建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

劉時(shí)偉

摘 要：本文針對(duì)結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)常出現(xiàn)的問題原因進(jìn)行了分析，并提出了解決措施，以便能夠更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 荷載設(shè)計(jì) 問題 解決措施

1.引言

由文獻(xiàn)［1］可知，當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)入某一特定狀態(tài)，而不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某種功能要求時(shí)，則稱此特定狀態(tài)為結(jié)構(gòu)對(duì)該功能的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)往往以結(jié)構(gòu)的某種荷載效應(yīng)，如內(nèi)力、應(yīng)力、變形等超過規(guī)定的標(biāo)志值為依據(jù)。根據(jù)設(shè)計(jì)中要考慮的結(jié)構(gòu)功能，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)在原則上可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。對(duì)承載能力極限狀態(tài)，一般是以結(jié)構(gòu)內(nèi)力超過其承載能力為依據(jù)；對(duì)正常使用極限狀態(tài)，一般以結(jié)構(gòu)的變形、裂縫超過設(shè)計(jì)允許的限值為依據(jù)。有時(shí)在設(shè)計(jì)中也經(jīng)常采用結(jié)構(gòu)的應(yīng)力控制保證結(jié)構(gòu)滿足正常使用的要求。本文針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)中常見的問題進(jìn)行了分析，并提出了解決措施。

2.原因分析及解決措施

2.1荷載代表值

2.1.1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)分布來描述。文獻(xiàn)［1］中規(guī)定，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)通過判斷協(xié)議一個(gè)公稱值作為代表值。

2.1.2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。如表1所示：

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。

2.2荷載分項(xiàng)系數(shù)

2.2.1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γ和γ，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)［２］，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/m的工業(yè)露面活荷載取γ=1.3。

2.2.2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/m的工業(yè)樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3。

2.3荷載組合最不利值確定

2.3.1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)?？紤]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)。

2.3.2解決措施

具體組合公式見文獻(xiàn)中3.2.3條，但應(yīng)注意S的確定，當(dāng)無法判斷時(shí)，應(yīng)依次以各S作為S，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)。

3.結(jié)語

我通過收集各種資料及多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)常見問題原因及解決措施，通過在設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用，證明了其實(shí)用性，取得了滿意的效果，希望對(duì)廣大同行有借鑒作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，規(guī)范的再次修訂，荷載設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題處理方法會(huì)更合理。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］中華人民共和國國家標(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：中國建筑工業(yè)出版社，2002.