建筑結構設計中荷載取值的研究

王 紅

（泛華建設集團有限公司沈陽設計分公司，遼寧 沈陽 110026）

在當代的建筑結構當中，荷載以及材料的強度都將會達到一個相當高的數值，而荷載又是建筑結構設計中最基本的根據。因此，在結構設計的過程中，針對每一個環節來進行綜合性分析已經成為必不可少的設計措施和方式。建筑結構的設計必須要根據在建筑結構上可能會同時出現的各種荷載，并且按照能夠正常使用的極限狀態和承載能力極限狀態分別來進行荷載組合，從而達到取出最不利效應組合來進行設計的目的。

1 建筑結構的分析

建筑結構的作用分為直接作用和間接作用。

施加在結構上的集中力或是分布力，我們把它稱作直接作用。如設備的自重、機構的自重以及樓面活荷載等直接作用所引起的效應。而引起結構外加變形或者約束變形的作用，我們則稱之為間接作用。如混凝土收縮、溫度變化、地基的地震或是變形等，這類作用所引起的效應是非常復雜的。

事實上，我們很難計算出作用在建筑物上的荷載到底有多大，就算是有相當完整全面的資料，對于荷載的大小也是很難估計的。但是想要著手設計，就必須做出合理的假設來避免造成嚴重的誤差。結構必須要以適合的要求及性能的穩定性來對各種荷載和外力做出反應，在結構設計的過程中，還要根據不同的設計要求而采用不同的荷載數值，我們將其稱作荷載代表值，它包括荷載的組合值、標準值和準永久值。

2 荷載的分類

作為一個不能確定的隨機變量，荷載所規定的設計基準是50a，在這段期間里，不僅荷載的量值在變化，同時，作用在結構上的時間持續性也會發生變化。因此，在荷載的規范中，我們可以將荷載進行以下分類：

2.1 按照時間變異分類

2.1.1 永久荷載

是指在設計的基準期里，永久荷載量值不會隨著時間的變化而變化，就算是有變化，變化值也與平均值接近，這是可以被忽略的荷載，例如結構的預應力、自重、土壓力等。

2.1.2 可變荷載

是指在設計期內，量值會隨著時間的變化而變化，并且變化與平均值相差很大，是不能被忽略的，例如風荷載、雪荷載、樓面活荷載、吊車荷載、屋面積灰荷載等。

2.1.3 偶然荷載

是指在設計期內，可能出現或是一旦出現，其量值大，并且持續的時間也比較短的荷載，例如地震、爆炸力以及撞擊力等。

2.2 按照結構動力反應分類

2.2.1 靜態荷載

是指對結構產生了可以忽略不計的荷載，例如結構自重和樓面活荷載等。

2.2.2 動態荷載

是指對結構產生了不可忽略的加速度，例如地震、高層建筑的風荷載以及吊車荷載等。

3 結構設計中的荷載取值

隨著社會經濟的發展，建筑功能也變得日益復雜，對結構所需要的荷載計算也就有了更高的要求。因此，荷載取值的準確性在基礎設計中的地位也逐漸凸顯出來。根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007—2011）的規定，對根據不同的承載力來確定荷載取值進行了全面的分析，并且還要結合施工的圖紙在審查過程當中出現的錯誤做法，指出荷載取值應該注意的事項。建立荷載的概率模型，并確定其在設計過程中對統計參數的分析，這是如何確定荷載取值重要手段。統計參數主要是針對可變荷載而言，可變荷載是指除了永久性荷載之外的其他各種形式的荷載，它主要與時間相關。理論上，隨機過程概率分布模型是我們確定荷載的主要手段，但是就目前來說，我們對各類荷載隨機過程的性質和樣本函數知之甚少，方便起見，我們通常采用極值統計法或者是平穩二項隨機過程概率模型來描述。

在荷載取值中，需要計算出每個房間單位面積的家具重量、人員重量以及單位面積臨時堆放物品的重量，然后再根據持久性活荷載和臨時性活荷載的不同要求來進行組合，最后得出每個房間的持久性活荷載單位面積的重量和臨時性活荷載單位面積的重量。根據所得到的房間單位面積重量，我們可以按照不同的功能將房間進行合理的分類，并對每種類型的房間進行分析，畫出房間直方圖，根據直方圖來做分布假設，對假設的分布再進行檢驗，最后能夠得出每種情況下荷載的統計參數和標準值。

4 荷載取值的作用

建筑結構在施工和使用的過程中所受到的各種各樣直接作用都被稱作荷載。通常情況下，荷載取值要略高于建筑使用期間結構上的實際平均荷載值，目前條件下，我國的荷載取值方法還比較落后，這也要求我們在今后研究荷載取值方面，還有很多需要研究和注意的事項。

在進行結構設的時候，設計人員首先要對荷載進行計算，并取其代表值。在荷載確定了以后，才可以根據其作用、形式和大小來計算結構內力，最后再對結構進行計算。也就是說，建筑物的某部分構件，是承重還是非承重、能承受多大的荷載，這都會有其最大值和極限值，一旦超出了這個極限值，那么建筑物的結構就會發生變形，會遭到嚴重破壞，輕者只會降低建筑物的使用壽命，嚴重的可能會造成一系列安全事故，威脅生命安全。因此，這就要求建筑結構的設計人員必須充分的了解并掌握建筑的結構形式、荷載的作用和影響。

5 結語

在經濟高速發展的當今社會，人們的生活水平日益提高，對居住條件的要求也越來越高，人身安全和財產安全被高度重視起來。而現代建筑結構的設計是相當復雜和重要的，我國在建筑結構的安全性、可靠性和耐久性方面的水平還比較低。因此，建筑結構中的荷載取值問題變得越來越重要，它是建筑結構設計當中必須考慮的重要指標，如果荷載取值不當，將會造成嚴重的后果。如何提高荷載標準成為結構安全研究的重要形式。荷載取值是建筑結構設計當中的基礎，對于各種形式的荷載取值都要按照各自的荷載組合來進行計算，這就要求設計人員在設計過程中理清概念，嚴格按照規范要求進行荷載取值。

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