淺談設(shè)計(jì)中的荷載

摘要：設(shè)計(jì)建筑物必須考慮的荷載分為：恒載和活載。恒載包括永久設(shè)備的重量和建筑物的固定構(gòu)件的重量；活載包括，豎直活荷載和側(cè)向活荷載。恒載以外所有豎直荷載都可算是豎直活荷載。側(cè)向活荷載是由于風(fēng)壓，土壓，和靜水壓力作用引起的外力。若有地震效應(yīng)算作側(cè)向荷載，吊車活動產(chǎn)生的動力效應(yīng)也部分地計(jì)入側(cè)向荷載。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)恒載；結(jié)構(gòu)活載；荷載組合

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）14-0126-02

一、恒載

結(jié)構(gòu)框架和所有固定在它上面被它所支撐的建筑構(gòu)件重量都為恒載。通常根據(jù)結(jié)構(gòu)和建筑布置的初步設(shè)計(jì)，可大概預(yù)算出建筑物的總重量。這在分析總估計(jì)地震荷載值和確定基礎(chǔ)荷載計(jì)算中是必要的。計(jì)算的總重量和最初估算的數(shù)值有很大差異時(shí)，在最后設(shè)計(jì)中需要初步估對開始估算的修正。設(shè)計(jì)特殊桿件時(shí)，需要詳盡的恒載分析。從直接支撐活荷載的桿件（樓板和屋蓋結(jié)構(gòu)）沿著應(yīng)力的傳遞路線，傳遞到地基。桿件承受的荷載在這個桿件本身及其所支撐的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來才能確定。所以，每一桿件的實(shí)際恒載應(yīng)予出、核對和修正，只有在作出必要的校正之后才能繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面分析樓面荷載和屋面荷載。任何大樓的樓面和屋面的最小活荷載，在對建筑場地起支配作用的建筑規(guī)范中通常都有規(guī)定。建筑規(guī)范分為多級別，仔細(xì)查找即可。

二、豎直活荷載

由于生活居住使建筑物承受的荷載以及屋蓋表面上的雪荷載都是豎直活荷載。使用荷載包括人，家具，機(jī)器，庫存物資和其他各種物品項(xiàng)目，建筑物內(nèi)部的活荷載常被視為是均勻分布的。雪荷載取決于雪壓在結(jié)構(gòu)的位置，屋頂坡度和建筑物與風(fēng)向的相對方位。各地區(qū)建筑規(guī)范通常都有關(guān)于雪荷載的條文。雖多次試圖把使用活荷載的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)化，但各建筑規(guī)范中有關(guān)此項(xiàng)的條文仍然各不相同。根據(jù)使用情況，將各種規(guī)定分類如下：

1.生活建筑（包括旅館）

2.公共建筑（醫(yī)院，療養(yǎng)院）

3.集會建筑（劇院，禮堂，學(xué)校）

4.事業(yè)建筑（辦公大樓）

5.商業(yè)建筑（大小商店和售貨處）

6.工業(yè)建筑（制造廠，加工廠，裝配廠）

7.倉庫建筑（庫房）

三、水平荷載

作用于建筑物框架上的水平荷載是由風(fēng)壓引起的，以及地震產(chǎn)生水平搖擺，搖擺形成的慣性力也沿水平方向作用在結(jié)構(gòu)上，大量統(tǒng)計(jì)表明，對結(jié)構(gòu)的地震破壞影響最大的是這些水平力，并不是同時(shí)發(fā)生的地面豎向震動。所以，高震區(qū)地方建筑規(guī)范要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須能抵抗相應(yīng)的地震水平搖擺產(chǎn)生的水平力。準(zhǔn)確估算風(fēng)荷和地震荷載是很困難的。當(dāng)前大多數(shù)建筑規(guī)范都規(guī)定了每平方米豎向墻面的設(shè)計(jì)風(fēng)壓。根據(jù)建筑所在當(dāng)?shù)厍闆r，風(fēng)壓變化范圍根據(jù)當(dāng)?shù)剡m應(yīng)的規(guī)范是可以確定的。涉及到地震作用力時(shí)，現(xiàn)行規(guī)范通常規(guī)定地震多發(fā)區(qū)建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)能抵抗相應(yīng)的水平力，這個水平力按所計(jì)算的樓層以上建筑物總荷載的規(guī)定百分比計(jì)算。風(fēng)壓一般根據(jù)與某結(jié)點(diǎn)相連的外墻承荷面積計(jì)算該點(diǎn)的荷載，也就是根據(jù)相臨框架之間的豎向中心線和各層樓板標(biāo)高之間的水平中心線所圍成的矩形面積進(jìn)行計(jì)算。地震力也以相同方法把力分配到各個結(jié)點(diǎn)上。這些分布不很準(zhǔn)確，特別如果外力不作用在框架平面內(nèi)，而且結(jié)構(gòu)的外輪廓在平面上和立面上都不規(guī)則時(shí)。尤其是實(shí)際風(fēng)力分布與假定迎風(fēng)墻上風(fēng)壓的均勻分布經(jīng)常有很大出入。建筑物根據(jù)其類別和形式以不同的方式抵抗水平荷載。較古老的建筑由于有巨大的承重墻，它們同懸臂梁一樣抵抗水平力（荷載作用在墻的平面內(nèi)）。采用整體剪力墻的現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑物也有同樣作用。許多現(xiàn)代框架建筑物僅有輕質(zhì)幕墻，這些幕墻是不承重的，不能有效地抵抗結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形。在這種情況下，水平荷載只能由框架本身承受。無論在什么情況下，樓板和屋蓋都起著重要作用，它們把水平荷載傳遞給框架結(jié)點(diǎn)或剪力墻上。它們起剛性隔板作用，使給定標(biāo)高處所有框架或墻的橫向位移大致相等。對于恒載荷和活荷載以及風(fēng)載或地震荷載的組合，必須承認(rèn)全部水平荷載與最不利位置的活荷載不可能同時(shí)發(fā)生。此外，由于最大水平荷載的偶然性和暫時(shí)性，它所產(chǎn)生的破壞力也比相同荷載多次多次和長期作用所造成的破壞力要小。因而，與恒載和活荷載的主要作用相比，多數(shù)建筑規(guī)把風(fēng)荷載和地震力當(dāng)作和活荷載組合時(shí)，通常的荷載系數(shù)可減少25%。風(fēng)荷載和地震力的大小和分布變化無常。要進(jìn)行比荷載資料更為精確的分析和作其它設(shè)想都是沒有用處的。由此，對水平荷載作用的精心分析常常是不必要的，使用近似方法是可以滿足的。荷載組合，在設(shè)計(jì)屋蓋桁架和單層框架時(shí)，結(jié)構(gòu)承受的荷載包括恒載和風(fēng)雪活荷載.通常根據(jù)以下荷載組合所產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.恒載+雪載

2.恒載+風(fēng)載

3.恒載+風(fēng)載+雪載

4.恒載+風(fēng)載+部分雪荷載。由于雪的飄移，有時(shí)考慮部分雪荷載，在房屋有高低跨時(shí)可能發(fā)生這種情況。由于有風(fēng)，較高的屋面上的一部分雪被風(fēng)吹掉，但刮走的雪可能積在低屋面，結(jié)果使建筑物較低一側(cè)的雪荷載可能比正常情況要大。另一些荷載組合也需加以考慮。在選擇荷載組合時(shí)，需要一定程度的工程技術(shù)判斷力。在多層建筑中，應(yīng)力是根據(jù)下列組合確定的：恒載+活載；恒載+活載+風(fēng)或地震荷載

活載是一種隨機(jī)型荷載，它加于結(jié)構(gòu)上時(shí)，會在每一單獨(dú)桿件上引起最大的或臨界的力矩和力。對多層框架桿件上的力矩進(jìn)行影響線分析，可以看出全部恒載加全部活載的組合不一定總是臨界荷載。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭少瑛.土木工程施工組織[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]汪正榮，朱國梁.簡明施工手冊（第2版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：喻琦（1991—），男，漢族，籍貫湖北武漢，湖北工程學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院2010級土木工程專業(yè)。endprint