标题: 对于网壳恒、活荷载投影方式的疑问 [打印本页]
作者:
从零开始做 时间: 2012-7-28 11:25 标题: 对于网壳恒、活荷载投影方式的疑问
如题：为何恒荷载按照曲面展开面积计算，而活荷载按照水平投影面积计算？
希望各位赐教！
作者:
bjdtm2001 时间: 2023-2-16 17:07
同问。我感觉屋面活载按水平投影方向的面积计算可能与活载力的分解有关，但具体还不清楚。
作者:
bjdtm2001 时间: 2023-2-17 08:57
补充一下：屋面恒载按曲面展开面积计算应该是因为恒载主要是结构自重和装修自重等，它们的力的方向是垂直向下，且截取的一小片微元体是沿曲面长度方向的。
作者:
smomo 时间: 2023-3-11 22:35
这个也不是绝对的，看取值怎么来的，根据GB50009-2012，屋面活荷载、雪荷载规定值均为水平投影面上的荷载值；而像屋面恒荷载，核算的时候是按表面积算的，有坡度的时候自然应该按实际坡长计算。
各软件施加的方式也不一样，比如3d3s等是可选择作用方式的，而pkpm平面模块都是保守计算，即使活荷载也是按斜长导算的（近期版本的没有核对过）。
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作者:
bjdtm2001 时间: 2023-3-18 12:26
回复4#楼：
对于坡屋面，荷载规范要求屋面活载和雪荷载按屋面水平投影方向计算，这点是确定的。但对于屋面自重、或者风荷载等，应该是按坡度方向计算。至于覆土荷载和积水荷载等活荷载，规范没有明确，但个人认为应该也要按照屋面坡度方向计算。
1#楼楼主要问的问题是，为何屋面活载要按照投影方向计算，实际上是想从原理方面讨论规范该规定的研究背景，而不是照搬规范的规定。个人认为，似乎有点可能从力的分解角度来考虑？
欢迎继续探讨。谢谢！
作者:
smomo 时间: 2023-3-19 17:44
这个应该既与荷载来源有关、也与作用方式相关，比如雪荷载，他的来源是气象数据，气象数据取样就是平底的，所以施加的建筑表面上的取值依据也是水平投影的，相当于斜坡的情况下，按斜度方向是稀释的；一般屋面50kg活荷载的统计，自然也是按水平投影的统计来的；就是数据的取值方式与荷载的来源有关，至于对结构的作用方式，除了风荷载、水压等垂直于建筑表面作用，其余多数是一样的，即竖直向下。
作者:
bjdtm2001 时间: 2023-3-20 08:50
回复6#楼：
学习了。至于水平投影方向这个问题，我常拿楼梯斜板来类比：自重和装修等恒荷载按坡度方向计算，而活载按水平投影方向计算。之所以活载按水平投影方向，主要是由于楼梯的踏步面是水平的，把各踏步面拼起来就相当于梯段斜板在水平方向的投影。那么，对于屋面活载和屋面雪荷载的作用方式，是否也可以类比楼梯呢？
欢迎smono（北风）兄不吝赐教。
作者:
smomo 时间: 2023-3-22 08:12
雪荷载比较直观，就拿雪荷载来说，雪荷载实际上跟恒荷载作用是一样的（与屋面相对静止未达到滑动角的前提下），之所以用水平投影，还是来源于雪荷载统计，雪荷载统计是按水平投影统计来的，所以荷载值就要用水平投影（降雪是按水平投影均布的，它不会因为你有坡就给多降雪）。
如下图，恒荷载的导算，是用 B*m （设m为单位厚度重量）导算来的，所以要按坡长计算作用，即恒荷载总的作用为 B*m*L1，而雪荷载是按 h*m 导算来的，所以要用水平投影计算作用，其总的作用为 h*m*L，可以看出实际上两者的剖面积是一致的。
那么按上面的意思来说活荷载，就是其值大致还是按类似雪荷载 h 来统计来的，所以就用水平投影就够了。再说的直白点，就是恒荷载是我们自己统计的，基本上是用B*m来计算，而规范等给定的重力类荷载，都是按 h*m来提供的。
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作者:
bjdtm2001 时间: 2023-3-27 17:34
<b>smomo wrote:</b> <br />
雪荷载比较直观，就拿雪荷载来说，雪荷载实际上跟恒荷载作用是一样的（与屋面相对静止未达到滑动角的前提下），之所以用水平投影，还是来源于雪荷载统计，雪荷载统计是按水平投影统计来的，所以荷载值就要用水平投影（降雪是按水平投影均布的，它不会因为你有坡就给多降雪）。
如下图，恒荷载的导算，是用 B*m （设m为单位厚度重量）导算来的，所以要按坡长计算作用，即恒荷载总的作用为 B*m*L1，而雪荷载是按 h*m 导算来的，所以要用水平投影计算作用，其总的作用为 h*m*L，可以看出实际上两者的剖面积是一致的。
那么按上面的意思来说活荷载，就是其值大致还是按类似雪荷载 h 来统计来的，所以就用水平投影就够了。再说的直白点，就是恒荷载是我们自己统计的，基本上是用B*m来计算，而规范等给定的重力类荷载，都是按 h*m来提供的。
<br />
感谢前辈的指点。还想在请教几点：
对于这个斜坡的模型，假设倾角为α，其实前辈的观点可以概括为：如果用垂直坡度方向的厚度B，则对应取坡度方向的长度L1与之相乘；如果取重力方向的厚度h，则取L1的水平方向投影长度L与之相乘。实际上，类比楼梯的力学计算模型，有如下图所示的三角函数关系式。对于沿坡度方向的荷载（如恒载）来说，它对于屋面梁的作用可以分解为垂直坡度方向和沿坡度方向，前者产生弯矩和剪力，后者产生轴力，受弯构件更关心的是弯矩。
个人认为，h厚度的划分，究其本质是一种几何三角函数关系的转换，并不是真实的“积雪厚度”，积雪厚度还是应该按B来计算，然后按照力的分解来计算；当然，这是不考虑积雪分布系数的理想情况。
欢迎批评指正！
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作者:
cwsy 时间: 2023-3-27 20:59
雪荷载规定值均为水平投影面上的荷载值，总量不变，斜平面上的荷载值变小。
。
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http://okok.org/attachment.php?aid=156788
作者:
smomo 时间: 2023-3-27 21:38
基本雪压的数据来源就是h，不是B；就所比较的重力方向的均布荷载而言，他就是一个均布荷载，不管是恒载还是活载，对结构的作用方式没有区别。
作者:
bjdtm2001 时间: 2023-3-28 09:10
我后来又想了想，确实有楼上二位观点的体会。
1、沿坡度方向的均布荷载q1与沿水平投影方向的均布荷载q，两者之间可以转换的。假定坡度角为α，坡面水平投影跨度为L，斜坡面的长度为L1，则根据力的等效转换原理，合力的大小相等，则有q*L=q1*L1，故q=q1/cosα，q1=q*cosα，两者之间的转化就差一个cosα。荷载大小已知后，再进行构件内力（弯矩、剪力、轴力等）计算时，可统一按坡面方向计算，或统一按投影方向计算，只需确保对应的参数一致即可。具体的计算方法可参见以前楼梯斜梯段的恒、活载计算的讨论帖子：http://www.okok.org/viewthread.php?tid=339718&page=1#pid1338452
2、也就是说，规范给出的水平投影方向的均布荷载，可以根据三角函数关系转换成坡面方向的均布荷载，再按坡面长度（跨度）来计算内力；当然，也可以直接按水平投影方向的荷载和水平投影长度（跨度）进行计算，显然后者更方便些。因为在计算前并不知道屋面的实际坡度;规范为统一起见，就给出了水平投影方向的荷载值，此时，按水平投影跨度来计算就可以得到相应的内力。
3、需要说明的是，屋面活荷载和雪荷载可以按照上述2点的方法进行，但屋面积水荷载按这种方法似乎就不行，因为积水面的上表面是水平的，而下表面则沿坡度方向，根本就不是一个均布荷载。
以上，个人见解，不妥之处欢迎大家拍砖。
作者:
cwsy 时间: 2023-4-17 11:22
引申讨论：
(汽车)坡道活荷载：
规范没有明确坡道活荷载是否沿Z向投影面施加？
.
附件:
坡道活荷载.png (2023-4-17 11:22, 114.94 K) / 下载次数 0
http://okok.org/attachment.php?aid=156803
作者:
bjdtm2001 时间: 2023-4-17 13:55
请教楼上，具体是用什么软件计算？沿Z向导荷是怎么定义的？
个人理解，图1和图2是否差别在cosα，其中α为坡度角。图3的做法个人不太赞成，因为将结构旋转到水平方向，荷载的作用方向也会跟着改变，此时再沿Z向导荷似乎与原结构不相符？
作者:
cwsy 时间: 2023-4-19 10:13
这个是3d3s
.
附件:
汽车坡道荷载.png (2023-4-19 10:36, 92.6 K) / 下载次数 0
http://okok.org/attachment.php?aid=156813
作者:
bjdtm2001 时间: 2023-4-19 12:41
3d3s中的沿Z向导荷是否就是沿坡度方向垂直向下的均布荷载？而沿Z向投影面导荷是否就是沿水平投影面换算后的垂直向下均布荷载？后者相当于前者的均布荷载除以cosα。但根据#13楼的数据，算出来的弯矩反而比前者还小，有点奇怪。
作者:
cwsy 时间: 2023-4-19 16:10
3d3s中的沿Z向导荷是否就是沿坡度方向垂直向下的均布荷载？ 是的
而沿Z向投影面导荷是否就是沿水平投影面换算后的垂直向下均布荷载？ 是的
后者相当于前者的均布荷载除以cosα。 乘以cosα
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