- 2014全國一、二級注冊結構工程師專業考試教程
- 宋玉普主編
- 6031字
- 2019-08-02 15:51:09
1.2 樓面和屋面活荷載
1.2.1 民用建筑樓面均布活荷載
1.民用建筑樓面均布活荷載的標準值及其組合值系數、頻遇值系數和準永久值系數
(1)民用建筑樓面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數的取值,不應小于表1.2-1的規定。
表1.2-1 民用建筑樓面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數
(續)
注:1.本表所給各項活荷載適用于一般使用條件,當使用荷載較大、情況特殊或有專門要求時,應按實際情況采用。
2.第6項書庫活荷載當書架高度大于2m時,書庫活荷載尚應按每米書架高度不小于2.5kN/m2確定。
3.第8項中的客車活荷載僅適用于停放載人少于9人的客車;消防車活荷載適用于滿載總重為300kN的大型車輛;當不符合本表的要求時,應將車輪的局部荷載按結構效應的等效原則,換算為等效均布荷載。
4.第8項消防車活荷載,當雙向板樓蓋板跨介于3m×3m~6m×6m之間時,應按跨度線性插值確定。
5.第12項樓梯活荷載,對預制樓梯踏步平板,尚應按1.5kN集中荷載驗算。
6.本表各項荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。對固定隔墻的自重應按永久荷載考慮,當隔墻位置可靈活自由布置時,非固定隔墻的自重應取不小于1/3的每延米長墻重(kN/m)作為樓面活荷載的附加值(kN/m2)計入,且附加值不應小于1.0kN/m2。
(2)設計樓面梁、墻、柱及基礎時,表1.2-1(荷載規范表5.1.1)中的樓面活荷載標準值的折減系數取值不應小于下列規定:
1)設計樓面梁時的折減系數
①第1(1)項當樓面梁從屬面積超過25m2時,應取0.9。
②第1(2)~7項當樓面梁從屬面積超過50m2時,應取0.9。
③第8項對單向板樓蓋的次梁和槽形板的縱肋應取0.8;對單向板樓蓋的主梁應取0.6;對雙向板樓蓋的梁應取0.8。
④第9~13項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數。
2)設計墻、柱和基礎時的折減系數
①第1(1)項應按表1.2-2(荷載規范表5.1.2)規定采用。
②第1(2)~7項應采用與其樓面梁相同的折減系數。
③第8項的客車,對單向板樓蓋應取0.5;對雙向板樓蓋和無梁樓蓋應取0.8。
④第9~13項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數。
樓面梁的從屬面積應按梁兩側各延伸1/2梁間距的范圍內的實際面積確定。
當地下室頂板為汽車通道及停車庫時,應注意考慮頂板上覆土厚度對擴散汽車輪壓局部荷載的擴散作用。如30t級的消防車,查表1.2-1的標準值為35kN/m2,而如果考慮3m覆土厚,其平均輪壓為11.25kN/m2,轉為標準值最大也不會超過16kN/m2,可見覆土的擴散作用還是很大的。常用板跨的消防車活荷載考慮覆土厚度影響的折減系數參見荷載規范附錄B。
設計墻、柱時,表1.2-1中第8項的消防車活荷載可按實際情況考慮;設計基礎時可不考慮消防車荷載。
表1.2-2 活荷載按樓層的折減系數
注:當樓面梁的從屬面積超過25m2時,應采用括號內的系數。
【例1.2-1】 一檔案庫的樓面懸臂梁如圖1.2-1所示,其懸挑計算跨度l0=5m,該梁上由永久荷載標準值產生的線荷載gk=30kN/m,由樓面活荷載標準值產生的線荷載qk=2.0kN/m,設計使用年限的調整系數γL=1,由此算得該梁的梁端B的彎矩設計值MB=____kN·m。
(A)520 (B)537.75 (C)580 (D)590
答案:(B)
解答:因永久荷載標準值產生的線荷載gk=30kN/m,而樓面活荷載標準值產生的線荷載qk僅為2.0kN/m。兩者的比值gk/qk=15,明顯地說明該梁的梁端彎矩設計值MB是由永久荷載效應控制的組合值,由于γG=1.35,γQ=1.4,ψc=0.9[見表1.2-1(《荷載規范》[3]表5.1.1)的第6項]則
圖1.2-1 懸臂梁計算簡圖
【例1.2-2】 一幢16層高的住宅樓,其標準層平面如圖1.2-2所示,該樓中單元樓體為用于一梯兩戶,且設置了電梯。現需確定該樓內的樓梯活荷載標準值qk,經查閱表1.2-1(《荷載規范》表5.1.1)取用qk=____kN/m2。
(A)3.5 (B)2.0 (C)2.5 (D)3.0
答案:(A)。
解答:如圖1.2-2所示,住宅樓標準層平面圖中每一單元段僅一個樓梯間,它既是平時的使用樓梯,又是消防疏散等人流可能密集使用的唯一樓梯。因此,應按表1.2-1(《荷載規范》表5.1.1)中第11項(3)的當人流可能密集時的樓梯,取用樓梯間活荷載標準值qk=3.5kN/m2。
圖1.2-2 住宅樓標準層平面中的樓梯
【例1.2-3】 一地下二層停放旅客車的車庫,采用9m×9m柱網的有柱帽無梁樓蓋(圖1.2-3),現需確定該樓蓋的樓面均布活荷載標準值qk=____kN/m2。
(A)2.0 (B)4.0 (C)2.5 (D)3.0
答案:(C)
解答:本車庫屬于停放旅客車的車庫,且采用無梁樓蓋,柱網尺寸為9m×9m,大于6m×6m,查閱表1.2-1(《荷載規范》表5.1.1)的第8項,可確定該車庫的樓面活荷載標準值qk=2.5kN/m2。
圖1.2-3 地下二層客車停車庫
【例1.2-4】 一客車停車庫的樓面結構平面如圖1.2-4a所示,該結構采用單向板及主次梁結構,次梁的間距為4m,主梁(框架梁)的間距沿縱向為9m,沿橫向為8m。次梁將樓面永久荷載及樓面活荷載以集中荷載傳遞給主梁(圖1.2-4b),當按1.2.1節中1.(2)1)③條(《荷載規范》第5.1.2條第1款)規定考慮樓面活荷載折減系數時,則可算得次梁傳給主梁的活荷載集中荷載標準值Pqk=____kN。
(A)86.4 (B)144
(C)90 (D)120
答案:(A)
解答:根據表1.2-1(《荷載規范》表5.1.1)中的第8項,對于客車停車庫單向板樓蓋(板跨不小于2m)時,樓面活荷載標準值則為4.0kN/m2,又因對于單向板樓蓋可按1.2.1節中1.(2)1)③條(《荷載規范》第5.1.2條第1款3)),主梁上的樓面活荷載標準值應乘以折減系數0.6,則次梁上的樓面活荷載標準值傳至主梁上的集中荷載Pqk值可按下式計算:
Pqk=4×4×9×0.6kN=86.4kN
2.等效均布活荷載
圖1.2-4 客車停車庫的平剖面及中間主梁上的集中荷載Pqk和Pgk
樓面結構上的局部荷載可按荷載規范的附錄C換算為等效均布活荷載。換算原則為:
(1)樓面(板、次梁及主梁)的等效均布活荷載,應在其設計控制部位上,根據需要按內力(如彎矩、剪力等)、變形及裂縫的等值要求來確定。在一般情況下,可僅按內力的等值來確定。
(2)連續梁、板的等效均布活荷載,可按單跨簡支計算。但計算內力時,仍應按連續考慮。
(3)由于生產、檢修、安裝工藝以及結構布置的不同,樓面活荷載差別較大時,應劃分區域分別確定等效均布活荷載。
(4)單向板上局部荷載(包括集中荷載)的等效均布活荷載qe,可按下列規定計算:
1)等效均布活荷載qe可按下式計算:
式中 l——板的跨度;
b——板上荷載的有效分布寬度,按下面(5)確定;
Mmax——簡支單向板的絕對最大彎矩,按設備的最不利布置確定。
2)計算Mmax時,設備荷載應乘以動力系數,并扣去設備在該板跨內所占面積上由操作荷載引起的彎矩。
(5)單向板上局部荷載的有效分布寬度b,可按下列規定計算:
1)當局部荷載作用面的長邊平行于板跨時,簡支板上荷載的有效分布寬度b為(圖1.2-5):
①當bcx≥bcy,bcy≤0.6l,bcx≤l時:
b=bcy+0.7l (1.2-2)
②當bcx≥bcy,0.6l<bcy≤l,bcx≤l時:
b=0.6bcy+0.94l (1.2-3)
2)當荷載作用面的長邊垂直于板跨時,簡支板上荷載的有效分布寬度b為(圖1.2-6):
圖1.2-5 簡支板上局部荷載的有效分布寬度(荷載作用面的長邊平行于板跨)
圖1.2-6 簡支板上局部荷載的有效分布寬度(荷載作用面的長邊垂直于板跨)
①當bcx<bcy,bcy≤2.2l,bcx≤l時:
②當bcx<bcy,bcy>2.2l,bcx≤l時:
b=bcy (1.2-5)
式中 l——板的跨度;
bcx——荷載作用面平行于板跨的計算寬度;
bcy——荷載作用面垂直于板跨的計算寬度。
而bcx=btx+2s+h (1.2-6)
bcy=bty+2s+h (1.2-7)
式中 btx——荷載作用面平行于板跨的寬度;
bty——荷載作用面垂直于板跨的寬度;
s——墊層厚度;
h——板的厚度。
3)當局部荷載作用在板的非支承邊附近,即 時(圖1.2-5),荷載的有效分布寬度應予折減,可按下式計算:
式中 b′——折減后的有效分布寬度;
d——荷載作用面中心至非支承邊的距離。
4)當兩個局部荷載相鄰且e<b時,荷載的有效分布寬度應予折減,可按下式計算(圖1.2-7):
式中 e——相鄰兩個局部荷載的中心間距。
圖1.2-7 相鄰兩個局部荷載的有效分布寬度
5)懸臂板上局部荷載的有效分布寬度(圖1.2-8)為
b=bcy+2x (1.2-10)
式中 x——局部荷載作用面中心至支座的距離。
(6)雙向板的等效均布荷載可按與單向板相同的原則,按四邊簡支板的絕對最大彎矩等值來確定。
(7)次梁(包括槽形板的縱肋)上的局部荷載,應按下列規定確定等效均布活荷載:
1)等效均布活荷載應取按彎矩和剪力等效的均布活荷載中的較大者,接彎矩和剪力等效的均布活荷載分別按下列公式計算:
式中 s——次梁間距;
l——次梁跨度;
圖1.2-8 懸臂板上局部荷載的有效分布寬度
Mmax、Vmax——簡支次梁的絕對最大彎矩與最大剪力,按設備的最不利布置確定。
2)按簡支梁計算Mmax與Vmax時,除了直接傳給次梁的局部荷載外,還應考慮鄰近板面傳來的活荷載(其中設備荷載應考慮動力影響,并扣除設備所占面積上的操作荷載),以及兩側相鄰次梁卸荷作用。
(8)當荷載分布比較均勻時,主梁上的等效均布活荷載可由全部荷載總和除以全部受荷面積求得。
(9)柱、基礎上的等效均布活荷載,在一般情況下,可取與主梁相同。
【例1.2-5】 某民用建筑的雙跨現澆鋼筋混凝土單向板,兩跨跨中同時各作用有重量相等的設備,設備直接放置在樓面板上(無墊層),其基座尺寸為0.6m×0.8m,如圖1.2-9所示。樓板支承在梁和承重外墻上,已知樓板厚度為120mm,其計算跨度取3.0m,無設備區的板面活荷載標準值為2.5kN/m2,設計使用年限的調整系數γL=1。
1.假定設備荷載和操作荷載在有效分布寬度內產生的等效均布活荷載標準值qek=6.0kN/m2,樓板面層和吊頂荷載標準值為1.5kN/m2,試問,在進行樓板抗彎承載力計算時,連續板中間支座的負彎矩設計值M(kN·m/m)應與( )項數值最為接近。
提示:雙跨連續板在?、?軸線按簡支支座考慮。
(A)9.5 (B)11.5 (C)13.5 (D)15.5
答案:(D)
解答:靜載:gk=(0.12×25+1.5)kN/m2=4.5kN/m2
圖1.2-9 【例1.2-5】圖
活載:qek=6kN/m2
根據1.1.2節中4(《荷載規范》第3.2.3條、3.2.4條)和表1.2-1中1項(1),
2.取設備基礎邊緣距現澆單向板非支承邊的距離d1=800mm,試問,當把板上的局部荷載折算成為等效均布活荷載時,其有效分布寬度b′(m)應與( )項數值最為接近。
(A)2.4 (B)2.6 (C)2.8 (D)3.0
答案:(B)
解答:根據1.2.1節式(1.2-4)[《荷載規范》附錄C式(C.0.5-3)],
bcx=(0.6+0.12)m=0.72m,bcy=(0.8+0.12)m=0.92m
bcx<bcy,bcy<2.2l,bcx<l
所以
又根據1.2.1節2.(5)3)(《荷載規范》附錄C.0.5條第3款),
所以
1.2.2 工業建筑樓面活荷載
(1)工業建筑樓面在生產使用或安裝檢修時,由設備、管道、運輸工具及可能拆移的隔墻產生的局部荷載,均應按實際情況考慮,可采用等效均布活荷載代替。對設備位置固定的情況,可直接按固定位置對結構進行計算,但應考慮因設備安裝和維修過程中的位置變化可能出現的最不利效應。工業建筑樓面堆放原料或成品較多、較重的區域,應按實際情況考慮;一般的堆放情況可按均布活荷載或等效均布活荷載考慮。
樓面等效均布活荷載,包括計算次梁、主梁和基礎時的樓面活荷載,可分別按上節等效均布活荷載的規定確定。
對于一般金工車間、儀器儀表生產車間、半導體器件車間、棉紡織車間、輪胎準備車間和糧食加工車間,當缺乏資料時,可按荷載規范附錄D采用。
(2)工業建筑樓面(包括工作平臺)上無設備區域的操作荷載,包括操作人員、一般工具、零星原料和成品的自重,可按均布活荷載2.0kN/m2考慮。在設備所占區域內可不考慮操作荷載和堆料荷載。
生產車間的樓梯活荷載,可按實際情況采用,但不宜小于3.5kN/m2。生產車間的參觀走廊活荷載,可采用3.5kN/m2。
(3)工業建筑樓面活荷載的組合值系數、頻遇值系數和準永久值系數除荷載規范附錄D中給出的以外,應按實際情況采用;但在任何情況下,組合值和頻遇值系數不應小于0.7,準永久值系數不應小于0.6。
1.2.3 屋面活荷載
1.屋面均布活荷載
房屋建筑的屋面,其水平投影面上的屋面均布活荷載的標準值及其組合值系數、頻遇值系數和準永久值系數的取值,不應小于表1.2-3(《荷載規范》表5.3.1)的規定。
不上人的屋面均布活荷載,可不與雪荷載和風荷載同時組合。
表1.2-3 屋面均布活荷載標準值及其組合值系數、頻遇值系數和準永久值系數
注:1.不上人的屋面,當施工或維修荷載較大時,應按實際情況采用;對不同類型的結構應按有關設計規范的規定采用,但不得低于0.3kN/m2。
2.當上人的屋面兼作其他用途時,應按相應樓面活荷載采用。
3.對于因屋面排水不暢、堵塞等引起的積水荷載,應采取構造措施加以防止;必要時,應按積水的可能深度確定屋面活荷載。
4.屋頂花園荷載不應包括花圃土石等材料自重。
2.屋面直升機停機坪荷載
屋面直升機停機坪荷載應按下列規定采用:
1)屋面直升機停機坪荷載應按局部荷載考慮,或根據局部荷載換算為等效均布荷載考慮。
局部荷載標準值應按直升機實際最大起飛重量確定,當沒有機型技術資料時,可按表1.2-4(《荷載規范》表5.3.2)的規定選用局部荷載標準值及作用面積。
2)屋面直升機停機坪的等效均布荷載標準值不應低于5.0kN/m2。
3)屋面直升機停機坪荷載的組合值系數應取0.7,頻遇值系數應取0.6,準永久值系數應取0。
表1.2-4 屋面直升機停機坪局部荷載標準值及作用面積
1.2.4 屋面積灰荷載
(1)設計生產中有大量排灰的廠房及其鄰近建筑時,對于具有一定除塵設施和保證清灰制度的機械、冶金、水泥等的廠房屋面,其水平投影面上的屋面積灰荷載標準值及其組合值系數、頻遇值系數和準永久值系數,應分別按表1.2-5和表1.2-6(荷載規范表5.4.1-1和表5.4.1-2)采用。
表1.2-5 屋面積灰荷載
注:1.表中的積灰均布荷載,僅應用于屋面坡度α≤25°;當α>45°時,可不考慮積灰荷載;當25°<α≤45°時,可按插值法取值。
2.清灰設施的荷載另行考慮。
3.對第1~4項的積灰荷載,僅應用于距煙囪中心20m半徑范圍內的屋面;當鄰近建筑在該范圍內時,其積灰荷載對第1、3、4項應按車間屋面無擋風板的采用,對第2項應按車間屋面擋風板外的采用。
表1.2-6 高爐鄰近建筑的屋面積灰荷載
注:1.表1.2-5中的注1和注2也適用本表。
2.當鄰近建筑屋面離高爐距離為表內中間值時,可按插入法取值。
(2)對于屋面上易形成灰堆處,當設計屋面板、檁條時,積灰荷載標準值宜乘以下列規定的增大系數:
1)在高低跨處兩倍于屋面高差但不大于6.0m的分布寬度內取2.0。
2)在天溝處不大于3.0m的分布寬度內取1.4。
(3)積灰荷載應與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的較大值同時考慮。
1.2.5 施工和檢修荷載及欄桿荷載
1.施工和檢修荷載應按下列規定采用:
(1)設計屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、懸挑雨篷和預制小梁時,施工或檢修集中荷載標準值不應小于1.0kN,并應在最不利位置處進行驗算。
(2)對于輕型構件或較寬的構件,應按實際情況驗算,或應加墊板、支撐等臨時設施。
(3)計算挑檐、懸挑雨篷的承載力時,應沿板寬每隔1.0m取一個集中荷載;在驗算挑檐、懸挑雨篷的傾覆時,應沿板寬每隔2.5~3.0m取一個集中荷載。
2.樓梯、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿活荷載標準值,不應小于下列規定;
(1)住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫院、托兒所、幼兒園,欄桿頂部的水平荷載應取1.0kN/m。
(2)學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場,欄桿頂部的水平荷載應取1.0kN/m,豎向荷載應取1.2kN/m,水平荷載與豎向荷載應分別考慮。
3.施工荷載、檢修荷載及欄桿荷載的組合值系數應取0.7,頻遇值系數應取0.5,準永久值系數應取0。
1.2.6 動力系數
動力系數為承受動力荷載的結構或構件,當按靜力設計時采用的系數,其值為結構或構件的最大動力效應與相應的靜力效應的比值。
1.建筑結構設計的動力計算,在有充分依據時,可將重物或設備的自重乘以動力系數后,按靜力計算方法設計。
2.搬運和裝卸重物以及車輛起動和剎車的動力系數,可采用1.1~1.3;其動力荷載只傳至樓板和梁。
3.直升機在屋面上的荷載,也應乘以動力系數,對具有液壓輪胎起落架的直升機可取
1.4;其動力荷載只傳至樓板和梁。
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