建筑结构设计中荷载取值的研究

王 红

（泛华建设集团有限公司沈阳设计分公司，辽宁 沈阳 110026）

在当代的建筑结构当中，荷载以及材料的强度都将会达到一个相当高的数值，而荷载又是建筑结构设计中最基本的根据。因此，在结构设计的过程中，针对每一个环节来进行综合性分析已经成为必不可少的设计措施和方式。建筑结构的设计必须要根据在建筑结构上可能会同时出现的各种荷载，并且按照能够正常使用的极限状态和承载能力极限状态分别来进行荷载组合，从而达到取出最不利效应组合来进行设计的目的。

1 建筑结构的分析

建筑结构的作用分为直接作用和间接作用。

施加在结构上的集中力或是分布力，我们把它称作直接作用。如设备的自重、机构的自重以及楼面活荷载等直接作用所引起的效应。而引起结构外加变形或者约束变形的作用，我们则称之为间接作用。如混凝土收缩、温度变化、地基的地震或是变形等，这类作用所引起的效应是非常复杂的。

事实上，我们很难计算出作用在建筑物上的荷载到底有多大，就算是有相当完整全面的资料，对于荷载的大小也是很难估计的。但是想要着手设计，就必须做出合理的假设来避免造成严重的误差。结构必须要以适合的要求及性能的稳定性来对各种荷载和外力做出反应，在结构设计的过程中，还要根据不同的设计要求而采用不同的荷载数值，我们将其称作荷载代表值，它包括荷载的组合值、标准值和准永久值。

2 荷载的分类

作为一个不能确定的随机变量，荷载所规定的设计基准是50a，在这段期间里，不仅荷载的量值在变化，同时，作用在结构上的时间持续性也会发生变化。因此，在荷载的规范中，我们可以将荷载进行以下分类：

2.1 按照时间变异分类

2.1.1 永久荷载

是指在设计的基准期里，永久荷载量值不会随着时间的变化而变化，就算是有变化，变化值也与平均值接近，这是可以被忽略的荷载，例如结构的预应力、自重、土压力等。

2.1.2 可变荷载

是指在设计期内，量值会随着时间的变化而变化，并且变化与平均值相差很大，是不能被忽略的，例如风荷载、雪荷载、楼面活荷载、吊车荷载、屋面积灰荷载等。

2.1.3 偶然荷载

是指在设计期内，可能出现或是一旦出现，其量值大，并且持续的时间也比较短的荷载，例如地震、爆炸力以及撞击力等。

2.2 按照结构动力反应分类

2.2.1 静态荷载

是指对结构产生了可以忽略不计的荷载，例如结构自重和楼面活荷载等。

2.2.2 动态荷载

是指对结构产生了不可忽略的加速度，例如地震、高层建筑的风荷载以及吊车荷载等。

3 结构设计中的荷载取值

随着社会经济的发展，建筑功能也变得日益复杂，对结构所需要的荷载计算也就有了更高的要求。因此，荷载取值的准确性在基础设计中的地位也逐渐凸显出来。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）的规定，对根据不同的承载力来确定荷载取值进行了全面的分析，并且还要结合施工的图纸在审查过程当中出现的错误做法，指出荷载取值应该注意的事项。建立荷载的概率模型，并确定其在设计过程中对统计参数的分析，这是如何确定荷载取值重要手段。统计参数主要是针对可变荷载而言，可变荷载是指除了永久性荷载之外的其他各种形式的荷载，它主要与时间相关。理论上，随机过程概率分布模型是我们确定荷载的主要手段，但是就目前来说，我们对各类荷载随机过程的性质和样本函数知之甚少，方便起见，我们通常采用极值统计法或者是平稳二项随机过程概率模型来描述。

在荷载取值中，需要计算出每个房间单位面积的家具重量、人员重量以及单位面积临时堆放物品的重量，然后再根据持久性活荷载和临时性活荷载的不同要求来进行组合，最后得出每个房间的持久性活荷载单位面积的重量和临时性活荷载单位面积的重量。根据所得到的房间单位面积重量，我们可以按照不同的功能将房间进行合理的分类，并对每种类型的房间进行分析，画出房间直方图，根据直方图来做分布假设，对假设的分布再进行检验，最后能够得出每种情况下荷载的统计参数和标准值。

4 荷载取值的作用

建筑结构在施工和使用的过程中所受到的各种各样直接作用都被称作荷载。通常情况下，荷载取值要略高于建筑使用期间结构上的实际平均荷载值，目前条件下，我国的荷载取值方法还比较落后，这也要求我们在今后研究荷载取值方面，还有很多需要研究和注意的事项。

在进行结构设的时候，设计人员首先要对荷载进行计算，并取其代表值。在荷载确定了以后，才可以根据其作用、形式和大小来计算结构内力，最后再对结构进行计算。也就是说，建筑物的某部分构件，是承重还是非承重、能承受多大的荷载，这都会有其最大值和极限值，一旦超出了这个极限值，那么建筑物的结构就会发生变形，会遭到严重破坏，轻者只会降低建筑物的使用寿命，严重的可能会造成一系列安全事故，威胁生命安全。因此，这就要求建筑结构的设计人员必须充分的了解并掌握建筑的结构形式、荷载的作用和影响。

5 结语

在经济高速发展的当今社会，人们的生活水平日益提高，对居住条件的要求也越来越高，人身安全和财产安全被高度重视起来。而现代建筑结构的设计是相当复杂和重要的，我国在建筑结构的安全性、可靠性和耐久性方面的水平还比较低。因此，建筑结构中的荷载取值问题变得越来越重要，它是建筑结构设计当中必须考虑的重要指标，如果荷载取值不当，将会造成严重的后果。如何提高荷载标准成为结构安全研究的重要形式。荷载取值是建筑结构设计当中的基础，对于各种形式的荷载取值都要按照各自的荷载组合来进行计算，这就要求设计人员在设计过程中理清概念，严格按照规范要求进行荷载取值。

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