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2013年二级注册建筑师考试:建筑结构设计方法与荷载三
一、结构上的作用、作用效应和结构抗力
结构产生各种效应的原因,统称为结构上的作用。结构上的作用包括直接作用和间接作用。直接作用指的是施加在结构上的集中力或分布力,例如结构白重、楼画活荷载和没备自重等。直接作用的计算一般比较简单,引起的效应比较直观。间接作用指的是引起结构外加变形或约束变形的作用,例如温度的变化、混凝土的收缩或徐变、地基的变形、焊接变形和地震等,这类作用不是以直接施加在结构上的形式出现的,但同样引起结构产生效应。间接作用的计算和引起的效应一般比较复杂,例如地震会引起建筑物产生裂缝、倾斜下沉以至倒塌,但这些破坏效应不仅仅与地震震级、烈度有关,还与建筑物所在场地的地基条件、建筑物的基础类型和上部结构体系有关。
过去习惯上将上述两类不同性质的作用统称为荷载。例如将温度变化称为温度荷载,将地震作用称为地震荷载等,这样就混淆了两类不同性质的作用,特别是对间接作用的复杂性认识不足。
根据目前结构理论发展水平以及现有规范颁布的现状,对直接作用在结构上的荷载可按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)(以下简称《荷载规范》)的规定采用,对间接作用,除了对地震作用按《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)(以下简称《抗震规范》)的规定采用外,其余的间接作用暂时还未制定相应的规范。环球网 校edu24 ol.com
考虑到广大设计人员的现状及习惯上的衔接,目前还未将两类作用严格划分,而将其简称为荷载。
作用在结构上的直接作用或间接作用,将引起结构或结构构件产生内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、侧移、裂缝等),这些内力和变形总称为作用效应,其中由直接作用产生的作用效应称为荷载效应。
结构或结构构件承受内力和变形的能力,称为结构的抗力,如构件的承载能力、刚度的大小、抗裂缝的能力等。结构抗力与结构构件的截面形式、截面尺寸及材料强度等级等因素有关。
二、荷载的分类环球网 校edu24 ol.com
荷载是一个不确定的随机变量。在《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068一2001》(以下简称《统一标准》)中,规定设计基准期为50年,在这段期间内,荷载不仅在量值上是变化的,并且,作用在结构上的时间持续性也是变化的。因此在《荷载规范》中,将荷载按以下原则进行了分类。
1.按随时间变异分类
(1)永久荷载(亦称恒载)。在设计基准期内,其量值不随时间变化,或即使有变化,其变化值与平均值相比可以忽略不计的荷载。如结构的自重、土压力、预应力等。
(2)可变荷载(亦称活载)。在设计基准期内,其量值随时间变化,且其变化值与平均值相比不能忽略的荷载。如楼(屋)面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。
(3)偶然荷载。在设计基准期内,可能出现,也可能不出现,但一旦出现,其量值很大且持续时间很短的荷载。如地震、爆炸力、撞击力等。
2.按随空间位置的变异分类环球网 校edu24 ol.com
(1)固定荷载。在结构空间位置上具有固定分布的荷载。如结构自重、楼面上的固定设备荷载等。
(2)自由荷载。在结构上的一定范围内可以任意分布的荷载。如民用建筑楼面上的活荷载、工业建筑中的吊车荷载等。
3.按结构的动力反应分类
(1)静态荷载。对结构或结构构件不产生加速度或产生的加速度很小可以忽略不计。如结构的自重、楼面的活荷载等。
(2)动态荷载。对结构或构件产生不可忽略的加速度。如吊车荷载、地震作用、作用在高层建筑上的风荷载等。
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