我要投搞

标签云

收藏小站

爱尚经典语录、名言、句子、散文、日志、唯美图片

当前位置:在线斗牛棋牌 > 爆炸荷载 >

2 结构的荷载和作用精品资料

归档日期:07-23       文本归类:爆炸荷载      文章编辑:爱尚语录

  2 结构的荷载和作用精品资料_物理_自然科学_专业资料。第二章 结构的荷载与作用 本章主要内容 2.1 荷载与作用 2.2 作用分类 2.3 荷载标准值与设计值 2.4 建筑结构常见的荷载与作用 1 2.1 荷载与作用 1、“结构上的作用”的定义 直

  第二章 结构的荷载与作用 本章主要内容 2.1 荷载与作用 2.2 作用分类 2.3 荷载标准值与设计值 2.4 建筑结构常见的荷载与作用 1 2.1 荷载与作用 1、“结构上的作用”的定义 直接作用 ? 施加在结构上的集中或分布荷载,以及引起结构外 加变形或约束变形的原因的总称。 间接作用 直接以力的不同集结形式(集中力和分 (1)直接作用: 布力)作用于结构,例如:结构自重、 楼面活荷载等。 (2)间接作用: 不是直接以力出现(外加变形和约束变 形),但对结构产生内力,例如:基础 沉降、温度变化等。 2 2、“荷载”的定义 ? 作用在结构上的外加力,即直接作用。 3、作用与荷载的关系 “作用”泛指结构产生内力、变形的所有原因,包括 直接作用和间接作用,而“荷载”仅指结构上的直 接作用。 3 2.2 作用分类 1、按随时间的变异分类 (1)永久作用 其中的直接作用为永 久荷载(恒载) ——在结构设计基准期内,其值不随时间变化,或者变 化的量值相对平均值而言可以忽略不计。 例如:结构自重、土的侧压力、静水压力、预加应力、 混凝土收缩和徐变、基础不均匀沉降等(后两者随时间单调 变化而趋于限值)。 4 1、按随时间的变异分类 (2)可变作用 其中的直接作用为可 变荷载(活载) ——在结构设计基准期内,其值随时间发生变化,变化 的量值相对平均值而言不可忽略不计。 例如:楼面活荷载、车辆荷载、风荷载、雪荷载、流水 压力、温度变化等。 5 1、按随时间的变异分类 (3)偶然作用 ——在结构设计基准期内不一定出现,一旦出现其持续 时间较短,量值可能很大。 例如:地震作用、爆炸力、船只或漂流物撞击力等。 【思考】施工荷载、设备及家具自重属于何种作用? 6 2、按随空间位置的变异分类 (1)固定作用 ——在结构上出现的空间位置固定不变,但其量值可 能具有随机性。 例如:结构自重、固定设备自重、屋顶水箱重量等。 (2)自由作用 ——在结构上的一定空间任意分布,出现的位置和量 值都可能是随机的。 例如:车辆荷载、吊车荷载等,需要考虑其位置变化引 起的最不利效应。 7 3、按结构的动力反应分类 (1)静态作用 ——逐渐地、缓慢地施加在结构上,作用过程中不产生 加速度或加速度甚微可以忽略不计。 例如:楼面上人员荷载、雪荷载、土压力等。 (2)动态作用 ——使结构产生显著的加速度。 例如:地震作用、设备振动、阵风脉动、打桩冲击等。 ? 动态作用应当考虑其动力效应,一般采用乘以动力系 数,将动态作用等效为静态作用的简化设计方法。 8 4、按作用方向分类 (1)竖向作用 例如:结构自重、楼面荷载等。 (2)水平作用 例如:水平地震作用及风荷载等。 ?作用按时间的变异分类 最主要的分类(应用最多) 9 2.3 荷载标准值与设计值 1、荷载标准值 (1)荷载的统计特性 我国对建筑结构的各种恒载、民用房屋楼面活荷载、风荷载和雪荷载 进行了大量的调查和实测工作。对所取得的资料应用概率统计方法处理后, 得到了这些荷载的概率分布统计参数。 永久荷载 —— 正态分布 如结构自重,该类荷载表现为近似恒定 10 可变荷载随时间的变异可统一用随 机过程来描述。对可变荷载随机过 可变荷载 —— 程的样本函数处理后可得到可变荷 —— 极值Ⅰ型分布 载在任意时点的概率分布和在设计 基准期内的最大值的概率分布。 如楼面活荷载,表现为一定时间段内量值恒定、 各时间段量值可能不等、或某时间段不出现。 11 (2)荷载标准值 荷载标准值是指结构在使用期间,在正常情况下,可能出现的具有一 定保证率的出现的偏大荷载,可由概率分布图某一分位数确定。若为正态 分布,则如图中的Pk 。 永久荷载标准值——一般相当于 永久荷载概率分布的平均值。 保证率均大 ? 于95% 楼面活荷载标准值 可变荷载标准值 风荷载标准值 雪荷载标准值 荷载标准值的概率含义 在结构设计中,各类可变荷载标准值及各种材料容重可由《荷载规范》查取。 12 2、荷载设计值 设计值 = 标准值 ×分项系数 荷载分项系数 根据统计,考虑必要安全储备后标准值和荷载分项系 数的乘积。 ①永久荷载分项系数:当永久荷载效应对结构不利时,对 由可变荷载效应控制的组合取1.2,对由永久荷载效应控 制的组合取1.35。当永久荷载效应对结构有利时取1.0; 当验算倾覆和滑移时,对抗倾覆,滑移有利时取0.9。 ②可变荷载分项系数:一般情况取1.4;对工业建筑的楼 面结构,当活荷载标准值≥4KN/m2时,取1.3。 13 2.4 建筑结构常见的荷载与作用 1、恒载 △ 结构构件自重和建筑构造层重力荷载 面荷载 = 材料容重 × 构件厚度 线荷载 = 材料容重 × 构件截面积 集中荷载=材料容重 × 构件体积 钢筋混凝土现浇整体楼盖,楼面面层为水磨石地面(自重重力荷载 标准值0.65kN/m2 ),楼板厚80mm(容重25kN/m3),楼板底面石 灰砂浆抹灰15mm (容重17kN/m3 ),计算楼面恒载标准值。 水磨石地面 板自重 板底抹灰 恒载 0.65 kN/m2 25×0.08=2.00 kN/m2 17×0.015=0.26 kN/m2 2.91 kN/m2 14 2、楼面和屋面活荷载 楼面、屋面均布活荷载,屋面积灰荷载,施工和检修荷载及 栏杆水平荷载等。 楼 面 活 家具 载 人群 可移动设备 15 民用建筑楼面均 布活荷载标准值 16 17 3、雪荷载 由积雪引起的荷载。雪荷载因地区不同而有差异。另外雪 荷载还受到以下因素影响: 风对屋面对积雪的影响 屋面坡度对积雪的影响 屋面温度对积雪的影响 屋面水平投影面上的雪荷载标准值Sk( kN/m2) Sk=μr So 屋面积雪分布系数 基本雪压 18 19 4、风荷载 由于风的运动而施加在墙面或结构上的压力称为风荷载。 风荷载与建筑所在地区、高度和地面条件等因素有关。 20 4、风荷载 ω k=β zμ sμ zω 0 ω k : 风荷载标准值 β z :高度Z处的风振系数 μ s :建筑物对于风荷载的形体系数 μ z :风压高度变化系数 ω 0 :建筑物所在地区的基本风压 21 5、地震作用 地震(Earthquake)是一种自然现象,每年大约500万次, 只有1%为有感地震。 ? 中国是一个地震多发的国家。 ? 《国语·周语》记载:“幽王二年,西周三川皆震。是岁 也,三川竭,岐山崩。” ? 《嘉靖实录》记载:“压死官吏军民奏报有名者82万奇” ? 中国历史上的大地震: 1556年1月23日 1920年12月16日 1976年7月28日 2008年5月12日 陕西华县 宁夏海源 唐山 汶川 8级 8.5级 7.8级 8.0级 死亡83万 死亡20万 死亡24万 死亡8.6万 22 地震震害 23 地震造成的破碎带,引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破坏 24 局部地形改观引起铁轨变形 25 萨 尔 瓦 多 汶 川 地 震 地 震 引 发 巨 大 的 泥 石 流 山体破坏:山崩、滑坡 26 砂土液化使建筑物倾斜甚至翻倒 日 本 新 泻 大 地 震 1964 M7.3 27 ? 液化(Liquefaction ) ? 如果砂粒之间了孔隙中充满了水,由于地震时砂粒力求趋于紧状态, 但是,砂粒之间的水是不可压缩的。因此,水的压力就增大了,地基 有效垂直压应力减少了,克服了砂土的剪切强度,地基土就液化了。 砂粒的振动 砂土液化试验 28 承载力不足 变形过大 29 座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁 30 楼房底层空旷,结构不合理,房屋整体倾斜,二楼成了一楼 31 地震时河床变形,导致跨河公路桥梁跨塌 32 海啸 地震造成的次生灾害有水灾、火灾、毒气污染、滑坡、 泥石流和海啸等,由此引起的灾害也相当严重。 33 1923年日本关东地震,东京市内227处起火,33处未能扑灭 造成火灾蔓,旧市区烧毁约50%;横滨市烧毁80%,死亡10万。 34 常用术语 92%的地震发生在地 壳中, 其余的发生在 地幔上部 。 地球内部发生地震的地方叫震源; 震源深度 震源在地面上的投影点称为震中; 震中距 震中及其附近的地方称为震中区,也称极震区 35 地震波 ? 地震波 地震引起的振动以波 的形式从震源向各个方向传播并释 放能量,这就是地震波。 ? 地震波的分类 地震波 体波 纵波/压缩波 P波/初波 横波/剪切波 S波/次波 面波 瑞雷波 R波 洛夫波 L波 36 杂波 S波开始 面波开始 P波开始 地震时,震中及其附近的人们先感觉到上下颠簸, 然后感到前后或左右摇晃。人们在感觉到“颠”的时候, 要立刻就地避震,因为大的破坏力马上就要到了。 37 地震强度 震级(Earthquake magnitude) C. F. Richter( - ) ? 震级M是表示一次地震本身强弱程度在大小的尺度。国 际 上 通 用 的 是 里 氏 震 级 。 其 原 始 定 义 是 在 1935 年 C.F.Richter提出。 ? 里氏震级 里克特(C. F. Richter)于1935年 通过美国南加利福尼亚地区的地震的研 究发现,对于同一地点的2次大小不同 的地震,用伍德—安德森标准地震仪进 行记录,其周期0.8秒,阻尼0.8,放大 倍数为2800倍,在不同地点的各个台记 录到这两次地震的两水平向最大振幅的 19 算术平均值之比为一常数,且这一比值 00 与震中距无关。于是提出了计算震级的 19 公式为:M=lgA 85 38 震级(Earthquake magnitude) 震级与能量之间的关系 M5 lg E ? 11.8 ?1.5M 震级相差一级, 能量就要相 差32倍之多, 一次6级地震所放 M6 出的能量,相当于一个2万吨级 的. 震级与破坏程度的关系 M7 微震 有感 地震 破坏性 地震 强震 特大 地震 M≤2 2M4 M≥5 M≥7 M≥8 39 地震烈度(Earthquake Intensity) 地震烈度I0是指地震时某一地区和各类建筑物受到一次地震影 响的强弱程度。一次地震只有一个震级,但对于不同的地区,可以 有不同的烈度。 震级与烈度的关系: 一般而言,震级越大,烈度就越大。同一次地震,震中距小烈度 就高,反之烈度就低。影响烈度的因素,除了震级、震中距外,还 与震源深度、地质构造和地基条件等因素有关。 中国地震烈度表(GB/T 17742-1999)是根据1957年谢毓寿教授编制 的《新的中国地震烈度表》制定的,共分为12个烈度。 而最早的地震烈度表为M-C-S(MCS intensity scale)为莫加利-坎卡 尼-西伯格地震烈度表,在1924年由德国人A.Sieberg制定的。 40 烈 人的感觉 度 1 无感 一般房屋 其它现象 加速度 mm / s2 速度 mm/ s 2 室内个别静止中的人 感觉 3 室内少数静止中的人 感觉 4 室内多数人感觉。室 外少数人感觉。少数 人梦中惊醒 门、窗轻微作响 门、窗作响 悬挂物微动 悬挂物明显摆动,器皿作响 个别:10%以下 少数:10%——50% 多数:50%——70% 大多数:70%——90% 普遍:90%以上 5 室内普遍感觉。室外 多数人感觉。多数人 梦中惊醒 门窗、屋顶、屋架颤动 作响,灰土掉落。抹灰 出现微细裂缝 不稳定器物翻倒 31 (22-44) 3 (2-4) 6 惊惶失措,仓皇逃出 损坏——个别砖瓦掉落、 河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒 63 墙体微细裂缝 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头 (45-89) 6 (5-9) 7 大多数人仓皇逃出 轻度破坏——局部破坏 河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软 125 13 开裂,但不妨碍使用 土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏 (90-177) (10-18) 8 摇晃颠簸,行走困难 中等破坏——结构受损, 干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏 需要修理 250 25 (178-353) (19-35) 9 坐立不稳。行动的人 可能摔跤 严重破坏——墙体龟裂, 干硬土上有许多地方出现裂缝,基岩上可能出 500 50 局部倒塌,修复困难 现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌 (354-707) (36-71) 骑自行车的人会摔倒。 倒塌——大部倒塌,不 山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大 1000 100 10 处不稳状态的人会摔 堪修复 出几尺远。有抛起感 多数砖烟囱从根部破坏或倒毁 (708-1414) (72-141) 11 毁灭 地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥 毁坏 12 地面剧烈变化,山河改观 41 基本烈度 结构的抗震设防 一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10% 超越概率的地震烈度值。 多遇烈度 建筑所在地区在设计基准期(50年)内出现的频度最高的烈 度。也称为众值烈度、小震烈度。其超越概率为63.2%,重 现期为50年。 罕遇烈度 建筑所在地区在设计基准期(50 年)内具有超越概率2%-3%的地 震烈度,也称为大震烈度,重现 期约为2000年。 f(x) 概率密 度函数 1.55度 1度 63.2% 10% 2% 设防烈度 按国家规定的权限批准作为一个 地区抗震设防依据的地震烈度。 一般情况,取基本烈度。 三个地震5 烈度水准 6 6.45 7 8 9 众值烈度 基本 罕遇烈度 (小震) 烈度 (大震) 烈度 42 抗震性能设计的性能目标(设防目标) 地震 性能1 特殊设防目标 水准 性能2 重要设防目标 性能3 性能4 (略高于基本 设防目标) 多遇烈 度地震 完好 完好 完好 完好 基本烈 完好, 度地震 正常使用 基本完好, 轻微损坏, 轻微至中等破 检修后继续使用 简单修复后继 坏,变形 续使用 罕遇烈 度地震 基本完好, 检修后继续使用 轻微至中等破坏,加固后继续使 修复后继续使用 用 接近严重破坏, 大修后继续使 用 43 地震作用的形成 ? 建筑物的惯性力与地表运动加速度成相应的关系:根据牛顿第二定律, F = ma, F:建筑物的惯性力, m:建筑物的物理质量,a:地表运动加 速度。 ? 在建筑设计中,以等效力原理为基础,假设地表不运动,以等效惯性力 作用于建筑物上,形成地震作用。 F = a 地震作用的影响因素 (1) 建筑物总等效重力荷载 (2) 建筑物所在地区的基本烈度 (3) 建筑物动力特性(基本自振周期T1) (4) 建筑物所在地区场地土类别 44 反应谱法 地震作用的计算 用动力方法计算质点体系地震反应,建立反应谱;再用加速度 反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载;然后 按静力方法进行结构设计计算。是一种拟静力方法。 SATWE、TAT、GSCAD 时程分析法 在地基土上作用地震波后,通过动力计算方法求得上部结构反 应的方法。是一种直接动力法。 ETABS、SAP2000、ANSYS、MIDAS、ABAQUS 45 6、温差作用 理论计算困难 设计通过结构选型、材料选择和构造措施减少附加应力 7、沉降作用 地基情况复杂 设计通过基础选型和构造措施减少附加应力 46

本文链接:http://ayeibithao.com/baozhahezai/236.html