1、荷载与结构设计方法 Loads & Structural Design Methods 土木工程学院 哈尔滨工业大学 Spring, 2013 第五章 荷载 的代表值与荷载组合方法 第五章 荷载 的代表值与荷载组合方法 5.1 荷载的代表值 主要内容 5.2 荷载效应组合方法 5.1 荷载的代表值 第五章 荷载 的代表值与荷载组合方法 5.1 荷载的代表值 5.1.1 基本概念 d Q rQQ dQrQQ荷载代表值 设计中用以验证极限状态所采用的荷载值，包 括标准值、组合值、频遇值和准永久值。 荷载设计值 设计中用于确定结构抗力所直接采用的荷载值。 荷载设计值 可以通过荷载分项系数 乘以荷载代
2、表值 获得。 dQ QrQ5.1 荷载的代表值 5.1.2 荷载特征值（标准值） 荷载特征值 是在结构设计基准期内作用于结构可能的最大荷载。 kQ1. 定义 是荷载的基本代表值，其它代表值可以通过它计算得到。 2. 计算方法 保证概率法 在设计基准期 内，荷载保证率为 时对应荷载分位值。 TkTpkTp目前没有统一的标准，主要根据设计经验取值。 ()TQ k kP Q p 1()Tk Q kQ P p5.1 荷载的代表值 重现期法 年一遇的荷载值。 rT是荷载的重现期。 *1rT q* () kq P Q Q*q 是年超越概率。 1( ) 1QkrFQ T 1 1(1 )kQrQF TrT5.
3、1 荷载的代表值 两种方法之间的联系 *1(1 ) (1 ) TTkrpqT0. 95kp975rT50T50rT0. 34 6kp50T( ) ( )TTQQP Q P Q()TQ k kP Q p 1( ) 1QkrPQ T111rTkTp5.1 荷载的代表值 5.1.3 常遇值 在结构设计基准期内经常作用于结构的荷载值。 1. 定义 用于校核结构正常使用极限状态的荷载代表值。 2. 确定方法 101 k11 kQQ设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间 Tq=ti与整个设计基准期 T之比小于 0.1确定。即 Tq /T0.1 荷载频遇值系数 5.1 荷载的代表值 5.1.4 准永久值
4、 在结构设计基准期内，经常出现且持续时间较长的可变荷载值。 1. 定义 2. 确定方法 201 k22 kQQ设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间 Tq=ti与整个设计基准期 T之比等于 0.4确定。即 Tq /T=0.4 荷载准永久值系数 5.1 荷载的代表值 5.1.5 组合值 在结构设计基准期内，考虑施加在结构上的多种可变荷载不可能同时达到各自的最大值而对采用的一种荷载值 1. 定义 2. 计算方法 c c kQQ确定原则：要求结构在单一可变荷载作用下的可靠度与在两个及其以上可变荷载作用下的可靠度保持一致。 荷载组合系数 5.2 荷载效应组合方法 第五章 荷载的代表值与荷载组合方法
5、 5.2 荷载效应组合方法 5.2.1 基本概率 荷载效应的定义 是指由荷载引起结构或结构构件的反应 ,如内力、变形和裂缝等。 荷载效应组合目的 结构在设计基准期内同时受多个可变荷载作用，而其最大值不同时出现，考虑荷载效应组合可使荷载取值更合理。 121( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ni G L L W S EiQ t Q t Q Q t Q t Q t Q t Q t5.2 荷载效应组合方法 通常情况下，荷载与荷载效应呈线性关系 00 1m a x ( ) m a x ( ) nm T it T t TiS S t S t( ) ( )i i iS t C Q ti
6、C荷载效应系数， 它 反映荷载作用方式、结构形式、构件几何特征等。 荷载效应组合问题可转化为荷载组合问题 荷载效应组合的研究内容就是确定在基准期内荷载效应之和 最大值的概率特征 : mTS1( ) ( ) niiS t S t1( ) ( ) niiQ t Q t5.2 荷载效应组合方法 5.2.2 JCSS组合方法 11 0 2 0 1 010 0 0( ) ( ) ( )m a x ( ) m a x ( ) m a x ( ) inm i ii i nt T t tS S t S t S tS t S t S t对于每一个荷载 , 其基准期 T 可分为 个相等的时段 . ( 1, 2 ,
7、 , )iQ i n iri对各荷载按 大小由小到大排列，并使 为整数 。 ir1/ iirr依次取每一荷载 在其设计基准期内 的最大值 与其它荷载组合 。 0, m ax ( ) itTStT()iQt对于时段数大于 的荷载 , 依次取前面荷载时段上的局部最大值，时段数小于 的荷载取相应时段的瞬时值。 irir取其中最不利的荷载效应组合为设计用的荷载效应组合。 5.2 荷载效应组合方法 1 2 11 1 2 3m a x ( ) m a x ( ) m a x ( ) m a x ( ) 0 , nmnt T t t tS S t S t S t S t212 1 0 2 3( ) m a
8、x ( ) m a x ( ) m a x ( ) 0 , nmn t T t tS S t S t S t S t1 0 2 0 3 0( ) ( ) ( ) m a x ( ) 0 , m n ntTS S t S t S t S t5.2 荷载效应组合方法 tStStSS ttTtm 32211,01 m a xm a xm a x tStStSS tTtm 322,0012 m a xm a x tStStSS Ttm 3,002013 m ax 5.2 荷载效应组合方法 5.2.3 Turkstra 组合方法 1012m a x ( ) ( ) 0 , nmjtTjS S t S t
9、202 103( ) m a x ( ) ( ) 0 , nmj tTjS S t S t S t101m a x ( ) ( ) 0 , nmn Tn jtjS S t S t取其中最不利的荷载效应组合为设计用的荷载效应组合 。 分别取基准期 T 内第 i 个荷载效应的最大值与其余荷载效应的瞬时值组合。 5.2 荷载效应组合方法 三种荷载作用 : 恒荷载 持久性活荷载 临时性活荷载 风荷载 G1()Lt2()Lt()Wt例题 按 JCSS 组合法和 Turkstra 组合法给出上述荷载的可能组合。 设计基准期为 年 。 50T各荷载分时段长度分别为： 50G12 10LL 1w年 年 年 5
10、.2 荷载效应组合方法 (2) 荷载效应分段数按小到大排序 : 12, , ,G L L WS S S S21, , ,G L L WS S S S(3) 荷载效应组合 : 121m G L T L S W SS S S S 123 m G L S L T W SS S S S S4m G L S L S W TS S S S S 122 m G L T L S W SS S S S SJCSS组合法 1Gr 12 5LLrr 50Wr(1) 荷载的分段数 : 5.2 荷载效应组合方法 Turkstra组合法 1 1 250 10 10 1m G L L WS S S S S 2 1 250 50 10 1m G L L WS S S S S 3 1 250 10 50 1m G L L WS S S S S 4 1 250 10 10 50m G L L WS S S S S5.2 荷载效应组合方法 5.2.4 荷载效应的简单组合方法 恒荷载效应仅与一个可变荷载效应的组合。也即是荷载效应与可变荷载效应最大值组合。 (1) 恒荷载与楼面活荷载效应组合 (2) 恒荷载与风荷载效应组合 m G W TS S S121 m G L T L SS S S S122 m G L S L TS S S S12m a x ( , )m m mS S S
