SIMETRIUM .COM q = p · a · kN/m
系列 · 制图与 CAD
ZH|36 种语言
每平方米
雪、人、家具和水都压在面积上。规范给出它们的单位是 kN/m² ——也就是千帕。
每米梁上
梁承担一条宽度等于梁间距的楼板。每米梁上承受 p · a,这已经是 kN/m.
台面上是四根檩条上的屋面剖面。雪均匀地落在面积上,然后宽度等于檩条间距的一条汇集到一根檩条上。载荷 2.0 kN/m² 在 3 m 宽的条带上变成 6.0 kN/m.
量的档案 · 制图与 CAD · 材料力学

分布荷载

q, kN/m · p, kN/m² · q = p · a · SP 20.13330 · EN 1991-1

雪落在仓库屋面上:按计算 2.1 kN/m²,另有 0.5 是屋面自重。这是每平方米的载荷。20P 槽钢檩条承担宽 1.5 m 的一条屋面——即到相邻檩条的距离。每米檩条承受 2.6 × 1.5 = 3.9 kN,再加上自重:q = 4.08 kN/m。如果把 2.6 当作 kN/m 代入挠度公式,檩条在纸面上挠曲 15 mm,而实际是 22 mm,允许值为 24。

分布载荷是沿长度或面积分摊开的力。作用在楼板上用 kN/m²,作用在梁上用 kN/m。换算只有一种:乘以受荷宽度,也就是梁间距。楼板和面层从面积上汇集载荷,梁从条带上汇集,柱从受荷面积上汇集。如果不写单位,这个乘法里的错误在单位上是看不出来的:2.6 和 3.9 都只是“载荷”而已。

记号q——线载荷,kN/m;p、g、s——面载荷,kN/m² = kPa
关系q = p · a,其中 a 为梁的受荷宽度,m;1 kN/m = 1 N/mm
参考数值1 kN/m² ≈ 102 kgf/m² · 一米水深——9.81 kN/m² · 住宅 1.5 · III 区雪 1.5
简支梁M = qL²/8, R = qL/2, f = 5qL⁴/384EI
悬臂梁M = qL²/2, R = qL, f = qL⁴/8EI
在哪里载荷汇集,梁和檩条计算,KM 和 KZh 图纸(钢结构与钢筋混凝土)上的载荷简图
去看梁的加载 AutoCAD 提示
01 · 定义

面积、条带、梁

载荷自上而下汇集。雪、人和设备以 kN/m² 压在楼板上。面层把载荷传给梁,每根梁分得一条条带,宽度到它与相邻梁之间跨距的中线。如果梁间距为 3 m,条带宽就是 3 m,每平方米变成每米梁上 3 kN。由此得 q = p · a:面载荷乘以受荷宽度。

接下来,线载荷决定梁的一切。弯矩随跨度的平方增长,挠度随四次方增长。所以把梁间距拉大一半,等于把雪加大一半;而把跨度加长一半,挠度就增大到五倍。从单位上一眼就能看出:kN/m² · m = kN/m,kN/m · m² = kN·m。

p——可变面载荷 · g——永久面载荷 · a——受荷宽度 · g_b——梁自重 · L——跨度 · E、I——弹性模量与惯性矩
互动 · 从面积到梁

同一条带上的七种载荷

每一行是一种面载荷。条带表示梁在选定受荷宽度下得到的载荷,右侧数字以 kN/m 计。左侧是原始的 kN/m²。

梁间距

互动 · 楼板、受荷条带、梁与挠度计

五种结构,一条条带,一个挠度

主要操作是“开始加载”按钮。先是载荷落到楼板上——雪、人群、托盘或水——传感器以 kN/m² 显示它。接着突出一根梁的受荷条带,宽度等于梁间距,条带上的载荷汇集成一条线:q = p · a。然后画面转到梁本身:线载荷箭头、弯矩图、支座反力,以及跨中的挠度计。最后一步是强度和挠度验算。场景下方选择结构——仓库屋面、阳台、仓库、人行桥或泳池——以及梁间距。“kN/m² 当作 kN/m”按钮显示忘了乘以间距的计算。

左:面板——面载荷、间距、线载荷、弯矩、应力和挠度右:载荷传感器、挠度计、载荷的两种写法
主要操作
拖动0.0 s
结构
梁间距
作用于面积
—
—
作用于梁
—
—
挠度
—
—
判定
—
—

—

线载荷与梁间距
q = (p + g) · a + g_b 对比梁的承载能力
直线为不同间距下梁上的载荷。虚线为按强度和按挠度的极限 q。圆点为选定的间距。
五根梁的利用率
占极限的比例,取两项验算中较不利者
紫色——按 q = p · a 计算,浅色——同样的计算但没有乘以间距。横线——100 %。
加载过程
面载荷,以及挠度占允许值的比例
青绿线——载荷逐步增加。橙线——挠度随之线性增长:材料处于弹性工作。
02 · 换算
面载荷与受荷宽度,m
每米梁上

旧规范和手册用 kgf/m² 表示载荷:150 kgf/m² 即 1.47 kN/m²,几乎正好 1.5。粗估时 1 kN/m² ≈ 100 kgf/m²,误差 2 %。

美国规范用 psf,即磅每平方英尺:住宅 40 psf 即 1.92 kN/m²。线载荷用 plf 或 klf:1 klf = 14.6 kN/m。

负载kN/m²kgf/m²3 m 条带上的 kN/m来源
03 · 数量级
从微风到基础底面的面载荷,对数刻度

04 · 测量仪器
50 cm² 圆筒 · 秤
称重式雪量计
把已知面积的圆筒压入雪中直到地面,取出试样称重。质量除以面积,就是雪的含水量,也直接就是以 kN/m² 计的雪载荷。
支座下的压力盒 · R = qL/2
支座测力传感器
压力盒置于梁和支座之间,测量反力。两个反力之和就是梁上的全部载荷;除以跨度得到平均线载荷 q。
0.01 mm
挠度计
一根钢丝从梁的跨中引到固定支架上的仪表,指针显示下沉量,精确到百分之一毫米。楼板做静载试验时使用。
1428加载前后读数
水准仪和标尺
标尺立在跨中和支座处,在加载前和加载下各读一次数。差值就是挠度,与 L/250 或规范的其他允许值比较。
05 · 书写规则
正确
p = 2.0 kN/m² 作用于楼板,q = 6.0 kN/m 作用于梁
简图上:箭头上方标 q = 6.0 kN/m,跨度 L = 6 m
载荷汇集表中:标准值、系数 γf、设计值
永久载荷和可变载荷——分行列出
受荷宽度 a——在平面图上标尺寸
错误
“载荷 2.0”不带单位——分不清是面载荷还是梁上的载荷
把 kN/m² 代入梁的挠度公式
写“kg/m”而不是 kgf/m——质量代替了力
边梁的受荷宽度按轴线取,少了半个间距
各项标准值直接相加,不乘分项系数 γf
系列 · 制图与 CAD
每页配套的案头提示
AutoCAD · 载荷简图
命令:
分布载荷SP 20.13330 · EN 1991-1
阶段
p
q
У
2.0
6.0
SIMETRIUM · “制图与 CAD”系列2.0 kN/m² × 3 m = 6.0 kN/m
06 · 相邻单位
07 · 历史部分
楼板平面图
a
受荷条带
计量学札记

面载荷几乎从不直接测量。雪靠取样称重,人和家具的载荷取自规范中的统计:在使用年限内被超过的概率很小的值。因此标准载荷是一种约定,而载荷分项系数 γf 再为不确定性加上储备。

结构如何承载,可以通过试验检验:对楼板分级施加试验载荷——沙袋、薄膜水池中的水、混凝土块——每一级都测量挠度。如果挠度线性增长、卸载后又能恢复,说明材料处于弹性工作,计算得到证实。

qL²/8
弯矩图
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基础 · 7 个单位

国际单位制的七个基本单位

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