文档介绍：讲授:张玉林
荷载及结构设计原理
建筑工程技术教研室
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目录
绪论(建筑结构设计与可靠性理论的发展)
荷载类型
重力
侧压力
风荷载
地震作用
其他作用
荷载的统计分析
结构抗力的统计分析
结构可靠度分析
结构概率可靠度设计法
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第六章其他荷载与作用
本章内容
第一节温度作用
第二节变形作用
第三节爆炸作用
第四节浮力作用
第五节行车动态作用
第六节预加力
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第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
一、温度作用基本概念及原理
温度作用——因温度变化引起的结构变形和附加力。
具体表现:
当结构或构件的温度发生变化时,体内任一点(单元体)热变形(膨胀或收缩)由于受到周围相邻单元体的约束(内约束)或边界受到其他结构或构件的约束(外约束),使体内该点产生温度应力。
温度作用大小影响因素:
环境温度变化
约束条件
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第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
工程约束条件:
(1)结构物的变形受到其他物体的阻碍或支承条件的制约,不能自由变形。
①框架结构基础梁的伸缩变形受到柱基约束,没有任何变形余地。
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第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
简支屋面梁温差引起的应力分布
大体积混凝土梁水化热引起的应力分布
(2)构件内部各单元体之间相互制约,不能自由变形。
①简支屋面梁,在日照作用下屋面温度高于室内温度,简支梁沿梁高受到不均匀温差作用,产生翘曲变形,在梁中引起应力。
②大体积混凝土梁结硬时,水化热使得中心温度较高,两侧温度偏低,内外温差不均衡在截面引起应力。
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第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
二、温度应力计算
根据不同的结构形式和约束条件考虑温度变化对结构内力和变形的影响。
由于温度变化引起的材料膨胀和收缩变形是自由的,故在结构上不引起内力,其变形可由虚功原理计算。
存在多余约束,其温度作用效应的计算,一般根据变形协调条件,按结构力学或弹性力学方法确定。
静定结构:
超静定结构:
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第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
三、温度变化的考虑
温度变化:由气温变化和结构温差引起
气温变化:一年中大气气温年温差,通常取最高月和最低月平均气温的差值。我国长江中下游一带大气气温年温差约为30℃。
结构温差:由于日照、骤冷等天气原因或高温车间、低温冷库等使用情况造成的结构内外温度差异,应考虑房屋散热和保暖条件,按实际调查情况确定温差取值。
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第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距(m)
结构类别
室内或土中
露天
排架结构
装配式
100
70
框架结构
装配式
75
50
现浇式
55
35
剪力墙结构
装配式
65
40
现浇式
45
30
挡土墙、地下室墙壁等类结构
装配式
40
30
现浇式
30
20
建筑结构:通常不计算温度应力,采取构造措施
《混凝土结构设计规范》、《砌体结构设计规范》、《钢结构设计规范》均有不同的要求
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第六章其他荷载与作用 第二节变形作用
变形作用
由于外界因素的影响(如结构或构件的支座移动或地基发生不均匀沉降),或自身原因构件发生伸缩变形(如混凝土构件发生徐变),使得结构物被迫发生变形和内力。
静定结构:
允许产生符合其约束条件的位移,结构内不会产生应力和应变
超静定结构:
多余约束限制结构自由变形,从而产生应力和应变
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