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1、邵邵 弘弘特殊荷载的定义、设计和特殊荷载的定义、设计和作用分析作用分析:1。温度荷载的定义及分析。温度荷载的定义及分析2。吊车荷载的定义及分析。吊车荷载的定义及分析3。特殊风荷载定义及分析。特殊风荷载定义及分析4。特殊支座的定义及分析。特殊支座的定义及分析5。总结。总结:1。温度荷载的定义及分析。温度荷载的定义及分析F温度荷载即温度场对结构的影响，有以下几方面问题。温度荷载即温度场对结构的影响，有以下几方面问题。F温温度度的的时时效效问问题题：冬冬天天和和夏夏天天的的温温度度产产生生的的温温差差将将非非常常大大，（如如冬冬天天-20、夏夏天天+30，温温差差50），如如果果以以这这个个温温差差
2、作作为为温温度度场场温温度度荷荷载载），计计算算结结构构的的温温度度效效应应将将非非常常大大。由由于于这这个个温温差差产产生生是是在在一一年年的的时时间间内内发发生生，结结构构的的反反应应也也是是缓缓慢慢、变变化化的的。一一般般情情况况下下结结构构的的温温度度效效应应可可以以考考虑虑瞬瞬间间温温差差指指一天的时间内）。一天的时间内）。F温温度度的的环环境境问问题题：考考虑虑温温差差对对结结构构的的影影响响，要要考考虑虑结结构构的的工工作作环环境境，如如涂涂料料、内内外外装装修修、保保温温隔隔热热等等的的影影响响，要要分分别别考考虑虑施施工工阶阶段段、使使用用阶阶段段的的结结构构反反应应。如如果
3、果只只考考虑虑使使用用阶阶段段，则施工阶段应考虑相应的保证、保护措施。则施工阶段应考虑相应的保证、保护措施。:F温温度度的的梯梯度度问问题题：温温度度对对构构件件的的影影响响也也不不是是均均匀匀的的。对对钢钢构构件件由由于于截截面面很很薄薄，当当温温度度变变化化时时，可可以以认认为为截截面面中中的的温温度度也也会会产产生生均均匀匀的的变变化化。但但是是对对混混凝凝土土构构件件则则不不同同，由由于于截截面面厚厚大大，表表面面温温度度很很难难达达到到里里面面，如如下下图图所所示示。此此时时可可以以认认为为温温度向截面里面是逐渐衰减的。即梯度线性、非线性）。度向截面里面是逐渐衰减的。即梯度线性、非线
4、性）。 线性梯度线性梯度 曲线梯度曲线梯度 程序采用不变程序采用不变程序的做法将导致温度效应偏大较多程序的做法将导致温度效应偏大较多:温度变化的设计控制温度变化的设计控制F竖竖向向温温差差的的控控制制：其其对对结结构构顶顶部部的的梁梁将将引引起起较较大大的的弯弯矩矩、剪剪力力；对对结结构构底底部部的的内内外外竖竖向向构构件件会会引引起起较较大大弯弯矩矩、轴轴力力拉拉、压压）。因因而而，（1结结构构设设计计宜宜对对底底部部竖竖向向构构件件的的轴轴压压比比留留有有余余地地，保保证证适适合合的的配配筋筋率率；顶顶部部若若干干层层梁梁的的配配筋筋也也要要留留有有余地。（余地。（2对结构外露应做好保温隔
5、热措施。对结构外露应做好保温隔热措施。F水水平平温温差差的的控控制制：其其对对受受到到剪剪力力墙墙约约束束的的水水平平构构件件楼楼板板、梁梁将将会会引引起起较较大大的的轴轴力力，反反过过来来对对剪剪力力墙墙产产生生较较大大的的剪剪力力。因因而而，（1对对剪剪力力墙墙的的轴轴压压比比、剪剪压压比比留留有有余余地地，下下部部楼楼层层梁梁、板板考考虑虑偏偏心心受受拉拉的的配配筋筋。（2主主动动释释放放温温差差变变形形，如如：混混凝凝土土低低温温入入模模养养护护、设设后后浇浇带带、减减少少混混凝凝土土收收缩缩应应变变、改善使用环境等。改善使用环境等。:温差定义温差定义:节点温差定义节点温差定义:温度作
6、用内力的输出温度作用内力的输出:温度作用的特点温度作用的特点 v高层建筑结构不仅平面尺寸大，而且竖向的高度也很大，其高层建筑结构不仅平面尺寸大，而且竖向的高度也很大，其竖向构件截面尺寸较大，温度变化和混凝土收缩不仅会产生竖向构件截面尺寸较大，温度变化和混凝土收缩不仅会产生较大的水平方向的变形和内力，而且也会产生竖向的变形和较大的水平方向的变形和内力，而且也会产生竖向的变形和内力。内力。v根据有关资料统计，工程实践中结构物的裂缝原因属于由变根据有关资料统计，工程实践中结构物的裂缝原因属于由变形作用温度、收缩、不均匀沉降引起的约占形作用温度、收缩、不均匀沉降引起的约占80%以上，以上，属于由荷载引
7、起的约占属于由荷载引起的约占20%左右，可见高层建筑结构设计中左右，可见高层建筑结构设计中考虑变形作用的影响是很重要的，不容忽视。考虑变形作用的影响是很重要的，不容忽视。v高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人员的重视。高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人员的重视。 :有关规定有关规定v高规高规宣讲培训材料宣讲培训材料P4-17）：高层钢筋混凝土结构一般）：高层钢筋混凝土结构一般不计算由于温度、收缩而产生的内力。因为一方面高层建筑不计算由于温度、收缩而产生的内力。因为一方面高层建筑的温度场分布和收缩参数等都难以准确确定；另一方面混凝的温度场分布和收缩参数等都难以准确确定；另一方面混凝
8、土又不是弹性材料，它既有塑性变形，还有徐变和应力松弛，土又不是弹性材料，它既有塑性变形，还有徐变和应力松弛，实际的内力要远小于按弹性结构的计算值。实际的内力要远小于按弹性结构的计算值。v广州白云宾馆广州白云宾馆33层、高层、高112m、长、长70m的温度应力计算的温度应力计算结果表明，温度结果表明，温度-收缩应力计算值过大，难以作为设计依据。收缩应力计算值过大，难以作为设计依据。v曾经计算过温度曾经计算过温度-收缩应力的其它建筑也遇到类似的情况。收缩应力的其它建筑也遇到类似的情况。:有关规定有关规定v但由于种种原因，诸如高层建筑各处的温度场、混凝土收但由于种种原因，诸如高层建筑各处的温度场、混
9、凝土收缩、徐变等随时间变化的变量因素还难以直接采用数值准缩、徐变等随时间变化的变量因素还难以直接采用数值准确量化，混凝土收缩、徐变的弹塑性特征使分析处理复杂，确量化，混凝土收缩、徐变的弹塑性特征使分析处理复杂，所以一般很难准确地计算结构的温度收缩应力，并且作所以一般很难准确地计算结构的温度收缩应力，并且作为设计的依据。因而，高规不要求直接计算非荷载作用，为设计的依据。因而，高规不要求直接计算非荷载作用，而强调由构造措施来解决。而强调由构造措施来解决。 v高规高规宣讲培训材料宣讲培训材料P4-17）：）：v钢筋混凝土高层建筑结构的温度钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题，主要由构收缩问题，主要
10、由构造措施来解决。造措施来解决。:程序实现程序实现v程序提供了计算温度应力、支座沉降以及设置弹簧支座的程序提供了计算温度应力、支座沉降以及设置弹簧支座的功能。功能。v设计人员可以通过给定温差或基础支座沉降值来计算结构设计人员可以通过给定温差或基础支座沉降值来计算结构的温度和基础支座沉降产生的效应。从而能较正确地估计的温度和基础支座沉降产生的效应。从而能较正确地估计温度、基础支座沉降的影响，有助于设计人员采取相应对温度、基础支座沉降的影响，有助于设计人员采取相应对策与措施。策与措施。:温度应力计算情况温度应力计算情况高层建筑的温度分析可考虑下列三种情况：高层建筑的温度分析可考虑下列三种情况：施工
11、阶段施工阶段当当主主体体结结构构完完成成后后，未未作作内内外外装装修修和和围围护护结结构构，结结构构处处于于通通透状态时的温差造成的内力。透状态时的温差造成的内力。正常使用阶段正常使用阶段1外外墙墙围围护护结结构构已已施施工工，室室内内处处于于自自然然通通风风状状态态时时的的温温差差造造成成的内力。的内力。正常使用阶段正常使用阶段2外外墙墙围围护护结结构构已已施施工工，室室内内空空调调恒恒温温状状态态时时的的温温差差造造成成的的内内力。力。:对温度作用的简化对温度作用的简化v温度变作用表现为：温度变作用表现为：v（1构件内外表面温差造成的弯曲；构件内外表面温差造成的弯曲；v（2构构件件内内外外
12、表表面面温温差差的的平平均均值值比比构构件件初初始始温温度度高高低时造成的伸长缩短）。低时造成的伸长缩短）。v程程序序仅仅考考虑虑了了平平均均温温差差造造成成的的伸伸缩缩作作用用，而而忽忽略略了了内内外外表面温差造成的弯曲作用。表面温差造成的弯曲作用。:最不利温差的确定最不利温差的确定v樊樊小小卿卿在在一一书书中中建建议议：室室外外空空气气温温度度夏夏季季取取30年年一一遇遇最最高高日日平平均均温温度度，冬冬季季取取30年年一一遇遇最低日平均温度。最低日平均温度。v使使用用阶阶段段室室内内空空气气温温度度夏夏季季取取空空调调设设计计温温度度，冬冬季季取取采采暖设计温度。暖设计温度。v初始温度取
13、结构成型时的环境空气温度。初始温度取结构成型时的环境空气温度。 :计算温差的确定计算温差的确定v对于钢结构，最不利温差和计算温差是一致的。对于钢结构，最不利温差和计算温差是一致的。v对对于于钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构，最最不不利利温温差差与与计计算算温温差差不不同同，其其差差异异在在于于钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构的的特特点点：收收缩缩、徐徐变变以以及及裂缝。裂缝。v王铁梦在王铁梦在一书中建议：一书中建议：v(1) 温度应力只按弹性计算太保守，造成材料浪费。温度应力只按弹性计算太保守，造成材料浪费。v(2) 由由于于结结构构遭遭受受的的年年温温差差及及收收缩缩都都是是在在相相当当长长的的时时
14、段段变变化化中中进进行行的的，必必须须考考虑虑徐徐变变引引起起应应力力松松弛弛，从从而而大大幅度降低弹性应力。幅度降低弹性应力。:钢筋混凝土结构的收缩影响钢筋混凝土结构的收缩影响v混混凝凝土土收收缩缩可可以以用用收收缩缩当当量量温温差差来来表表示示。收收缩缩值值换换算算为为当量温差，永远是负值，应力为拉应力。当量温差，永远是负值，应力为拉应力。v收缩当量温差与最不利温差叠加计算。收缩当量温差与最不利温差叠加计算。v混混凝凝土土结结构构的的降降温温与与收收缩缩同同时时考考虑虑时时，混混凝凝土土结结构构将将承承受受互互相相叠叠加加的的拉拉应应力力，作作用用效效应应增增大大。而而当当升升温温与与收收
15、缩缩同同时时考考虑虑时时，则则两两者者作作用用效效应应会会互互相相抵抵消消，作作用用效效应应减减小。小。:钢筋混凝土结构的徐变影响钢筋混凝土结构的徐变影响v简简单单的的做做法法是是将将实实际际温温差差乘乘以以应应力力松松弛弛系系数数，作作为为计计算算温温差。差。 v根根据据温温差差变变化化过过程程速速度度的的缓缓慢慢程程度度不不同同，应应力力松松弛弛系系数数可可取值为取值为0.30.5。 v温差变化过程速度快，应力松弛系数大，反之则小。温差变化过程速度快，应力松弛系数大，反之则小。 :2。吊车荷载的定义及分析。吊车荷载的定义及分析F带吊车结构的分析，主要是合理考虑吊车的作用问题。带吊车结构的分
16、析，主要是合理考虑吊车的作用问题。F吊车作为移动荷载，分析时应考虑移动的效应。吊车作为移动荷载，分析时应考虑移动的效应。F吊吊车车结结构构分分析析主主要要分分为为：（1吊吊车车梁梁的的分分析析：（2吊吊车车移动对整体结构的分析。移动对整体结构的分析。FTAT、SATWE软件是分析第软件是分析第2项的内容。项的内容。FSTS中可以分析钢吊车梁。中可以分析钢吊车梁。:程序分析吊车荷载的说明程序分析吊车荷载的说明F在在TAT和和SATWE的的吊吊车车荷荷载载计计算算中中，没没有有考考虑虑吊吊车车荷荷载载对对吊吊车车梁梁的的影影响响，即即没没有有按按照照影影响响线线的的方方式式考考虑虑吊吊车车梁梁，吊
17、吊车车梁梁应采用其它软件专门分析。应采用其它软件专门分析。F软软件件要要求求根根据据吊吊车车的的形形式式，如如对对各各种种轨轨道道、轮轮压压点点的的吊吊车车，给给出出最最大大轮轮压压反反力力或或作作用用及及最最小小轮轮压压反反力力及及作作用用），不论该吊车运行轨道上有几部吊车，均按这个方式给出。不论该吊车运行轨道上有几部吊车，均按这个方式给出。F在在一一对对轨轨道道内内的的吊吊车车荷荷载载称称为为第第1组组吊吊车车荷荷载载不不论论该该对对轨轨道道内内有有几几部部吊吊车车），第第二二对对吊吊车车轨轨道道则则可可以以定定义义第第2组组吊吊车车荷荷载等等。载等等。F吊车水平刹车力作用在上层的柱中间。
18、吊车水平刹车力作用在上层的柱中间。:吊车结构的计算模型吊车结构的计算模型F由由于于吊吊车车荷荷载载作作用用在在吊吊车车柱柱的的牛牛腿腿上上，所所以以在在牛牛腿腿处处应应该该设设置置一一个个标标准准楼楼层层，并并且且在在沿沿吊吊车车运运行行轨轨迹迹方方向向应应定定义义框框架架梁梁，如如吊吊车车柱柱在在吊吊车车运运行行轨轨迹迹方方向向没没有有框框架架梁梁，也也应应把把吊吊车车梁梁作作为为两两端端铰铰接接梁梁输输入入，吊吊车车荷荷载载的的移移动动顺顺序序是是通通过过轨轨迹迹上上的的梁梁所所确确定定的的，这这是是吊吊车车运运行行轨轨迹迹方方向向必必须须布布置置梁梁的原因。的原因。F在在吊吊车车荷荷载载
19、作作用用的的有有牛牛腿腿的的楼楼层层应应一一般般没没有有楼楼板板，所所以以应应考考虑虑该该层层的的节节点点为为“弹弹性性节节点点即即不不受受刚刚性性楼楼板板假假定定的的制制约约。即即使使是是多多层层工工业业厂厂房房，在在吊吊车车柱柱的的外外边边有有楼楼板板，也也要要按按“弹弹性性楼楼板板考考虑虑，或或者者不不考考虑虑楼楼板板的的存存在在和和作作用用，这这样可以比较安全地求出水平刹车力对上下梁的影响。样可以比较安全地求出水平刹车力对上下梁的影响。:F当当吊吊车车柱柱之之间间设设有有交交叉叉支支撑撑时时，必必须须考考虑虑支支撑撑的的作作用用，在在吊吊车车柱柱的的设设计计中中，可可适适当当减减少少吊
20、吊车车柱柱在在支支撑撑布布置置方方向向的的长长度度系系数。数。F注注意意：当当这这种种结结构构产产生生了了多多个个“弹弹性性节节点点后后，地地震震振振型型数数就要增加。振型分析也应该采用就要增加。振型分析也应该采用“总刚模型总刚模型”。:吊车荷载的计算吊车荷载的计算F吊吊车车荷荷载载的的作作用用点点就就是是与与吊吊车车轨轨道道平平行行的的柱柱列列各各节节点点，它它是是根据吊车轨迹由程序自动求出。根据吊车轨迹由程序自动求出。F（1程序沿吊车轨迹自动对每跨加载吊车作用。程序沿吊车轨迹自动对每跨加载吊车作用。F（2求出每组吊车的加载作用节点。求出每组吊车的加载作用节点。F（3对对每每对对节节点点作作
21、用用4组组外外力力，分分别别为为：A、左左点点最最大大轮轮压压、右右点点最最小小轮轮压压；B、右右点点最最大大轮轮压压、左左点点最最小小轮轮压压；C、左左、右点正横向水平刹车力；右点正横向水平刹车力；D、左、右点正纵向水平刹车力。、左、右点正纵向水平刹车力。F（4对每组吊车的每次加载，求每根杆件的内力。对每组吊车的每次加载，求每根杆件的内力。F（5分分别别按按轮轮压压力力和和刹刹车车力力，求求每每根根柱柱的的预预组组合合力力，预预组组合力的目标为：最大轴力、最大弯矩等。合力的目标为：最大轴力、最大弯矩等。:吊车内力的预组合目标吊车内力的预组合目标F吊车柱预组合目标共吊车柱预组合目标共14项：项
22、：F（1Vxmax2Vymax3）+Mxmax4）-MxmaxF（5）+Mymax6）-Mymax7Nmax+MxmaxF（8Nmax-Mxmax9Nmax+MymaxF（10Nmax-Mymax11Nmin+MxmaxF（12Nmin-Mxmax13Nmin+MymaxF（14Nmin-MymaxF吊车荷载作用下梁的预组合目标为：吊车荷载作用下梁的预组合目标为：F（1）+Mmax/T2）-Mmax/T3）-Vmax/N:预组合方式预组合方式F（1吊吊车车柱柱预预组组合合分分别别有有“只只考考虑虑轮轮压压的的预预组组合合力力和和“考虑轮压加刹车的预组合力考虑轮压加刹车的预组合力”。F预组合预组
23、合1 是吊车的是吊车的“轮压轮压+刹车内力组合；刹车内力组合；F预组合预组合2 是吊车的是吊车的“轮压内力组合。轮压内力组合。F（2梁梁预预组组合合也也按按照照“只只考考虑虑轮轮压压的的预预组组合合力力和和“考考虑虑轮轮压压加加刹刹车车的的预预组组合合力力这这两两种种情情况况搜搜索索出出梁梁的的包包络络内内力力，即为：即为：F预组合预组合1 轮压轮压+刹车包络内力；刹车包络内力；F预组合预组合2 轮压包络内力。轮压包络内力。:吊车荷载结构的设计注意事项吊车荷载结构的设计注意事项F（1地震分析时，没有计入吊车的桥架重和吊重。地震分析时，没有计入吊车的桥架重和吊重。F（2没有考虑吊车梁的作用。没有
24、考虑吊车梁的作用。F（3吊车柱的配筋，没有考虑排架的长度系数。吊车柱的配筋，没有考虑排架的长度系数。F因因为为吊吊车车的的桥桥架架重重和和吊吊重重是是移移动动荷荷载载，所所以以很很难难确确定定质质量量的的位位置置，在在地地震震分分析析中中这这部部分分的的质质量量没没有有计计入入，则则计计算算地地震震作作用局部算小了，可以通过地震作用放大来弥补这个问题。用局部算小了，可以通过地震作用放大来弥补这个问题。F对对于于吊吊车车梁梁，当当排排架架中中间间有有框框架架梁梁，则则应应输输入入该该框框架架梁梁，否否则则应应把把吊吊车车梁梁按按两两端端铰铰接接梁梁定定义义、输输入入。在在用用TAT、SATWE分
25、析时，排架柱之间必须要有梁才能正确分析。分析时，排架柱之间必须要有梁才能正确分析。:F排排架架柱柱的的计计算算长长度度可可以以人人工工修修正正，因因此此在在用用软软件件设设计计中中要要注注意以下几点：意以下几点：F（1对于重型吊车、排架结构应用对于重型吊车、排架结构应用PK计算。计算。F（2TAT、SATWE适适用用于于中中、轻轻型型的的吊吊车车分分析析，特特别别是是多多层结构中带吊车的结构形式。层结构中带吊车的结构形式。F（3吊吊车车分分析析以以每每对对轴轴线线为为准准，程程序序自自动动搜搜索索每每对对轴轴线线上上的吊车柱，并成对作用。的吊车柱，并成对作用。F（4TAT、SATWE只计算吊车
26、柱，并生成柱的预组合力。只计算吊车柱，并生成柱的预组合力。F（5吊车柱的配筋考虑了刹车吊车柱的配筋考虑了刹车+轮压、轮压的不同组合。轮压、轮压的不同组合。F（6吊车柱的长度系数应由用户自行修正。吊车柱的长度系数应由用户自行修正。:吊车荷载定义吊车荷载定义:吊车布置平面吊车布置平面吊车轨迹上必须有梁吊车轨迹上必须有梁:吊车计算选择吊车计算选择:吊车内力的图形输出选择菜单吊车内力的图形输出选择菜单:柱预组合内力柱预组合内力:柱预组合内力显示选择柱预组合内力显示选择:梁吊车包络选择梁吊车包络选择:格层吊车内力文本输出格层吊车内力文本输出:吊车预组合内力的文本输出吊车预组合内力的文本输出:3。特殊风荷
27、载定义及分析。特殊风荷载定义及分析F特特殊殊风风荷荷载载主主要要用用于于多多层层钢钢结结构构。尤尤其其在在施施工工阶阶段段时时，风风对对结构可能产生的吸力。结构可能产生的吸力。F对对一一些些特特殊殊的的结结构构，如如有有大大悬悬挑挑结结构构的的广广告告牌牌、候候车车站站、收收费站、雨蓬，等等，在使用阶段风也会是向上、向下作用。费站、雨蓬，等等，在使用阶段风也会是向上、向下作用。F特特殊殊风风定定义义于于梁梁上上、节节点点上上，并并用用正正、负负荷荷载载表表示示压压力力或或吸吸力。力。F节点上的特殊风可以是三个方向节点上的特殊风可以是三个方向XYZ作用组成。作用组成。:特殊风荷载定义特殊风荷载定
28、义:4。特殊支座的定义及分析。特殊支座的定义及分析F特殊支座是特指：特殊支座是特指：F（1支座位移如：沉降、转动等对结构的影响。支座位移如：沉降、转动等对结构的影响。F（2地基变形大，导致上部结构内力重分布。地基变形大，导致上部结构内力重分布。F（3特殊要求的设计，隔震材料、指定方向的铰接等。特殊要求的设计，隔震材料、指定方向的铰接等。F特特殊殊支支座座目目前前应应用用得得较较少少，主主要要是是应应用用面面较较窄窄，应应用用对对象象较较少。多用于旧工程的改造、加固的复核验算。少。多用于旧工程的改造、加固的复核验算。:特殊支座定义特殊支座定义:5。总结。总结F正确理解特殊荷载：正确理解特殊荷载：
29、F（1温度场的确定及稳定，软件的处理方式。温度场的确定及稳定，软件的处理方式。F（2吊车荷载的正确定义，软件的局限性。吊车荷载的正确定义，软件的局限性。F（3特殊风荷载的目的，软件的操作方式。特殊风荷载的目的，软件的操作方式。F（4特殊支座的用途和定义方式。特殊支座的用途和定义方式。:F特殊荷载的设计、组合控制：特殊荷载的设计、组合控制：F（1需要人工指定组合分项系数。需要人工指定组合分项系数。F（2可以对温度作用的结果适当折减。可以对温度作用的结果适当折减。F（3可以对带吊车结构的地震作用适当放大。可以对带吊车结构的地震作用适当放大。F（4特特殊殊支支座座产产生生的的荷荷载载只只作作用用于于竖竖向向荷荷载载工工况况，对对水平荷载作用不起作用。水平荷载作用不起作用。:自定义组合选择自定义组合选择:工况选择工况选择:
