浅谈民用建筑结构设计中荷载取值与组合

摘要：在当代的民用建筑结构当中，荷载以及材料的强度都将会达到一个相当高的数值，而荷载又是民用建筑结构设计中最基本的根据。因此，在结构设计的过程中，针对每一个环节来进行综合性分析已经成为必不可少的设计措施和方式。民用建筑建筑结构的设计必须要根据在民用建筑结构上可能会同时出现的各种荷载，并且按照能够正常使用的极限状态和承载能力极限状态分别来进行荷载组合，从而达到取出最不利效应组合来进行设计的目的。本文对民用建筑结构设计中荷载的分类、荷载的模型以及民用建筑结构设计中荷载取值与组合进行相关分析。

关键词：民用建筑 结构设计 荷载取值组合

中图分类号：TU24文献标识码： A

国内社会经济的快速增长带动着建筑领域的蓬勃发展，为了满足当今时代以及人们的要求，建筑领域在建设过程中都需要对建筑进行结构设计的相关测算。在测算的过程中，需要对建筑结构可能需要承受的各种荷载进行组合。

一、关于荷载的分类

作为一个不能确定的随机变量，荷载所规定的设计基准期是50年，在这段期间里，不仅荷载的量值在变化，同时，作用在结构上的时间持续性也会发生变化。因此，在荷载的规范中，我们可以将荷载进行以下分类：

1.按照时间变异分类。第一永久荷载。是指在设计的基准期里，永久荷载量值不会随着时间的变化而变化，就算是有变化，变化值也与平均值接近，这是可以被忽略的荷载，例如结构的预应力、自重、土压力等。第二可变荷载。是指在设计期内，量值会随着时间的变化而变化，并且变化与平均值相差很大，是不能被忽略的，例如风荷载、雪荷载、楼面活荷载、吊车荷载、屋面积灰荷载等。

第三偶然荷载。是指在设计期内，可能出现或是一旦出现，其量值大，并且持续的时间也比较短的荷载，例如地震、爆炸力以及撞击力等。

2.按照结构动力反应分类。第一静态荷载。是指对结构动力产生了可以忽略不计的荷载，例如结构自重和楼面活荷载等。第二动态荷载。是指对结构产生了不可忽略的加速度的荷载，例如地震、建筑的风荷载以及吊车荷载等。

二、关于民用建筑荷载的模型

1.在民用建筑结构中对荷载的计算模型一般分为两种，其一为针对随机变量的概率计算模型，其二为针对随机过程的概率计算模型。当外部荷载不随时间的变化而出现相应的变化时，其数值基本保持稳定，在对其进行计算的过程中，通常采用随机变量进行相关分析以及处理。当荷载随着时间的变化而出现相应的变化时，在对民用建筑结构的设计过程中，其在随着时间变化的同时，在不同的空间也会出现不同的变化，因而对其进行描述的过程中，通常采用随机过程的模型进行相应的分析和处理。

2.在对永久性荷载以及可变性荷载的分析处理模型进行确定之后，依据民用建筑结构设计方案的要求，把荷载进行等效的处理，在处理的过程中要保证荷载同建筑结构整体或者局部变化的程度相一致，其分析内容包括梁顶的弯曲程度、梁顶受到剪切力的情况、柱结构的内力或者外力等。根据不同条件所确定的荷载分布情况大体上较为相似，在个别方面存在一定的差异。在对永久性荷载进行分析的过程中，其描述模型一般有以下几部分构成: 相同建筑物中的荷载平均值、相同建筑物中的荷载统计方面不同的随机变量、同一建筑物中随楼层的变化而产生荷载的不同以及同一楼层中随楼层的变化而出现的荷载的变化。

三、关于民用建筑结构设计中的荷载取值

1.随着社会经济的发展，民用建筑建筑功能也变得日益复杂，对结构所需要的荷载计算也就有了更高的要求。因此，荷载取值的准确性在基础设计中的地位也逐渐凸显出来。对根据不同的承载力来确定荷载取值进行了全面的分析，并且还要结合施工的图纸在审查过程当中出现的错误做法，指出荷载取值应该注意的事项。建立荷载的概率模型，并确定其在设计过程中对统计参数的分析，这是如何确定荷载取值重要手段。统计参数主要是针对可变荷载而言，可变荷载是指除了永久性荷载之外的其他各种形式的荷载，它主要与时间相关。理论上，随机过程概率分布模型是我们确定荷载的主要手段，但是就目前来说，我们对各类荷载随机过程的性质和样本函数知之甚少，方便起见，我们通常采用极值统计法或者是平稳二项随机过程概率模型来描述。

2.在荷载取值中，需要计算出每个房间单位面积的家具重量、人员重量以及单位面积临时堆放物品的重量，然后再根据持久性活荷载和临时性活荷载的不同要求来进行组合，最后得出每个房间的持久性活荷载单位面积的重量和临时性活荷载单位面积的重量。根据所得到的房间单位面积重量，我们可以按照不同的功能将房间进行合理的分类，并对每种类型的房间进行分析，画出房间直方图，根据直方图来做分布假设，对假设的分布再进行检验，最后能够得出每种情况下荷载的统计参数和标准值。

四、关于民用建筑荷载效应组合

1.荷载组合的依据。民用建筑结构设计中应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应） 组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。

2.按承载能力极限状态设计计算。承载能力极限状态设计的内容有：结构构件应进行承载力（包括失稳）计算；直接承受重复荷载的的构件应进行疲劳验算；有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算；结构的倾覆、滑移、漂浮验算。上述计算内容的荷载分项系数应按相关的结构设计规范采用。例如：砌体结构验算整体稳定时，起有利作用的只取永久荷载效应计算，且该分项系数取1.0，起不利作用的荷载效应按荷载的基本组合取值计算。进行地基基础的稳定性验算时，按承载能力极限状态下的基本组合计算，但分项系数取1.0。

3.按承载能力极限状态设计分为地震设计状况，非地震设计状况。均应按荷载效应的基本组合或偶然组合值中取最不利值确定。表达式为：y0S≤R，y0―结构重要性系数。第一对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件不应小于1.1；第二对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件不应小于1.0；第三对安全等级为三级或设计使用年限为5年及以下的结构构件不应小于0.9。第四在抗震设计中，重要性系数取1.0：S―荷载效应组合的设计值，R―结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑设计规范的规定确定。

随着社会发展，人们在生活中对各种居住条件要求日益提高，各种民用建筑结构方式和装修技术措施都影响着荷载指标和人类的审美观点。荷载取值是民用建筑结构设计必须考虑的一个重要指标，荷载取值的是否合理是影响民用建筑结构安全和建筑设计价值的关键。因此，建筑结构设计中的荷载取值是关系到国计民生的一件大事。

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