建筑结构设计中荷载值的确定探究

摘要：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。本文主要对建筑结构设计中荷载值的确定进行了分析探讨。

关键词：建筑工程；结构设计；荷载值

中图分类号：TU198文献标识码： A

引言

随着国内社会经济出现的大跨步的飞跃，人们的生活水平大幅提升，建筑结构的质量问题成为社会各界日益关注的焦点话题。然而现今的国内建筑领域，其建筑结构的安全使用性能、稳定性能等方面同发达国家仍然存在着较大的差距，在建筑结构设计中对荷载取值的确定问题方面略显不足，因此在今后的建筑结构设计工作中，加强荷载值的分析方法以及确定方法的研究力度，对实现建筑领域的可持续发展有着重要的作用。

一、建筑结构荷载的定义

在建筑结构在实际施工的过程当中以及在建筑完成交付使用之后，建筑受到外部环境的作用力被命名为荷载，其中能够引起建筑结构出现一定的内部作用力而使得建筑结构产生一定程度变形作用也包含在荷载的范围之内，例如钢筋之间焊接位置的变形、地基出现的变形情况、外部环境温度的变化、混凝土由于凝固产生的变形以及自然灾害等。从事建筑结构的设计工作者在对建筑结构进行相关设计作业的过程中，对建筑可能受到的外部作用力进行测算工作，选取其中对建筑结构影响相对较大的取值当中设计依据。当荷载值得到最终确认之后，依据其对建筑结构的影响程度来计算建筑结构内部所产生的内力以及相应的变形程度，此后再对建筑结构进行最终的设计工作。换而言之，建筑结构中的各个组件都有其所能承受的最大作用力，当其外部的作用力超过建筑结构所能承载的极限时，建筑结构就会出新一定程度的破坏，较轻程度的破坏会使得建筑结构出现轻微变形，其使用年限会出现一定程度的缩短，当破坏程度较为严重时，则会使得建筑结构出现较大的裂缝甚至出现坍塌的情况，对人们的生命安全有着极大的威胁。因此，建筑结构设计的从业人员要对其荷载值进行充分的确定，保证建筑结构的整体性以及抵抗外力的能力，最大限度的减小其变形程度。

二、荷载的分类

1、结构动力反应

结构动力反应大致分为两大部分：第一部分，静态荷载，指建筑结构或者构件产生的加速度非常的小，或者说加速度几乎忽略不计，比如建筑结构的自重、建筑物露面的活荷载等；第二部分，动态荷载，指建筑物结构或者构件产生的加速度非常大，造成的影响是非常大的的，比如作用在高层建筑物的风荷载、地震产生的荷载、吊车造成的荷载等。

2、时间变异

按照时间变异大致可以分成三部分：第一部分，偶然荷载，在建筑结构设计的期间，有可能或者真的出现的，引起的量值非常大，并且连续时间非常短的荷载，例如地震作用、爆炸力、撞击力等；第二部分，永久荷载，在建筑结构设计的期间，所产生的荷载值是不随着时间的变化而变化的，这样的永久性荷载如果真的有变化，那么它的变化值与平均值的比值几乎可以忽略不计，这就是永久性荷载，比如：建筑结构的自重、土压力以及预应力等；第三部分，可变荷载，在建筑结构设计的期间，荷载值的变化随着时间的变化而变化的，而且所产生的变化值与平均值的比值是必须计算的荷载，比如建筑露面的活荷载、建筑物屋面积灰的荷载、冬季积雪的荷载等。

三、荷载的模型

在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。

在对永久性变化荷载以及可变性荷载的分析处理模型进行确定之后，依据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，其分析内容包括顶梁的弯曲程度、顶梁受到剪切力的情况、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。然而如果采用按照不同的情况对荷载进行分布，再将实际荷载进行相关计算之后，进行分析和处理，则该工作过程相对较为复杂，其任务量相对较大。根据相关的研究结果显示，当运用方差对荷载进行分析和处理的结果同常用的分析和处理的结果之间存在着较大的差异。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、同一建筑物中岁楼层的变化而产生荷载的不同以及同一楼层中随位置的变化而出现的荷载的变化。

四、荷载值的确定

1、非地震设计状态下的荷载值

作用效应一般分为基本效应和偶然效应，建筑物依照着承受力的程度进行相应的设计时，一般考虑的都是基本效应，并且在需要的时候应考虑偶然效应。对于作用效应的基本组合，它的荷载效应值应当由可变性荷载效应控制和永久性荷载效应控制来确定在两个组合中的值，而且必须要取最不利的数值。荷载效应的荷载一般分为永久性荷载和可变性荷载做为荷载组合的，尤其是可变性荷载因素还不止一个，与此同时，可变性荷载对建筑结构的影响也各不相同，对此应必须考虑两个或者更多的可变性荷载可能同时发生的概率，所以，在引出荷载组合值系数时，对标准的值要进行折减。

2、正常使用极限情况下的设计计算

2.1根据设计要求，采取相应的荷载标准确定荷载值

在进行荷载值确定的时候，要根据当时的设计要求，选取相应的荷载标准组合。比如：频遇组合或者准永久性组合，在进行设计时都要按照规定的表达式进行设计。在正常使用的极限情况下设计，其主要针对建筑构件的抗裂度或者裂缝宽度和建筑变形之间进行相应的验算。在危害的程度上分析考虑，其实并没有在承载力下引起的建筑结构破坏导致的损失大，因此，在设计的时候就要相应的降低对可靠度要求，在设计的时候就只采用荷载的标准值，对于分项系数暂时不用考虑，更不用考虑建筑结构的重要性系数，避免不必要的损失。

2.2正常使用极限状态计算

对于容易产生裂缝的建筑构件，对其进行受力裂缝宽度的验算；对于不容易产生裂缝的建筑构件，对其钢筋混凝土的拉应力进行相应的验算；对于要控制的变形建筑构件，对其进行相应的变形验算。在正常使用极限情况下，要根据相关的建筑结构设计规范、不同的设计来采取频遇组合、永久组合以及变准组合；依照荷载的准永久组合分析，必须要考虑到对其在长期作用下的影响相应的计算；对于基础抗裂度的验算时，荷载的取值要用标准组合；对于建筑的地基基础计算的时候，考虑到地基变形验算产生的荷载，要采取准永久性组合。

结束语

随着国内社会经济出现的大跨步的飞跃，人们的生活水平大幅提升，建筑结构的质量问题成为社会各界日益关注的焦点话题。然而现今的国内建筑领域，其建筑结构的安全使用性能、稳定性能等方面同发达国家仍然存在着较大的差距，在建筑结构设计中对荷载取值的确定问题方面略显不足，因此在今后的建筑结构设计工作中，加强荷载值的分析方法以及确定方法的研究力度，对实现建筑领域的可持续发展有着重要的作用。

参考文献

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