建筑結構荷載設計中應注意的問題

劉時偉

摘 要：本文針對結構荷載設計常出現的問題原因進行了分析，并提出了解決措施，以便能夠更好地指導設計。

關鍵詞：建筑結構 荷載設計 問題 解決措施

1.引言

由文獻［1］可知，當整個結構或結構的一部分進入某一特定狀態，而不能滿足設計規定的某種功能要求時，則稱此特定狀態為結構對該功能的極限狀態。結構的極限狀態往往以結構的某種荷載效應，如內力、應力、變形等超過規定的標志值為依據。根據設計中要考慮的結構功能，結構的極限狀態在原則上可分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩類。對承載能力極限狀態，一般是以結構內力超過其承載能力為依據；對正常使用極限狀態，一般以結構的變形、裂縫超過設計允許的限值為依據。有時在設計中也經常采用結構的應力控制保證結構滿足正常使用的要求。本文針對建筑結構荷載設計中常見的問題進行了分析，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：標準值、組合值、頻遇值、準永久值。其中荷載標準值是荷載的基本代表值，而其他代表值都可在標準值的基礎上乘以相應的系數得到。荷載可根據不同的設計要求，規定不同的設計要求，以便能更確切地反映它在設計中的特點。由于荷載本身的隨機性，因而在試用期間的最大荷載也是個隨機變量，原則上可用統計分布來描述。文獻［1］中規定，荷載標準值由設計基準期最大荷載概率分布的某個分位值來確定，設計基準期統一規定為50年。但并非所有荷載都能取得充分資料，因而，應從實際出發，根據已有的工程經驗通過判斷協議一個公稱值作為代表值。

2.1.2解決措施

根據文獻可采取下列解決措施，對不同荷載采用不同代表值。如表1所示：

當有足夠設計經驗時，可取協議的百分位作為荷載的代表值。

2.2荷載分項系數

2.2.1原因分析

根據文獻將荷載分成兩類：永久荷載、可變荷載，分項系數為γ和γ，這兩個分項系數在荷載標準值已知的情況下，按極限狀態設計表達式設計各類結構構件的可靠指標［２］，與規定的目標可靠指標之間，在總體上誤差最小為原則，經優選得到。考慮有局限性，從經濟上考慮當標準值大于4kN/m的工業露面活荷載取γ=1.3。

2.2.2解決措施

文獻中對基本組合荷載分項系數的規定，對永久荷載的分項系數：當其效應對結構有利時由永久荷載效應控制的組合，應取1.35，由可變荷載控制的組合取1.2；當其效應對結構不利時一般情況取1.0，對結構的滑移、傾覆或漂浮驗算取0.9。對可變荷載的分項系數：一般取1.4，對標準值大于4kN/m的工業樓面結構的活荷載取1.3。

2.3荷載組合最不利值確定

2.3.1原因分析

對所考慮的極限狀態，在確定其荷載效應時，應對所有可能同時出現的各荷載作用加以組合，求出總效應。考慮荷載同時出現的幾率很小，因此應從所有可能組合中取最不利的一組作為該極限狀態的設計依據。

2.3.2解決措施

具體組合公式見文獻中3.2.3條，但應注意S的確定，當無法判斷時，應依次以各S作為S，選其中最不利的荷載效應作為設計依據。還應注意當結構的自重占主要時，應適當提高構件的重要性系數。

3.結語

我通過收集各種資料及多年經驗總結了結構荷載設計常見問題原因及解決措施，通過在設計工作中的應用，證明了其實用性，取得了滿意的效果，希望對廣大同行有借鑒作用。隨著經濟的發展，規范的再次修訂，荷載設計出現的問題處理方法會更合理。

參考文獻：

［1］中華人民共和國國家標準.建筑結構荷載規范（GB50009-2001）.北京：中國建筑工業出版社，2002.

［2］中華人民共和國國家標準.建筑結構可靠度設計統一標準（GB50068-2001）.北京：中國建筑工業出版社，2002.