淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)荷載取值

1、<p>　　淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)荷載取值</p><p>　　【摘 要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化水平的日益提高，人民的物質(zhì)生活和精神生活都達(dá)到了一個(gè)新的層次，這對(duì)于住房條件的要求也不斷提升，其中以住房的安全最為主要。而荷載取值是影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵，是建筑設(shè)計(jì)中必須要考慮的重要指標(biāo)。因此我們可以說(shuō)，荷載取值不僅關(guān)乎人民的生命財(cái)產(chǎn)安全更是影響國(guó)計(jì)民生的大事。本文將通過(guò)介紹荷載的分類和當(dāng)

2、前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載取值，對(duì)如何在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中確定荷載取值問(wèn)題展開(kāi)討論。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】荷載取值；結(jié)構(gòu)分析 </p><p>　　在當(dāng)代的建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，荷載以及材料的強(qiáng)度都將會(huì)達(dá)到一個(gè)相當(dāng)高的數(shù)值，而荷載又是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最基本的根據(jù)。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，針對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行綜合性分析已經(jīng)成為必不可少的設(shè)計(jì)措施和方式。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須要考慮到同時(shí)作用在建筑物上

3、的荷載，之后按照可以正常使用的極限值來(lái)進(jìn)行荷載的組合，以期能夠達(dá)到得出最不利效應(yīng)組合從而進(jìn)行設(shè)計(jì)的目的。 </p><p>　　一、建筑結(jié)構(gòu)的分析 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)的作用可以分為直接作用和間接作用。 </p><p>　　施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或是分布力，我們稱之為直接作用。例如建筑設(shè)備和機(jī)構(gòu)的自重，以及樓面活荷載等作用所引起的效應(yīng)。而引起結(jié)構(gòu)外加變形或

4、者約束變形的作用，我們則稱之為間接作用。例如混凝土收縮、溫度變化、地基的地震或是變形等等，這一類作用所引起的效應(yīng)是相當(dāng)復(fù)雜的。 </p><p>　　事實(shí)上，我們很難計(jì)算出作用在建筑物上的荷載到底有多大，即使是有相當(dāng)完整并且全面的資料，我們也很難準(zhǔn)確的估計(jì)出荷載的大小。想要著手設(shè)計(jì)，就必須做出合理的假設(shè)來(lái)避免造成嚴(yán)重的誤差。建筑結(jié)構(gòu)一定要以最適合的要求和性能對(duì)各種荷載和外力做出反應(yīng)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還要根

5、據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求而采用不同的荷載數(shù)值，我們將其稱作荷載代表值，它包括荷載的組合值、標(biāo)準(zhǔn)值和準(zhǔn)永久值。 </p><p><b>　　二、荷載的分類 </b></p><p>　　作為一個(gè)不能確定的隨機(jī)變量，荷載所規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)間為50年，在這一過(guò)程中，荷載的數(shù)量值會(huì)隨著時(shí)間的變化而改變，與此同時(shí)，時(shí)間持續(xù)性也會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，那么，在荷載取值的規(guī)定中，

6、我們可以將荷載進(jìn)行以下分類： </p><p>　?。ㄒ唬┌凑諘r(shí)間變異分類 </p><p>　　1.所謂永久荷載，即于設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期內(nèi)，其永久荷載量值并未出現(xiàn)由時(shí)間變化而引發(fā)變化的情況，即便發(fā)生變化，變化值也與平均值接近，這種荷載是可以被忽略的，如結(jié)構(gòu)的自重、預(yù)應(yīng)力、土壓力等。 </p><p>　　2.所謂可變荷載，即在設(shè)計(jì)期內(nèi)，量值會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，并且變

7、化與平均值相差很大，是不能被忽略的，例如風(fēng)荷載、雪荷載、樓面活荷載、吊車荷載、屋面積灰荷載等。 </p><p>　　3.所謂偶然荷載，即在設(shè)計(jì)期內(nèi)，可能會(huì)出現(xiàn)的量值大、持續(xù)的時(shí)間較短的荷載，比方說(shuō)地震、爆炸和撞擊力等。 </p><p>　?。ǘ┮勒战Y(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)來(lái)分類 </p><p>　　1.所謂靜態(tài)荷載，即對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的可以忽略不計(jì)的荷載，例如結(jié)構(gòu)自重和樓面活

8、荷載等。 </p><p>　　2.所謂動(dòng)態(tài)荷載，即對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不可忽略的荷載，比方說(shuō)地震、高層建筑的風(fēng)荷載以及吊車荷載等。 </p><p>　　三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載取值 </p><p>　　根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50009—2012）的規(guī)定，對(duì)根據(jù)不同的承載力來(lái)確定荷載取值進(jìn)行了全面的分析，并且還要結(jié)合施工的圖紙?jiān)趯彶檫^(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤做法，指出

9、荷載取值應(yīng)該注意的事項(xiàng)。建立荷載的概率模型，并確定其在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的分析，這是如何確定荷載取值重要手段。統(tǒng)計(jì)參數(shù)主要是針對(duì)可變荷載而言，可變荷載是指除了永久性荷載之外的其他各種形式的荷載，它主要與時(shí)間相關(guān)。理論上，隨機(jī)過(guò)程概率分布模型是我們確定荷載的主要手段，但是就目前來(lái)說(shuō)，我們對(duì)各類荷載隨機(jī)過(guò)程的性質(zhì)和樣本函數(shù)知之甚少，方便起見(jiàn)，我們通常采用極值統(tǒng)計(jì)法或者是平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過(guò)程概率模型來(lái)描述。 </p><p&

10、gt;　　在荷載取值中，需要計(jì)算出每個(gè)房間單位面積的家具重量、人員重量以及單位面積臨時(shí)堆放物品的重量，然后再根據(jù)持久性活荷載和臨時(shí)性活荷載的不同要求來(lái)進(jìn)行組合，最后得出每個(gè)房間的持久性活荷載單位面積的重量和臨時(shí)性活荷載單位面積的重量。根據(jù)所得到的房間單位面積重量，我們可以按照不同的功能將房間進(jìn)行合理的分類，并對(duì)每種類型的房間進(jìn)行分析，畫(huà)出房間直方圖，根據(jù)直方圖來(lái)做分布假設(shè)，對(duì)假設(shè)的分布再進(jìn)行檢驗(yàn)，最后能夠得出每種情況下荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和標(biāo)

11、準(zhǔn)值。實(shí)際工作進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，我們應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： </p><p>　　1）第 5.1.1條中汽車通道及客車停車庫(kù)荷載，它是直接作用在樓面上的等效荷載，僅可用于樓面板設(shè)計(jì)計(jì)算，用于樓面梁、柱、墻及基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)應(yīng)按第5.1.2條要求折減。對(duì)于雙向板樓蓋和無(wú)梁樓蓋其板跨在不小6mx6m或者單項(xiàng)樓蓋（板跨不小于2米）和雙向樓蓋（板跨不小于3米x3米）時(shí)，時(shí)才可以按規(guī)范取值。當(dāng)不滿足規(guī)范的規(guī)定時(shí)，應(yīng)將車輪的局部荷載按結(jié)構(gòu)

12、效應(yīng)的等效原則，換算為等效均布荷載，不可以直接取用規(guī)范數(shù)值（當(dāng)板跨與規(guī)范限定數(shù)值差別不大時(shí)，當(dāng)進(jìn)行近似計(jì)算時(shí)也可取規(guī)范數(shù)值）。用PKPM計(jì)算基礎(chǔ)時(shí)，同樣按規(guī)范的規(guī)定對(duì)等效荷載進(jìn)行折減。 </p><p>　　2）對(duì)于消防車荷載，由于荷載標(biāo)準(zhǔn)值很大，但出現(xiàn)概率很小，作用時(shí)間短。在墻柱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)允許作較大的折減。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）5.1.3中規(guī)定設(shè)計(jì)墻柱時(shí)消防車荷載可按實(shí)際情況考慮；設(shè)計(jì)基

13、礎(chǔ)時(shí)可不考慮消防車荷載。 </p><p>　　3）活荷載的折減與荷載類型、從屬面積和構(gòu)件類型有關(guān)。承擔(dān)的面積越大，其活荷載同時(shí)出現(xiàn)的概率就越小，一般說(shuō)來(lái)次梁的從屬面積較小而主梁的從屬面積較大，且傳力途徑一般為板到次梁再到主梁。所以主梁的折減系數(shù)比次梁小。目前我們所用的大部分程序（如PKPM），沒(méi)有對(duì)活荷載分類的功能，也就不可能按規(guī)范要求折減。規(guī)范的本條要求原則上只適合于手算。當(dāng)程序取用表5.1.2的活荷載折減系

14、數(shù)時(shí)，應(yīng)特別注意裙房與主樓整體計(jì)算的高層建筑，避免裙房部分按主樓的層數(shù)取用相應(yīng)的折減系數(shù)，同時(shí)應(yīng)注意計(jì)算樓層與實(shí)際樓層的區(qū)別，特別是計(jì)算樓層與實(shí)際樓層層數(shù)相差較多時(shí)（如錯(cuò)層結(jié)構(gòu)等）。 </p><p><b>　　總結(jié)： </b></p><p>　　因此，建筑結(jié)構(gòu)中的荷載取值問(wèn)題變得越來(lái)越重要，它是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中必須考慮的重要指標(biāo)，如果荷載取值不當(dāng)，將會(huì)造成嚴(yán)重的

15、后果。如何提高荷載標(biāo)準(zhǔn)成為結(jié)構(gòu)安全研究的重要形式。荷載取值是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的基礎(chǔ)，對(duì)于 各種形式的荷載取值都要按照各自的荷載組合來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中理清概念，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行荷載取值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50009 —2012） </p>