山东理子大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 第二章.重力荷载 §2-1结构自重 §2-2土的自重应力 §2-3雪荷载 §2-4车辆荷载 §2-5人群荷载 §2-6吊车荷载 §2-7楼面和屋面活荷载
2 第二章.重力荷载 §2-1 结构自重 §2-2 土的自重应力 §2-3 雪荷载 §2-4 车辆荷载 §2-5 人群荷载 §2-6 吊车荷载 §2-7 楼面和屋面活荷载
§2.1结构自重 结构的自重是由地球引力产生的组合结构的材料重力， 一般而言，可以根据结构的材料种类、材料体积和材料容重计 算结构自重（式2-1）。结构自重一般按照均匀分布的原则计算， 在施工阶段，构件在吊装运输或悬臂施工时引起的结构内力， 有可能大于正常设计荷载产生的内力，因此，在施工阶段演算 构件的强度和稳定时，构件重力应乘以适当的动力系数。 G =yV (式2-1) 注意土木工程中结构各构件的材料容重可能不同，计算结构自 重时可将结构人为地划分为许多基本构件，然后叠加即得到结 构总自重（式2-2）。 (式2-2) 3
3 §2.1 结构自重 结构的自重是由地球引力产生的组合结构的材料重力， 一般而言，可以根据结构的材料种类、材料体积和材料容重计 算结构自重(式2-1)。结构自重一般按照均匀分布的原则计算， 在施工阶段，构件在吊装运输或悬臂施工时引起的结构内力， 有可能大于正常设计荷载产生的内力，因此，在施工阶段演算 构件的强度和稳定时，构件重力应乘以适当的动力系数。 G V k = γ (式2-1) 注意土木工程中结构各构件的材料容重可能不同，计算结构自 重时可将结构人为地划分为许多基本构件，然后叠加即得到结 构总自重(式2-2)。 1 n i i i G Vγ = = ∑ (式2-2)
§2.2土的自重应力 土是由土颗粒、水和气所组成的三相非连续介质。若把土体简化为连续体 ,则应用连续介质力学（例如弹性力学）来研究土中应力的分布。在计算土中应 力时，通常将土体视为均匀连续的弹性介质。若土层天然重度为γ，在深度z处 a-a水平面（图2.1(a),土体因自身重量产生的竖向应力可取该截面上单位面积的 土柱体的重力，即： Oe ya 可见自重应力沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度按直线规律增 加，如图2.1(b)所示。 天然地面 入 入 线 O-YZ 任意深度水平截面上的土自重应力 (b)自重应力呈线性增加 图2.1均质土中竖向自重应力
4 §2.2 土的自重应力 土是由土颗粒、水和气所组成的三相非连续介质。若把土体简化为连续体 ，则应用连续介质力学(例如弹性力学)来研究土中应力的分布。在计算土中应 力时，通常将土体视为均匀连续的弹性介质。若土层天然重度为γ ，在深度z处 a-a水平面(图2.1(a))，土体因自身重量产生的竖向应力可取该截面上单位面积的 土柱体的重力，即： 可见自重应力 沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度按直线规律增 加，如图2.1(b)所示。 cz σ γ = z (a)任意深度水平截面上的土自重应力 (b)自重应力呈线性增加 图2.1 均质土中竖向自重应力
§2.2土的自重应力 般情况下，地基土由不同重度的土层所组成。如图2.2所示，天然 地面下深度z范围内各层土的厚度自上而下分别为h1,h2,.,hi, ，h,则多层土深度z处的竖直有效自重应力的计算公式为： 6=4+72h++n.=∑x (2-4) i=l 式中，一从天然地面起到深度z处的土层数； h:一第i层土的厚度(m); Y:一第i层土的天然重度(kN/m3):若土层位于地下水位以下，由 于受到水的浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重 度称为土的有效重度，即： M=-% (2-5) 天然地面 7 77N 77入N Y: 线 地下水位面 i+h ☑ hs h+2h+3 3方 图2.2成层图中竖向自重应力沿深度分布 7.7i 4+h+yh+Yh 不透水层面 77X7777入N 5
5 §2.2 土的自重应力 图2.2 成层图中竖向自重应力沿深度分布 1 1 γ h 11 2 2 γ γ h h + 11 2 2 3 3 γγ γ hh h + + ′ 11 2 2 3 3 4 4 γγ γ γ hh h h ++ + ′ ′ 1 γ 2 γ 3 3 γ γ ′ 4 4 γ γ ′ 天然地面 地下水位面 不透水层面 h1 h2 h3 h4 σ cz σ cz 线 11 2 2 1 n cz n n i i i σγ γ γ γ hh h h = = + +⋅⋅⋅+ = ∑ (2-4)
§2.2土的自重应力 【例1-（习题2.9-1）】某地基由多层土组成，各土层的厚度、容重如图所 示，试求各土层交界处的竖向自重应力，并绘出自重应力分布图。 又地面 77777 h,-2.5m Y=18.23kN/m2 77777本 h,-2.0m 2-18.62kN/m2 77777本 h,-15m ￥=9.80kN/m2 厚度和容重图 77777 h,=2.0m Y4-9.40kN/m2 77777
§2.2 土的自重应力 【例1-（习题2.9-1）】某地基由多层土组成，各土层的厚度、容重如图所 示，试求各土层交界处的竖向自重应力，并绘出自重应力分布图。 厚度和容重图
解： (1)各土层交界处的竖向自重应力： c-18.23×2.5=45.6kN/m2 oc2-oe1+18.62×2.0=82.8kN/m2 oc3-oc2+9.80x1.5=97.5kN/m2 oc4-oe3+9.40x2.0=116.3N/m2 (2)自重应力分布如下图： 45.6kW/m2 82.8kN/2 97.5k/m2 116.3kN/m2
解： （1）各土层交界处的竖向自重应力： σc1=18.23×2.5=45.6kN/m2 σc2 =σc1+18.62×2.0=82.8kN/m2 σc3 =σc2+9.80×1.5=97.5kN/m2 σc4 =σc3+9.40×2.0=116.3kN/m2 （2）自重应力分布如下图：
§2.3雪荷载 一、基本雪压 1.基本雪压的取值原则 根据当地气象台（站）观察并收集的每年最大雪压，经统计得出的50年一遇的 最大雪压（重现期为50年的最大雪压），即为当地的基本雪压。在确定雪压时，观 察并收集雪压的场地应符合下列要求。 (1)观察场地周围的地形为空旷平坦。 (2)积雪的分布保持均匀。 (3)设计项目地点应在观察场地的范围内，或它们具有相同的地形。 雪压是指单位水平面积上的雪重，决定雪压值大小的是积雪深度与积雪密度 ,因此年最大雪压S(kN/m2)可按下式确定： S=hpg (2-6) 式中，h一年最大积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度(m)。以每年7月份 至次年6月份间的最大积雪深度确定； p积雪密度(t/m3): g—里为如速度(9.81m/s2)
8 §2.3 雪荷载 S hg = ρ (2-6)
§2.3雪荷载 为了满足实际工程中某些情况下需要的不是重现期为50年的雪压数 据要求，在《建筑结构荷载规范》(GB50009一2012)附录E中对部分城 市给出重现期为10年、50年和100年的雪压数据。已知重现期为10年及 100年的雪压时，求当重现期为R年时的相应雪压值时可按下式确定： R=Xio+(Xi0o-Xio)(In R/1n10-1) (2-7) 式中，X.一重现期为R年的雪压值(kN/m2): X10一重现期10年的雪压值(kN/m2): X1o0一重现期为100年的雪压值(kN/m2)。 9
9 §2.3 雪荷载 (2-7) 为了满足实际工程中某些情况下需要的不是重现期为50年的雪压数 据要求，在《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)附录E中对部分城 市给出重现期为10年、50年和100年的雪压数据。已知重现期为10年及 100年的雪压时，求当重现期为R年时的相应雪压值时可按下式确定：
§2.3雪荷载 2.我国基本雪压的分布特点 (1)新疆北部是我国突出的雪压高值区。 (2)东北地区由于气旋活动频繁，并有山脉对气流起抬升作用，冬季多降 雪天气，同时气温低，更有利于积雪。 (3)长江中下游及淮河流域是我国稍南地区的一个雪压高值区。 (4)川西、滇北山区的雪压也较高。该地区海拔高，气温低，湿度大，降 雪较多而不易融化。但该地区的河谷内，由于落差大，高度相对较低，气温相 对较高，积雪不多。 (⑤)华北及西北大部地区，冬季温度虽低，但空气干燥。水汽不足，降雪 量较少，雪压一般为0.2~0.3kN/m2。西北干旱地区，雪压在0.2kN/m2以下。 (6)南岭、武夷山脉以南，冬季气温高，很少降雪，基本无积雪。 10
10 §2.3 雪荷载
§2.3雪荷载 二、雪荷载标准值、组合值系数、频遇值系数及准永久值系数 1.雪荷载标准值 屋面水平投影面上的雪荷载标准值应按下式计算： =Ls (2-8) 式中， Sk一雪荷载标准值(kN/m2): 4,一屋面积雪分布系数： S0一基本雪压(kN/m2)。 11
11 §2.3 雪荷载 k r 0 s s = µ (2-8)