯弯矩和剪力。[解]MMB支＝（－0.1255×11.776×52）＋（－0.1888×29.44×5）＝（－36.775）＋（-27.664）＝－64.399kN·mVB左＝（－00.625××11.766×5）＋（－0.6888×29.44）＝（－36.775）＋（－20.23）＝－56.988kN[例2]已已知三跨等跨跨梁l＝6m，均布荷载q＝11.766kN/m，求边跨最最大跨中弯矩矩。[解]M11＝0.0800×11.776×62＝33.877kN·m。2）三跨等跨梁梁的内力和挠挠度系数表2-12注：1．在均布布荷载作用下下：M＝表中系数×ql2；V＝表中系数×ql；。2．在集中荷载载作用下：M＝表中系数×Fl；V＝表中系数×F；。3）四跨等跨连连续梁内力和和挠度系数表2-13注：同三跨等跨跨连续梁。4）五跨等跨连连续梁内力和和挠度系数表2-14注：同三跨等跨跨连续梁。（2）不等跨连连续梁的内力力系数（表2-15、表2-16）1）二不等跨梁梁的内力系数数表2-15注：1．M＝表表中系数×ql21；V＝表中系数×ql1；2．（Mmaxx）、（Vmax）表示示它为相应跨跨内的最大内内力。2）三不等跨梁梁内力系数表2-16注：1．M＝表表中系数×ql21；V＝表中系数×ql1；2．（Mmaxx）、（Vmax）为荷荷载在最不利利布置时的最最大内力。4．双向板在均均布荷载作用用下的内力及及变形系数表表（表2-17~表2-22）符号说明如下：：刚度式中E———弹性模量；；h——板厚；ν——泊松比；；ω、ωmax———分别为板中中心点的挠度度和最大挠度度；Mx——为平行行于lx方向板中心心点的弯矩；；My——为平行行于ly方向板中心心点的弯矩；；Mx0——固定定边中点沿llx方向的弯矩矩；My0——固定定边中点沿lly方向的弯矩矩。正负号的规定：：弯矩——使板的的受荷面受压压者为正；挠度——变位方方向与荷载方方向相同者为为正。四边简支表表2-17三边简支，一边边固定表2-18两边简支，两边边固定表2-19一边简支，三边边固定表2-20四边固定表表2-21两边简支，两边边固定