极限载荷设计[关于极限载荷设计的简介]

2023年4月2日17:35:46极限载荷设计[关于极限载荷设计的简介]已关闭评论

一、荷载的类型

1、荷载与作用

工程结构最重要的一项功能就是承受其使用过程中可能出现的各种作用,如房屋结构要承受自重、人群和家具重量,以及风和地震作用等;桥梁结构要承受车辆重力、车辆制动力、离心力与冲击力、水流压力等;隧道结构要承受水土压力、爆炸作用等。同时还应考虑能够引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素,如地震、温度变化、基础不均匀沉降等。通常将能使结构产生效应(结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等)的各种因素称为作用。施加在结构上的集中力或分布力属于直接作用;不是作用力但同样能引起结构效应的因素称为间接作用。只有直接作用才能称为荷载。

2、作用分类

不同的作用对结构产生的效应,其性质和重要性是不同的。为便于工程结构设计,对结构承受的各种作用,可按下列原则分类:

(1)按随时间的变化分类

永久作用:在结构设计基准期内,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计,例如:结构和固定设备的自重等;同时也包括那些虽然随时间变化,但具有某个限值的单调变化的荷载,如土压力、预应力等;水位不变的水压力也可以按永久作用来考虑。

可变作用:在结构设计基准期内,其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可以忽略不计。例如:人员

设备重力、车辆重力、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度变化等。

偶然作用:在结构设计基准期内不一定出现,但是一旦出现,其值很大且持续时间很短。例如:地震、爆炸、撞击等。

(2)按随空间的变化分类

固定作用:在结构上具有固定的空间位置分布。例如:结构自重、结构上的固定设备荷载等。

自由作用:在结构上给定的范围内具有任意空间分布。例如:房屋中的人员家具荷载、桥梁上的车辆荷载等。由于自由作用可以任意分布,设计时应考虑它在结构上引起最不利效应的分布情况。

3、作用举例

《工程结构可靠性设计统一标准》

C.1.1 永久作用可分为以下几类:

1 结构自重;2 土压力; 3 水位不变的水压力;4 预应力;5 地基变形;6 混凝土收缩;7 钢材焊接变形;8 引起结构外加变形或约束变形的各种施工因素。

C.1.2 可变作用可分为以下几类:

1 使用时人员、物件等荷载;2 施工时结构的某些自重;3 安装荷载;4 车辆荷载;5 吊车荷载;6 风荷载;7 雪荷载;8 冰荷载;9 地震作用;10 撞击;11 水位变化的水压力;12 扬压力;13 波浪力;14 温度变化。

C.1.3 偶然作用可分为以下几类:

1 撞击;2 爆炸;3 地震作用; 4 龙卷风;5 火灾;6 极严重的侵蚀;7 洪水作用。

注:地震作用和撞击可认为是规定条件下的可变作用,也可认为是偶然作用。

二、荷载的代表值

任何荷载都具有不同性质的变异性,但在具体设计中,直接采用统计参数,通过概率运算进行设计是十分复杂的。因此,为了便于在设计中使用,需要根据不同的设计要求对荷载赋予一个规定的量值。在设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值,就称为荷载代表值。其中,荷载的标准值是荷载的基本代表值,而其他代表值(如可变荷载的组合值、频遇值和准永久值)都可在标准值的基础上乘以相应的系数来表示。

《建筑结构荷载规范》

3.1.2 建筑结构设计时,应按下列规定对不同荷载采用不同的代表值:

1 对永久荷载应采用标准值作为代表值;

2 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;

3 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。

对于可变荷载,其组合值、频遇值和准永久值系数可参见《建筑结构荷载规范》相应章节中的规定。(如屋面活荷载的各代表值系数参见5.3.1条、雪荷载参见7.1.5条、风荷载参见8.1.4条等。)

懵懂先生