荷载与结构静力计算表

发布于:2021-12-05 00:36:33

2

常用结构计算
2-1 荷载与结构静力计算表
2-1-1 荷载
1.结构上的荷载 结构上的荷载分为下列三类: (1)永久荷载 (2)可变荷载 如结构自重、土压力、预应力等。 如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪活载

等。 (3)偶然荷载 如爆炸力、撞击力等。

建筑结构设计时,对不同荷载应采用不同的代表值。 对永久荷载应采用标准值作为代表值。 对可变荷载应根据设计要求,采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 2.荷载组合 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态 和正常使用极限状态分别进行荷载(效应)组合,并应取各自的最不利的效应组合进行设 计。 对于承载能力极限状态,应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载(效应)组合。 γ0S≤R 式中 γ0——结构重要性系数; S——荷载效应组合的设计值; R——结构构件抗力的设计值。 对于基本组合,荷载效应组合的设计值 S 应从下列组合值中取最不利值确定: (1)由可变荷载效应控制的组合 (2-1)

(2-2) 式中 γG——永久荷载的分项系数; γQi——第 i 个可变荷载的分项系数,其中 YQ1 为可变荷载 Q1 的分项系数; SGK——按永久荷载标准值 GK 计算的荷载效应值; SQiK——按可变荷载标准值 Qik 计算的荷载效应值,其中 SQ1K 为诸可变荷载效应中起 控制作用者; ψci——可变荷载 Qi 的组合值系数; n——参与组合的可变荷载数。 (2)由永久荷载效应控制的组合

(2-3) (3)基本组合的荷载分项系数 1)永久荷载的分项系数 当其效应对结构不利时: 对由可变荷载效应控制的组合,应取 1.2; 对由永久荷载效应控制的组合,应取 1.35; 当其效应对结构有利时: 一般情况下应取 1.0; 对结构的倾覆、滑移或漂浮验算,应取 0.9。 2)可变荷载的分项系数 一般情况下应取 1.4; 对标准值大于 4kN/m2 的工业房屋楼面结构活荷载应取 1.3。 对于偶然组合,荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定:偶然荷载的代表值不乘分 项系数;与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。 3.民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数(见表 2-1) 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数 表 2-1

项 次

类别 (1)住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院 病房、托儿所、幼儿园 (2)教室、试验室、阅览室、会议室、 医院门诊室 食堂、餐厅、一般资料档案室 (1)礼堂、剧场、影院、有固定座位的 看台 (2)公共洗衣房 (1)商店、展览厅、车站、港口、机场 大厅及其旅客等候室 (2)无固定座位的看台 (1)健身房、演出舞台 (2)舞厅 (1)书库、档案库、贮藏室 (2)密集柜书库 通风机房、电梯机房 汽车通道及停车库: (1)单向板楼盖(板跨不小于 2m) 客车

标准值 组合值系数 2 ψc (kN/m )

频遇值系数 ψf 0.5

准永久值系数 ψq 0.4 0.5 0.5 0.3 0.5 0.5 0.3 0.5 0.3 0.8 0.8

1

2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0 12.0 7.0

0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.9 0.9

0.6 0.6 0.5 0.6 0.6 0.5 0.6 0.6 0.9 0.9

2 3

4

5 6 7

4.0 35.0

0.7 0.7

0.7 0.7

0.6 0.6

8

消防车 (2)双向板楼盖和无梁楼盖(柱网尺寸 不小于 6m×6m) 客车 消防车 厨房(1)一般的 (2)餐厅的 浴室、厕所、盟洗室: (1)第 1 项中的民用建筑 (2)其他民用建筑 走廊、门厅、楼梯: (1)宿舍、旅馆、医院病房托儿所、幼 儿园、住宅 (2)办公楼、教室、餐厅、医院门诊部 (3)消防疏散楼梯,其他民用建筑 阳台:

2.5 20.0 2.0 4.0 2.0 2.5

0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7

0.7 0.7 0.6 0.7 0.5 0.6

0.6 0.6 0.5 0.7 0.4 0.5

9

10

11

2.0 2.5 3.5 2.5 3.5

0.7 0.7 0.7

0.5 0.6 0.5

0.4 0.5 0.3

12

(1)一般情况 (2)当人群有可能密集时

0.7

0.6

0.5

注:1.本表所给各项活荷载适用于一般使用条件,当使用荷载较大或情况特殊时,应按实际情况采用。 2.第 6 项书库活荷载当书架高度大于 2m 时,书库活荷载尚应按每米书架高度不小于 2.5kN/m2 确 定。

3.第 8 项中的客车活荷载只适用于停放载人少于 9 人的客车;消防车活荷载是适用于满载总重为 300kN 的大型车辆;当不符合本表的要求时,应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则,换算为等效 均布荷载。 4.第 11 项楼梯活荷载,对预制楼梯踏步*板,尚应按 1.5kN 集中荷载验算。 5.本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。对固定隔墙的自重应按恒荷载考虑,当隔墙位 置可灵活自由布置时,非固定隔墙的自重应取每延米长墙重(kN/m)的 1/3 作为楼面活荷载的附加值 (kN/m2)计入,附加值不小于 1.0kN/m2。

设计楼面梁、墙、柱及基础时,表 2-1 中的楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规 定的折减系数。 (1)设计楼面梁时的折减系数 1)第 1(1)项当楼面梁从属面积超过 25m2 时,应取 0.9; 2)第 1(2)~7 项当楼面梁从属面积超过 50m2 时应取 0.9; 3) 8 项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取 0.8; 第 对单向板楼盖的主梁应取 0.6; 对双向板楼盖的梁应取 0.8; 4)第 9~12 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 (2)设计墙、柱和基础时的折减系数 1)第 1(1)项应按表 2-2 规定采用; 2)第 1(2)~7 项应采用与其楼面梁相同的折减系数; 3)第 8 项对单向板楼盖应取 0.5;对双向板楼盖和无梁楼盖应取 0.8; 4)第 9~12 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 注:楼面梁的从属面积应按梁两侧各延伸二分之一梁间距的范围内的实际面积确定。 活荷载按楼层的折减系数
墙、柱、基础计算截面以上的层数 计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数 1 1.00 (0.90) 2~3 0.85

表 2-2
4~5 0.70 6~8 0.65 9~20 0.60 >20 0.55

注:当楼面梁的从属面积超过 25m2 时,应采用括号内的系数。

楼面结构上的局部荷载可换算为等效均布活荷载。 4.屋面活荷载 水*投影面上的屋面均布活荷载,按表 2-3 采用。 屋面均布活荷载,不应与雪荷载同时组合。

屋面均布活荷载
项次 1 2 3 类别 不上人的屋面 上人的屋面 屋顶花园 标准值 (kN/m2) 0.5 2.0 3.0

表 2-3
频遇值系数 ψf 0.5 0.5 0.6 准永久值系数 ψq 0 0.4 0.5

组合值系数 ψb 0.7 0.7 0.7

注:1.不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用;对不同结构应按有关设计规范 的规定,将标准值作 0.2kN/m2 的增减。 2.上人的屋面,当兼作其他用途时,应按相应楼面活荷载采用。 3.对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载,应采取构造措施加以防止;必要时,应按积水 的可能深度确定屋面活荷载。 4.屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。

5.施工和检修荷载及栏杆水*荷载 (1)设计屋面板、檀条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时,施工或检修集中荷载 (人和小工具的自重)应取 1.0kN,并应在最不利位置处进行验算。
注:①对于轻型构件或较宽构件,当施工荷载超过上述荷载时,应按实际情况验算,或采用加垫板、 支撑等临时设施承受。 ②当计算挑檐、雨篷承载力时,应沿板宽每隔 1.0m 取一个集中荷载;在验算挑檐、雨篷倾覆时, 应沿板宽每隔 2.5~3.0m 取一个集中荷载。

(2)楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆顶部水*荷载,应按下列规定采用: 1)住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园,应取 0.5kN/m; 2)学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育馆,应取 1.0kN/m。 当采用荷载准永久组合时,可不考虑施工和检修荷载及栏杆水*荷载。 6.动力系数 建筑结构设计的动力计算,在有充分依据时,可将重物或设备的自重乘以动力系数后 按静力计算进行。 搬运和装卸重物以及车辆起动和刹车的动力系数,可采用 1.1~1.3,其动力作用只考虑 传至楼板和梁。 直升飞机在屋面上的荷载,也应乘以动力系数,对具有液压轮胎起落架的直升飞机可 取 1.4;其动力荷载只传至楼板和梁。 7.雪荷载

屋面水*投影面上的雪荷载标准值,按下式计算:

sk=μrs0
式中 sk——雪荷载标准值(kN/m2) ; μr——屋面积雪分布系数(表 2-4) ; s0——基本雪压(kN/m2) 。

(2-4)

基本雪压可按全国基本雪压图(图 2-1)*似确定。

图 2-1 全国基本雪压分布图(单位:kN/m2)

屋面积雪分布系数 表 2-4

注:1.第 2 项单跨双坡屋面仅当 20°≤α≤30°时,可采用不均匀分布情况。 2.第 4、5 项只适用于坡度α≤25°的一般工业厂房屋面。 3.第 7 项双跨双坡或拱形屋面,当α≤25°或 f/L≤0.1 时,只采用均匀分布情况。 4.多跨层面的积雪分布系数,可参照第 7 项的规定采用。

设*ㄖ峁辜拔菝娴某兄毓辜保砂聪铝泄娑ú捎没┑姆植记榭觯 (1)屋面板和檀条按积雪不均匀分布的最不利情况采用; (2)屋架和拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布的情况和半跨的均匀分布的情况采用; (3)框架和柱可按积雪全跨的均匀分布情况采用。 8.风荷载 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,按下述公式计算:

(1)当计算主要承重结构时

ωk=βzμsμzω0
式中 ωk——风荷载标准值(kN/m2) ; βz——高度 z 处的风振系数; μs——风荷载体型系数; μz——风压高度变化系数; ω0——基本风压(kN/m2) 。 (2)当计算围护结构时

(2-5)

ωk=βgzμsμzω0
式中 βgz——高度 z 处的阵风系数。

(2-6)

基本风压按《建筑结构荷载规范》 (GB 50009-2001)给出的 50 年一遇的风压采用,但不得小于 0.3kN/m2。

2-1-2 结构静力计算表
1.构件常用截面的几何与力学特征表(表 2-5) 常用截面几何与力学特征表 表 2-5

注:1.I 称为截面对主轴(形心轴)的截面惯性矩(mm4) 。基本计算公式如下: I =

∫y
A

2

dA
I y max

2.W 称为截面抵抗矩(mm3) ,它表示截面抵抗弯曲变形能力的大小,基本计算公式如下: W =

3.i *孛婊刈刖叮╩m) ,其基本计算公式如下: i =

I A

,y ,I 4.上列各式中,A 为截面面积(mm2) 为截面边缘到主轴(形心轴)的距离(mm) 为对主轴(形心轴)的惯性矩。 5.上列各项几何及力学特征,主要用于验算构件截面的承载力和刚度。

2.单跨梁的内力及变形表(表 2-6~表 2-10) (1)简支梁的反力、剪力、弯矩、挠度 表 2-6

(2)悬臂梁的反力、剪力、弯矩和挠度

表 2-7

(3)一端简支另一端固定梁的反力、剪力、弯矩和挠度

表 2-8

(4)两端固定梁的反力、剪力、弯矩和挠度

表 2-9

(5)外伸梁的反力、剪力、弯矩和挠度

表 2-10

3.等截面连续梁的内力及变形表 (1)等跨连续梁的弯矩、剪力及挠度系数表(表 2-11~表 2-14) 1)二跨等跨梁的内力和挠度系数 表 2-11

二跨连续梁

弯矩系数 KM 荷载简图 M1 中 MB 支

剪力系数 KV VA VB 左 VB 右

挠度系数 KW ω1 中

静载

0.07

-0.125 0.375 -0.625 0.625

0.521

活荷载最大

0.096

-0.125 0.437 -0.625 0.625

0.192

活荷载最小 -0.032 静载 0.156







-0.391 0.911

-0.188 0.312 -0.688 0.688

活荷载最大

0.203

-0.188 0.406 -0.688 0.688

1.497

活荷载最 静载

-0.047 0.222







-0.586 1.466

-0.333 0.667 -1.333 1.333

活荷载最大

0.278

-0.333 0.833 -1.333 1.333

2.508

活荷载最

-0.084







-1.042

4 注:1.在均布荷载作用下:M=KMql2;V=KVql; w = K W × ql 。 100 EI

3 2.在集中荷载作用下:M=KMFl;V=KVF; w = K W × Fl 。 100 EI

3、求跨中负弯矩及反挠度时,可查上表活载最小一项系数,但也要和静载引起的弯矩(或挠度) 相结合 4、求跨中最大弯矩及最大挠度时,该跨应满布荷载,相邻跨为空载;求支座最大负弯矩及最大剪 力时,该支座相邻跨应满布活荷载,即查上表中活荷载最大一项系数,并与静荷载引起的弯矩(剪力或 挠度)相结合。

[例 1]

已知二跨等跨梁 l=5m,均布荷载 q=11.76kN/m,每跨各有一集中荷载 F=

29.4kN,求中间支座的最大弯矩和剪力。 [解] MB 支=(-0.125×11.76×52)+(-0.188×29.4×5) =(-36.75)+(-27.64)=-64.39kNm VB 左=(-0.625×11.76×5)+(-0.688×29.4) =(-36.75)+(-20.23)=-56.98kN [例 2] [解] 已知三跨等跨梁 l=6m,均布荷载 q=11.76kN/m,求边跨最大跨中弯矩。 M1=0.080×11.76×62=33.87kNm。 2)三跨等跨梁的内力和挠度系数 表 2-12

4 注:1.在均布荷载作用下:M=表中系数×ql2;V=表中系数×ql; w = 表中系数 × ql 。 100 EI 3 2.在集中荷载作用下:M=表中系数×Fl;V=表中系数×F; w = 表中系数 × Fl 。 100 EI

三跨连续梁

弯矩系数 KM 荷载简图 M1 中 M2 中 MB 支 VA

剪力系 数 KV VB 左 VB 右

挠度系数 KW

ω1 中

ω2 中

静载

0.08

0.025

-0.100

0.400

-0.600 0.500

0.677

0.052

活载最大

0.101

0.075

0.117

0.450

-0.617 0.583

0.900

0.677

活载最小 静载

-0.025 0.175

-0.050 1.100

0.017 -0.188

— 0.350

— -0.650 0.500

-0.313 1.146

-0.625 0.208

活载最大

0.213

0.175

-0.188

0.425

-0.675 0.625

1.615

1.146

活载最小 静载

-0.038 0.244

-0.075 0.067

— -0.333

— 0.733

— -1.267 1.000

-0.469 1.883

-0.937 0.216

活载最大

0.289

0.200

-0.333

0.866

-1.311 1.222

2.716

1.883

活载最小

-0.067

-0.133







-0.833

-1.667

4 注:1.在均布荷载作用下:M=KMql2;V=KVql; w = K W × ql 。 100 EI 3 2.在集中荷载作用下:M=KMFl;V=KVF; w = K W × Fl 。 100 EI

3、求跨中负弯矩及反挠度时,可查上表活载最小一项系数,但也要和静载引起的弯矩(或挠度) 相结合 4、求跨中最大弯矩及最大挠度时,该跨应满布活荷载,其余每隔一夸满布活荷载;求支座最大负 弯矩及最大剪力时,该支座相邻跨应满布活荷载,其余每隔一夸满布活荷载;即查上表中活荷载最大一 项系数,并与静荷载引起的弯矩(剪力或挠度)相结合。

3)四跨等跨连续梁内力和挠度系数

表 2-13

注:同三跨等跨连续梁。

4)五跨等跨连续梁内力和挠度系数

表 2-14

注:同三跨等跨连续梁。

1)二不等跨梁的内力系数 表 2-15

2)三不等跨梁内力系数 表 2-16

注:1.M=表中系数×ql21;V=表中系数×ql1; 2. max)(Vmax)为荷载在最不利布置时的最大内力。 (M 、

4.双向板在均布荷载作用下的内力及变形系数表(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——分别为板中心点的挠度和最大挠度; Mx——为*行于 lx 方向板中心点的弯矩; My——为*行于 ly 方向板中心点的弯矩; Mx0——固定边中点沿 lx 方向的弯矩; My0——固定边中点沿 ly 方向的弯矩。 正负号的规定: 弯矩——使板的受荷面受压者为正; 挠度——变位方向与荷载方向相同者为正。 四边简支 表 2-17 Eh 3 K= 12(1 υ 2 )

三边简支,一边固定

表 2-18

两边简支,两边固定

表 2-19

一边简支,三边固定

表 2-20

四边固定

表 2-21

两边简支,两边固定

表 2-22

5.拱的内力计算表(表 2-23)

各种荷载作用下双铰抛物线拱计算公式

表 2-23

注:表中的 K 为轴向力变形影响的修正系数。

(1)无拉杆双铰拱 1)在竖向荷载作用下的轴向力变形修正系数

式中

Ic——拱顶截面惯性矩; Ac——拱顶截面面积;

A——拱上任意点截面面积。 当为矩形等宽度实腹式变截面拱时,公式 I=Ic/cosθ所代表的截面惯性矩变化规律相 当于下列的截面面积变化公式:

此时,上式中的 n 可表达成如下形式:

下表中列出了矩形等宽度实腹式变截面拱的 n 值。
f/l n 0.2 1.67 0.25 1.59 0.3 1.51 0.35 1.43 0.4 1.36 0.45 1.29 0.5 1.23 0.55 1.17 0.6 1.12

2)在水*荷载作用下的轴向力变形修正系数,*似取 K=1 (2)带拉杆双铰拱 1)在竖向荷载作用下的轴向力变形修正系数

式中

E——拱圈材料的弹性模量; E1——拉杆材料的弹性模量; A1——拉杆的截面积。 2)在水*荷载作用下的轴向力变形修正系数(略去拱圈轴向力变形影响)

式中

f——为矢高; l——为拱的跨度。 6.刚架内力计算表

内力的正负号规定如下: V——向上者为正; H——向内者为正; M——刚架中虚线的一面受拉为正。 (1) “┌┐”形刚架内力计算(表 2-24、表 2-25) “┌┐”形刚架内力计算表(一) 表 2-34

“┌┐”形刚架内力计算表(二)

表 2-35

(2) “

”形刚架的内力计算(表 2-26) “ ”形刚架的内力计算表 表 2-26


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