摘 要：本文結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析了結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)常出現(xiàn)的問(wèn)題原因，并提出了解決措施。
　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);荷載設(shè)計(jì);問(wèn)題;解決措施
　　Abstract: We analyze the questions and reasons that the structural load design often appears, and propose the solution measure, with the author’s practical experience.
　　Key words: building structure; load; problem; solving measures
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-210(2012)
　　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(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的某種功能要求時(shí)，則稱(chēng)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(guò)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(lèi)。對(duì)承載能力極限狀態(tài)，一般是以結(jié)構(gòu)內(nèi)力超過(guò)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(guò)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(mǎn)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(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了解決措施。
　　1 什么是荷載及其重要性分析
　　1.1 建筑工程設(shè)計(jì)以及與荷載的關(guān)系
　　建筑工程中經(jīng)常會(huì)提及到的名詞最常見(jiàn)的就是荷載與作用。對(duì)于實(shí)際的工程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) ，荷載和作用一般來(lái)說(shuō)并不影響作用效應(yīng)計(jì)算和結(jié)構(gòu)的本身 ，主要就是一個(gè)概念的問(wèn)題 ，在我們國(guó)家 ，一般的情況下 ，荷載指的是直接的作用 ，而作用有的時(shí)候指的就是間接作用和直接作用 ，但是在國(guó)際上 ，還是有不少的國(guó)家對(duì)作用和荷載沒(méi)有明確嚴(yán)格的區(qū)分。
　　現(xiàn)在的建筑工程的建造有幾個(gè)主要的環(huán)節(jié) ，是策劃、設(shè)計(jì)、施工。最主要的環(huán)節(jié)之一有設(shè)計(jì) ，設(shè)計(jì)包括有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及功能的設(shè)計(jì)。決定采用怎么樣的形勢(shì)的骨架將其支撐起來(lái) ，怎么樣來(lái)抵御和傳遞作用力 ，有那種材料制造 ，每個(gè)部分的尺寸優(yōu)勢(shì)怎么樣的等等這些都是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。功能的設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)工程建造的用途以及建造的目的是什么。工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要再工程的結(jié)構(gòu)的適用性與外形美觀、可靠性與經(jīng)濟(jì)之間 ，選擇出一種非常合理的一種平衡。使得我們建造的結(jié)構(gòu)可以讓預(yù)定的各項(xiàng)功能得到滿(mǎn)意。工程結(jié)構(gòu)里面所提到的可靠性 ，指的就是適用性、安全性以及耐久性 ，這些可以統(tǒng)一稱(chēng)之為可靠性。如果用工程的結(jié)構(gòu)的可靠性用概率來(lái)度量的時(shí)候 ，就稱(chēng)作是可靠度了。
　　1.2荷載的分類(lèi)
　　第一是按著時(shí)間的變化來(lái)分類(lèi)的 ，一共是分了 3 個(gè)類(lèi)別 ，其中有永久的作用 ，偶然的作用 ，可變的作用 ，永久的作用在設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期之內(nèi)量的值是不隨著時(shí)間的變化的 ，或者說(shuō)與平均值相比較而言基本就是沒(méi)有什么變化 ，所以可以忽略不計(jì)的。因此 ，永久荷載的統(tǒng)計(jì)時(shí)間參數(shù)跟規(guī)律是沒(méi)有關(guān)系的。
　　它的隨機(jī)性主要表現(xiàn)在空間位置的變異上面 ，比如說(shuō)土壓力、水位不變的水的水壓力、預(yù)加壓力、結(jié)構(gòu)自重、地基變形、鋼材的焊接變形、混凝土收縮等等都是屬于永久作用的。偶然作用是在設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期之內(nèi)不一定會(huì)出現(xiàn)的 ，但是 ，如果說(shuō)出現(xiàn)了 ，它的量值是很大的 ，再就是持續(xù)的時(shí)間非常的短。比如說(shuō)龍卷風(fēng)、撞擊力、爆炸力等等都可以認(rèn)為是偶然的作用。
　　可變的作用在設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期之內(nèi)量的值是隨著時(shí)間在變化的 ，而且它的變化和平均值相比不可以忽略。與時(shí)間參數(shù)有關(guān)系的就是可變作用的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。又比如說(shuō)雪荷載、波浪荷載、水位的變化的水壓力、風(fēng)荷載、人群荷載、房屋建造當(dāng)中的樓面活荷載、路面橋梁結(jié)構(gòu)上面的車(chē)輛荷載、積累的灰塵的荷載等等 ，這些都是屬于可變的作用的。第二是按著結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分類(lèi)的 ，主要是由兩大類(lèi) ，一個(gè)是靜態(tài)作用 ，另一個(gè)是動(dòng)態(tài)作用 ，靜態(tài)作用對(duì)結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件不產(chǎn)生加速度的 ，也可以說(shuō)是產(chǎn)生的加速度基本忽略不計(jì) ，比如說(shuō)房屋的樓面活荷載等等。動(dòng)態(tài)作用使得結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件產(chǎn)生的加速度是不能夠忽略不計(jì)的荷載。比如說(shuō)地震、設(shè)備震動(dòng)、行駛通過(guò)橋梁的車(chē)
　　2 結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)中常見(jiàn)錯(cuò)誤的原因及解決措施
　　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(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(chēng)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。
　　表1

荷載	代表值
永久荷載	標(biāo)準(zhǔn)值
可變荷載	根據(jù)設(shè)計(jì)需要可采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇或準(zhǔn)永久值
偶然荷載	根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)使用特點(diǎn)確定

　　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(lèi)：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(lèi)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。考慮有局限性，從經(jīng)濟(jì)上考慮當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/㎡的工業(yè)露面活荷載取γG=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/㎡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)。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)。
　　2.3.2解決措施
　　具體組合公式見(jiàn)文獻(xiàn)中3.2.3條，但應(yīng)注意SQ1K的確定，當(dāng)無(wú)法判斷時(shí)，應(yīng)依次以各SQiK作為SQ1K，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(yǔ)
　　通過(guò)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(jiàn)問(wèn)題原因及解決措施，通過(guò)在設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用，證明了其實(shí)用性，取得了滿(mǎn)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(wèn)題處理方法會(huì)更合理。
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