荷载全套课件

車輛荷載

§2.4車輛荷載

橋樑結構的設計荷載之一是車輛荷載。在橋樑上通行的車輛有各種不同的型號和重力等級，並且，隨著交通運輸業的不斷發展，最高的荷載等級也將不斷提高。因此，需要有一種既反映目前車輛重力情況又兼顧未來發展的，便於橋樑結構設計應用的車輛重力荷載標準。車輛重力荷載標準有兩種形式：一種為列車活載(鐵路），另一種為公路橋梁採用的荷載，分為車列荷載和車道荷載。§2.4車輛荷載

1.列車活載針對鐵路橋梁而言，荷載也是以火車重量為研究對象。

中－活載分為特殊活載和普通活載。

§2.4車輛荷載

列車活載《橋規》規定：加載時，標準活載計算圖式可任意截取雙線橋跨：兩線活載之和的90%橫向穩定檢算：空車+最大橫向風力為最不利，空車活載標準值為10kN/m

§2.4車輛荷載

2.車列荷載

設計荷載

大量、經常出現的汽車荷載，以車隊形式排列。汽—10級、汽—15級、汽—20級、汽—超20級。驗算荷載

偶然、個別出現的平板掛車或履帶車。掛—80、掛—100、掛—120、履帶—50§2.4車輛荷載

2.車列荷載設計荷載

§2.4車輛荷載

2.車列荷載設計荷載

每一車隊有一重車，主車數量不限。三、四行車隊時可折減20%和30%，但不小於兩行車隊計算的結果。§2.4車輛荷載

2.車列荷載驗算荷載

§2.4車輛荷載

2.車列荷載

驗算荷載

履帶車縱向可考慮多輛行駛，但兩車淨距不小於50m平板掛車全橋均以通過一輛計算平板掛車和履帶車荷載應靠中以慢速行駛驗算時，不考慮衝擊力、人群荷載和其他非經常作用在橋上的各種外力。§2.4車輛荷載

3.車道荷載即一集中力加一均布荷載的汽車重力荷載形式。

車道荷載在結構構件上產生的內力與車列荷載在結構上產生的內力等效，它的優點是便於構件內力加載計算。

§2.5樓、屋面活荷載

1.樓面活荷載§2.5樓、屋面活荷載

1.樓面活荷載

樓面活荷載是指作用在樓面上的人員、傢俱、設備等荷載。分為持久性活荷和臨時性活荷。一般將樓面活荷載處理為樓面均布荷載，其量值與建築物的功能有關。在確定梁、牆、柱和基礎的荷載基本代表值時，還應按樓面活荷載標準值乘以折減係數。

為什麼？§2.5樓、屋面活荷載

1.樓面活荷載樓面活荷載折減係數§2.5樓、屋面活荷載

1.樓面活荷載活荷載按樓層數的折減係數牆、柱、基礎計算截面以上的層數12~34~56~89~20＞20計算截面以上各樓層活荷載總和的折減係數1.00(0.90)0.850.700.650.600.55例題：例題：例題：例題：作業題：§2.5樓、屋面活荷載

1.屋面活荷載（1）房屋均布活荷載屋面上的活荷載因“上人”和“不上人”而不同。上人的屋面承受人群和施工檢修等荷載；不上人的屋面只承受施工檢修時施工、檢修人員以及堆料等重力。（2）屋面積灰荷載冶金，鑄造，水泥等行業建築的特有問題。例題：例題：作業題：§2.6行人荷載1.公路橋梁人群荷載

2.鐵路橋上人行道荷載

風荷載

美國TACOMA大橋

TACOMA大橋是美國華盛頓州西部一座著名的大橋，連接TACOMA到大港（GigHarbor）建於1938年開工，到1940年七月1日通車，全長5939英尺。但是在通車後僅僅4個多月，1940年11月7日，就在一陣每小時42英里的“和風”吹拂下坍塌了。原因：風引起的橫向共振上海環球金融中心上海環球金融中心上海環球金融中心風阻尼器風阻尼器

大樓在90樓（約395米）設置了兩颱風阻尼器，各重150噸，使用感應器測出建築物遇風的搖晃程度，及通過電腦計算以控制阻尼器移動的方向，減少大樓由於強風而引起的搖晃。1、風的有關知識2、風荷載計算§3-1風的有關知識§3.1.1風的形成不同壓力差的地區產生了趨向於壓力平衡的空氣流動，便形成了風。§3-1風的有關知識§3.1.2

兩類性質的大風

1.

颱風

§3-1風的有關知識2.

季風

§3-1風的有關知識§3.1.3我國風氣候總況§3-1風的有關知識§3.1.4風級人們根據風對地面（或海面）物體的影響程度來確定等級，亦稱蒲福（F.Beaufort）等級，共分13個等級。風速越大，風級也越大。§3-2風荷載的計算

空氣流動形成的風遇到建築物時，就在建築物表面產生壓力或吸力，這種風力作用稱為風荷載。風的作用是不規則的，風壓隨著風速，風向的紊亂變化而不停地改變。風荷載是隨時間而波動的動力荷載，但房屋設計中把它看成靜荷載。在高度較大的建築考慮動力效應影響，適當加大風荷載數值。§3-2風荷載的計算§3-2風荷載的計算

在建築結構設計中，我們是通過引入風荷載的標準值來考慮風荷載的。

§3-2風荷載的計算§3-2風荷載的計算§3-2-1基本風壓基本風壓值與風速大小有關。一般按照計算風壓值.《建築結構荷載規範》取該地區（城市）空曠平坦地面上離地10m處、重現期為50年的10分鐘平均最大風速為標準。

基本風壓為氣象資料，可從《荷載規範》附錄中查得。

§3-2風荷載的計算§3-2-1基本風壓§3-2風荷載的計算§3-2-1基本風壓§3-2風荷載的計算§3-2-2風壓高度變化係數

風速是隨距地面的高度增加而增加的，故風壓也是隨離地面高度增加而增加的。為考慮高度對風壓的影響，引入風壓高度變化係數。風壓高度變化係數應根據地面粗糙度類別和建築物高度按表規範確定。地面粗糙度是指風在到達結構物以前吹越過2km範圍內的地面時，描述該地面上不規則障礙物分佈狀況的等級。規範將地面粗糙度分為A、B、C、D四類。

§3-2風荷載的計算地面粗糙度可分為以下四類：

A類指近海海面、海島、海岸、湖岸及沙漠地區

B類指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區

C類指有密集建築群的城市市區

D類指有密集建築群且房屋較高的城市市區§3-2風荷載的計算§3-2-2風載體型係數

當風流動經過建築物時，對建築物不同的部位會產生不同的效果。有壓力，也有吸力。空氣流動還會產生渦流，對建築物局部也有較大的壓力或吸力。因此，風對建築表面的作用力並不等於基本風壓值。風的作用力隨建築物的體型、尺度、表面位置、表面狀況而改變。作用力的大小和方向可以通過實測或風洞實驗得到。§3-2風荷載的計算§3-2-2風載體型係數

§3-2風荷載的計算§3-2-2風振係數

風的作用是不規則的，風壓隨著風速、風向的紊亂變化而不停地改變。通常可把風壓作用的平均值看成穩定風壓。實際風壓在平均風壓的上下波動。平均風壓使建築物產生一定側移，而波動風壓會使建築物在平均側移附近左右搖擺。

§3-2風荷載的計算

波動風壓對建築產生的動力效應與建築高度和剛度有關。對高度較大、剛度較小的高層建築，波動風壓會產生一些不可忽略的動力效應，產生振幅加大現象。設計時採用加大風載的辦法來考慮這個動力效應，在風壓值上乘以風振係數。對於高度大於30m且高寬比大於1.5的高層房屋結構，以及基本自振週期大於0.25s的塔架、桅杆、煙囪等高聳結構，應採用風振係數來考慮風壓脈動的影響。§3-2風荷載的計算§3-2風荷載的計算§3-2風荷載的計算

脈動影響係數

1、結構迎風面寬度遠小於其高度的情況（如高聳結構等）

若外形、品質沿高度比較均勻；

若結構迎風面和側風面的寬度沿高度按直線或接近直線變化，而品質沿高度按連續規律變化時。2、結構迎風面寬度較大時，應考慮寬度方向風壓空間相關性的情況（如高層建築等）§3-2風荷載的計算振型係數應根據結構動力計算確定。對外形、品質、剛度沿高度按連續規律性變化懸臂型高聳結構及沿高度比較均勻的高層建築，振型係數也可根據相對高度確定。亦可採用近似公式計算。

§3-2風荷載的計算§3-2風荷載的計算§3-2風荷載的計算總體風荷載與局部風荷載在進行結構設計時，還應分別計算風載對建築物的總體效應及局部效應。總體效應是指作用在建築物上的全部風荷載使結構產生的內力及位移。局部效應是指風載對建築物某個局部產生的內力及變形。

§3-2風荷載的計算1．總風荷載計算總體效應時，要用建築物承受的總風荷載，它是各個表面承受風力的合力，並且是沿高度變化的分佈荷載。總風荷載可按下式計算：

各表面風荷載的合力作用點，即為總風荷載的作用點。

§3-2風荷載的計算2．局部風載風壓在建築物表面上是不均勻的，在某些風壓較大的部位，要考慮局部風載對某些構件的不利作用。此時，採用局部增大體型係數。在迎風面以及房屋側面寬度為1/6牆面寬度的角隅部分，要驗算週邊護結構強度及連接強度。迎風面體型係數用1.5。側面體型係數用-1.5。因此單位面積上風載為對於陽臺、雨篷、遮陽板等懸挑構件，應驗算向上漂浮的風載。當超過自重時，懸挑構件會出現反向彎矩。局部向上體型係數用2，即§3-2風荷載的計算例題1

§3-2風荷載的計算例題1

例題2

例題2

例題3

例題3

例題3

例題3

作業題

地震作用（earthquakeaction)

§4.1地震作用基本知識§4.2單質點體系地震作用§4.3多質點體系地震作用§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

人類把地震災害視為最可怕的自然災害之一。它的突然襲擊，輕者影響人類的正常生產、生活，重者造成人民生命財產的巨大損失。一次突發性的大地震往往在短短的幾分鐘乃至幾秒鐘可令一座繁榮、美麗的城市變成一片廢墟，成片房屋破壞倒塌，交通通信、供水供電等生命線中斷，並可能引發火災、疾病等次生災害，人員大量傷亡，城市癱瘓，社會長期動盪不安，並導致嚴重的經濟損失。在20世紀的百年中，全球發生破壞性地震2600多次，引起經濟損失達數千億美元，導致約126萬人死亡和近千萬人嚴重傷殘。其中震級大於7級的地震1200多次，地震引起的傷亡人數超過5萬人的強震就多達20次。§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

為什麼地震的破壞後果如此嚴重？

地震不可預知！～～

1.（1）1975年2月4日海城7.3級地震成功預測！

（2）河北省青龍縣

縣城距唐山市僅115公里，1976年7月28日唐山地震，青龍縣倒塌房屋18萬間，無人死亡！2.旱震理論：耿慶國

對唐山地震提前提出了告急，成功預測了1990年代以來的若干次地震(包括汶川地震）。§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

§4.1.1地球構造及地震的類型與成因

1.地球構造

地殼、地幔、地核§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

§4.1.1地球構造及地震的類型與成因

2.地震類型及成因

2.地震類型及成因

§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

淺源地震:震源深度小於60千米的稱為淺源地震。全世界85%以上的地震都是淺源地震。中源地震:震源深度在60至300千米的稱為中源地震。深源地震:震源深度在300千米以上的稱為深源地震。目前有記錄的最深震源達720公里。淺源地震波及範圍小，但破壞力大；深源地震波及範圍大，但破壞力小。2008年5月12日14時28分汶川地震，震源深度14km。§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

世界地震分佈：（1）環太平洋地震帶：包括南北美洲的太平洋沿岸和從阿留申群島、堪察加半島、經千島群島日本列島南下至我國臺灣省，再經菲律賓群島轉向東南，直到新西蘭。（2）歐亞（喜馬拉雅——地中海）地震帶：從印度、尼泊爾經緬甸至我國橫斷山脈、喜馬拉雅山區，越帕米爾高原，經中亞細亞到地中海及其附近。§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

環太平洋地震帶地中海－喜馬拉雅地震帶§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

中國地震分佈：

（l）南北地震帶：北起賀蘭山，向南經六盤山，穿越秦嶺沿川西至雲南省東北，縱貫南北。地震帶寬度各‍處不一，大致在數十至百餘千米左右，分界線是由一系列規模很大的斷裂帶和斷陷盆地組成，構造相當複雜。（2）東西地震帶：主要的東西構造帶有兩條，北面的一條沿陝西、山西、河北北部向東延伸，直至遼寧北‍部的千山一帶；南面的一條自帕米爾起，經昆侖山、秦嶺，直到大別山區。§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

中國地震分佈：§4.1地震作用基本知識

knowledgeaboutearthquake

中國是一個地震災害嚴重的國家！1920年寧夏海原地震（8.5級）死亡23.4萬人。1976年河北唐山地震（7.8級）死亡24.2萬人。2008年四川汶川地震（8.0級）死亡超過8萬人。中國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分佈廣，是一個震災嚴重的國家。1900年以來，中國死於地震的人數超過60萬，占全球地震死亡人數一半以上。汶川地震

時間：2008年5月12日14時28分04.0秒

緯度：31.0°N

經度：103.4°E

深度：