工程荷载与可靠度设计原理

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1、工程荷载与可靠度设计原理Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望一一.本门课程的主要学习任务本门课程的主要学习任务了解荷载产生的主要背景，理解荷载的各种分类了解荷载产生的主要背景，理解荷载的各种分类形式，形式，掌握工程结构设计需考虑的各种主要荷载掌握工程结构设计需考虑的各种主要荷载的取值确定问题的取值确定问题；理解结构可靠度的概念理解结构可靠度的概念;掌握结构采用极限状态掌握结构采用极限状态设计法中相关的一些基本理论设计法中相关的一些基本理论,荷载效应存在组荷载效应存在组合的

2、问题，合的问题，为以后学习各种土木结构的设计垫定为以后学习各种土木结构的设计垫定基本理论方法基础。基本理论方法基础。二二.本门课程的学习要求本门课程的学习要求 本本课程程内容多、课时少，建议课前预习并完成简内容多、课时少，建议课前预习并完成简答题，做为平时成绩的内容之一。答题，做为平时成绩的内容之一。本课程本课程为必修必修课、考、考试课，一个学分。，一个学分。考核标准为：平时作业完成情况（包括考勤纪律考核标准为：平时作业完成情况（包括考勤纪律遵守情况遵守情况/课堂听课和回答表现）占总评成绩的课堂听课和回答表现）占总评成绩的30%，期末考试占，期末考试占70%。作作业迟交不交不记分。分。第第1章

3、章绪绪论论1.1结构上的作用及作用效应结构上的作用及作用效应建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准(GB500682001)中中1.1.1结构上的作用结构上的作用结构上的作用是指施加在结构上的集中或分布荷载，结构上的作用是指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。以及引起结构外加变形或约束变形的原因。作用作用就其形式而言就其形式而言，可分为以下两类。，可分为以下两类。(1)直接作用直接作用:当当以力的形式以力的形式作用于结构上时，称作用于结构上时，称为直接作用，习惯上称为荷载。为直接作用，习惯上称为荷载。(2)间接作用间接作用:当当以变形的形式以变形的

4、形式作用于结构上时，作用于结构上时，称为间接作用。称为间接作用。作用作用按时间不同按时间不同可分为以下可分为以下3类。类。(1)永久作用永久作用:在结构使用年限内，在结构使用年限内，其值不随时间变其值不随时间变化，化，或其变化的量值相对于平均值而言可以忽略不计，或其变化的量值相对于平均值而言可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用。或其变化是单调的并能趋于限值的作用。(2)可变作用可变作用:在结构使用年限内，在结构使用年限内，其值随时间变化，其值随时间变化，且其变化的量值与平均值不可忽略不计的作用。且其变化的量值与平均值不可忽略不计的作用。(3)偶然作用偶然作用:在结构使用年限内在结构

5、使用年限内不一定出现不一定出现，但一，但一旦出现，其旦出现，其值很大值很大且持续且持续时间很短时间很短的作用。的作用。作用作用按空间位置不同按空间位置不同可分为以下两类。可分为以下两类。(1)固定作用固定作用:在结构空间位置上具有在结构空间位置上具有固定不变固定不变的分的分布，但其量值可能具有随机性。布，但其量值可能具有随机性。(2)自由作用自由作用:在结构空间位置上一定范围内可以在结构空间位置上一定范围内可以任任意分布意分布，出现的位置和量值都可能是随机的。，出现的位置和量值都可能是随机的。作用按结构反应不同可分为以下两类。作用按结构反应不同可分为以下两类。(1)静态作用静态作用:不使不使结

6、构或结构构件结构或结构构件产生加速产生加速或产生的或产生的加速度很小可以忽略不计的作用。加速度很小可以忽略不计的作用。(2)动态作用动态作用:使使结构或结构构件结构或结构构件产生产生不可忽略的不可忽略的加速加速度度的作用。的作用。1.1.2作用效应作用效应S由于直接作用或间接作用于结构构件上，在结构由于直接作用或间接作用于结构构件上，在结构内产生的内产生的内力内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和和变形变形(如挠度、转角、裂缝等如挠度、转角、裂缝等)，被称为，被称为“作用效应作用效应”，用，用S表示。表示。当作用为直接作用当作用为直接作用(荷载荷载)时，其效应也被称为时

7、，其效应也被称为“荷荷载效应载效应”。荷载荷载Q与荷载效应之间，一般近似按线性关与荷载效应之间，一般近似按线性关系考虑：系考虑：常数常数C为荷载效应系数为荷载效应系数q(KN/m)lql/2Mmax=ql2/8单位单位(KN.m)简支梁简支梁ql/2(弯距图M)第第2章章荷载的分类与计算荷载的分类与计算2.1荷载的类型荷载的类型建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GB500092001)中中2.1.1永久荷载永久荷载永永久久荷荷载载也也称称之之为为恒恒载载，在在结结构构使使用用期期间间，其其值值不不随随时时间间变变化化，或或其其变变化化与与平平均均值值相相比比可可以以忽忽略略不不计计，或或其其变

8、变化化是是单单调调的的并并能能趋趋于于限限值值的的荷载。荷载。主主要要包包括括:结结构构自自重重、土土体体自自重重力力等等由由重重力力引引起起的的荷荷载载，以以及及土土侧侧压压力力、静静水水压压力力、水水浮浮力力、预预加加应应力力、混混凝凝土土收收缩缩和和徐徐变变影影响响力力、基基础础变变位影响力等位影响力等。2.1.2可变荷载可变荷载可可变变荷荷载载指指在在结结构构使使用用期期间间，其其值值会会随随时时间间发发生生变变化化，且且其其变变化化值值与与平平均均值值相相比比不不可可忽忽略略的的荷荷载载，也也称称为为活活荷荷载载，包包括括楼楼面面活活荷荷载载，屋屋面面活活荷荷载载，车车辆辆荷荷载载及

9、及其其冲冲击击力力、离离心心力力、人人群群荷荷载载,流流水水压压力力、波波浪浪荷荷载载、冻冻胀胀力力、雪雪荷荷载载、冰冰压压力力、风风荷荷载载、车车辆辆制制动动力力、温温度度影影响响力力、变形作用、支座摩阻力等变形作用、支座摩阻力等。2.1.3偶然荷载偶然荷载偶偶然然荷荷载载指指那那些些在在结结构构使使用用期期间间不不一一定定出出现现，作作用用时时间间较较短短暂暂，但但一一旦旦出出现现其其值值很很大大且且持持续续时时间间很很短短的的荷荷载载，主主要要包包括括地地震震作用、船只或漂流物的撞击力、爆炸力等。作用、船只或漂流物的撞击力、爆炸力等。2.2各种荷载的计算各种荷载的计算2.2.1重力荷载重

10、力荷载地地球球上上一一定定高高度度范范围围内内的的物物体体均均会会受受到到地地球球引引力力的的作作用用而而产产生生重重力力。该该重重力力导导致致的的荷载称为重力荷载。荷载称为重力荷载。图2.1(1)土的自重土的自重(2)结构自重结构自重根据结构的材料种类、材料体积以及材料根据结构的材料种类、材料体积以及材料容重可得结构自重。容重可得结构自重。G=V(2-1)式中式中G构件的自重构件的自重(kN)；构件材料的容重构件材料的容重(kN/m3)；可查材料；可查材料的单位自重表。的单位自重表。(3)雪荷载雪荷载雪荷载是房屋雪荷载是房屋屋面结构的主要荷载之一屋面结构的主要荷载之一。屋面水平投影面上的雪荷

11、载屋面水平投影面上的雪荷载S SK K(kN/m(kN/m2 2)应按下式计算应按下式计算:基本雪压基本雪压S SO O(kN/m(kN/m2 2)取值原则取值原则:根据当地气象台根据当地气象台(站站)观察并收集的每观察并收集的每年最大雪压，经统计得出的年最大雪压，经统计得出的50年一遇的最大雪压年一遇的最大雪压(重现期为重现期为50年的最大雪压年的最大雪压)，即为当地的基本雪压。，即为当地的基本雪压。屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数高低跨屋面高低跨屋面飘积雪雪分布分布图 多跨屋面多跨屋面积雪分布雪分布图建筑结构设计考虑积雪分布的原则：建筑结构设计考虑积雪分布的原则：屋面板和檩条屋面板和檩条按

12、积雪按积雪不均匀分布不均匀分布的的最不利情况采最不利情况采用用；屋架或拱、壳可分别按屋架或拱、壳可分别按积雪全跨均匀分布积雪全跨均匀分布情况、情况、不均匀分布不均匀分布情况和情况和半跨的均匀分布半跨的均匀分布的情况采用；的情况采用；框架和柱可按积雪框架和柱可按积雪全跨均匀分布全跨均匀分布情况采用。情况采用。规律规律:天沟附近区域的积雪比屋脊区大。天沟附近区域的积雪比屋脊区大。建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GB500092001)规定对规定对不同类别的屋面，其屋面积雪分布系数不同类别的屋面，其屋面积雪分布系数r按下表按下表采用。采用。(4)楼面和屋面活荷载楼面和屋面活荷载分为：民用建筑楼面均

13、布活荷载、工业建筑楼面分为：民用建筑楼面均布活荷载、工业建筑楼面活荷载、屋面均布活荷载、屋面积灰荷载以及施活荷载、屋面均布活荷载、屋面积灰荷载以及施工、检修荷载和栏杆水平荷载。工、检修荷载和栏杆水平荷载。需考需考虑冲击力时虑冲击力时，可将荷载，可将荷载乘以动力系数乘以动力系数后按静后按静力进行计算。力进行计算。1）民用建筑楼面活荷载：是指建筑物中的民用建筑楼面活荷载：是指建筑物中的人群、人群、家具、设施等产生的重力家具、设施等产生的重力作用，这些荷载的量值随作用，这些荷载的量值随时间发生变化，位置也是可移动的，亦称可变荷载。时间发生变化，位置也是可移动的，亦称可变荷载。民用建筑楼面均布活荷载的

14、标准值及其组合民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，应按下表规定采用。值、频遇值和准永久值系数，应按下表规定采用。 设计楼面梁、墙、柱及基础时，上表中的楼面活荷载标设计楼面梁、墙、柱及基础时，上表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。准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。注注: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。范围内的实际面积确定。A.设计楼面梁时的折减系数设计楼面梁时的折减系数:a)第第1(1)项项当楼面梁从属面积超过当楼面梁从属面积超过25m2时，应取时，应取0.9

15、;b)第第1(2)7项当楼面梁从属面积超过项当楼面梁从属面积超过50m2时应取时应取0.9;c)第第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8;对对单向板楼盖的主梁应取单向板楼盖的主梁应取0.6;对双向板楼盖的梁应取对双向板楼盖的梁应取0.8;d)第第912项项应采用应采用与所属房屋类别相同的折减系数。与所属房屋类别相同的折减系数。下一张下一张附：国际标准附：国际标准ISO2103中中民用建筑楼面活荷载折减民用建筑楼面活荷载折减系数系数(1)在计算梁的楼面活荷载效应时，公式为：在计算梁的楼面活荷载效应时，公式为：对住宅、办公楼等房屋或其房间，公式为：对

16、住宅、办公楼等房屋或其房间，公式为：(A18m2)对公共建筑或其房间，公式为：对公共建筑或其房间，公式为：(A36m2)式中，式中，A为所计算梁的从属面积。为所计算梁的从属面积。(2)计算多层房屋的柱、墙或基础的楼面活荷载效应时：计算多层房屋的柱、墙或基础的楼面活荷载效应时：对住宅、办公楼等房屋，公式为：对住宅、办公楼等房屋，公式为：对公共建筑，公式为：对公共建筑，公式为：式中，式中，n为所计算截面以上楼层数。为所计算截面以上楼层数。a)第第1(1)项应按下表规定采用项应按下表规定采用;b)第第1(2)7项应采用与其楼面梁相同的折减系数项应采用与其楼面梁相同的折减系数;c)第第8项对单向板楼盖

17、应取项对单向板楼盖应取0.5;对双向板楼盖和无梁楼盖对双向板楼盖和无梁楼盖应取应取0.8；d)第第912项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。B.设计墙、柱和基础时的折减系数设计墙、柱和基础时的折减系数2)楼面等效均布活荷载的确定原则（楼面等效均布活荷载的确定原则（详见规范附录详见规范附录B）（a)楼面楼面(板、次梁及主梁板、次梁及主梁)的等效均布活荷载，应的等效均布活荷载，应在其设计控制部位上，根据需要按内力在其设计控制部位上，根据需要按内力(如如弯矩、弯矩、剪力等剪力等)、变形及裂缝的、变形及裂缝的等值等值要求来确定。在一般要求来确定。在一般情况下，可

18、仅按情况下，可仅按内力的等值内力的等值来确定。来确定。(b)连续梁连续梁、板的等效均布活荷载，可按单跨简板的等效均布活荷载，可按单跨简支计算。但计算内力时，仍应按连续考虑。支计算。但计算内力时，仍应按连续考虑。(c)由于生产、检修、安装工艺以及结构布置的由于生产、检修、安装工艺以及结构布置的不同，楼面活荷载差别较大时，应划分区域分别确不同，楼面活荷载差别较大时，应划分区域分别确定等效均布活荷载。定等效均布活荷载。楼面结构上的局部荷载可按规定换算为等效均布活荷载楼面结构上的局部荷载可按规定换算为等效均布活荷载。楼面等效均布活荷载的确定原则楼面等效均布活荷载的确定原则(d)单向板上局部荷载单向板上

19、局部荷载(包括集中荷载包括集中荷载)的等效均布的等效均布活荷载活荷载qe（KN/m2），），可可按下式计算按下式计算:（e）次梁的等效均布活荷载的计算，应按下列公式对弯）次梁的等效均布活荷载的计算，应按下列公式对弯矩和剪力分别计算，取其中较大者矩和剪力分别计算，取其中较大者双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，按双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。式中式中l板的跨度板的跨度;b板上荷载的有效分布宽度板上荷载的有效分布宽度，按本附录按本附录B.0.5确定确定;Mmax一简支单向板的绝对最大弯矩，按设备的最不利

20、布一简支单向板的绝对最大弯矩，按设备的最不利布置确定置确定。计算计算Mmax时，设备荷载应乘以动力系数，并扣去时，设备荷载应乘以动力系数，并扣去设备在该板跨内所占面积上，由操作荷载引起的弯矩。设备在该板跨内所占面积上，由操作荷载引起的弯矩。式中式中s次梁间距次梁间距;l次梁跨度次梁跨度;Mmax与与Vmax简支次梁的绝对最大弯矩简支次梁的绝对最大弯矩，与最大剪力与最大剪力。按设备的最不利布置确定按设备的最不利布置确定。（f）当荷载分布比较均匀时，主梁上的等效均布活荷载）当荷载分布比较均匀时，主梁上的等效均布活荷载可由全部荷载总和除以全部受荷面积求得。可由全部荷载总和除以全部受荷面积求得。（g）

21、柱、基础上的等效均布活荷载，在一般情况下，可）柱、基础上的等效均布活荷载，在一般情况下，可取与主梁相同。取与主梁相同。3）工业建筑楼面活荷载工业建筑楼面活荷载（a）工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，）工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔墙产生的由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔墙产生的局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用前述民用局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用前述民用建筑楼面等效均布活荷载的计算方法。建筑楼面等效均布活荷载的计算方法。（b）工业建筑楼面工业建筑楼面(包括工作平台包括工作平台)上无设备区域上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、

22、零星原料的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用2.0kN/m2。生产车间的楼梯活荷载，可按实际情。生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于况采用，但不宜小于3.5kN/m2。对于一般金工车间、仪器仪表生产车间、半道对于一般金工车间、仪器仪表生产车间、半道体器件车间、棉纺织车间、轮胎厂准备车间和粮食体器件车间、棉纺织车间、轮胎厂准备车间和粮食加工车间，当缺乏资料时，可按规范附录加工车间，当缺乏资料时，可按规范附录C表采用。表采用。4）屋面均布活荷载屋面均布活荷载工业及民用房屋的屋面，其水平投影面上屋面工业

23、及民用房屋的屋面，其水平投影面上屋面均布活荷载标准值、组合值系数、频遇值系数及准均布活荷载标准值、组合值系数、频遇值系数及准永久值系数按下表采用。永久值系数按下表采用。注意：屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。注意：屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。5）屋面积灰荷载屋面积灰荷载（a）设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近）设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑时，对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的建筑时，对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影面上机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影面上的屋面积灰荷载应分别按表采用。的屋面积灰荷载应分别按表采用。（b）对

24、于屋面上易形成灰堆处，当设计屋面板、对于屋面上易形成灰堆处，当设计屋面板、檩条时，积灰荷载标准值可乘以下列规定的增大系檩条时，积灰荷载标准值可乘以下列规定的增大系数数:在高低跨处在高低跨处两倍于屋面高差但不大于两倍于屋面高差但不大于6.0m的分布的分布宽度内取宽度内取2.0;在天沟处在天沟处不大于不大于3.0m的分布宽度内取的分布宽度内取1.40。（c）积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布）积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。活荷载两者中的较大值同时考虑。6）施工、检修荷载和栏杆水平荷载施工、检修荷载和栏杆水平荷载（a）设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨）设计屋

25、面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时，施工或检修集中荷载篷和预制小梁时，施工或检修集中荷载(人和小工人和小工具的自重具的自重)应取应取1.0kN，并应在最不利位置处进行验，并应在最不利位置处进行验算算。注：（注：（i）对于轻型构件或较宽构件，当施工荷载）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。板、支撑等临时设施承受。（ii）当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔）当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔1.0m取一个集中荷载取一个集中荷载;在验算挑檐、雨篷倾覆时，在验算挑檐、雨篷倾覆

26、时，应沿板宽每隔应沿板宽每隔2.53.0m取一个集中荷载。取一个集中荷载。6）施工、检修荷载和栏杆水平荷载施工、检修荷载和栏杆水平荷载（b）楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆顶）楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆顶部水平荷载，应按下列规定采用部水平荷载，应按下列规定采用:住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，应取幼儿园，应取0.5kN/m;学校、食堂、剧场、电影学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场，应取院、车站、礼堂、展览馆或体育场，应取1.0kN/m.（c）当采用荷载准永久组合时，可不考虑施工）当采用荷载准永久组合时，可不考虑

27、施工和检修荷载及栏杆水平荷载。和检修荷载及栏杆水平荷载。1)吊车工作制等级与工作级别吊车工作制等级与工作级别按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分成按吊车在使用期内要求的总工作循环次数分成10个利用等级，又按吊车荷载达到其额定值的频个利用等级，又按吊车荷载达到其额定值的频繁程度分成繁程度分成4个载荷状态个载荷状态(轻、中、重、特重轻、中、重、特重)8个级个级别作为吊车设计的依据。别作为吊车设计的依据。建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GB500092001)在吊在吊车荷载的规定中也相应采用按工作级别划分，现在车荷载的规定中也相应采用按工作级别划分，现在采用的工作级别与以往采用的工作制等级存在对

28、应采用的工作级别与以往采用的工作制等级存在对应关系，如表关系，如表2-5所示。所示。表表2-5吊车的工作制等级与工作级别的对应关系吊车的工作制等级与工作级别的对应关系(5)吊车荷载吊车荷载工作制等级轻 级中 级重 级超 重 级工作级别A1A3A4，A5A6，A7A82）吊车竖向荷载和水平荷载吊车竖向荷载和水平荷载A.吊车竖向荷载标准值吊车竖向荷载标准值吊车的技术资料吊车的技术资料(包括吊车的最大包括吊车的最大Pmax或最小轮压或最小轮压Pmin)都都应由工艺提供。应由工艺提供。大大纵向纵向横向横向(b)吊车竖向荷载的吊车竖向荷载的动力系数动力系数当计算吊车梁及其连续的强度时，吊车竖向当计算吊车

29、梁及其连续的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。动力系数可按表荷载应乘以动力系数。动力系数可按表2-6取用。取用。悬挂吊车、电动葫芦、工作级别为A1A5的吊车工作级别为A6A8的软钩吊车、硬钩吊车、其他特种吊车1.051.10表2-6 吊车竖向荷载的动力系数B.吊车水平荷载标准值吊车水平荷载标准值吊车水平荷载有纵向和横向两种吊车水平荷载有纵向和横向两种。a)吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值吊车纵向水平荷载标准值应按作用在吊车一端轨吊车纵向水平荷载标准值应按作用在吊车一端轨道上道上所有刹车轮所有刹车轮的最大轮压之和的的最大轮压之和的10%采用。该项采用。该项荷载的作用点位于刹车轮与轨

30、道的接触点，其方向荷载的作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向与轨道方向一致。与轨道方向一致。b)吊车横向水平荷载标准值吊车横向水平荷载标准值按下式计算：按下式计算：式中，式中，H吊车横向水平荷载标准值；吊车横向水平荷载标准值；Q吊车的额定起重质量；吊车的额定起重质量；G1横行小车质量。横行小车质量。系数，对软钩吊车：当额定起重量不大于系数，对软钩吊车：当额定起重量不大于10t时，时，应取应取0.12；当额定起重量为；当额定起重量为1650t时，应取时，应取0.10；当额；当额定起重量不小于定起重量不小于75t时，应取时，应取0.08；对硬钩吊车应取；对硬钩吊车应取0.20吊车横向水平荷载应等

31、分于吊车桥架的两端，分别由吊车横向水平荷载应等分于吊车桥架的两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直其方向与轨道垂直，并考虑，并考虑正反方向刹车情况。正反方向刹车情况。3)多台吊车的组合多台吊车的组合按照各台吊车同时处于最不利位置，且同时满载的按照各台吊车同时处于最不利位置，且同时满载的极端情况出现的概率是极小的。可将多台吊车共同作用时极端情况出现的概率是极小的。可将多台吊车共同作用时的吊车荷载效应组合予以折减。在实测调查和统计分析的的吊车荷载效应组合予以折减。在实测调查和统计分析的基础上，可得到多台吊车的荷载折减系数基础上，可得到多台吊车的荷载折减系数

32、(表表2-7)。表表2-7多台吊车荷载折减系数多台吊车荷载折减系数参与组合的吊车台数 吊车工作级别A1A5A6A820.900.9530.850.9040.800.85（6）公路桥涵上的汽车和人群荷载）公路桥涵上的汽车和人群荷载交通部颁标准交通部颁标准公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004中有以下类型：中有以下类型：汽车荷载汽车荷载汽车冲击力汽车冲击力汽车离心力汽车离心力汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力人群荷载人群荷载汽车制动力汽车制动力1）汽车荷载）汽车荷载A.汽车荷载分为公路一汽车荷载分为公路一级和公路一级和公路一级两个等级。级两个等级。B.各级公路桥涵设计的汽

33、车荷载等级应符合表各级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合表4.3.1-1的规的规定。定。C.汽车荷载由汽车荷载由车辆荷载车辆荷载和和车道荷载车道荷载组成组成。桥梁结构的整体桥梁结构的整体计算采用车道荷载计算采用车道荷载;桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。载的作用不得叠加。表表4.3.1-1各级公路桥涵的汽车荷载等级各级公路桥涵的汽车荷载等级车辆荷载：车辆荷载：公路一公路一级和公路一级和公路一级汽车荷载采用相同的车辆荷载级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准

34、值。标准值。表表4.3.1-2车辆荷载的主要技术指标车辆荷载的主要技术指标车道荷载：由均布荷载和集中荷载组成。车道荷载：由均布荷载和集中荷载组成。a）公路一）公路一级车道荷载的均布荷载标准值为级车道荷载的均布荷载标准值为qK=10.5kN/m;集中荷载标准值按以下规定选取集中荷载标准值按以下规定选取:桥梁计算跨桥梁计算跨径小于或等于径小于或等于5m时，时，PK=180kN;桥梁计算跨径等于或大桥梁计算跨径等于或大于于50m时，时，PK=360kN;桥梁计算跨径在桥梁计算跨径在5m一一50m之间时，之间时，PK值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上述集中荷载值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上

35、述集中荷载标准值标准值PK应乘以应乘以l.2的系数。的系数。b)公路一公路一级车道荷载的均布荷载标准值级车道荷载的均布荷载标准值qK和集中荷和集中荷载标准值载标准值PK按公路一按公路一级车道荷载的级车道荷载的0.75倍采用。倍采用。c)车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上不利效应的同号影响线上;集中荷载标准值只作用于相应集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。影响线中一个最大影响线峰值处。桥涵设计车道数，应符合桥涵设计车道数，应符合表表4.3.1一一3的规定。多车道桥的规定。多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多

36、车道折减。梁上的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数等于或大于当桥涵设计车道数等于或大于2时，由汽车荷载产生的效时，由汽车荷载产生的效应应按表应应按表4.3.1-4规定的多车道折减系数进行折减。但折减规定的多车道折减系数进行折减。但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。大跨径桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减，折减系数见大跨径桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减，折减系数见表表4.3.1-5。2）汽车冲击力）汽车冲击力冲击系数冲击系数u可按下式计算：可按下式计算：汽车冲击力标准值汽车冲击力标准值=汽车荷载标准值汽车荷载标准值冲击系数冲击系数3）汽车离心力）

37、汽车离心力汽车离心力标准值汽车离心力标准值=车辆荷载标准值车辆荷载标准值离心力系数离心力系数C。离心力系数离心力系数C为：为：式中式中V-设计速度设计速度(km/h)，应按桥梁所在路线设计速度采用，应按桥梁所在路线设计速度采用;R曲曲线半径线半径(m)4）汽车制动力）汽车制动力一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。计算。公路一公路一I级汽车荷载的制动力标准值不得小于级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN;公公路一路一II级汽车荷载的制动力标准值不得小

38、于级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍道制动力标准值的两倍;同向行驶三车道为一个设计车道同向行驶三车道为一个设计车道的的2.34倍倍;同向行驶四车道为一个设计车道的同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。倍。5）人群荷载）人群荷载其标准值应按下列规定采用：其标准值应按下列规定采用：A.当桥梁计算跨径小于或等于当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值时，人群荷载标准值为为3.0kN/m2;当桥梁计算跨径等于或大于当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群时，人群荷载标

39、准值为荷载标准值为2.5kN/m2时时;当桥梁计算跨径在当桥梁计算跨径在50m一一150m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。城镇郊区行之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定值的1.15倍。倍。专用人行桥梁，人群荷载标准值为专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m2。B.人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。C.人行道板人行道板(局部构件局部构件)

40、可以一块板为单元，按标准值可以一块板为单元，按标准值4.0kN/M的均布荷载计算。的均布荷载计算。D.计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶上的水平推计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取力标准值取0.75kN/m;作用在栏杆扶手上的竖向力标准值作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取取1.0KN/m.2.2.3静静水压力及水压力及动水压力动水压力(1)静水压强静水压强p与静水总压力与静水总压力P在重力作用下静水压强在重力作用下静水压强p为：为：h水的深度水的深度;水的重度；水的重度；p0自由表面压强，一般为大自由表面压强，一般为大气压强，由于大气压强是始终气压强，由于大气压强是始终存在的

41、，故在工程上采用相对存在的，故在工程上采用相对压强，取压强，取p0=0，故可用下式计，故可用下式计算静水压强算静水压强h静水压强的分布静水压强的分布静水压强的特点：静水压强的特点：（i）水中）水中任意一点压强的大小与水深成正比，与作用面任意一点压强的大小与水深成正比，与作用面垂直。垂直。（ii）水中）水中任意一点压强各向等值，与作用面的方任意一点压强各向等值，与作用面的方位无关。位无关。h铅垂面静水压强的分布铅垂面静水压强的分布斜面静水压强的分布斜面静水压强的分布静水总压力静水总压力P1)平面壁上的静水总压力平面壁上的静水总压力数值大小数值大小式中式中作用点在分布三角形的形心处，作用点在分布三

42、角形的形心处，垂直指向平面壁。垂直指向平面壁。当当L=h时，平面壁为铅垂面时，平面壁为铅垂面Phh当平面壁宽度当平面壁宽度b=1m时，即单位宽时，即单位宽度平面壁上的静水总压力为度平面壁上的静水总压力为ABCD2)曲面壁上的静水总压力曲面壁上的静水总压力作用在曲面壁上作用在曲面壁上,指向曲面指向曲面中心。数值为中心。数值为式中式中：P与水平面夹角与水平面夹角V压力体体积，其周界为三部分压力体体积，其周界为三部分:曲面、水体自由曲面、水体自由表面及由曲面周界引至与水体自由表面相交的铅垂面。表面及由曲面周界引至与水体自由表面相交的铅垂面。例例2.5有一弧形闸门，如图有一弧形闸门，如图所示，半径所示

43、，半径r=4m，门宽，门宽b=6m，H=2m，水面与门轴同，水面与门轴同高，求该闸门所受静水总压高，求该闸门所受静水总压力。力。解：解：压力体的体积压力体的体积v=断面断面ABC的体积的体积V=（AOB扇形面积扇形面积-BOC三角形面积）三角形面积）门宽门宽b(2)流水压力流水压力根据流体运动时的连续性方程、能量方程和动量根据流体运动时的连续性方程、能量方程和动量方程，可得伯诺里积分方程：方程，可得伯诺里积分方程：式中式中:z每单位重力水体所具有的位能，简称单位位能每单位重力水体所具有的位能，简称单位位能;v流速，流速，表示每单位重力水体所具有的动能表示每单位重力水体所具有的动能,简称单位动能

44、简称单位动能;p某深度处的压强某深度处的压强表示每单位重力水体以压强形式保持的一种能量，表示每单位重力水体以压强形式保持的一种能量，简称单位压能简称单位压能水流作用在结构上，速度水流作用在结构上，速度v由由v1变为变为v2=0，压，压强由强由p1变为变为p2，结构面上的流水压强为：结构面上的流水压强为：流体的位能流体的位能Z Z不变时，不变时，若若v1v2,则则p1p2桥墩流水压力的计算桥墩流水压力的计算桥墩迎水面水流单元体的压强桥墩迎水面水流单元体的压强p为：为：v水流未受桥墩影响时的流速，水流未受桥墩影响时的流速，为水的重度。为水的重度。若桥墩迎水面受阻面积为若桥墩迎水面受阻面积为A，再引

45、入考虑墩台平面形状，再引入考虑墩台平面形状的系数的系数K，桥墩上的流水压力按下式计算：，桥墩上的流水压力按下式计算：式中，式中，P P作用在桥墩上的流水压力作用在桥墩上的流水压力(kN)；v设计流速设计流速(m/s)；A桥墩阻力面积，一般桥墩阻力面积，一般算至冲刷线处；算至冲刷线处；g重力加速度，重力加速度，K由试验测得的由试验测得的桥墩形状系数，按表桥墩形状系数，按表5-2取用。取用。桥墩形状方形方形桥墩桥墩矩形桥墩矩形桥墩(长长边与水流平边与水流平行行)圆圆形形桥桥墩墩尖端尖端形桥形桥墩墩圆端圆端形桥形桥墩墩K 1.51.30.80.70.6表表5-2桥墩形状系数桥墩形状系数K【计算题1】

46、某存放一般资料的两层档案馆，其承重结构为现浇钢筋混凝土无梁楼盖板柱体系。柱网尺寸为7.8m7.8m，楼层净高为3.0m，楼板厚度为0.26m，楼面层建筑作法为0.04m。各层楼面上设置可灵活布置的C型轻钢龙骨，不保温两层12mm纸面石膏板隔墙，求柱在基础顶部截面处由楼面活荷载标准值产生的轴向力。解：(1)隔墙产生的附加楼面活荷载标准值。由于隔墙位置可灵活布置，其自重作为楼面活荷载的附加值应计入，可求得：查建筑结构荷载规范(GB 500092001)附录A第11项得隔墙自重为0.27kN/m2，隔墙高度等于楼层净高3.0m，按规定可取每延米长墙重的1/3作为隔墙产生的附加楼面活荷载标准值。Qak

47、= 1/3 3.00.27=0.27kN/m2但其值小于1kN/m2，取等于1kN/m2。 (2)楼面均布活荷载标准值。 对存放一般资料的档案室楼面均布活荷载标准值按建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)规定为2.5kN/m2(见表2-9中的第2项)。 因此档案馆每层楼面活荷载标准值q=2.5+1=3.5kN/m2 (3)楼面活荷载产生的轴向力标准值。 设计基础时，楼面活荷载标准值的折减系数建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)规定其值为0.9，因此由楼面活荷载产生的轴向力标准值(忽略楼板不平衡力矩产生的轴向力影响)为: N=3.5x2x0.9x7.8x7.8=383.3kN2

48、.2.4风荷载风荷载风荷载是一种重要的设计荷载，对于高层房风荷载是一种重要的设计荷载，对于高层房屋、高耸结构屋、高耸结构(如高塔、烟囱如高塔、烟囱)桥梁、起重机和屋桥梁、起重机和屋盖等结构，常常起着主要的作用。盖等结构，常常起着主要的作用。(1)风荷载的基础知识风荷载的基础知识1)风的形成风的形成风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射程度和大气升温的不均衡性，在地球球各处辐射程度和大气升温的不均衡性，在地球上的不同地区产生大气压力差，空气从气压大的上的不同地区产生大气压力差，空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风。地方向气压小的地方流动就

49、形成了风。2)风的强度风的强度根据风对地面根据风对地面(或海面或海面)物体的影响程度划分物体的影响程度划分等级。等级。表表3-1蒲福风力等级表蒲福风力等级表风力等级名称海面状况浪高/m海岸渔船征象陆地地面物征象距地10m高处相当风速一般最高km/hmile/hm/s0静风-静静、烟直上10.3时，取时，取tg=0.3;k系数，对山峰取系数，对山峰取3.2，对山坡取，对山坡取1.4;H山顶或山坡全高山顶或山坡全高(m);Z建筑物计算位置离建筑物地面的高度，建筑物计算位置离建筑物地面的高度，m;当当z2.5H时，取时，取z=2.5H。如图所示，取如图所示，取A、C处的修正系数处的修正系数 =1，山

50、坡和，山坡和山峰的其他部位，山峰的其他部位，AB间和间和BC间的修正系数按间的修正系数按 的的线性插值确定。线性插值确定。图图3.3山坡和山峰示意图山坡和山峰示意图b)山间盆地、谷地等闭塞地形山间盆地、谷地等闭塞地形=0.750.85；对于与风向一致的谷口、山口，对于与风向一致的谷口、山口，=1.201.50。对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数可按变化系数可按A类粗糙度类别，还应考虑类粗糙度类别，还应考虑下下表中给出的修表中给出的修正系数。正系数。距海岸距离距海岸距离/km40406060100修正系数修正系数1.01.01.11.

51、11.22)风载体型系数风载体型系数s结构物体型不同、其表面风压的实际大小和分布也就不相同。结构物体型不同、其表面风压的实际大小和分布也就不相同。系数为系数为正值正值，为，为压力压力作用，作用，方向指向建筑物表面方向指向建筑物表面；系数为系数为负值负值，为，为吸力吸力作用，作用，方向离开建筑物表面方向离开建筑物表面。风荷载体型系数表风荷载体型系数表当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应，使得房屋某些部位的局部风压宜考虑风力相互干扰的群体效应，使得房屋某些部位的局部风压显著增大。设计时可将单体建筑物的体

52、型系数显著增大。设计时可将单体建筑物的体型系数乘以相互干扰增乘以相互干扰增大系数，该系数参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风大系数，该系数参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验得出。洞试验得出。3)风振系数风振系数Z建筑结构在建筑结构在Z高度处的风振系数高度处的风振系数Z按下式计按下式计算：算：式中，式中，风压高度变化系数；风压高度变化系数；脉动增大系数；脉动增大系数；脉动影响系数；脉动影响系数；振型系数振型系数。基本自振周期基本自振周期不大于不大于0.25s的高耸结构和高度不的高耸结构和高度不大于大于30m或高宽比不大于或高宽比不大于1.5的房屋的房屋,可以不考虑风振可以不考

53、虑风振系数系数,即取即取Z=1。结构基本周期结构基本周期T1经验公式经验公式1.高耸结构高耸结构一般情况下的钢结构和钢筋混凝土结构为：一般情况下的钢结构和钢筋混凝土结构为：T1=(0.0070.013)H式中，式中，H为结构物总高为结构物总高(m)。一般情况下，钢结构刚度小，结构自振周期长，可取高值；钢筋一般情况下，钢结构刚度小，结构自振周期长，可取高值；钢筋混凝土结构刚度相对较大，结构自振周期短，可取低值。混凝土结构刚度相对较大，结构自振周期短，可取低值。2.高层建筑高层建筑一般情况下的钢结构和钢筋混凝土结构：一般情况下的钢结构和钢筋混凝土结构：钢结构钢结构T1=(0.100.15)n钢筋混

54、凝土结构钢筋混凝土结构T1=(0.050.10)n式中，式中，n为建筑层数。为建筑层数。对于钢筋混凝土框架和框剪结构对于钢筋混凝土框架和框剪结构可按下述公式确定：可按下述公式确定：对于钢筋混凝土剪力墙结构对于钢筋混凝土剪力墙结构可按下述公式确定：可按下述公式确定：式中，式中，H房屋总高度房屋总高度(m)；B房屋宽度房屋宽度(m)。考虑当地地面粗糙度后的基本风压；考虑当地地面粗糙度后的基本风压；T1结构的基本自振周期。结构的基本自振周期。查表前计算查表前计算时，对地面粗糙度时，对地面粗糙度B类地区可直接代入基类地区可直接代入基本风压。对本风压。对A类、类、C类和类和D类地区应按当地的基本风压分别

55、乘以类地区应按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62和和0.32后代入。后代入。（i）脉动增大系数脉动增大系数，可查下表：，可查下表：（ii）脉动影响系数脉动影响系数a）结构迎风面较小的情况结构迎风面较小的情况对于结构迎风面宽度远小于其高度的情况对于结构迎风面宽度远小于其高度的情况(如高耸结构等如高耸结构等)，若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可按下表采用。若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可按下表采用。当高耸结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线当高耸结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线规律变化，而质量沿高度按连续规律变化时规律变化，而质量沿高度按连续规律变化

56、时，表中的脉动影响系表中的脉动影响系数应再乘以修正系数数应再乘以修正系数B B和和V V。B B应为构筑物迎风面在应为构筑物迎风面在z高度处高度处的宽度的宽度Bz与底部宽度与底部宽度B0的比值，的比值，v v可按表确定。可按表确定。b）结构迎风面宽度较大的情况结构迎风面宽度较大的情况对于结构迎风面宽度较大的情况对于结构迎风面宽度较大的情况(如高层建筑等如高层建筑等)，若，若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可根据结构外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可根据结构总高度总高度H及其与迎风面宽度及其与迎风面宽度B的比值，按下表采用。的比值，按下表采用。（iii）振型系数）振型系数振型系数的确

57、定，也可参考荷载规范附录振型系数的确定，也可参考荷载规范附录F表中数值。表中数值。结构振型系数应根据结构动力学方法确定，结构振型系数应根据结构动力学方法确定，顺风向计算时顺风向计算时可仅考虑第一振型可仅考虑第一振型。近似公式计算结构振型系数时，对于高耸。近似公式计算结构振型系数时，对于高耸构筑物可按弯曲型考虑，结构第构筑物可按弯曲型考虑，结构第1振型系数按下述近似公式计算：振型系数按下述近似公式计算：对于高层建筑结构，当以剪力墙的工作为主时，可按弯剪对于高层建筑结构，当以剪力墙的工作为主时，可按弯剪型考虑，结构第型考虑，结构第1振型系数按下述近似公式计算：振型系数按下述近似公式计算：迎风面宽度

58、远小于其高度的高耸结构的振型系数表迎风面宽度远小于其高度的高耸结构的振型系数表荷载规范附录荷载规范附录F表表1-1（iii）振型系数）振型系数剪力墙和框架均起主要作用，迎风面宽度较大的高层建筑的振剪力墙和框架均起主要作用，迎风面宽度较大的高层建筑的振型系数表型系数表荷载规范附录荷载规范附录F表表1.2截面沿高度规律变化的高耸结构截面沿高度规律变化的高耸结构第第1振型系数表振型系数表BH结构迎风面顶部宽度；结构迎风面顶部宽度；B0结构迎风面底部宽度结构迎风面底部宽度高度高度Z处的阵风系数。处的阵风系数。计算直接承受风压的幕墙构件计算直接承受风压的幕墙构件(包括门窗包括门窗)风荷载时的风荷载时的阵

59、风系数应按下表确定。阵风系数应按下表确定。对其他屋面、墙面构件阵风系数取对其他屋面、墙面构件阵风系数取1.0。4）当计算围护结构时，风荷载中标准值）当计算围护结构时，风荷载中标准值wk按下式计算：按下式计算：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数局部风压体型系数sl：i）外表面）外表面a）正压区正压区按按s表采用；表采用；b）负压区负压区对墙面，取对墙面，取-1.0；对墙角边，取；对墙角边，取-1.8；对屋面局部部位对屋面局部部位(周边和屋面坡度大于周边和屋面坡度大于10o的屋脊部位的屋脊部位)取取-2.2；对檐口、雨篷、遮

60、阳板等突出构件，取对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件，取-2.0。注：对墙角边和屋面局部部位的作用宽度为房屋宽度的注：对墙角边和屋面局部部位的作用宽度为房屋宽度的0.1或房屋平均高度的或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于，取其小者，但不小于1.5m。ii）内表面）内表面对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2或或0.2。sl局部风压体型系数局部风压体型系数4）横风向风振横风向风振对圆形截面的结构，应按下列规定对不同雷诺数对圆形截面的结构，应按下列规定对不同雷诺数Re的的情况进行横风向风振情况进行横风向风振(旋涡脱落旋涡脱落)的校核：的校核：）当

61、当Re3105且结构顶部风速且结构顶部风速H H大于临界风速大于临界风速cr时，时，可发生亚临界的可发生亚临界的微风共振微风共振。此时，可在构造上采取防振。此时，可在构造上采取防振措施，或控制结构的临界风速不小于措施，或控制结构的临界风速不小于15ms。）当）当Re3.5106且结构顶部风速的且结构顶部风速的1.2倍大于临界风速倍大于临界风速时，可发生跨临界的时，可发生跨临界的强风共振强风共振，此时应考虑横风向风，此时应考虑横风向风荷载引起的共振效应。荷载引起的共振效应。）当雷诺数为）当雷诺数为3105Re3.5106时，则发生超临界时，则发生超临界范围的风振，范围的风振，可不作处理可不作处理

62、。）雷诺数）雷诺数Re临界风速临界风速cr和结构顶部风速和结构顶部风速H H可按以下公可按以下公式确定。式确定。雷诺数雷诺数Re可按下列公式确定：可按下列公式确定：Re69000vD式中式中v计算所用风速，可取计算所用风速，可取vcr值；值；D结构截面的直径结构截面的直径(m)。临界风速临界风速vcr和结构顶部风速和结构顶部风速vH可按下列公式确定：可按下列公式确定：当结构沿高度截面缩小时当结构沿高度截面缩小时(倾斜度不大于倾斜度不大于0.02)，可近似，可近似取取23结构高度处的直径。结构高度处的直径。式中式中Ti结构振型结构振型i的自振周期，验算亚临界微风共的自振周期，验算亚临界微风共振时

63、取振时取T1;St斯脱罗哈数，对圆截面结构取斯脱罗哈数，对圆截面结构取0.2;H结构顶部风压高度变化系数结构顶部风压高度变化系数;0基本风压基本风压(kN/m2);空气密度空气密度(kg/m3)）跨临界强风共振引起在）跨临界强风共振引起在z高处振型高处振型j的等效风荷载的等效风荷载可由下列公式确定可由下列公式确定式中式中j计算系数，按下表确定计算系数，按下表确定;zj在在z高处结构的高处结构的j振型系数，由计算确定或查前表，振型系数，由计算确定或查前表，j第第j振型的阻尼比振型的阻尼比;对第对第1振型，钢结构取振型，钢结构取0.01，房，房屋钢结构取屋钢结构取0.02,混凝土结构取混凝土结构取

64、0.05;对高振型的阻尼比，对高振型的阻尼比，若无实测资料，可近似按第若无实测资料，可近似按第1振型的值取用。振型的值取用。 校核横风向风振时，风的荷载总效应可将横风向风荷载校核横风向风振时，风的荷载总效应可将横风向风荷载效应效应Sc与顺风向风荷载效应与顺风向风荷载效应SA按下式组合后确定：按下式组合后确定：对非圆形截面的结构，横风向风振的等效风荷载宜对非圆形截面的结构，横风向风振的等效风荷载宜通过空气弹性模型的风洞试验确定；也可参考有关资料通过空气弹性模型的风洞试验确定；也可参考有关资料确定。确定。张相庭张相庭:工程抗风设计计算手册工程抗风设计计算手册，中国建筑工业出版社，中国建筑工业出版社

65、上表中的上表中的H1为临界风速起始点高度，可按下式确定为临界风速起始点高度，可按下式确定:式中式中地面粗糙度指数，对地面粗糙度指数，对A,B,C和和D四类分别取四类分别取0.12,0.16,0.22和和0.30;vH结构顶部风速结构顶部风速(m/s)。注注:校核横风向风振时所考虑的高振型序号不大于校核横风向风振时所考虑的高振型序号不大于4，对一，对一般悬臂型结构，可只取第般悬臂型结构，可只取第1或第或第2个振型。个振型。W0对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按其基本风压应按100年重现期的风压值采用。年重现期的风压值采用。(4)高层

66、建筑抗风设计高层建筑抗风设计振型系数，可由结构动力计算确定，计算时可仅振型系数，可由结构动力计算确定，计算时可仅考虑受力方向基本振型的影响考虑受力方向基本振型的影响;对于质量和刚度沿高度分对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，也可近似采用振型计算点距室布比较均匀的弯剪型结构，也可近似采用振型计算点距室外地面高外地面高Zi与房屋高度与房屋高度H的比值的比值,即可用以下简化公式即可用以下简化公式:式中式中高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002定义高层建筑为定义高层建筑为10层及层及10层以上的房屋或高度超过层以上的房屋或高度超过28m的房屋，其风荷载的计算特

67、点：的房屋，其风荷载的计算特点：s计算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数可计算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数可按下列规定采用：按下列规定采用：圆形平面建筑取圆形平面建筑取0.8；正多边形及截角三角形平面建筑，由下式计算：正多边形及截角三角形平面建筑，由下式计算：式中式中n多边形的边数。多边形的边数。高宽比高宽比H/B不大于不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3；下列建筑取下列建筑取1.4：1）V形、形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；2）L形、槽形和高宽比形、槽形和高宽比H/B大于大于4的十字形平面建筑；

68、的十字形平面建筑；3）高宽比）高宽比H/B大于大于4，长宽比，长宽比L/B不大于不大于1.5的矩形、鼓形的矩形、鼓形平面建筑。平面建筑。在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型系数在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型系数可按规程附录可按规程附录A采用，或由风洞试验确定。采用，或由风洞试验确定。（5）桥涵规范中桥梁风荷载计算）桥涵规范中桥梁风荷载计算假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面积的形心上，假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面积的形心上，其横桥向标准值可按下式计算其横桥向标准值可按下式计算:Wd设计基准风压设计基准风压(kN/m2);Awh横向迎风面积横向迎风面积(m2)，按桥

69、跨结，按桥跨结构各部分的实际尺寸计算构各部分的实际尺寸计算;Vd高度高度Z处的设计基准风速处的设计基准风速(m/s)V10桥梁所在地区的设计基本风速，桥梁所在地区的设计基本风速，系按平坦空旷地面，离地面系按平坦空旷地面，离地面l0m高，高，重现期为重现期为100年年10min平均最大风速平均最大风速计算确定计算确定.空气重度空气重度(kN/m3);Z距地面或水面的高度距地面或水面的高度(m);k0设计风速重现期换算系数，设计风速重现期换算系数，k1风载阻力系数，风载阻力系数，k2考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，数，k3地形、地理条

70、件系数，地形、地理条件系数，k5阵风风速系数。阵风风速系数。Ko设计风速重现期换算系数，对于单孔跨径指标为设计风速重现期换算系数，对于单孔跨径指标为特大桥和大桥的桥梁，特大桥和大桥的桥梁，ko=1.0，对其他桥梁，对其他桥梁，ko=0.90;对施工架设期桥梁，对施工架设期桥梁，ko=0.75;当桥梁位于台风多发地区时，当桥梁位于台风多发地区时，可根据实际情况适度提高可根据实际情况适度提高ko值值;K1普通实腹桥梁上部结构的风载阻力系数可按式计算普通实腹桥梁上部结构的风载阻力系数可按式计算:式中式中B桥梁宽度桥梁宽度(m);H梁高梁高(m)。桁架桥上部结构的风载阻力系数桁架桥上部结构的风载阻力系

71、数K1:规定见表规定见表4.3.7-4。上上部结构为两片或两片以上桁架时，所有迎风桁架的风载阻部结构为两片或两片以上桁架时，所有迎风桁架的风载阻力系数均取力系数均取K1，为遮挡系数，按表为遮挡系数，按表4.3.7-5采用采用;桥面桥面系构造的风载阻力系数取系构造的风载阻力系数取K1=1.30桥墩或桥塔的风载阻力系数桥墩或桥塔的风载阻力系数K1;可依据桥墩或桥塔的断面可依据桥墩或桥塔的断面形状、尺寸比及高宽比值的不同由表形状、尺寸比及高宽比值的不同由表4.3.7-6查得。表中没查得。表中没有包括的断面，其有包括的断面，其K1值宜由风洞试验确定值宜由风洞试验确定。K2考虑地面粗糙度类别和梯度风的风

72、速高度变化修正系考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，可按表数，可按表4.3.7-3取用取用;位于山间盆地、谷地或峡谷、山位于山间盆地、谷地或峡谷、山口等特殊场合的桥梁上、下部结构的风速高度变化修正系口等特殊场合的桥梁上、下部结构的风速高度变化修正系数数k2按按B类地表类别取值类地表类别取值;K3地形、地理条件系数，按表地形、地理条件系数，按表4.3.7-1取用取用;k5阵风风速系数，对阵风风速系数，对A,B类地表类地表k5=1.38，对，对C,D类地表类地表k5=1.70。桥梁顺桥向可不计桥面系及上承式梁所受的风荷载，下桥梁顺桥向可不计桥面系及上承式梁所受的风荷载，下承式桁架顺桥

73、向风荷载标准值按其横桥向风压的承式桁架顺桥向风荷载标准值按其横桥向风压的40%乘乘以桁架迎风面积计算。以桁架迎风面积计算。桥墩上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压的桥墩上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压的70%乘乘以桥墩迎风面积计算。以桥墩迎风面积计算。悬索桥、斜拉桥桥塔上的顺桥向风荷载标准值可按横桥悬索桥、斜拉桥桥塔上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压乘以迎风面积计算。向风压乘以迎风面积计算。桥台可不计算纵、横向风荷载。桥台可不计算纵、横向风荷载。对风敏感且可能以风荷载控制设计的桥梁，应考虑桥梁对风敏感且可能以风荷载控制设计的桥梁，应考虑桥梁在风荷载作用下的静力和动力失稳，必要时应通过风洞

74、在风荷载作用下的静力和动力失稳，必要时应通过风洞试验验证，同时可采取适当的风致振动控制措施。试验验证，同时可采取适当的风致振动控制措施。P(单位单位KN)q(单位单位KN/m)(弯距图M)Mmax=ql2/8Mmax=Pl/4(弯距图M)(剪力图V)P/2P/2(剪力图V)Vmax=ql/2下一张下一张q(KN/m)lql/2Vmax=ql/2(剪力图V)(弯距图M)Mmax=ql2/8单位单位(KN)单位单位(KN.m)q(KN/m)(轴力N)(弯距图M)(剪力V)(扭矩T)(弯距M)内力简支梁简支梁连续梁连续梁Vmax=ql/2ql/2q=8Mmax/l2q=2Vmax/l下一张下一张lb总荷载（总荷载（KN）相等）相等 blqe= ql面荷载面荷载qe线荷载线荷载ql单位单位(KN/m2)单位单位(KN/m)故有故有 qe = q/b下一张下一张P(单位单位KN)(剪力图V)P/2P/2P(剪力图V)Pl下一张下一张(剪力图V)P(弯距图M)PlPPPlPP下一张下一张下一张下一张下一张下一张BB0BzBH下一张下一张xYAB 线性插入法已知XA,XB及YA,YB欲求XC对应的YcXAXBYAYBXCYc下一张下一张v迎风面迎风面us=+0.8背风面背风面us=-0.5下一张下一张