浅谈建筑结构荷载设计注意事项

摘要：本文结合实际经验，分析了结构荷载设计常出现的问题原因，并提出了解决措施。

关键词：建筑结构；荷载设计；问题；解决措施

Abstract: We analyze the questions and reasons that the structural load design often appears, and propose the solution measure, with the author’s practical experience.

Key words: building structure; load; problem; solving measures

中图分类号：TU3文献标识码： A文章编号：2095-210（2012）

当整个结构或结构的一部分进入某一特定状态，而不能满足设计规定的某种功能要求时，则称此特定状态为结构对该功能的极限状态。结构的极限状态往往以结构的某种荷载效应，如内力、应力、变形等超过规定的标志值为依据。根据设计中要考虑的结构功能，结构的极限状态在原则上可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。对承载能力极限状态，一般是以结构内力超过其承载能力为依据；对正常使用极限状态，一般以结构的变形、裂缝超过设计允许的限值为依据。有时在设计中也经常采用结构的应力控制保证结构满足正常使用的要求。本文针对建筑结构荷载设计中常见的问题进行了分析，并提出了解决措施。

1 什么是荷载及其重要性分析

1.1 建筑工程设计以及与荷载的关系

建筑工程中经常会提及到的名词最常见的就是荷载与作用。对于实际的工程设计来说 ，荷载和作用一般来说并不影响作用效应计算和结构的本身 ，主要就是一个概念的问题 ，在我们国家 ，一般的情况下 ，荷载指的是直接的作用 ，而作用有的时候指的就是间接作用和直接作用 ，但是在国际上 ，还是有不少的国家对作用和荷载没有明确严格的区分。

现在的建筑工程的建造有几个主要的环节 ，是策划、设计、施工。最主要的环节之一有设计 ，设计包括有结构的设计以及功能的设计。决定采用怎么样的形势的骨架将其支撑起来 ，怎么样来抵御和传递作用力 ，有那种材料制造 ，每个部分的尺寸优势怎么样的等等这些都是结构的设计。功能的设计主要是实现工程建造的用途以及建造的目的是什么。工程的结构设计是要再工程的结构的适用性与外形美观、可靠性与经济之间 ，选择出一种非常合理的一种平衡。使得我们建造的结构可以让预定的各项功能得到满意。工程结构里面所提到的可靠性 ，指的就是适用性、安全性以及耐久性 ，这些可以统一称之为可靠性。如果用工程的结构的可靠性用概率来度量的时候 ，就称作是可靠度了。

1.2荷载的分类

第一是按着时间的变化来分类的 ，一共是分了 3 个类别 ，其中有永久的作用 ，偶然的作用 ，可变的作用 ，永久的作用在设计的基准期之内量的值是不随着时间的变化的 ，或者说与平均值相比较而言基本就是没有什么变化 ，所以可以忽略不计的。因此 ，永久荷载的统计时间参数跟规律是没有关系的。

它的随机性主要表现在空间位置的变异上面 ，比如说土压力、水位不变的水的水压力、预加压力、结构自重、地基变形、钢材的焊接变形、混凝土收缩等等都是属于永久作用的。偶然作用是在设计的基准期之内不一定会出现的 ，但是 ，如果说出现了 ，它的量值是很大的 ，再就是持续的时间非常的短。比如说龙卷风、撞击力、爆炸力等等都可以认为是偶然的作用。

可变的作用在设计的基准期之内量的值是随着时间在变化的 ，而且它的变化和平均值相比不可以忽略。与时间参数有关系的就是可变作用的统计规律。又比如说雪荷载、波浪荷载、水位的变化的水压力、风荷载、人群荷载、房屋建造当中的楼面活荷载、路面桥梁结构上面的车辆荷载、积累的灰尘的荷载等等 ，这些都是属于可变的作用的。第二是按着结构的动力反应分类的 ，主要是由两大类 ，一个是静态作用 ，另一个是动态作用 ，静态作用对结构或者构件不产生加速度的 ，也可以说是产生的加速度基本忽略不计 ，比如说房屋的楼面活荷载等等。动态作用使得结构或者构件产生的加速度是不能够忽略不计的荷载。比如说地震、设备震动、行驶通过桥梁的车

2 结构荷载设计中常见错误的原因及解决措施

2.1 荷载代表值

2.1.1 原因分析

荷载有四种代表值：标准值、组合值、频遇值、准永久值。其中荷载标准值是荷载的基本代表值，而其他代表值都可在标准值的基础上乘以相应的系数得到。荷载可根据不同的设计要求，规定不同的设计要求，以便能更确切地反映它在设计中的特点。由于荷载本身的随机性，因而在试用期间的最大荷载也是个随机变量，原则上可用统计分布来描述。荷载标准值由设计基准期最大荷载概率分布的某个分位值来确定，设计基准期统一规定为50年。但并非所有荷载都能取得充分资料，因而，应从实际出发，根据已有的工程经验通过判断协议一个公称值作为代表值。

2.1.2 解决措施

根据文献可采取下列解决措施，对不同荷载采用不同代表值。 如表1所示：当有足够设计经验时，可取协议的百分位作为荷载的代表值。

表1

2.2荷载分项系数

2.2.1原因分析

根据文献将荷载分成两类：永久荷载、可变荷载，分项系数为γG和γQ，这两个分项系数在荷载标准值已知的情况下，按极限状态设计表达式设计各类结构构件的可靠指标，与规定的目标可靠指标之间，在总体上误差最小为原则，经优选得到。考虑有局限性，从经济上考虑当标准值大于4kN/的工业露面活荷载取γG=1.3。

2.2.2解决措施

文献中对基本组合荷载分项系数的规定，对永久荷载的分项系数：当其效应对结构有利时由永久荷载效应控制的组合，应取1.35，由可变荷载控制的组合取1.2；当其效应对结构不利时一般情况取1.0，对结构的滑移、倾覆或漂浮验算取0.9。对可变荷载的分项系数：一般取1.4，对标准值大于4kN/的工业楼面结构的活荷载取1.3。

2.3 荷载组合最不利值确定

2.3.1原因分析

对所考虑的极限状态，在确定其荷载效应时，应对所有可能同时出现的各荷载作用加以组合，求出总效应。考虑荷载同时出现的几率很小，因此应从所有可能组合中取最不利的一组作为该极限状态的设计依据。

2.3.2解决措施

具体组合公式见文献中3.2.3条，但应注意SQ1K的确定，当无法判断时，应依次以各SQiK作为SQ1K，选其中最不利的荷载效应作为设计依据。还应注意当结构的自重占主要时，应适当提高构件的重要性系数。

3 结语

通过收集各种资料及多年经验总结了结构荷载设计常见问题原因及解决措施，通过在设计工作中的应用，证明了其实用性，取得了满意的效果，希望对广大同行有借鉴作用。随着经济的发展，规范的再次修订，荷载设计出现的问题处理方法会更合理。

参考文献:

［1］中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002.

［2］中华人民共和国国家标准.建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]中国土木工程学会.中国土木工程指南[M].2版.北京：科

学出版社，2000.

[4]张新培.建筑结构可靠度分析与设计[M].北京：科学出版社，2001.

[5]中华人民共和国国家标准.建筑结构设计术语和符号标准

(GB 50009-2001).