第9节 吊车荷载、雪荷载
①勘误：教材P52；②周五补课，并提交作业
重点回顾：
①计算思路：先求土的竖向应力，再×系数；对于分层土，计算哪一层，用哪一层的系数。
②计算要求：①写文字说明；②写公式；③代数值；④算结果、写单位；⑤画图
③从属面积：真实意义，进行内力计算和考虑活荷载折减时如何取值。
④活荷载折减原则：水平构件——A，竖向构件——n。
⑤楼梯活荷取3.5kN/m2。
3）局部荷载的有效分布宽度
局部荷载的有效分布宽度与设备的摆放方式（长边平行于板跨方向还是垂直于板跨方向）和设备的计算宽度有关。计算宽度（板厚的一半位置所对应的设备的影响宽度）由下图确定，砂垫层厚度s，板厚h，设备的作用沿45°角向下扩散，因此平行于板跨的计算宽度为bcx= btx+2s+h，垂直于板跨的计算宽度为bcy= bty+2s+h，式中 btx——荷载作用面平行于板跨的宽度；bty——荷载作用面垂直于板跨的宽度；
单向板上局部荷载的有效分布宽度b，可按教材P28-P29方法计算。一些特殊情况需要做特殊的处理。双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。
*可以参考P29，例2.11
3.屋面活荷载
*楼面和屋面的区别？（中间层的是楼面，顶层的是屋面）
①上人屋面：当屋面为平屋面，并由楼梯直达屋面时，有可能出现人群的聚集，按上人屋面考虑均布活荷载。2.0 kN/m2
②不上人屋面：当屋面为斜屋面或设有上人孔的平屋面时，仅考虑施工或维修荷载，按不上人屋面考虑屋面均布活荷载。0.5 kN/m2
判断屋面是否上人，要看能不能方便地到达屋面并且在屋面停留，而不能想当然。
*毕业设计：顶层设栏杆，电梯机房通到顶层，荷载取什么？
③屋顶花园：屋面由于环境的需要有时还设有屋顶花园，屋顶花园除承重构件、防水构造等材料外，尚应考虑花池砌筑、卵石滤水层、花圃土壤等重量。3.0kN/m2
见教材P31，表2-10
④直升机停机坪：分轻型、中型和重型分别取值，教材P31，表2-11并且≥5.0kN/m2。
4.屋面积灰荷载
影响积灰厚度的主要因素：除尘装置的使用维修情况、清灰制度的执行情况、风向和风速、烟囱高度、屋面坡度和屋面挡风板。
①积灰荷载的取值参见教材P32表2-12和表2-13；
②局部位置需要乘以增大系数，参见教材P33图230；图中没有给出的位置，可参照雪荷载的屋面积雪分布系数的规定来确定。
③荷载组合：积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。对有雪地区，积灰荷载应与雪荷载同时考虑。此外，考虑到雨季的积灰有可能接近饱和，为了偏于安全，此时的积灰荷载的增值可通过不上人屋面活荷载来补偿。
5.施工和检修荷载
一般考虑人和工具的自重，出现在最不利的位置。施工检修荷载和屋面活荷载分别验算，取较大值进行设计。
*什么是最不利位置？（悬臂梁的端部，简支梁的中间，塔吊的例子）
①较窄的构件：设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐和预制小梁时，
集中荷载应取1.0 kN，荷载作用在最不利位置；
②较宽的构件：当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔1.0m取一个集中荷载；在验算挑檐、雨篷倾覆时，应沿板宽每隔2.5~3.0m取一个集中荷载，集中荷载的位置应作用于挑檐、雨篷端部，如图2-21所示。
*承载力，挑檐折了；倾覆，挑檐旋转了。二者的验算点不一样，承载力：根部截面；倾覆：倾覆点，根部截面向内一些的位置，《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）P53，7.4.2条。
③对于轻型构件或较宽构件，当施工荷载超过上述荷载时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时设施承受。
6.栏杆水平荷载
栏杆水平荷载的取值与人群活动密集程度有关，应按下列规定采用：
（1）住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，应取0.5kN/m；
（2）学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场，应取1.0kN/m。
*根据实际情况适当调整，①上人屋面，但实际上很少上人的情况，按规范取值即可；②教室外廊的水平荷载适当放大。（规范规定的是下限值，并且是一般情况，设计时要考虑实际情况）
2.5吊车荷载
1.吊车工作制等级和工作级别
工作制度等级：以往的设计，根据吊车工作的频繁程度将吊车工作制度分为轻级、中级、重级和超重级四种工作制。
工作级别：现行国家标准《起重机设计规范》（GB 3811-2008）按吊车的利用次数和荷载大小两种因素，分为8个工作级别，A1~A8，起重机生产和供货时也以此为依据。
*说白了就是荷载规范和起重机规范整拧了，没协调好，没办法给出了一个对应关系。
为了设计方便，给出二者的对应关系，P35表2-14。
2.吊车竖向荷载和水平荷载
1）竖向荷载
介绍工业厂房的构造：排架柱、吊车梁、轨道、大车（纵向）、小车（横向）。
当小车吊有额定的最大起重量开到大车某一极限位置时（开不动了），如教材图2-36所示，这一侧的每个大车轮压即为吊车的最大轮压标准值pmax,k，在另一侧的的每个大车轮压即为吊车的最小轮压标准值pmin,k。
吊车荷载是移动的，利用结构力学中影响线的概念，即可通过吊车梁作用于排架柱上的最大竖向荷载和最小竖向荷载（通过pmax和pmin计算），进而求得排架结构的内力。下图为一纵向柱距为6m的单跨厂房，沿厂房纵向设有两台吊车，求厂房中部的某根柱子轴力时的吊车布置和影响线情况，据此可以很方便地求出排架内力。
2）纵向水平荷载
大小：一边轨道上所有刹车轮最大轮压之和的10%；（一台吊车在一边轨道上有2个轮子，有一个刹车轮）
方向：与轨道方向一致（大车前进方向）；
作用点：轮子与轨道的接触点。
3）横向水平荷载
（作用点应为小车车轮与大车接触点，简化至吊车梁顶面）
横向荷载由两方面的原因引起，①小车加速度；②卡轨力。
①小车加速度（加速或刹车）引起的水平力 T=α(Q+ Q1)g 式中 Q——吊车的额定起重量（t）；
Q1——横行小车重量（t）；
g——重力加速度（m/s2）；
α——横向水平荷载系数（或称小车制动力系数）。
软钩吊车：α=12%，Q≤10t；α=10%，16t≤Q≤50t；α=8%，Q≥75t； 硬钩吊车：α=20%
②卡轨力
大车沿厂房纵向行驶，由于吊车轨道不直或吊车行驶时的歪斜等原因，也会会产生横向水平力，俗称卡轨力。
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）3.2.2条规定：作用于每个轮压处的此水平力标准值可由下式进行计算：
Hk=αPk,max
α——系数，对一般软钩吊车α=0.1，抓斗或磁盘吊车宜采用 式中 Pk,max——吊车最大轮压标准值；
α=0.15，硬钩吊车宜采用α=0.2。
说明：
a.仅在重级以上工作制时考虑；
b.考虑情况：吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度、稳定性以及连接（吊车梁或吊车桁架、制动结构、柱相互间的连接）强度时，
应考虑；
c.卡轨力不与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑，即按两种情况分别计算，取较大值。
有兴趣的同学可以看，教材P37，例2.16。
3.多台吊车组合
多台吊车不可能同时满载，从概率角度出发，考虑折减。折减系数P38表2-15
4.吊车荷载的动力系数
轨道不平，起吊加速度，物品翻转等原因引起。
①对悬挂吊车（包括电动葫芦）及工作级别为A1~A5的软钩吊车，动力系数可取1.05；
②对工作级别为A6~A8的软钩吊车、硬钩吊车和其它特种吊车，动力系数可取为1.1。
5.吊车荷载的组合值、频遇值和准永久值
根据吊车工作级别给出组合值、频遇值和准永久值系数，P40表2-17
2.6雪荷载
1.基本雪压
1）雪压
当气象台（站）有雪压记录时，应直接采用雪压数据计算基本雪压，当无雪压记录时，可间接采用积雪深度，按下式计算雪压
式中 S——雪压（kN/m2）；
h——积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度（m）；
ρ——积雪密度（t/m3）；（时间越长，密度越大）
g——重力加速度，取9.8（m/s2）。
2）基本雪压
基本雪压：空旷平坦地面上，积雪分布均匀的情况下，50年一遇的最大雪压。 2-5）（
全国主要城市的基本雪压见教材P249，附录2。P253表中，n是重现期，哈尔滨50年一遇，0.45 kN/m2，100年一遇，0.50 kN/m2
雪荷载的组合值系数可取0.7；频遇值系数可取0.6；准永久值系数应按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0.5、0.2和0。
Ⅰ区：东北、新疆、西藏、青海等地。
Ⅱ区：华北。
Ⅲ区：长江以南。
对雪荷载敏感的结构（轻型屋盖，大跨屋盖），基本雪压应适当提高，并应按相关的结构设计规范中规定的雪压进行设计。
2.屋面积雪分布系数
1）风对屋面积雪的漂积作用
①高低屋面处雪堆分布，P11，图2-5；
②多跨屋面积雪分布，加拿大渥太华地区一多跨坡屋面实测的一次积雪分布情况，教材P11，图2-6。
2）屋面坡度对积雪的影响
坡度越大，表面越光滑，越容易发生滑移。坡度大于10°时就可能发生雪滑移。
雪滑移会带来两个问题：①当双坡屋面的一侧受太阳辐射而使靠近屋面的积雪融化形成薄膜层时，由于摩擦力减小，该侧积雪更容易滑落。这种情况可能形成一面有雪而另一面积雪完全滑落的不平衡雪荷载。②滑落的积雪会堆积在邻接的较低屋面上，这种堆积可能出现很大的局部堆积雪荷载，结构设计时应予以考虑。
此外，当风吹过屋脊时，迎风面一侧的风速较大，背风面一侧风速较小，而且坡度越陡这种现象就越明显。这样，风中夹带的雪和从迎风面吹过来的雪往往在背风一侧漂积，这也会引起屋面雪荷载的不均匀分布。
*省高级人民法院雨篷设计
3）屋面温度对积雪的影响
采暖房屋雪更容易融化，滑落。
不连续加热的屋面，加热期间融化的雪在不加热期间可能重新冻结，并且冻结的冰碴可能堵塞屋面排水，以致在屋面较低处结成较厚的冰层，产生附加荷载。
4）屋面积雪分布系数
屋面积雪分布系数就是屋面水平投影面积上的雪荷载sh与基本雪压s0的比值，实际上也就是地面基本雪压换算为屋面雪荷载的换算系数。它与屋面形式、朝向和风力有关。
sh=μr s0
μr——屋面积雪分布系数，P12，表2-1
车辆荷载和人群荷载主要用于设计桥梁，时间关系不在课上讲授，参见教材2.4节和2.5节。
第10节 基本风速、风压
第4章 风荷载
*结构抗风研究（高层、大跨结构风荷载起控制作用，悬索桥日本明石海峡大桥的主钢缆，直径1.12m，1991m；迪拜塔818m。）工大的风洞实验室。
风的形成：风是空气从气压高的地方向气压低的地方流动所形成的。
两类性质的大风：
①台风：热带洋面上的低压气旋引起；
②季风：冬季从大陆——海洋，夏季从海洋——大陆。
风对建筑物的影响：①风压，水平力；②振动效应——风振：包括顺风向风振和横风向风振。
4.1基本风速和基本风压
1.基本风速
设计上直接应用的是基本风压，而气象台测量的多为风速，风速和风压要进行转换，怎么转换？下面会讲到，先讲风速。
影响风速的条件很多：高度、地貌环境，所以要规定标准条件，非标准条件得到的风速需要换算成标准的。
标准条件下确定的风速（压）称为基本风速（压），定义基本风速的条件（标准条件）：
1）标准高度：距地面高度为10m。
风速随高度变化。高度越大，风速越大。（离地面越近，由于地表摩擦耗能大，平均风速越小。）为了比较不同地点的风速大小，必须规定统一的标准高度。
由于我国气象台记录风速仪高度大都安装在8~12m之间，因此《荷载规范》规定以10m高为标准高度。
2）地貌：空旷平坦，远离城市。
地貌或地面粗糙程度不同，风速也不同。例如海岸附近风速较大；大城市市中心，建筑物密集，风速较小。
风速仪（气象台）一般不在城市中心，周围一般空旷平坦；空旷地貌影响因素少。因此，基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。
3）平均风的时距：10分钟，取值比较稳定，风的卓越周期是1分钟，10分钟可覆盖10个卓越周期。
风速随时间不断变化，因此时距如何取值对平均风速的分析有很大影响。平均风速实际上是一定时间间隔内（称为时距）的平均风速。
思考：时距越大，平均风速越大还是越小？
如果时距取的很短，例如3秒，则平均风速只反映了风速记录中最大值附近的较大数值的影响，较低风速在平均风速中的作用难以体现，致使平均风速较高；相反，如果时距取的很长，例如1天，则必定将一天中大量的小风平均进去，致使平均风速值较低。一般来说，时距越大，平均风速越小；反之，时距越小，则平均风速越大。
风速记录表明，10分钟至1小时的平均风速基本上是一个稳定值，若时距太短，则容易突出风的脉动峰值作用，使风速值不稳定（脉动对一般结构的影响也不大）。另外，风对结构产生破坏作用需要一定长度的时间或一定次数的往复作用，因此《荷载规范》所规定的基本风速的时距是10分钟。
说明：不同国家对时距的取值是不同的，有的取值较短，如美国取3秒，有的取值较长，如加拿大取1小时。还有的国家对不同的建筑物或构筑物取不同的时距，如英国规范对所有围护构件、玻璃及屋面都采用3秒的阵风速度；对竖向最大尺寸大于50m的房屋或结构物，采用15秒的平均风速。再如，我国桥梁结构设计时要进行阵风荷载作用下的内力计算，而阵风风速确定时采用的时距为1~3秒。事实上，时距取值的合理
性与结构自身的动力特性有关，好的取值方法应既能反映设计主旨，又不使设计工作过于繁琐。
4）最大风速的样本时间：1年，台风和季风都是每年季节性地重复，取1年具有代表性。
样本：10分钟的平均风速；设计依据的是一段时间内的最大平均风速，这段时间就是样本时间。
样本时间对最大风速值的影响：以时距为10分钟的风速为例，若样本时间为一小时，则最大风速为6个样本中的最大值，若样本为1年，为6×24×365=52560个样本中的最大值，显然1年的最大风速要大于1个小时的最大风速。
由于对我国建筑物影响较大的台风和季风均是每年季节性地重复，所以年最大风速最有代表性。因此，目前世界各国基本上都取1年作为统计最大风速的样本时间。
5）基本风速的重现期：每年的最大风速是一个随机变量，对一般结构基本风速的重现期是50年。
实际工程中，一般需考虑几十年（30年、50年或100年等）的时间范围内的最大风速所产生的风压，则该时间范围内的最大风速定义为基本风速，而该时间范围可理解为基本风速出现一次所需要的时间，即重现期。
50年一遇，对于基本风速（或基本风压）的年保证率为98%，设计基准期内的保证率是0.9850=0.364；风荷载标准值有系数，保证率57%。
建筑结构设计时的基本风速重现期已由过去的30年延长到了50年；桥梁结构由于是交通命脉，安全度更高一些，基本风压重现期为100年。对高层结构、高耸结构及对风荷载比较敏感的结构，重现期应适当提高。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2002）3.2.2条，对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。（对风荷载是否敏感，主要与高层建筑的自振特性有关，尚无实用的划分标准。一般情况下，高度＞60m按100年取）
2.基本风压
风速与风压的关系
当风以一定的速度向前运动遇到阻碍时，会对阻碍物产生压力，即风压。一般来讲，风速越大，风压也越大。风速仪所测定的是风的速度，而进行结构计算时，设计人员需要的是风对结构的压力，即风压。所以必须了解风速和风压之间的转换关系。
设速度为v的一定截面的气流冲击面积较大的建筑物时，由于受到
阻碍，气流向四周扩散，形成压力气幕，如下图所示。此时的压力为，这里
w——风压 kN/m2；
ρ——空气密度 t/ m3；
γ——空气重度，即单位体积的空气重力kN/m3；
g——重力加速度m/s2。
即，γ=ρg。
标准条件下（在气压为1001.325kP、常温15℃和绝对干燥的情况下）
，
kN/m2，
g=9.8m/s2，代入上面公式得此条件下的风压公式为
kN/m2
由于各地的地理位置不同，因而和g值不同。受地球自转影响，重 力加速度g不仅随高度变化，还随纬度变化。而空气重度与当地气压、气温和湿度有关。因此，各地的
约为1/1750；内陆地区值均不同，东南沿海地区值值随高度增加而减少，对于海拔500m以下
地区该值约为1/1600，对于海拔3500m以上的高原或高山地区，该值减小至1/2600左右。
解析：西藏农牧学院在结构大赛中失利的原因。
3.非标准条件下风速或风压的换算
基本风压是在标准条件下得到的，但有些数据并不是在标准条件下得到的，如非标准高度、地貌、时距和重现期等，因此有必要了解非标准条件与标准条件之间的风速或风压的换算关系。（不要求计算，会查表就行）
具体换算关系见教材P80，4.2.3节。
4.山区的基本风压
山区地势起伏多变，对风速影响较为显著，因而山区的基本风压与邻近平坦地区的基本风压有所不同。通过对比观测和调查分析，山区风速有如下特点：
1）山间盆地、谷地等闭塞地形，由于四周高山对风的屏障作用，一般比空旷平坦地面风速减小10~25%，相应风压减小20~40%。
2）谷口、山口等开敞地形，当风向与谷口或山口趋于一致时，气流由开敞区流入狭窄区，风速必然增大；风速比一般空旷平坦地面增大10~20%。
3）山顶、山坡等弧尖地形，由于风速随高度增加和气流越过山峰时的抬升作用，山顶和山坡的风速比山麓要大。
《荷载规范》：对于山区的建筑物，应考虑地形条件的修正，修正系数η：
1）对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下述公式采用：
式中 tgα——山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tgα＞0.3时，取tgα＝0.3；
κ——系数，对山峰取3.2，对山坡取1.4；
H——山顶或山坡全高（m）；
z——建筑物计算位置离建筑物地面的高度（m），当z＞2.5H时，取z＝2.5H。
对于山峰和山坡的其他部位，可按下图所示，取A、C处的修正系数ηA、ηC为1，AB间和BC间的修正系数按η的线性插值确定。
2）山间盆地、谷地等闭塞地形，取η＝0.75~0.85；对于与风向一致的谷口、山口，取η＝1.20~1.50。
此处的例题，P83，例4.1
5.远海海面和海岛基本风压
①海面上的摩擦力比陆地小，风速大。②海陆温差，空气对流，增大了海边的风速。
因此，远海海面和海岛的基本风压大于陆地平坦地区的基本风压，离海岸越远风压越大。应考虑修正系数，见P83表4-7。
6.我国基本风压分布特点
了解内容：见P84或附录2。
第9节 吊车荷载、雪荷载
①勘误：教材P52；②周五补课，并提交作业
重点回顾：
①计算思路：先求土的竖向应力，再×系数；对于分层土，计算哪一层，用哪一层的系数。
②计算要求：①写文字说明；②写公式；③代数值；④算结果、写单位；⑤画图
③从属面积：真实意义，进行内力计算和考虑活荷载折减时如何取值。
④活荷载折减原则：水平构件——A，竖向构件——n。
⑤楼梯活荷取3.5kN/m2。
3）局部荷载的有效分布宽度
局部荷载的有效分布宽度与设备的摆放方式（长边平行于板跨方向还是垂直于板跨方向）和设备的计算宽度有关。计算宽度（板厚的一半位置所对应的设备的影响宽度）由下图确定，砂垫层厚度s，板厚h，设备的作用沿45°角向下扩散，因此平行于板跨的计算宽度为bcx= btx+2s+h，垂直于板跨的计算宽度为bcy= bty+2s+h，式中 btx——荷载作用面平行于板跨的宽度；bty——荷载作用面垂直于板跨的宽度；
单向板上局部荷载的有效分布宽度b，可按教材P28-P29方法计算。一些特殊情况需要做特殊的处理。双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。
*可以参考P29，例2.11
3.屋面活荷载
*楼面和屋面的区别？（中间层的是楼面，顶层的是屋面）
①上人屋面：当屋面为平屋面，并由楼梯直达屋面时，有可能出现人群的聚集，按上人屋面考虑均布活荷载。2.0 kN/m2
②不上人屋面：当屋面为斜屋面或设有上人孔的平屋面时，仅考虑施工或维修荷载，按不上人屋面考虑屋面均布活荷载。0.5 kN/m2
判断屋面是否上人，要看能不能方便地到达屋面并且在屋面停留，而不能想当然。
*毕业设计：顶层设栏杆，电梯机房通到顶层，荷载取什么？
③屋顶花园：屋面由于环境的需要有时还设有屋顶花园，屋顶花园除承重构件、防水构造等材料外，尚应考虑花池砌筑、卵石滤水层、花圃土壤等重量。3.0kN/m2
见教材P31，表2-10
④直升机停机坪：分轻型、中型和重型分别取值，教材P31，表2-11并且≥5.0kN/m2。
4.屋面积灰荷载
影响积灰厚度的主要因素：除尘装置的使用维修情况、清灰制度的执行情况、风向和风速、烟囱高度、屋面坡度和屋面挡风板。
①积灰荷载的取值参见教材P32表2-12和表2-13；
②局部位置需要乘以增大系数，参见教材P33图230；图中没有给出的位置，可参照雪荷载的屋面积雪分布系数的规定来确定。
③荷载组合：积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。对有雪地区，积灰荷载应与雪荷载同时考虑。此外，考虑到雨季的积灰有可能接近饱和，为了偏于安全，此时的积灰荷载的增值可通过不上人屋面活荷载来补偿。
5.施工和检修荷载
一般考虑人和工具的自重，出现在最不利的位置。施工检修荷载和屋面活荷载分别验算，取较大值进行设计。
*什么是最不利位置？（悬臂梁的端部，简支梁的中间，塔吊的例子）
①较窄的构件：设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐和预制小梁时，
集中荷载应取1.0 kN，荷载作用在最不利位置；
②较宽的构件：当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔1.0m取一个集中荷载；在验算挑檐、雨篷倾覆时，应沿板宽每隔2.5~3.0m取一个集中荷载，集中荷载的位置应作用于挑檐、雨篷端部，如图2-21所示。
*承载力，挑檐折了；倾覆，挑檐旋转了。二者的验算点不一样，承载力：根部截面；倾覆：倾覆点，根部截面向内一些的位置，《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）P53，7.4.2条。
③对于轻型构件或较宽构件，当施工荷载超过上述荷载时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时设施承受。
6.栏杆水平荷载
栏杆水平荷载的取值与人群活动密集程度有关，应按下列规定采用：
（1）住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，应取0.5kN/m；
（2）学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场，应取1.0kN/m。
*根据实际情况适当调整，①上人屋面，但实际上很少上人的情况，按规范取值即可；②教室外廊的水平荷载适当放大。（规范规定的是下限值，并且是一般情况，设计时要考虑实际情况）
2.5吊车荷载
1.吊车工作制等级和工作级别
工作制度等级：以往的设计，根据吊车工作的频繁程度将吊车工作制度分为轻级、中级、重级和超重级四种工作制。
工作级别：现行国家标准《起重机设计规范》（GB 3811-2008）按吊车的利用次数和荷载大小两种因素，分为8个工作级别，A1~A8，起重机生产和供货时也以此为依据。
*说白了就是荷载规范和起重机规范整拧了，没协调好，没办法给出了一个对应关系。
为了设计方便，给出二者的对应关系，P35表2-14。
2.吊车竖向荷载和水平荷载
1）竖向荷载
介绍工业厂房的构造：排架柱、吊车梁、轨道、大车（纵向）、小车（横向）。
当小车吊有额定的最大起重量开到大车某一极限位置时（开不动了），如教材图2-36所示，这一侧的每个大车轮压即为吊车的最大轮压标准值pmax,k，在另一侧的的每个大车轮压即为吊车的最小轮压标准值pmin,k。
吊车荷载是移动的，利用结构力学中影响线的概念，即可通过吊车梁作用于排架柱上的最大竖向荷载和最小竖向荷载（通过pmax和pmin计算），进而求得排架结构的内力。下图为一纵向柱距为6m的单跨厂房，沿厂房纵向设有两台吊车，求厂房中部的某根柱子轴力时的吊车布置和影响线情况，据此可以很方便地求出排架内力。
2）纵向水平荷载
大小：一边轨道上所有刹车轮最大轮压之和的10%；（一台吊车在一边轨道上有2个轮子，有一个刹车轮）
方向：与轨道方向一致（大车前进方向）；
作用点：轮子与轨道的接触点。
3）横向水平荷载
（作用点应为小车车轮与大车接触点，简化至吊车梁顶面）
横向荷载由两方面的原因引起，①小车加速度；②卡轨力。
①小车加速度（加速或刹车）引起的水平力 T=α(Q+ Q1)g 式中 Q——吊车的额定起重量（t）；
Q1——横行小车重量（t）；
g——重力加速度（m/s2）；
α——横向水平荷载系数（或称小车制动力系数）。
软钩吊车：α=12%，Q≤10t；α=10%，16t≤Q≤50t；α=8%，Q≥75t； 硬钩吊车：α=20%
②卡轨力
大车沿厂房纵向行驶，由于吊车轨道不直或吊车行驶时的歪斜等原因，也会会产生横向水平力，俗称卡轨力。
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）3.2.2条规定：作用于每个轮压处的此水平力标准值可由下式进行计算：
Hk=αPk,max
α——系数，对一般软钩吊车α=0.1，抓斗或磁盘吊车宜采用 式中 Pk,max——吊车最大轮压标准值；
α=0.15，硬钩吊车宜采用α=0.2。
说明：
a.仅在重级以上工作制时考虑；
b.考虑情况：吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度、稳定性以及连接（吊车梁或吊车桁架、制动结构、柱相互间的连接）强度时，
应考虑；
c.卡轨力不与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑，即按两种情况分别计算，取较大值。
有兴趣的同学可以看，教材P37，例2.16。
3.多台吊车组合
多台吊车不可能同时满载，从概率角度出发，考虑折减。折减系数P38表2-15
4.吊车荷载的动力系数
轨道不平，起吊加速度，物品翻转等原因引起。
①对悬挂吊车（包括电动葫芦）及工作级别为A1~A5的软钩吊车，动力系数可取1.05；
②对工作级别为A6~A8的软钩吊车、硬钩吊车和其它特种吊车，动力系数可取为1.1。
5.吊车荷载的组合值、频遇值和准永久值
根据吊车工作级别给出组合值、频遇值和准永久值系数，P40表2-17
2.6雪荷载
1.基本雪压
1）雪压
当气象台（站）有雪压记录时，应直接采用雪压数据计算基本雪压，当无雪压记录时，可间接采用积雪深度，按下式计算雪压
式中 S——雪压（kN/m2）；
h——积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度（m）；
ρ——积雪密度（t/m3）；（时间越长，密度越大）
g——重力加速度，取9.8（m/s2）。
2）基本雪压
基本雪压：空旷平坦地面上，积雪分布均匀的情况下，50年一遇的最大雪压。 2-5）（
全国主要城市的基本雪压见教材P249，附录2。P253表中，n是重现期，哈尔滨50年一遇，0.45 kN/m2，100年一遇，0.50 kN/m2
雪荷载的组合值系数可取0.7；频遇值系数可取0.6；准永久值系数应按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0.5、0.2和0。
Ⅰ区：东北、新疆、西藏、青海等地。
Ⅱ区：华北。
Ⅲ区：长江以南。
对雪荷载敏感的结构（轻型屋盖，大跨屋盖），基本雪压应适当提高，并应按相关的结构设计规范中规定的雪压进行设计。
2.屋面积雪分布系数
1）风对屋面积雪的漂积作用
①高低屋面处雪堆分布，P11，图2-5；
②多跨屋面积雪分布，加拿大渥太华地区一多跨坡屋面实测的一次积雪分布情况，教材P11，图2-6。
2）屋面坡度对积雪的影响
坡度越大，表面越光滑，越容易发生滑移。坡度大于10°时就可能发生雪滑移。
雪滑移会带来两个问题：①当双坡屋面的一侧受太阳辐射而使靠近屋面的积雪融化形成薄膜层时，由于摩擦力减小，该侧积雪更容易滑落。这种情况可能形成一面有雪而另一面积雪完全滑落的不平衡雪荷载。②滑落的积雪会堆积在邻接的较低屋面上，这种堆积可能出现很大的局部堆积雪荷载，结构设计时应予以考虑。
此外，当风吹过屋脊时，迎风面一侧的风速较大，背风面一侧风速较小，而且坡度越陡这种现象就越明显。这样，风中夹带的雪和从迎风面吹过来的雪往往在背风一侧漂积，这也会引起屋面雪荷载的不均匀分布。
*省高级人民法院雨篷设计
3）屋面温度对积雪的影响
采暖房屋雪更容易融化，滑落。
不连续加热的屋面，加热期间融化的雪在不加热期间可能重新冻结，并且冻结的冰碴可能堵塞屋面排水，以致在屋面较低处结成较厚的冰层，产生附加荷载。
4）屋面积雪分布系数
屋面积雪分布系数就是屋面水平投影面积上的雪荷载sh与基本雪压s0的比值，实际上也就是地面基本雪压换算为屋面雪荷载的换算系数。它与屋面形式、朝向和风力有关。
sh=μr s0
μr——屋面积雪分布系数，P12，表2-1
车辆荷载和人群荷载主要用于设计桥梁，时间关系不在课上讲授，参见教材2.4节和2.5节。
第10节 基本风速、风压
第4章 风荷载
*结构抗风研究（高层、大跨结构风荷载起控制作用，悬索桥日本明石海峡大桥的主钢缆，直径1.12m，1991m；迪拜塔818m。）工大的风洞实验室。
风的形成：风是空气从气压高的地方向气压低的地方流动所形成的。
两类性质的大风：
①台风：热带洋面上的低压气旋引起；
②季风：冬季从大陆——海洋，夏季从海洋——大陆。
风对建筑物的影响：①风压，水平力；②振动效应——风振：包括顺风向风振和横风向风振。
4.1基本风速和基本风压
1.基本风速
设计上直接应用的是基本风压，而气象台测量的多为风速，风速和风压要进行转换，怎么转换？下面会讲到，先讲风速。
影响风速的条件很多：高度、地貌环境，所以要规定标准条件，非标准条件得到的风速需要换算成标准的。
标准条件下确定的风速（压）称为基本风速（压），定义基本风速的条件（标准条件）：
1）标准高度：距地面高度为10m。
风速随高度变化。高度越大，风速越大。（离地面越近，由于地表摩擦耗能大，平均风速越小。）为了比较不同地点的风速大小，必须规定统一的标准高度。
由于我国气象台记录风速仪高度大都安装在8~12m之间，因此《荷载规范》规定以10m高为标准高度。
2）地貌：空旷平坦，远离城市。
地貌或地面粗糙程度不同，风速也不同。例如海岸附近风速较大；大城市市中心，建筑物密集，风速较小。
风速仪（气象台）一般不在城市中心，周围一般空旷平坦；空旷地貌影响因素少。因此，基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。
3）平均风的时距：10分钟，取值比较稳定，风的卓越周期是1分钟，10分钟可覆盖10个卓越周期。
风速随时间不断变化，因此时距如何取值对平均风速的分析有很大影响。平均风速实际上是一定时间间隔内（称为时距）的平均风速。
思考：时距越大，平均风速越大还是越小？
如果时距取的很短，例如3秒，则平均风速只反映了风速记录中最大值附近的较大数值的影响，较低风速在平均风速中的作用难以体现，致使平均风速较高；相反，如果时距取的很长，例如1天，则必定将一天中大量的小风平均进去，致使平均风速值较低。一般来说，时距越大，平均风速越小；反之，时距越小，则平均风速越大。
风速记录表明，10分钟至1小时的平均风速基本上是一个稳定值，若时距太短，则容易突出风的脉动峰值作用，使风速值不稳定（脉动对一般结构的影响也不大）。另外，风对结构产生破坏作用需要一定长度的时间或一定次数的往复作用，因此《荷载规范》所规定的基本风速的时距是10分钟。
说明：不同国家对时距的取值是不同的，有的取值较短，如美国取3秒，有的取值较长，如加拿大取1小时。还有的国家对不同的建筑物或构筑物取不同的时距，如英国规范对所有围护构件、玻璃及屋面都采用3秒的阵风速度；对竖向最大尺寸大于50m的房屋或结构物，采用15秒的平均风速。再如，我国桥梁结构设计时要进行阵风荷载作用下的内力计算，而阵风风速确定时采用的时距为1~3秒。事实上，时距取值的合理
性与结构自身的动力特性有关，好的取值方法应既能反映设计主旨，又不使设计工作过于繁琐。
4）最大风速的样本时间：1年，台风和季风都是每年季节性地重复，取1年具有代表性。
样本：10分钟的平均风速；设计依据的是一段时间内的最大平均风速，这段时间就是样本时间。
样本时间对最大风速值的影响：以时距为10分钟的风速为例，若样本时间为一小时，则最大风速为6个样本中的最大值，若样本为1年，为6×24×365=52560个样本中的最大值，显然1年的最大风速要大于1个小时的最大风速。
由于对我国建筑物影响较大的台风和季风均是每年季节性地重复，所以年最大风速最有代表性。因此，目前世界各国基本上都取1年作为统计最大风速的样本时间。
5）基本风速的重现期：每年的最大风速是一个随机变量，对一般结构基本风速的重现期是50年。
实际工程中，一般需考虑几十年（30年、50年或100年等）的时间范围内的最大风速所产生的风压，则该时间范围内的最大风速定义为基本风速，而该时间范围可理解为基本风速出现一次所需要的时间，即重现期。
50年一遇，对于基本风速（或基本风压）的年保证率为98%，设计基准期内的保证率是0.9850=0.364；风荷载标准值有系数，保证率57%。
建筑结构设计时的基本风速重现期已由过去的30年延长到了50年；桥梁结构由于是交通命脉，安全度更高一些，基本风压重现期为100年。对高层结构、高耸结构及对风荷载比较敏感的结构，重现期应适当提高。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2002）3.2.2条，对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。（对风荷载是否敏感，主要与高层建筑的自振特性有关，尚无实用的划分标准。一般情况下，高度＞60m按100年取）
2.基本风压
风速与风压的关系
当风以一定的速度向前运动遇到阻碍时，会对阻碍物产生压力，即风压。一般来讲，风速越大，风压也越大。风速仪所测定的是风的速度，而进行结构计算时，设计人员需要的是风对结构的压力，即风压。所以必须了解风速和风压之间的转换关系。
设速度为v的一定截面的气流冲击面积较大的建筑物时，由于受到
阻碍，气流向四周扩散，形成压力气幕，如下图所示。此时的压力为，这里
w——风压 kN/m2；
ρ——空气密度 t/ m3；
γ——空气重度，即单位体积的空气重力kN/m3；
g——重力加速度m/s2。
即，γ=ρg。
标准条件下（在气压为1001.325kP、常温15℃和绝对干燥的情况下）
，
kN/m2，
g=9.8m/s2，代入上面公式得此条件下的风压公式为
kN/m2
由于各地的地理位置不同，因而和g值不同。受地球自转影响，重 力加速度g不仅随高度变化，还随纬度变化。而空气重度与当地气压、气温和湿度有关。因此，各地的
约为1/1750；内陆地区值均不同，东南沿海地区值值随高度增加而减少，对于海拔500m以下
地区该值约为1/1600，对于海拔3500m以上的高原或高山地区，该值减小至1/2600左右。
解析：西藏农牧学院在结构大赛中失利的原因。
3.非标准条件下风速或风压的换算
基本风压是在标准条件下得到的，但有些数据并不是在标准条件下得到的，如非标准高度、地貌、时距和重现期等，因此有必要了解非标准条件与标准条件之间的风速或风压的换算关系。（不要求计算，会查表就行）
具体换算关系见教材P80，4.2.3节。
4.山区的基本风压
山区地势起伏多变，对风速影响较为显著，因而山区的基本风压与邻近平坦地区的基本风压有所不同。通过对比观测和调查分析，山区风速有如下特点：
1）山间盆地、谷地等闭塞地形，由于四周高山对风的屏障作用，一般比空旷平坦地面风速减小10~25%，相应风压减小20~40%。
2）谷口、山口等开敞地形，当风向与谷口或山口趋于一致时，气流由开敞区流入狭窄区，风速必然增大；风速比一般空旷平坦地面增大10~20%。
3）山顶、山坡等弧尖地形，由于风速随高度增加和气流越过山峰时的抬升作用，山顶和山坡的风速比山麓要大。
《荷载规范》：对于山区的建筑物，应考虑地形条件的修正，修正系数η：
1）对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下述公式采用：
式中 tgα——山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tgα＞0.3时，取tgα＝0.3；
κ——系数，对山峰取3.2，对山坡取1.4；
H——山顶或山坡全高（m）；
z——建筑物计算位置离建筑物地面的高度（m），当z＞2.5H时，取z＝2.5H。
对于山峰和山坡的其他部位，可按下图所示，取A、C处的修正系数ηA、ηC为1，AB间和BC间的修正系数按η的线性插值确定。
2）山间盆地、谷地等闭塞地形，取η＝0.75~0.85；对于与风向一致的谷口、山口，取η＝1.20~1.50。
此处的例题，P83，例4.1
5.远海海面和海岛基本风压
①海面上的摩擦力比陆地小，风速大。②海陆温差，空气对流，增大了海边的风速。
因此，远海海面和海岛的基本风压大于陆地平坦地区的基本风压，离海岸越远风压越大。应考虑修正系数，见P83表4-7。
6.我国基本风压分布特点
了解内容：见P84或附录2。