1、 出版社 科技分社建筑力學與結構1第一節荷載的分類與傳遞第一節荷載的分類與傳遞結構上的荷載從何而來？有哪些類型和形式？不同的荷載其性質有何差異？又怎樣計算它們？它們在結構中是如何傳遞的？如此等等，面對這些問題，一是不可回避；二是在結構受力分析和設計時，荷載的確定是前提。 出版社 科技分社建筑力學與結構2一、荷載的分類一、荷載的分類在結構上所施加力并讓結構來承擔的就是荷載。比如結構自身所固有的重量，即重力，就稱為重力荷載；吹到結構上的風力就稱為風荷載；飄落在屋頂上雪的重量就是雪荷載。如此等等，這說明力和荷載是本質相同的兩種不同的稱謂。 出版社 科技分社建筑力學與結構3作用在結構上的荷載，可謂是種

2、類繁多，形式多樣。例如，結構自重、水壓力、土壓力、風荷載、雪荷載、地震荷載以及人群重量等。這些荷載，有的比較恒定，有的靈活多變。比如，結構的自重和風荷載兩者的差異性就很大,自重大致恒定不變，而風荷載卻時有時無，有大有小。因此，有必要對荷載進行分類描述。 出版社 科技分社建筑力學與結構4建筑工程中常遇到的荷載，根據其不同特征，主要有以下分類：1)按荷載分布情況分集中荷載和分布荷載2)按荷載作用時間分永久荷載和可變荷載3)按荷載作用性質分靜力荷載和動力荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構5(1)集中荷載當荷載的作用范圍很小，此時可以認為荷載全部集中作用在一點上，即稱之為集中荷載或集中力。集中荷載的

3、單位一般用N或kN。 出版社 科技分社建筑力學與結構6圖4.1吊車梁上的荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構7圖4.2主梁上的荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構82)分布荷載顧名思義，分布荷載是指力在構件內部或表面上連續分布和作用。分布荷載的大小用分布集度來表示，意為力的連續分布的密集程度。分布荷載可分為以下3種：體分布荷載面分布荷載線分布荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構9圖4.3板上的面荷載圖4.4梁上的線荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構10圖4.5擋土墻的受力分析 出版社 科技分社建筑力學與結構11(1)永久荷載(恒載)這類荷載具有三定性：作用時間長久，位置固定，數值不變，故又稱

4、為恒載。例如，結構自身的重力荷載(自重)，以及建筑構造層(樓面、頂棚、裝飾面層等)的重力荷載，均屬于永久荷載。圖4.9(a)是建筑物承受荷載示意圖，圖4.9(b)是結構荷載簡圖。其中標者為構件自重，梁的自重為均布荷載，而柱的自重為集中荷載。 出版社 科技分社建筑力學與結構12圖4.9施加在建筑物上的荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構13圖4.10樓面活荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構14(2)可變荷載(活載)這類荷載經常變化，具有三變性：作用時間短暫、位置不定(在一定范圍內可以隨意變動，任意分布)，數值可變(數值隨時間變化，時有時無，時大時小、有時成群密集，有時無影無蹤)。故又稱為活載。

5、 出版社 科技分社建筑力學與結構15靜力荷載是逐漸增加的荷載，簡稱靜載。其大小和位置變化，不會引起顯著的結構振動；反之，若荷載作用在結構上會引起顯著的結構振動，則稱之為動力荷載，簡稱動載。結構的自重及其他恒載，是典型的靜力荷載；而動力設備(如吊車)所產生的荷載以及地震荷載等，則是動力荷載。 出版社 科技分社建筑力學與結構16二、荷載的傳遞路徑二、荷載的傳遞路徑結構的主要功能之一就是能夠抵抗并傳遞荷載。而結構又是由許多構件聯結而成，因此，討論作用在結構上的荷載是如何沿構件傳遞的(即荷載傳遞的路徑)，是很有必要的。因為承受荷載的構件是重要的承重構件，是破壞不得的。 出版社 科技分社建筑力學與結構1

6、71)豎向荷載傳遞先舉一個簡單例子。圖4.14(a)為一根梁兩端擱在墻上，這一結構是由梁和墻這兩種構件聯結而成。圖4.14豎向荷載傳遞舉例 出版社 科技分社建筑力學與結構18再舉一稍微復雜的例子，如圖4.15(a)所示。這是由墻支撐的兩層梁的情況，而且上部結構都擱置在一根大跨梁之上。設上梁所加的兩荷載皆為P1，自重為P2；上層的兩邊墻體的自重均為P3；中梁所加的兩荷載都是P4，自重為P5；下層兩邊墻體的自重均為P6；最底部的大跨梁的自重為P7，并假設結構和荷載都是對稱的。 出版社 科技分社建筑力學與結構19圖4.15豎向荷載傳遞分析 出版社 科技分社建筑力學與結構20圖4.16荷載與結構的關系

7、 出版社 科技分社建筑力學與結構212)水平荷載傳遞作用在建筑結構上的不僅有豎向荷載，還有水平荷載，比如風荷載就是最常見的水平荷載。如何識別水平荷載的傳遞路徑呢？下面舉一例加以說明。 出版社 科技分社建筑力學與結構22如圖4.17(a)所示的標志牌，該結構由上下兩根橫梁、中間3根加勁桿、左右兩根立柱所組成。當標志牌受到風荷載作用時，請分析水平荷載的傳遞路徑。 出版社 科技分社建筑力學與結構23圖4.17水平荷載傳遞路徑分析 出版社 科技分社建筑力學與結構24更重要的是，豎向荷載和水平荷載對結構的影響是完全不一樣的。首先，從荷載的傳遞路徑來看，豎向荷載傳遞是從上到下，簡單明了；而水平荷載傳遞就顯

8、得“拐彎抹角”。其次，如果把建筑物視為豎立的懸臂梁，如圖4.18所示。 出版社 科技分社建筑力學與結構25圖4.18豎向荷載和水平荷載作用下的結構變形示意圖(a)重力荷載；(b)水平均布荷載；(c)水平倒三角形荷載 出版社 科技分社建筑力學與結構26第二節建筑結構的計算簡圖第二節建筑結構的計算簡圖 結構的計算簡圖有三大要素：一是結構上的荷載，二是約束(如支座、結點等)的簡化，三是計算長度的確定。其實，在此之前所遇到的都是已經簡化了的結構計算簡圖，并以此計算結構的約束反力和內力。然而，我們不能只知其然，而不知其所以然。因此，對建筑結構如何簡化的問題還有必要作進一步研究。 出版社 科技分社建筑力學

9、與結構27一、結構的簡化一、結構的簡化先以一個最簡單的例子來說明選取計算簡圖的方法和原則。如圖4.19(a)所示的一根擱置在磚墻上的鋼筋混凝土梁，其上受有均布荷載q的作用，梁的凈跨為ln，在墻內的支承長度為a。現在要分析的是：如何將梁簡化為圖4.19(b)這樣一個計算簡圖？ 出版社 科技分社建筑力學與結構28圖4.19梁的計算簡圖 出版社 科技分社建筑力學與結構291)支座的簡化所選用的支座簡圖必須與支座的實際構造和變形特點相吻合。在建筑結構中，支座的實際構造形式很多，但在計算簡圖中常用的有3種：固定鉸支座、可動鉸支座、固定端支座。現在就以這3種支座的簡化舉例說明如下。 出版社 科技分社建筑力

10、學與結構30圖4.20柱與基礎聯結 出版社 科技分社建筑力學與結構31圖4.21拱腳與基礎聯結 出版社 科技分社建筑力學與結構32如圖4.22所示的鋼網架及桁架支座，由于構造上的差別，其支座可分別簡化為固定鉸支座和可動鉸支座。圖4.22(a)，(b)兩圖為柱與支座之間加一弧形鋼板，并用螺栓聯結。圖4.22(a)可簡化為固定鉸支座，而圖4.22(b)圖可簡化為可動鉸支座。 出版社 科技分社建筑力學與結構33圖4.22弧形承壓支座 出版社 科技分社建筑力學與結構34如圖4.23的屋架端部與柱或墻聯結的構造。圖4.23(a)的木屋架通過預埋在柱子或墻內的螺栓與柱或墻相連接；而圖4.23(b)的鋼筋混

11、凝土屋架，其端部與柱頂都有事先預埋的鋼板，吊裝就位后，把鋼板焊在一起。兩圖中的屋架與柱都不能發生相對位移，但仍然有可能發生微小的相對轉動，故常把這種結點簡化為鉸結點。 出版社 科技分社建筑力學與結構35圖4.23屋架與柱(墻)聯結鉸結點 出版社 科技分社建筑力學與結構36如圖4.24(a)所示為現澆鋼筋混凝土框架頂層結點的構造。因梁與柱在結點處，是用混凝土現澆成整體，且配置適量鋼筋，截面能傳遞彎矩，故在結點處，梁與柱既不能相對移動又不能相對轉動，此時便把該結點簡化為剛結點，如圖4.24(b)所示。 出版社 科技分社建筑力學與結構37圖4.24現澆鋼筋混凝土框架的梁與柱聯結剛結點 出版社 科技分

12、社建筑力學與結構383)構件的簡化構件的截面寬度或厚度通常比其長度要小得多，在求截面內力時，其實與截面形狀和尺寸并無關系。既然如此，在計算簡圖中，構件則可用其軸線來代替，并把構件統稱為桿件。桿件之間的聯結需用結點表示，桿長用結點間的距離表示，而荷載的作用點也移至軸線上。 出版社 科技分社建筑力學與結構39如圖4.25(a)所示，廠房中的屋架在豎向荷載作用下為一受彎構件，可用一水平桿件替代，柱的上下兩段截面尺寸不同，截面形心的連線不是一條直線，故用粗細不一的桿件代替。根據梁與柱結點構造情況，一般梁與柱聯結可視為鉸結，故該結構簡化為(b)圖的排架。 出版社 科技分社建筑力學與結構40圖4.25廠房

13、的排架 出版社 科技分社建筑力學與結構41圖4.26門式剛架的計算簡圖 出版社 科技分社建筑力學與結構424)結構體系的簡化大多數的結構實際上都是空間結構，各個構件相互連接成為一個空間整體，以便抵抗各個方向可能出現的荷載。為使計算方便，可設法把空間結構分解為平面結構，這種簡化稱之為結構體系的平面簡化。 出版社 科技分社建筑力學與結構43如圖4.27(a)所示為單層廠房結構，它是一個較為復雜的空間結構，怎樣簡化為圖4.27(b)所示的平面排架呢？圖4.27空間結構分解成平面結構 出版社 科技分社建筑力學與結構44如圖4.28(a)所示為一多跨多層房屋框架結構的平面布置圖。梁和柱實際上組成了一個空

14、間剛架，但在設計時則按平面剛架計算。 出版社 科技分社建筑力學與結構45圖4.28框架結構的平面計算簡圖 出版社 科技分社建筑力學與結構465)荷載的簡化實際作用在結構上的荷載，在計算簡圖中，需要把它們簡化為作用在桿件上的線荷載、集中荷載或力偶。這已經在本節開始時討論過，故不再重復。 出版社 科技分社建筑力學與結構47圖4.29樓面的梁板結構圖 出版社 科技分社建筑力學與結構48二、結構的分類二、結構的分類結構的力學分析是以代表實際結構的計算簡圖為對象，故這里所謂結構的分類，就是指計算簡圖的分門別類。1)桿件結構桿件結構通常可以分為下列幾類：(1)梁(2)拱(3)桁(網)架(4)剛架 出版社 科技分社建筑力學與結構49圖4.30單跨與多跨連續梁圖4.31拱與曲梁 出版社 科技分社建筑力學與結構50圖4.33桁(網)架圖4.34剛架 出版社 科技分社建筑力學與結構512)薄壁結構如圖4.35所示，薄壁結構是厚度遠小于長、寬、高等尺度的一種結構。當它為一平板狀的構件時，就是平板，如圖4.35(a)所示；當它由若干塊薄板所圍成，則構成折板結構，如圖4.35(b)所示；當它具有曲面外形時，則稱為薄殼結構，如圖4.35(c)，(d)所示。 出版社 科技分社建筑力學與結構52圖4.35薄壁結構(a)平板；(b)折板結構；(c)簡殼；(d