荷载与结构设计方法精品课件第二章重力.ppt

第二章第二章 重重 力力 内容提要内容提要 一、结构自重一、结构自重 二、土的自重二、土的自重 三、雪荷载三、雪荷载 四、汽车荷载四、汽车荷载 五、楼面和屋面活荷载五、楼面和屋面活荷载 六、六、施工和检修荷载及栏杆水平荷载施工和检修荷载及栏杆水平荷载一、结构自重一、结构自重 1 1、结构的自重、结构的自重 永久荷载永久荷载2 2、结构自重标准值结构自重标准值G Gk k 应根据结构的应根据结构的设计尺寸设计尺寸和和材料的容重标准值材料的容重标准值确定确定一般相当于结构自重实际概率分布的平均值一般相当于结构自重实际概率分布的平均值(G G)3 3、材料容重标准值、材料容重标准值 按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001GB50009-2001）确定确定常用材料与构件自重常用材料与构件自重(1)(1)4 4、结构设计时，将结构自重转化为、结构设计时，将结构自重转化为平均楼面恒载平均楼面恒载 1.98 1.98 2.48kN/m2.48kN/m2 2 木结构木结构;4.95 4.95 7.43kN/m 7.43kN/m2 2 钢筋砼结构钢筋砼结构 2.48 2.48 3.96kN/m 3.96kN/m2 2 钢结构钢结构;3.46 3.46 5.94kN/m 5.94kN/m2 2 预应力砼结构预应力砼结构 连接 常用材料和构件的自重常用材料和构件的自重(GB50009-2001(GB50009-2001附录附录A A表表A.1)A.1)砖砖 普通砖（普通砖（240mm240mm115mm 115mm 53mm 53mm）18 kN/m18 kN/m3 3 普通砖（机制）普通砖（机制）19 kN/m19 kN/m3 3 灰浆灰浆 水泥砂浆水泥砂浆 20 kN/m20 kN/m3 3 石灰砂浆、混合砂浆石灰砂浆、混合砂浆 17 kN/m17 kN/m3 3 混凝土（砼）混凝土（砼）素混凝土素混凝土 （22 22 24 24）kN/mkN/m3 3 泡沫混凝土泡沫混凝土 （4 4 6 6）kN/mkN/m3 3 钢筋混凝土（钢筋混凝土（R.C.R.C.）（24 24 25 25）kN/mkN/m3 3 砌体砌体 浆砌普通砖（机制）浆砌普通砖（机制）1818（1919）kN/mkN/m3 3 空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦）空斗砌体（一眠一斗，中填碎瓦）17 kN/m17 kN/m3 3 粘土砖空斗砌体（全斗）粘土砖空斗砌体（全斗）13 kN/m13 kN/m3 3 墙面墙面 贴瓷砖墙面（贴瓷砖墙面（25mm25mm厚（包括水泥砂浆打底）厚（包括水泥砂浆打底）0.5 kN/m0.5 kN/m2 2 水泥粉饰墙面（水泥粉饰墙面（20mm20mm厚，水泥粗砂）厚，水泥粗砂）0.36 kN/m0.36 kN/m2 2 石灰粗砂粉饰墙面（石灰粗砂粉饰墙面（20mm20mm厚）厚）0.34 kN/m0.34 kN/m2 2 屋顶屋顶 小青瓦屋面小青瓦屋面 （0.9 0.9 1.1 1.1）kN/mkN/m2 2 粘土平瓦屋面粘土平瓦屋面 0.55 kN/m0.55 kN/m2 2 油毡防水层油毡防水层 一层油毡刷油两层一层油毡刷油两层 0.05 kN/m0.05 kN/m2 2 一毡二油上铺小石子一毡二油上铺小石子 （0.25 0.25 0.30 0.30）kN/mkN/m2 2 二毡三油上铺二毡三油上铺 （0.30 0.30 0.35 0.35）kN/mkN/m2 2 三毡四油上铺三毡四油上铺 （0.35 0.35 0.40 0.40）kN/mkN/m2 2返回返回5 5、例题、例题 例例11 双面水泥粉刷厚双面水泥粉刷厚220220墙的自重（墙的自重（20mm20mm厚水泥砂浆面厚水泥砂浆面)解解 g gk k=0.22m=0.22m 19kN/m19kN/m3 3+2+2 0.36kN/m0.36kN/m2 2=4.90kN/m=4.90kN/m2 20.02m 20kN/m3=0.4kN/m280mm80mm厚现浇钢筋混凝土板厚现浇钢筋混凝土板0.08m 25kN/m3=2.0kN/m212mm12mm厚纸筋石灰泥粉底厚纸筋石灰泥粉底0.012m 16kN/m3=0.192kN/m2gk=gki=2.592 kN/m2 例例22 计算某现浇楼面结构自重的标准值计算某现浇楼面结构自重的标准值g gk k 解解 20mm20mm厚水泥砂浆面层厚水泥砂浆面层二、土的自重二、土的自重 1 1、土的自重标准值、土的自重标准值G Gk k 根据根据土层的厚度土层的厚度和和土的容重标准值土的容重标准值确定确定2 2、天然状态下土的容重变化范围较大、天然状态下土的容重变化范围较大 粘性土粘性土 (18(18 20)kN/m 20)kN/m3 3 砂砂 土土 (16(16 20)kN/m 20)kN/m3 3 腐填土腐填土 (15(15 17)kN/m 17)kN/m3 3设计时，土的天然容重取设计时，土的天然容重取 18 kN/m18 kN/m3 3 均质土中均质土中：czcz=.z z czcz沿水平面沿水平面 均匀分布均匀分布 czcz沿深度沿深度 直线分布直线分布3 3、土的自重应力、土的自重应力 czcz cz cz=.z1.zzzz天然地面天然地面 不同重度土层中，土的自重应力不同重度土层中，土的自重应力 czcz cz 天然地面天然地面 h1 1 h1 1 h2 1 h1+2 h2 地下水位置地下水位置 2 h3 1 h1+2 h2+/3 h3 3 /3 h4 1 h1+2 h2+/3 h3+/4 h4 4 /4 不透水层面不透水层面 z iniiczh1 地下水位以下土的重度采用地下水位以下土的重度采用土的有效重度土的有效重度=土的天然重度土的天然重度-水的重度水的重度 czcz沿深度沿深度 折线分布折线分布三、雪荷载三、雪荷载 1 1、基本雪压、基本雪压S S0 0 单位水平面积上积雪的自重单位水平面积上积雪的自重(kN/m(kN/m2 2)系指以当地一般空旷平坦地面上统计所得重现期为系指以当地一般空旷平坦地面上统计所得重现期为5050年年的最大积雪的自的最大积雪的自重确定。重确定。积雪密度（积雪密度（t/mt/m3 3）S S0 0=.h h.g g 重力加速度重力加速度(9.8m/s(9.8m/s2 2)积雪深度（积雪深度（m m）积雪密度积雪密度 积雪深度积雪深度、积雪时间积雪时间、当地的地理气候条件当地的地理气候条件等因素等因素有关有关 随积雪深度和积雪时间变化的随积雪深度和积雪时间变化的 方便工程应用方便工程应用 取定值取定值 我国按我国按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001)GB50009-2001)全国基本雪压分布图全国基本雪压分布图的规的规定采用定采用 请同学们查全国基本雪压分布图苏州地区基本雪压请同学们查全国基本雪压分布图苏州地区基本雪压S S0 0？2 2、屋面雪压、屋面雪压 屋面雪压屋面雪压-（不同不同）-地面雪压地面雪压 主要原因：主要原因：风、屋面形式、屋面散热风、屋面形式、屋面散热等等 风对屋面积雪的影响风对屋面积雪的影响 风的漂积作用风的漂积作用 对高低跨屋面、多跨坡屋面及曲线型屋面的屋角附近区域对高低跨屋面、多跨坡屋面及曲线型屋面的屋角附近区域 屋面坡度对积雪的影响屋面坡度对积雪的影响 屋面的雪荷载随其坡度的增加而减小屋面的雪荷载随其坡度的增加而减小 风的作用风的作用 使迎风面的部分积雪漂积到背风面一侧的屋面上，引起屋面的不平衡积雪使迎风面的部分积雪漂积到背风面一侧的屋面上，引起屋面的不平衡积雪荷载荷载 雪的滑移作用雪的滑移作用（坡度（坡度10100 0的屋面）的屋面）可能形成一坡有雪另一坡完全滑落的不平衡雪荷载；使滑落的雪堆积在与可能形成一坡有雪另一坡完全滑落的不平衡雪荷载；使滑落的雪堆积在与坡屋面临接的较低屋面上坡屋面临接的较低屋面上 我国我国规范规范采用采用屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数（r r）对双坡屋面考虑均匀雪载和不均匀对双坡屋面考虑均匀雪载和不均匀雪载两种情况。雪载两种情况。屋面积雪分布系数应根据不同类型的屋面形式，按屋面积雪分布系数应根据不同类型的屋面形式，按规范规范（GB50009-2001GB50009-2001）采用。采用。当当3020时的单跨双坡屋面可按不均匀情况考虑。时的单跨双坡屋面可按不均匀情况考虑。25 30 35 40 45 50 r 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 例例11 单跨双坡屋面单跨双坡屋面 屋面温度对积雪的影响屋面温度对积雪的影响 冬季采暖房屋冬季采暖房屋 使部分雪融化产生滑移使部分雪融化产生滑移 不连续加热屋面不连续加热屋面 融化的雪重新冻结融化的雪重新冻结 冰渣可能堵塞屋面排水冰渣可能堵塞屋面排水 屋面较低处结成较厚的冰层屋面较低处结成较厚的冰层 产生附加荷载产生附加荷载 采暖的坡屋面采暖的坡屋面 融化的雪在檐口处冻结为冰棱及冰坝，堵塞屋面排水，融化的雪在檐口处冻结为冰棱及冰坝，堵塞屋面排水，出现渗漏；对结构产生不利荷载效应出现渗漏；对结构产生不利荷载效应 例例22高低屋面高低屋面考考虑虑到到高高低低屋屋面面处处易易积积雪雪，应应在在高高低低屋屋面面处处 a a 范范围围内内0.2r。这这里里 mham824 3 3、屋面雪荷载标准值（、屋面雪荷载标准值（GB50009-2001GB50009-2001）屋面屋面水平投影面水平投影面上雪荷载标准值应按下式计算：上雪荷载标准值应按下式计算：屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数基本雪压基本雪压（kN/mkN/m2 2 ）雪荷载标准值（雪荷载标准值（kN/mkN/m2 2）s sk k=r r s s0 0四、汽车荷载四、汽车荷载 1 1、一辆汽车的总重力、一辆汽车的总重力=汽车自重汽车自重+载重量。一辆载重量。一辆100kN100kN的汽车的汽车 30 7030 70 前轴前轴 后轴后轴2 2、汽车荷载、汽车荷载 车道荷载车道荷载 车辆荷载车辆荷载 桥梁结构整体计算桥梁结构整体计算 桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算3 3、汽车荷载等级、汽车荷载等级 公路公路-I -I 公路公路-II-II4 4、各级公路桥涵设计的汽车荷载等级、各级公路桥涵设计的汽车荷载等级 边边 公公路路等等级级 高高速速公公路路 一一级级公公路路 二二级级公公路路 三三级级公公路路 四四级级公公路路 汽汽车车荷荷载载等等级级 公公路路-I I 公公路路-I I 公公路路-I II I 公公路路-I II I 公公路路-I II I 二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路-I-I级汽车荷载。级汽车荷载。四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路-II-II级车道荷级车道荷载的效应可乘以载的效应可乘以0.80.8的折减系数，车辆荷载的效应可乘以的折减系数，车辆荷载的效应可乘以0.70.7的折减系的折减系数。数。5 5、车道荷载、车道荷载 “均布荷载均布荷载+集中荷载集中荷载”的形式的形式 根据车道荷载与车辆荷载在结构构件中产生的根据车道荷载与车辆荷载在结构构件中产生的内力（弯矩、剪力）内力（弯矩、剪力）等效等效确定确定 公路公路-I级车道荷载级车道荷载均布荷载标准值均布荷载标准值 mkNqk5.10 计算弯矩时计算弯矩时 集中荷载标准值集中荷载标准值kNPk180(桥梁计算跨径桥梁计算跨径 ml5)kP=采用直线内插计算采用直线内插计算(桥梁计算跨径桥梁计算跨径mlm505)kNPk360(桥梁计算跨径桥梁计算跨径ml50)计算剪力时计算剪力时 集中荷载标准值集中荷载标准值取上述取上述kP的的 1.2 系数系数 公路公路-II 级车道荷载级车道荷载 均布荷载标准值均布荷载标准值kq和集中荷