摘要：社會發(fā)展對建筑的要求日益提高，建筑結(jié)構(gòu)形式越來越多，越來越復(fù)雜，加大了建筑的荷載指標(biāo)�，F(xiàn)在國內(nèi)建筑的安全性、穩(wěn)定性、抗震性等指標(biāo)與發(fā)達(dá)國家仍然存在很大的差距。很顯然，荷載取值在建筑結(jié)構(gòu)安全和設(shè)計價值還存在不足。本文通過工作中的實踐，加強了對荷載值的分析研究，力求讓荷載值能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮重要作用。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；荷載值；問題研究
一、荷載值在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用
荷載主要是一個工程中的概念，本身不影響結(jié)構(gòu)和建筑。結(jié)構(gòu)中的內(nèi)應(yīng)力會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，比如地基變形、混凝土收縮、溫度變化、裂縫等。在一般情況下，為了在工程中使用和交流方便，常常將直接作用和間接作用稱為“荷載”。荷載值是衡量建筑結(jié)構(gòu)可靠性和建筑設(shè)計質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。每個建筑都有著不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)，因此每個建筑的荷載值也不相同。
荷載取值、荷載組合、荷載系數(shù)是建筑結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵要素。荷載值要按照最不利的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來進行計算，這樣結(jié)構(gòu)遇到的風(fēng)險會越小。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要首先根據(jù)荷載值的大小計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件。也就是說建筑構(gòu)件是否承重、承多少荷載、承受最大值或者極限值等都跟荷載值有著直接關(guān)系。如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件超過這個極限值就會遭到破壞，影響到建筑結(jié)構(gòu)安全，甚至建筑物的使用壽命。因此弄清建筑結(jié)構(gòu)的荷載值有著重大意義。
二、荷載分類
結(jié)構(gòu)荷載按照時間可以分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載。永久荷載是結(jié)構(gòu)自重，比如基礎(chǔ)、墻、梁、柱等較重結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重和其他長期作用在結(jié)構(gòu)上的不可變荷載。可變荷載是隨著時間變化，會間歇出現(xiàn)并且不斷變化的荷載值，如樓面荷載、屋面荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等；偶然荷載是在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)可能不出現(xiàn)或者出現(xiàn)時間較短的荷載，如爆炸力、臺風(fēng)、地震等作用在結(jié)構(gòu)上的荷載。；永久荷載采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；可變荷載根據(jù)設(shè)計要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值作為代表值；偶然荷載按照建筑結(jié)構(gòu)使用特點確定其代表值。
三、荷載取值標(biāo)準(zhǔn)
不同地區(qū)、不同要求、不同設(shè)計、不同使用時間期限的建筑物，荷載取值標(biāo)準(zhǔn)也是不一樣的。荷載取值是根據(jù)經(jīng)驗取值的概率性事件，其影響因素眾多，因此計算結(jié)果也會有很大不同。
1.樓面和屋面活荷載。我國《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009―2012）中給出了樓面和屋面活荷載的取值，住宅和辦公樓的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的取值為2.0kN/�，辦公樓樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)取值的保證率為92.1%，住宅樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值的保證率為79.1%。
2.屋面積灰荷載。一是在屋面除塵設(shè)施3-6個月清灰的制度下，根據(jù)積灰的厚度和灰容量來計算荷載值。二是結(jié)合以前積灰荷載經(jīng)驗進行參考。再把這兩者結(jié)合起來，確定積灰荷載。
3.我國地域遼闊，氣候特征復(fù)雜，雪荷載在不同的施工地域都有不同的荷載取值。如果有10年以上年最大雪壓資料可以通過資料進行分析。雪荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計算公式為Ski=μso 其中μr為雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值（`ken/m^2`）。
4.風(fēng)對高層建筑有很大的荷載作用，通常高層建筑在風(fēng)荷載值保持不變能夠保證建筑結(jié)構(gòu)安全。敞開式磚木結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)安全度進行調(diào)整可以對風(fēng)荷載控制作用的結(jié)構(gòu)起到安全作用。風(fēng)荷載的計算公式為：Wk.=βzμsμzW0。W――風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值kappa（ken/�），μs――體型系數(shù)。
四、荷載組合
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，構(gòu)件計算只有一個活荷載，可以通過公式的方法去判斷荷載效應(yīng)的組合值。因為荷載隨時間而變化，而且不同的構(gòu)件在不同的設(shè)計中應(yīng)取的荷載值不同，所以荷載值計算經(jīng)常采用荷載組合。荷載在進行統(tǒng)計和組合的過程中要選取最不利的情況進行設(shè)計。
舊規(guī)范的荷載組合主要是根據(jù)工程設(shè)計經(jīng)驗得出的被工程界普遍認(rèn)可的荷載組合系數(shù)。但是這種表達(dá)方式常常存在很多問題，現(xiàn)在工程中都會對舊規(guī)范荷載組合進行探討和研究。
五、建筑結(jié)構(gòu)主要荷載值確定
1、地基基礎(chǔ)荷載值
建筑基礎(chǔ)荷載值不僅要符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定，還應(yīng)該結(jié)合各種不同的上部荷載組合進行全面、綜合分析。在施工圖審查過程中要審查上部結(jié)構(gòu)所承受的荷載值。比如建筑屋面活荷載組合、水平風(fēng)荷載、水平震動荷載等。
地基荷載值最不利組合值要按照地基承載力確定基礎(chǔ)面積和埋深，傳到基礎(chǔ)頂面上荷載按照基本組合設(shè)計值計算。
2、墻柱荷載值
在《荷載規(guī)范》中對不同荷載取值有著明確規(guī)定。結(jié)構(gòu)自重可以根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、重量、體積進行計算，結(jié)構(gòu)自重可以表現(xiàn)為面荷載、線荷載、集中力等。墻柱荷載值計算
樓層是一、二層的時候通常計算墻柱荷載值采用折減系數(shù)是比較可靠的。
3、地下室外墻荷載組合
地下室外墻荷載一般有三種：土的側(cè)壓力、地下水的側(cè)壓力、地面堆載或者汽車荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力。地下室外墻計算荷載值時主要考慮受彎和受剪計算。土壓力引起的效應(yīng)是永久荷載。
4、地震荷載值
我國是一個自然災(zāi)害頻發(fā)的國家，特別是地震危害較大，每年地震給我國帶來的經(jīng)濟損失和人員死亡不計其數(shù)。針對不同的建筑和抗震要求對抗震荷載值進行不同方式的計算。
結(jié)構(gòu)高度≤40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的，近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，采用底部剪力法等簡化。對于不規(guī)則，有規(guī)定范圍高度的高層建筑，可以采用時程分析法進行多遇地震的補充計算，可取多條時程曲線計算結(jié)構(gòu)平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果較大值。
六、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中荷載取值錯誤方法
1、把荷載簡單化，按照柱、墻的承受面積進行計算。
2、分體式基礎(chǔ)按照D+L的荷載組合進行計算，取計算后底層墻及柱內(nèi)力作為基礎(chǔ)設(shè)計時的上部荷載作用。很多情況下，設(shè)計樁基的上部荷載，沒有進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算，而只是按照建筑面積計算建筑風(fēng)荷載、水平荷載作用都考慮進去會造成樁基承力不足。
七、結(jié)構(gòu)可靠度、失效概率及可靠指標(biāo)
結(jié)構(gòu)可靠度就是結(jié)構(gòu)可靠性的一種描述，可以將影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素歸納為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載效應(yīng)S和抗力R. Z=g（R，S）=R-S，Z>0，結(jié)構(gòu)可靠；Z<0，結(jié)構(gòu)失效；Z=0，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)根據(jù)的Z大小，可以判斷結(jié)構(gòu)是否滿足某一確定功能的要求，因此稱上式為表達(dá)Z的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)（圖一）。
圖一 某工程結(jié)構(gòu)功能函數(shù)圖
八、結(jié)尾
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要思維清晰、布局簡單明了、結(jié)構(gòu)體系受力合理、局部結(jié)構(gòu)處理協(xié)調(diào)。在建筑規(guī)范中對最小荷載和不允許超過的最大應(yīng)力都做了明確規(guī)定，但是大多都是一些近似值。因為荷載值根據(jù)建筑的具體情況是不斷變動的，荷載值計算的方法要根據(jù)實踐、地域、要求不同而不相同。只有對整個結(jié)構(gòu)的承載能力和性能，以及結(jié)構(gòu)體系之間，結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的關(guān)系做透徹了解，才能使荷載值滿足現(xiàn)代建筑功能需求。
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