建筑力学中荷载的概念及分类

2023-08-26 理论教育版权反馈

【摘要】：根据荷载的分布范围分类。由于这种荷载的分布面积较集中，因此，在计算简图上可将这种荷载作用于结构上的某一点处。若荷载连续作用各处大小相同，这种荷载称为均布荷载。根据荷载的作用性质分类。动力荷载的特点是该荷载作用在结构上时，会产生惯性力，从而引起结构显著的振动或冲击。

1.荷载的概念

作用在物体上的力一般可分为两种：一种是使物体运动或使物体有运动趋势的主动力；另一种是阻碍物体运动的约束力。通常，将作用在结构上的主动力称为荷载，如结构自重、水压力、土压力、风压力及人群与货物的重力、起重机轮压等；而将约束力称为反力。荷载和反力是相互独立且相互依存的一个矛盾的两个方面。它们都是其他物体作用在结构上的力，又统称为外力。在外力作用下，结构内各部分之间将产生相互作用的力，称为内力。另外，还有其他因素可以使结构产生内力和变形，如温度变化、地基沉陷、构件制造误差、材料收缩等。从广义上说，这些因素也可看作荷载。

合理地确定荷载，是结构设计中非常重要的工作。如果荷载估计过大，所设计的结构尺寸将偏大，造成浪费；如荷载估计过小，则所设计的结构不够安全。进行结构设计，就是要确保结构的承载能力足以抵抗内力，将变形控制在结构能正常使用的范围内。在进行结构设计时，不仅要考虑直接作用在结构上的各种荷载作用，还应考虑引起结构内力、变形等效应的间接作用。

对于特殊的结构，必要时还要进行专门的试验和理论研究以确定荷载。

2.荷载的分类

在实际工程中，作用在结构上的荷载是多种多样的。为了便于力学分析，需要从不同的角度，对其进行分类。

（1）根据荷载的分布范围分类。根据荷载的分布范围，荷载可分为集中荷载和分布荷载。

1）集中荷载是指分布面积远小于结构尺寸的荷载，如起重机的轮压。由于这种荷载的分布面积较集中，因此，在计算简图上可将这种荷载作用于结构上的某一点处。

2）分布荷载是指连续分布在结构上的荷载。分布荷载又可分为均布荷载和非均布荷载。若荷载连续作用各处大小相同，这种荷载称为均布荷载。当荷载连续分布在结构内部各点上时称为体均布荷载；当荷载连续分布在结构表面上时称为面均布荷载；当荷载沿着某条线连续分布时称为线均布荷载。当荷载连续作用，但各处大小不相同时，则称为非均布荷载。

（2）根据荷载的作用性质分类。根据荷载的作用性质，荷载可分为静力荷载和动力荷载。

1）当荷载从零开始，逐渐缓慢地、连续均匀地增加到最后的确定数值后，其大小、作用位置及方向都不再随时间而变化，这种荷载称为静力荷载。如结构的质量、一般的活荷载等。静力荷载的特点是该荷载作用在结构上时，不会引起结构振动。

2）如果荷载的大小、作用位置、方向随时间而急剧变化，这种荷载称为动力荷载。如动力机械产生的荷载、地震力等。动力荷载的特点是该荷载作用在结构上时，会产生惯性力，从而引起结构显著的振动或冲击。

（3）根据荷载作用时间的长短分类。根据荷载作用时间的长短，荷载可分为恒荷载和活荷载。

1）恒荷载是指作用在结构上的不变荷载，即在结构建成以后，其大小和作用位置都不再发生变化的荷载。如构件的质量、土压力等。构件的质量可根据结构尺寸和材料的重力密度（即每1m3体积的质量，单位为N/m3）进行计算。

2）活荷载是指在施工或建成后使用期间可能作用在结构上的可变荷载，这种荷载有时存在，有时不存在，它们的作用位置和作用范围可能是固定的（如风荷载、雪荷载、会议室的人群荷载等），也可能是移动的（如起重机荷载、桥梁上行驶的汽车荷载等）。不同类型的房屋建筑，因其使用的情况不同，活荷载的大小也就不同。《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）（以下简称《荷载规范》）对各种常用的活荷载都有详细的规定。

确定结构所承受的荷载是结构设计中的重要内容之一，必须认真对待。在《荷载规范》未包含的某些特殊情况下，设计者需要深入现场，结合实际情况进行调查研究，才能合理地确定荷载。

建筑力学中荷载的概念及分类

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