建筑荷載對結(jié)構(gòu)的影響
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1A410000建筑工程技術(shù)
1A411000建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造
命題考點四 建筑荷載對結(jié)構(gòu)的影響
【教材解讀】
一、荷載的分類
1.按隨時間的變異分類
(1)永久作用(永久荷載或恒載)：在設(shè)計基準期內(nèi)，其值不隨時間變化，或其變化可以忽略不計，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮、基礎(chǔ)沉降、焊接變形等。
(2)可變作用(可變荷載或活荷載)：在設(shè)計基準期內(nèi)，其值隨時間變化，如安裝荷載、屋面與樓面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、起重機荷載、積灰荷載等。
(3)偶然作用(偶然荷載、特殊荷載)：在設(shè)計基準期內(nèi)可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其值很大，且持續(xù)時間較短。例如，爆炸力、撞擊力、雪崩、嚴重腐蝕、地震、臺風(fēng)等。
2.按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類
(1)靜態(tài)作用或靜力作用：不使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生加速度或所產(chǎn)生的加速度可以忽略不計。如結(jié)構(gòu)自重，住宅與辦公樓的樓面活荷載、雪荷載等。
(2)動態(tài)作用或動力作用：使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度，如地震作用、起重機設(shè)備振動、高空墜物沖擊作用等。
3.按荷載作用面大小分類
(1)均布面荷載：建筑物樓面上均布的荷載，如鋪設(shè)的木地板、地磚、花崗石、大理石面層等引起的重量荷載。
(2)線荷載：建筑物原有的樓面或?qū)用嫔系母鞣N面荷載傳到梁上或條形基礎(chǔ)上時，可簡化為單位長度上的分布荷載，稱為線荷載q。
(3)集中荷載：是指荷載作用的面積相對于總面積而言很小，可簡化為作用在一點的荷載。
4.按荷載作用方向分類
(1)垂直荷載：如結(jié)構(gòu)自重、雪荷載等。
(2)水平荷載：如風(fēng)荷載、水平地震作用等。
5.施工和檢修荷載
在建筑結(jié)構(gòu)工程施工和檢修過程中引起的荷載，習(xí)慣上稱施工和檢修荷載。施工荷載包括施工人員和施工工具、設(shè)備和材料等重量及設(shè)備運行的振動與沖擊作用。檢修荷載包括檢修人員和所攜帶檢修工具的重量，一般作為集中荷載。
二、荷載對結(jié)構(gòu)的影響
1.永久荷載對結(jié)構(gòu)的影響
永久荷載也可稱為恒載。它的特點是對結(jié)構(gòu)的永久作用，在設(shè)計基準期內(nèi)，荷載值的大小及其作用位置不隨時間的變化而變化，并且作用時間長。它會引起結(jié)構(gòu)的徐變，致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和裂縫加大，引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，由于混凝土的徐變，鋼筋的預(yù)應(yīng)力會有相應(yīng)的損失。只有全面并正確計算預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失值，才會在混凝土中建立相應(yīng)的有效預(yù)應(yīng)力。
2.可變荷載對結(jié)構(gòu)的影響
可變荷載的特點是，在設(shè)計基準期內(nèi)，其荷載值的大小和作用位置等經(jīng)常變化，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時有時無。荷載對構(gòu)件作用位置的變化，可能引起結(jié)構(gòu)各部分產(chǎn)生不同影響，甚至產(chǎn)生完全相反的效應(yīng)。所以在連續(xù)梁的內(nèi)力計算中、在框架結(jié)構(gòu)的框架內(nèi)力計算中、在單層排架的內(nèi)力計算中，都要考慮活荷載作用位置的不利組合，找出構(gòu)件各部分最大內(nèi)力值，以求構(gòu)件的安全。
3.偶然荷載對結(jié)構(gòu)的影響
偶然荷載的特點是在設(shè)計基準期內(nèi)，可能發(fā)生也可能不發(fā)生，而一旦發(fā)生其值可能很大，且持續(xù)時間很短。結(jié)構(gòu)材料的塑性變形來不及發(fā)展，材料的實際強度表現(xiàn)會略有提高。另一方面，這種荷載發(fā)生的概率較小，對于結(jié)構(gòu)是瞬時作用，結(jié)構(gòu)的可靠度可適當?shù)厝〉眯∫稽c。
地震荷載與臺風(fēng)荷載也有不同的特點。地震力是地震時，地面運動加速度引起的建筑質(zhì)量的慣性力。地震力的大小與建筑質(zhì)量的大小成正比，所以抗震建筑的材料最好選用輕質(zhì)高強的材料。這樣不僅可以降低地震力，結(jié)構(gòu)的抗震能力還較強。
在非地震區(qū)，風(fēng)荷載是建筑結(jié)構(gòu)的主要水平力。建筑體型直接影響風(fēng)的方向和流速，改變著風(fēng)壓的大小。實驗證明，平面為圓形的建筑比方形或矩形建筑，其風(fēng)壓可減小近40%。所以在高層建筑中，?？吹綀A形建筑。它不僅風(fēng)壓小，而且各向的剛度比較接近，有利于抵抗水平力的作用。
4.地面的大面積超載對結(jié)構(gòu)的影響
在土質(zhì)不太好的地區(qū)地面上堆土和砂、石等重物時，不要靠近已有建筑，且不可堆得太重，以免造成大面積超載，致使地面下沉，給鄰近已建房屋的地基造成很大的附加應(yīng)力。如若靠得太近，還有可能造成嚴重不良后果。
5.裝修對結(jié)構(gòu)的影響及對策
(1)裝修時不能自行改變原來的建筑使用功能。如若必要改變時，應(yīng)該取得原設(shè)計單位的許可。
(2)在進行樓面和屋面裝修時，新的裝修構(gòu)造做法產(chǎn)生的荷載值不能超過原有建筑裝修構(gòu)造做法荷載值。如若超過，應(yīng)對樓蓋和屋蓋結(jié)構(gòu)的承載能力進行分析計算，控制在允許的范圍內(nèi)。
(3)在裝修施工中，不允許在原有承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件上開洞鑿孔，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。如果實在需要，應(yīng)該經(jīng)原設(shè)計單位的書面有效文件許可，方可施工。
(4)裝修時，不得自行拆除任何承重構(gòu)件，或改變結(jié)構(gòu)的承重體系;更不能自行做夾層或增加樓層。如果必須增加面積，使用方應(yīng)委托原設(shè)計單位或有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計單位進行設(shè)計。改建結(jié)構(gòu)的施工也必須有相應(yīng)的施工資質(zhì)。
(5)裝修施工時，不允許在建筑內(nèi)樓面上堆放大量建筑材料，如水泥、砂石等，以免引起結(jié)構(gòu)的破壞。
(6)在裝修施工時，應(yīng)注意建筑結(jié)構(gòu)變形縫的維護：
1)變形縫間的模板和雜物應(yīng)該清除干凈，確保結(jié)構(gòu)的自由變形。
2)關(guān)于沉降縫，現(xiàn)在常采用后澆帶的處理方式來解決沉降差異的問題，但有時仍會產(chǎn)生微小的沉降差。為了防止裝修做法的開裂，最好還應(yīng)設(shè)變形縫。
3)防震縫的寬度應(yīng)滿足相鄰結(jié)構(gòu)單元可能出現(xiàn)方向相反的振動而不致相撞的要求。當房屋高度在15m以下時，其寬度也不應(yīng)小于5cm。
【命題考點】
荷載按隨時間的變異分類;荷載按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類;荷載按其作用面大小分類;荷載按其作用方向分類;施工和檢修荷載;荷載對結(jié)構(gòu)的影響。
【分析預(yù)測】
(1)根據(jù)所提供的材料，分析判斷荷載的分類。
(2)根據(jù)所提供的材料，分析判斷荷載對結(jié)構(gòu)的影響。
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【考題回顧】
【2010年度考試真題】
在建筑結(jié)構(gòu)中，從基礎(chǔ)到上部結(jié)構(gòu)全部斷開的變形縫是( )。
A.伸縮縫
B.沉降縫
C.防震縫
D.溫度縫
【答案】B本題考核的是建筑結(jié)構(gòu)變形縫的功能。伸縮縫是為了避免溫度變化引起結(jié)構(gòu)伸縮應(yīng)力，使房屋構(gòu)件產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。基礎(chǔ)部分受溫度影響小，不用斷開設(shè)縫，地上建筑部分應(yīng)設(shè)縫。沉降縫是為了避免地基不均勻沉降時，在房屋構(gòu)件中產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。從基礎(chǔ)到上部結(jié)構(gòu)，應(yīng)全部斷開設(shè)縫。防震縫就是為了避免由這種附加應(yīng)力和變形引起震害而設(shè)置的?；A(chǔ)部分受地震影響位移小，不用斷開設(shè)縫，地上建筑部分應(yīng)設(shè)縫。
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【典型習(xí)題】
1.在設(shè)計基準期內(nèi)，可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，荷載值很大，且持續(xù)時間較短的是( )。
A.永久荷載
B.可變荷載
C.偶然荷載
D.動態(tài)荷載
2.荷載作用的面程相對于總面程而言很小，可簡化為作用在一點的荷載，稱為( )。
A.線荷載
B.恒載
C.活荷載
D.集中荷載
3.建筑物原有的樓面或?qū)用嫔戏植嫉母鞣N荷載面?zhèn)鞯搅荷匣驐l形基礎(chǔ)上時，可簡化為單位長度上的分布荷載，稱為( )。
A.集中荷載
B.線荷載
C.均布面荷載
D.固定荷載
4.在建筑結(jié)構(gòu)工程施工和檢修過程中引起的荷載，習(xí)慣上稱為( )。
A.線荷載
B.垂直荷載
C.均布面荷載
D.施工和檢修荷載
5.荷載按隨時間的變異分類可分為( )。
A.水平作用
B.垂直作用
C.可變作用
D.永久作用
E.偶然作用
6.動態(tài)作用是使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度。以下各項作用屬于動態(tài)作用的是( )。
A.結(jié)構(gòu)自重
B.高空墜物沖擊作用
C.雪荷載
D.地震作用
E.起重機設(shè)備振動
7.荷載對結(jié)構(gòu)的影響主要是( )。
A.安全性
B.耐久性
C.可行性
D.適用性
E.科學(xué)性
8.荷載按其作用面的大小分類可分為( )。
A.線荷載
B.均布面荷載
C.垂直荷載
D.集中荷載
E.水平荷載
9.以下各項荷載中，屬于水平荷載的是( )。
A.風(fēng)荷載
B.高空墜物沖擊作用
C.雪崩
D.水平地震作用
E.結(jié)構(gòu)自重
【答案】1.C2.D3.B4.D5.CDE6.BDE7.AD8.ABD9.AD
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