【摘要】建筑質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生直接聯(lián)系，而高質(zhì)量的建筑又源于一個(gè)科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的、全面的工作，在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在多種多樣的問(wèn)題，需要具備扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維以及嚴(yán)肅認(rèn)真地工作態(tài)度。通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則認(rèn)識(shí)的加深，注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平得到有效提升。
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；荷載；設(shè)計(jì)問(wèn)題；對(duì)策；
結(jié)構(gòu)上的作用包括直接作用和間接作用。直接作用指的是施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，例如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載和設(shè)備自重等，引起的效應(yīng)比較直觀；間接作用指的是引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的作用，例如溫度的變化、混凝土的收縮或徐變、地基的變形和地震等，這類作用引起的效應(yīng)比較復(fù)雜，例如地震會(huì)引起建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜下沉以至倒塌，但這些破壞效應(yīng)不僅僅與地震震級(jí)、烈度有關(guān)，還與建筑物所在場(chǎng)地的地基條件、建筑物的基礎(chǔ)類型和上部結(jié)構(gòu)體系有關(guān)。作用在建筑物上的實(shí)際荷載到底有多大，很難精確計(jì)算。事實(shí)上，即使有最完整的資料，還是很難確切估計(jì)荷載的大小。但是為了能開(kāi)始著手設(shè)計(jì)，通常做出一些不致造成嚴(yán)重誤差的合理假設(shè)。在各種外力和荷載作用下，結(jié)構(gòu)必須以合適的性能和所要求的穩(wěn)定性做出反應(yīng)。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，需根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求采用不同的荷載數(shù)值，這稱為荷載代表值；荷載的代表值有荷載的標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值和組合值之分。
一、荷載
1.荷載作用
結(jié)構(gòu)上的作用雖然分為直接作用和間接作用，但它們產(chǎn)生的結(jié)果是一樣的：使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)（結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等）。因此，也可以這樣定義“作用”：使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)的各種原因，稱為結(jié)構(gòu)上的作用。“荷載”和“作用”對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，主要是一個(gè)概念問(wèn)題，一般并不影響作用效應(yīng)的計(jì)算和結(jié)構(gòu)本身。在國(guó)際上，目前也有不少國(guó)家對(duì)“荷載”和“作用”未加嚴(yán)格區(qū)分。在我國(guó)，一般情況下，“荷載”專指直接作用，“作用”有時(shí)指直接作用和間接作用，有時(shí)專指“荷載”或?qū)Ｖ搁g接作用；在工程中，為了使用和交流的方便，常常將直接作用和間接作用均稱為“荷載”。
2.建筑結(jié)構(gòu)荷載
建筑結(jié)構(gòu)在使用和施工過(guò)程中所受到的各種直接作用稱為荷載。另外，還有一些能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的間接作用，如地基變形、混凝土收縮、焊接變形、溫度變化或地震等引起的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行荷載的計(jì)算，取其代表值，荷載確定后，才能根據(jù)其大小和作用形式計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，然后再進(jìn)行構(gòu)件計(jì)算。也就是說(shuō)建筑物某一部分的構(gòu)件，是承重還是非承重，承受多大的荷載，都有其最大值或極限值，超過(guò)個(gè)極限值，結(jié)構(gòu)就會(huì)變形，就會(huì)遭到破壞，輕者降低建筑物的經(jīng)濟(jì)壽命，重者會(huì)釀成事故，威脅到生命安全。這就是物業(yè)裝修管理人員必須了解、掌握建筑結(jié)構(gòu)形式及其荷載作用、影響的目的。
二、荷載的分類
1.按隨時(shí)間變異分類
�。�1）永久荷載（亦稱恒荷載）。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值不隨時(shí)間變化，或即使有變化，其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載。如結(jié)構(gòu)的自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。（2）可變荷載（亦稱活荷載）。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不能忽略的荷載。如樓（屋）面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載等。（3）偶然荷載。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)內(nèi)，可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。如地震、爆炸力、撞擊力等。
2.按隨空間位置的變異分類
�。�1）固定荷載。在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定分布的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、樓面上的固定設(shè)備荷載等。（2）自由荷載。在結(jié)構(gòu)上的一定范圍內(nèi)可以任意分布的荷載。如民用建筑樓面上的活荷載、工業(yè)建筑中的吊車荷載等。
3.按結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分類
�。�1）靜態(tài)荷載。對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生加速度或產(chǎn)生的加速度很小可以忽略不計(jì)。如結(jié)構(gòu)的自重、樓面的活荷載等。（2）動(dòng)態(tài)荷載。對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度。如吊車荷載、地震荷載、作用在高層建筑上的風(fēng)荷載等。
三、荷載原因分析及解決措施
1.荷載代表值
�。�1）原因分析
荷載有四種代表值：標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值。其中荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值，而其他代表值都可在標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上乘以相應(yīng)的系數(shù)得到。荷載可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，規(guī)定不同的設(shè)計(jì)要求，以便能更確切地反映它在設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)。由于荷載本身的隨機(jī)性，因而在試用期間的最大荷載也是個(gè)隨機(jī)變量，原則上可用統(tǒng)計(jì)分布來(lái)描述。荷載標(biāo)準(zhǔn)值由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期最大荷載概率分布的某個(gè)分位值來(lái)確定，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期統(tǒng)一規(guī)定為50年。但并非所有荷載都能取得充分資料，因而，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)通過(guò)判斷協(xié)議一個(gè)公稱值作為代表值。
�。�2）解決措施
根據(jù)文獻(xiàn)可采取下列解決措施，對(duì)不同荷載采用不同代表值。當(dāng)有足夠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取協(xié)議的百分位作為荷載的代表值。
2.荷載分項(xiàng)系數(shù)
�。�1）原因分析
根據(jù)文獻(xiàn)將荷載分成兩類：永久荷載、可變荷載，分項(xiàng)系數(shù)為γG和γQ，這兩個(gè)分項(xiàng)系數(shù)在荷載標(biāo)準(zhǔn)值已知的情況下，按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)，與規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)之間，在總體上誤差最小為原則，經(jīng)優(yōu)選得到�？紤]有局限性，從經(jīng)濟(jì)上考慮當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)露面活荷載取γG=1.3。
�。�2）解決措施
文獻(xiàn)中對(duì)基本組合荷載分項(xiàng)系數(shù)的規(guī)定，對(duì)永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)：當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)由永久荷載效應(yīng)控制的組合，應(yīng)取1.35，由可變荷載控制的組合取1.2；當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)一般情況取1.0，對(duì)結(jié)構(gòu)的滑移、傾覆或漂浮驗(yàn)算取0.9。對(duì)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)：一般取1.4，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3。
3.荷載組合最不利值確定
�。�1）原因分析
對(duì)所考慮的極限狀態(tài)，在確定其荷載效應(yīng)時(shí)，應(yīng)對(duì)所有可能同時(shí)出現(xiàn)的各荷載作用加以組合，求出總效應(yīng)。考慮荷載同時(shí)出現(xiàn)的幾率很小，因此應(yīng)從所有可能組合中取最不利的一組作為該極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)依據(jù)。
�。�2）解決措施
具體公式見(jiàn)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2001），且應(yīng)注意SQlK的確定，當(dāng)無(wú)法判斷時(shí)，應(yīng)依次以各SQiK作為SQlK，選其中最不利的荷載效應(yīng)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。還應(yīng)注意當(dāng)結(jié)構(gòu)的自重占主要時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高構(gòu)件的重要性系數(shù)。
四、結(jié)語(yǔ)
一般都是按照建筑規(guī)范的要求來(lái)設(shè)計(jì)房屋的，規(guī)范規(guī)定了最低要求，作為設(shè)計(jì)的大致指南，規(guī)范規(guī)定了需要考慮的最小荷載和不允許超過(guò)的最大應(yīng)力，這些規(guī)定的荷載最多是一些經(jīng)驗(yàn)近似值，而且沒(méi)有絕對(duì)正確的計(jì)算應(yīng)力的規(guī)則、公式和方法，規(guī)范中只是指出必須采用“公認(rèn)”的計(jì)算方法，而計(jì)算方法可以因時(shí)而異、因地而異、因人而異，因此當(dāng)使用建筑規(guī)范的結(jié)構(gòu)條文時(shí)，必須記住“小心”兩字。只有對(duì)結(jié)構(gòu)整個(gè)體系的承載能力和性能，以及結(jié)構(gòu)分體系與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相互作用的關(guān)系了解很透徹，才能設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，才能滿足現(xiàn)代建筑的各種功能和環(huán)境條件要求。
通過(guò)對(duì)各種資料及多年經(jīng)驗(yàn)的收集，總結(jié)了結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題原因及解決措施，在設(shè)計(jì)工作中通過(guò)英語(yǔ)，使其實(shí)用性得到證明，取得了滿意的效果，希望為廣大行業(yè)內(nèi)人員提供借鑒作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，規(guī)范的再次修訂，荷載設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的問(wèn)題處理方法會(huì)更為合理。
參考文獻(xiàn)：
[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002
[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2001）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002
