【摘 要】作用或荷載按隨時(shí)間的變異分類，是對(duì)荷載的基本分類。它直接關(guān)系到概率模型的選擇，而且按各類極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)所采用的代表值與其出現(xiàn)的持續(xù)時(shí)間長短有關(guān)。國家標(biāo)準(zhǔn)將荷載分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載三類。
【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)；荷載；分類
使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)的各種原因稱為作用。直接施加在建筑結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力為直接作用，引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因(如地基變形、混凝土收縮、焊接變形、溫度變化或地震等)為間接作用。通常將直接作用稱為荷載，間接作用稱為××作用(如地震作用)。荷載可按隨時(shí)間、空間的變異和結(jié)構(gòu)反應(yīng)特點(diǎn)來分類。
1 按隨時(shí)間的變異分類
1.1 永久荷載
永久荷載是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。
永久荷載的特點(diǎn)是其統(tǒng)計(jì)規(guī)律與時(shí)間參數(shù)無關(guān)，可采用隨機(jī)變量概率模型來描述。例如結(jié)構(gòu)自重(材料自身重量產(chǎn)生的荷載――重力)，其量值在整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)基本保持不變或單調(diào)變化而趨于限值，其隨機(jī)性只是表現(xiàn)在空間位置的變異上。結(jié)構(gòu)自重習(xí)慣上稱為恒荷載，簡稱恒載。
結(jié)構(gòu)上的永久荷載除結(jié)構(gòu)自重外，還包括土壓力、預(yù)應(yīng)力等。當(dāng)水位不變時(shí)，水壓力按永久荷載考慮。
1.2 可變荷載
可變荷載是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可以忽略不計(jì)的荷載。
可變荷載的特點(diǎn)是其統(tǒng)計(jì)規(guī)律與時(shí)間參數(shù)有關(guān)，必須采用隨機(jī)過程概率模型來描述。
建筑結(jié)構(gòu)上的可變荷載有樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。水位變化時(shí)，水壓力按可變荷載考慮。
1.3 偶然荷載
偶然荷載是指在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。偶然荷載的特點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)量值很大、持續(xù)時(shí)間很短。建筑結(jié)構(gòu)上的偶然荷載包括爆炸力、撞擊力。罕遇地震(千年一遇的大震)是間接作用，只能稱為偶然作用，而不是偶然荷載。
2 按空間位置的變異分類
荷載按空間位置的變異分類，是由于進(jìn)行荷載效應(yīng)組合時(shí)，必須考慮荷載在空間的位置及其所占面積大小。根據(jù)空間位置變異，荷載可分為固定荷載和自由荷載兩類。
2.1 固定荷載
固定荷載是指在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的荷載。其特點(diǎn)是荷載出現(xiàn)的空間位置固定不變，但其量值可能具有隨機(jī)性。例如樓面上固定的設(shè)備荷載、屋面上的水箱重力等，都屬于固定荷載。
2.2 自由荷載
自由荷載是指在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意分布的荷載。其特點(diǎn)是可以在結(jié)構(gòu)一定的空間上任意分布，出現(xiàn)的位置和量值都可能是隨機(jī)的。例如，廠房的吊車荷載、教室內(nèi)的人員荷載就是自由荷載。樓面上、屋面上的自由荷載又稱為活荷載，簡稱活載。
3 按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)分類
荷載按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)分類，主要是因?yàn)檫M(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，對(duì)某些出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上的荷載需要考慮其動(dòng)力效應(yīng)。由此可分為靜態(tài)荷載和動(dòng)態(tài)荷載兩類，其依據(jù)不在于荷載本身是否具有動(dòng)力特性，主要在于它是否引起結(jié)構(gòu)不可忽略的加速度。
3.1 靜態(tài)荷載
靜態(tài)荷載是指使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的荷載。樓面上的活荷載，本身可能具有一定的動(dòng)力特性，但使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)可以忽略不計(jì)，歸類為靜態(tài)荷載。
3.2 動(dòng)態(tài)荷載
動(dòng)態(tài)荷載是指使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可以忽略不計(jì)的荷載。動(dòng)態(tài)荷載或動(dòng)力荷載需要用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，但對(duì)于吊車荷載，設(shè)計(jì)時(shí)可采用增大量值的方法按靜力荷載處理，預(yù)制構(gòu)件的搬運(yùn)、吊裝受力分析也可作如此處理。
3.3 永久荷載代表值
永久荷載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修、固定設(shè)備等的重量。變異來源于單位體積重量的變異和結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)尺寸的不定性，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)永久荷載的變異性不大，而且多為正態(tài)分布，所以一般以其分布的均值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即可按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸和材料或構(gòu)件單位體積的白重(或單位面積的自重)平均值確定。對(duì)于白重變異性較大的材料，尤其是制作屋面的輕質(zhì)材料，考慮到結(jié)構(gòu)的可靠性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的有利或不利，分別取其自重的下限值或上限值。
4 可變荷載代表值
4.1 可變荷載代表值的概念
可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值。
4.1.1 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值
由于荷載本身的隨機(jī)性，最大荷載也是隨機(jī)變量，原則上也可用它的統(tǒng)計(jì)分布來描述。對(duì)某類荷載，當(dāng)有足夠資料而有可能對(duì)其統(tǒng)計(jì)分布做出合理估計(jì)時(shí)，可取最大荷載分布的特征值為標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)大部分自然荷載，包括風(fēng)荷載、雪荷載，習(xí)慣上都以其規(guī)定的平均重現(xiàn)期來定義標(biāo)準(zhǔn)值；對(duì)資料不充分的可變荷載，根據(jù)已有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過分析判斷，協(xié)議一個(gè)公稱值作為標(biāo)準(zhǔn)值。
4.1.2 可變荷載組合值
可變荷載組合值是指使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率，能與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的相應(yīng)概率趨于一致的荷載；或使組合后的結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一規(guī)定的可靠指標(biāo)的荷載�？勺兒奢d組合值可作如下理解：兩種或兩種以上的可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，所有可變荷載都達(dá)到其單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)可能達(dá)到的最大值的概率極小，因此除主導(dǎo)荷載仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值以外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載為代表值，此值即為可變荷載組合值。
4.2 可變荷載取值
4.2.1 民用建筑樓面均布活荷載
民用住宅、商店、辦公樓等樓面人群荷載、家具、辦公桌椅、商品柜臺(tái)等活荷載具有時(shí)間和空間變異，按均勻分布荷載建立統(tǒng)計(jì)模型，經(jīng)過大量調(diào)查，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析確定取值。
4.2.2 吊車荷載
吊車有手動(dòng)吊車、電動(dòng)葫蘆和橋式吊車等類型。由小車和橋架組成，小車在橋架上作橫向移動(dòng)，而橋架或大車可沿吊車梁作縱向移動(dòng)。吊車荷載是單層工業(yè)廠房中主要的可變荷載。
吊車豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)采用吊車的最大輪壓或最小輪壓。吊車輪壓取決于吊車自重和額定起吊重量。實(shí)踐表明，由各工廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的相同型號(hào)的起重機(jī)械，參數(shù)和尺寸不完全一樣，所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)直接參照制造廠商的產(chǎn)品規(guī)格作為確定輪壓的依據(jù)。吊車的水平荷載分縱向和橫向兩種，分別由吊車的大車和小車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)引起的慣性力產(chǎn)生，慣性力為運(yùn)行質(zhì)量與運(yùn)行加速度的乘積，但必須通過制動(dòng)輪與鋼軌間的摩擦傳遞給廠房結(jié)構(gòu)。因此，吊車的水平荷載取決于制動(dòng)時(shí)的輪壓和它與鋼軌間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。
參考文獻(xiàn)
[1]寧仁岐.建筑施工技術(shù).北京：高等教育出版社,2002.
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