建筑結構一一

1建筑結構荷載本章講述了建筑結構承受的各種作用，包括直接作用和間接作用。主要講述了《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009—2001）中的各種荷載。討論了荷載的分類，荷載代表值，各類荷載標準值的確定。

本章提要本章內容1.1

荷載的分類1.2

荷載代表值1.3

永久荷載標準值1.4

樓面和屋面活荷載1.5

雪荷載1.6

風荷載1.1荷載的分類在結構使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調的并能趨于限值的荷載。例如結構自重、土壓力、預應力等。永久荷載不隨時間變化，長期作用在結構上，在結構上的作用位置也不變。1.1.1永久荷載1.1.2可變荷載在結構使用期間，其值隨時間變化，且變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。例如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載等。可變荷載的大小隨時間而變，作用位置可變，且像風荷載、吊車荷載等能引起結構振動，使結構產(chǎn)生加速度。1.1.3偶然荷載在結構使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。例如爆炸力、撞擊力等。1.2荷載代表值

《荷載規(guī)范》規(guī)定：對永久荷載應采用標準值作為代表值。對可變荷載應根據(jù)設計要求采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為代表值。對偶然荷載應按建筑結構使用的特點確定其代表值。1.2.1荷載標準值

荷載標準值是荷載的基本代表值，指結構在使用期間可能出現(xiàn)的最大荷載值。荷載標準值統(tǒng)一由設計基準期（50年）最大荷載概率分布的某個分位值來確定，有永久荷載標準值（Gk)和可變荷載標準值（Qk）。1.2.2可變荷載組合值當結構同時承受兩種或兩種以上的可變荷載時，考慮到荷載同時達到最大值的可能性較小，因此除主導荷載（產(chǎn)生最大荷載效應的荷載）仍以其標準值為代表值外，對其它伴隨荷載，可以將它們的標準值乘以一個小于或等于1的荷載組合系數(shù)作為代表值，稱為可變荷載組合值，即1.2.3可變荷載頻遇值

在設計基準期內，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。它相當于在結構上時而或多次出現(xiàn)的較大荷載，但總是小于荷載的標準值。其值等于可變荷載標準值乘以可變荷載頻遇值系數(shù)：1.2.4可變荷載準永久值在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準值一半（可以理解為總持續(xù)時間不低于25年）的荷載值，也就是經(jīng)常作用于結構上的可變荷載。其值等于可變荷載標準值乘以可變荷載準永久值系數(shù)：1.3永久荷載標標準值永久荷載主要包括構件的自重重、構造層的自自重等。恒荷載的變變異性不大大，故其標標準值可根根據(jù)構件或或構造層的的設計尺寸寸和材料或或構件的單單位自重確確定。常見見材料和構構件的單位位自重見附附表1。對于自重變變異較大的的材料和構構件（如現(xiàn)現(xiàn)場制作的的保溫材料料、混凝土土薄壁構件件等），自自重的標準準值應根據(jù)據(jù)對結構的的不利狀態(tài)態(tài)，取上限限值或下限限值。1.4樓面和屋面面活荷載樓面活荷載載是指作用在在樓面上的的人員、家家具、設備備等荷載。。按樓面等效效均布活荷荷載的確定定方法，將將實際荷載載換算成為為等效均布布活荷載，，再經(jīng)統(tǒng)計計分析后，，確定活荷荷載的標準準值。民用建筑樓樓面均布活活荷載的標標準值及其其組合值、、頻遇值和和準永久值值系數(shù)見表1.1。設計墻、柱柱及基礎時時應對各層層樓面的樓樓面活荷載載標準值進進行折減。。樓面活荷荷載折減系系數(shù)見表1.2、表1.31.4.1民用建筑樓樓面均布活活荷載表1.1民用建筑樓樓面均布活活荷載標準準值及其組組合值、頻頻遇值和準準永久值系系數(shù)表1.2樓面活荷載載折減系數(shù)數(shù)表1.3活荷載按樓樓層數(shù)的折折減系數(shù)墻、柱、基礎計算截面以上的層數(shù)12~34~56~89~20＞20計算截面以上各樓層活荷載總和的折減系數(shù)1.00(0.900.850.700.650.600.551.4.2屋面均布活活荷載屋面上的活活荷載因““上人”和和“不上人人”而不同同。上人的的屋面承受受人群和施施工檢修等等荷載；不不上人的屋屋面只承受受施工檢修修時施工、、檢修人員員以及堆料料等重力。。屋面均布活活荷載見表1.4。表1.4屋面均布活活荷載項次類別標準值(kN/m2)組合值系數(shù)ψc頻遇值系數(shù)ψf準永久值系數(shù)ψq1不上人的屋面0.50.70.502上人的屋面2.00.70.50.43屋頂花園3.00.70.60.51.4.3施工和檢修修荷載及欄欄桿水平荷荷載設計屋面板板、檁條，，鋼筋混凝凝土挑檐、、雨篷和預預制小梁時時，施工或或檢修集中中荷載（人人和小工具具的自重））應取1.0kN，并應在最最不利位置置處進行驗驗算。（1）對于輕型構構件或較寬寬構件，當當施工荷載載超過上述述值時，應應按實際情情況驗算，，或采用加加墊板、支支撐等臨時時設施承受受。（2）當計算挑檐檐、雨篷承承載力時，，應沿板寬寬每隔1.0m取一個集中中荷載；在在驗算挑檐檐、雨篷傾傾覆時，應應沿板寬每每隔2.5~3.0m取一個集中中荷載。（3）樓梯、看臺臺、陽臺和和上人屋面面等的欄桿桿頂部水平平荷載，應應按下列規(guī)規(guī)定采用：：①住宅、宿舍舍、辦公樓樓、旅館、、醫(yī)院、托托兒所、幼幼兒園，應應取0.5kN/m；②學校、食堂堂、劇場、、電影院、、車站、禮禮堂、展覽覽館或體育育場，應取取1.0kN/m。當采用荷載載準永久組組合時，可可不考慮施施工和檢修修荷載及欄欄桿水平荷荷載。1.4.4荷載動力系系數(shù)結構受動力力作用時，，應將荷載載增大，這這個增大系系數(shù)就叫荷載動力系系數(shù)。建筑結構設設計的動力力計算，在在有充分依依據(jù)時，可可將重物或或設備的自自重乘以動動力系數(shù)后后，按靜力力計算進行行設計。搬運和裝卸卸重物以及及車輛起動動和剎車時時的動力系系數(shù)，可采采用表1.1~1.3，其動力荷荷載只傳至至樓板和梁梁。1.5雪荷載雪荷載是指房屋上上由積雪而而產(chǎn)生的荷荷載。雪荷載是作作用在屋面面上的。《荷載規(guī)范》規(guī)定，屋面面水平投影影面上的雪雪荷載標準準值，應按按下式計算算：基本雪壓是雪荷載的的基準壓力力，一般按按當?shù)乜諘鐣缙教沟孛婷嫔戏e雪自自重的觀測測數(shù)據(jù)，經(jīng)經(jīng)概率統(tǒng)計計得出50年一遇最大大值確定。。屋面上的雪雪荷載標準準值不等于于基本雪壓壓，而應將將基本雪壓壓乘以屋面面積雪分布布系數(shù)μr。屋面積雪分分布系數(shù)μr的意義是基本雪壓壓換算為屋屋面水平投投影面上的的雪荷載的的換算系數(shù)數(shù)。具體數(shù)數(shù)值見表1.5。設計建筑結結構及屋面面的承重構構件時，可按下列規(guī)規(guī)定考慮積積雪的分布布情況：①屋面板和檁檁條按積雪雪不均勻分分布的最不不利情況考考慮；②屋架可分別別按積雪全全跨和半跨跨均勻分布布的情況考考慮；③框架和柱可可按積雪全全跨均勻分分布情況考考慮。雪荷載的組組合值系數(shù)數(shù)可取0.7；頻遇值系系數(shù)可取0.6；準永久值值系數(shù)應按按雪荷載分分區(qū)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分分別取0.5、0.2、0；雪荷載分分區(qū)應按規(guī)規(guī)范中的規(guī)規(guī)定采用。。表1.5屋面積雪分分布系數(shù)μr風荷載的大大小與基本風壓、、風壓高度度變化系數(shù)數(shù)、風荷載載體型系數(shù)數(shù)和風振系系數(shù)有關。《荷載規(guī)范》規(guī)定，垂直直于建筑物物表面上的的風荷載標標準值，應應按下述公公式計算：：（1）當計算主要要承重結構構時（2）當計算圍護護結構時1.6風荷載1.6.1基本風壓基本風壓是風荷載的的基準壓力力，一般按按當?shù)乜諘鐣缙教沟孛婷嫔?0m高度處10min平均的風速速觀測數(shù)據(jù)據(jù)，經(jīng)概率率統(tǒng)計得出出50年一遇最大大值確定的的風速，再再考慮相應應的空氣密密度，按公公式w0=1/2pv02確定的風壓壓值。基本風壓可可從《荷載規(guī)范》附錄中查得得。風荷載的組組合值、頻頻遇值和準準永久值系系數(shù)可分別別取0.6、0.4、0。1.6.2風壓高度變變化系數(shù)風速是隨距距地面的高高度增加而而增加的，，故風壓也也是隨離地地面高度增增加而增加加的。風速速隨高度的的變化規(guī)律律主要取決決于地面的的粗糙程度度。但當離離地面450m以上時，風風速即不受受地面粗糙糙程度的影影響，風壓壓高度變化化系數(shù)為常常數(shù)。地面粗糙度度是指風在到到達結構物物以前吹越越過2km范圍內的地地面時，描描述該地面面上不規(guī)則則障礙物分分布狀況的的等級。規(guī)規(guī)范將地面面粗糙度分分為A、B、C、D四類。A類——指近海海面面和海島、、海岸、湖湖岸及沙漠漠地區(qū)；B類——指田野、鄉(xiāng)鄉(xiāng)村、叢林林、丘陵以以及房屋比比較稀疏的的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城城市郊區(qū)；；C類——指有密集建建筑群的城城市市區(qū)；；D類——指有密集建建筑群且房房屋較高的的城市市區(qū)區(qū)。1.6.3風荷載體型型系數(shù)風荷載體型型系數(shù)是指風作用用在建筑物物表面上所所引起的實實際壓力（（或吸力））與來流風風壓的比值值，它描述述的是建筑筑物表面在在穩(wěn)定風壓壓作用下的的靜態(tài)壓力力的分布規(guī)規(guī)律，主要要與建筑物物的體型和和尺度有關關，也與周周圍環(huán)境和和地面粗糙糙度有關。。幾種常見體體型建筑物物的風荷載載體型系數(shù)數(shù)見表1.6。表1.6常見建筑物物的風荷載載體型系數(shù)數(shù)μs1.6.4風振系數(shù)《