试论建筑结构设计中荷载值的确定

曹洋

摘要：最近十几年是建筑行业蓬勃发展的阶段，随着新型建筑结构的发展，建筑领域都开始设计新型的建筑结构，为了取得最好的建筑结构，就要对建筑结构的荷载值进行准确的判断，在设计中准确的运用建筑物的荷载值，并根据建筑结构对各种荷载进行组合应用，将建筑物的荷载设计成最大限度。

关键词：建筑工程；结构设计；荷载值

1.荷载的概念和重要性

在准确确定建筑物的荷载值之前，要对荷载值有一个准确的理解。所谓的建筑物荷载值，就是建筑物在设计完成后进行施工过程中所承受的外界环境中作用力。在这些作用力中，能够在建筑结构内部引起建筑物轻微变形的内部力也在荷载之中，举例说明，可以是在建筑钢筋施工过程中出现的变形、建筑物的地基在施工中出现的变形等。设计师在设计建筑物的结构时，都要经过严谨的分析和计算，在计算结果中选择最优的荷载值作为建筑物结构设计的依据和准则。在设计之前，还要考虑到建筑物的使用年限，如果设计不当，就会出现在建筑物使用年限中，建筑结构出现工程事故中的裂缝和倾斜的情况，这些都严重影响着人民的安全。

2.荷载的分类

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

（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）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。

（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

（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）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.荷载的模型

在建筑结构中对荷载的计算模型一般分为两种，其一为针对随机变量的概率计算模型，其二为针对随机过程的概率计算模型。当外部荷载不随时间的变化而出现相应的变化时，其数值基本保持稳定，在对其进行计算的过程中，通常采用随机变量进行相关分析以及处理。当荷载随着时间的变化而出现相应的变化时，在对建筑结构的设计过程中，其在随着时间变化的同时，在不同的空间也会出现不同的变化，因而对其进行描述的过程中，通常采用随机过程的模型进行相应的分析和处理。

在对永久性变化荷载以及可变性荷载的分析处理模型进行确定之后，依据建筑结构设计方案的要求，把荷载进行等效的处理，在处理的过程中要保证荷载同建筑结构整体或者局部变化的程度相一致，其分析内容包括顶梁的弯曲程度、顶梁受到剪切力的情况、柱结构的内力或者外力等。根据不同条件所确定的荷载分布情况大体上较为相似，在个别方面存在一定的差异。然而如果采用按照不同的情况对荷载进行分布，再将实际荷载进行相关计算之后，进行分析和处理，则该工作过程相对较为复杂，其任务量相对较大。根据相关的研究结果显示，当运用方差对荷载进行分析和处理的结果同常用的分析和处理的结果之间存在着较大的差异。在对永久性荷载进行分析的过程中，其描述模型一般有以下几部分构成：相同建筑物中的荷载平均值、相同建筑物中的荷载统计方面不同的随机变量、同一建筑物中岁楼层的变化而产生荷载的不同以及同一楼层中随位置的变化而出现的荷载的变化。

4.荷载值确定的方法

建筑结构设计中荷载值的确定会受到多种因素的干扰和影响，因此，在确定荷载值时需要尽可能全面地将各种因素考虑进来：

4.1建立荷载分析处理模型

一般根据随机变量的概率以及随机过程的概率建立两种类型的荷载分析处理模型。当建筑结构设计中的外部荷载处于较为稳定的状况时，其荷载值也不会发生变化，因此，在对荷载进行分析处理中，可以根据随机变量的概率进行分析，以得出较为确定的荷载值。当建筑结构设计中的外部荷载处于不太稳定的状况时，其荷载值会发生一定的变化，在对荷载进行分析处理中，可以采用随机过程的概率进行分析，以得出较为确定的荷载值。

4.2合理确定荷载值极限值

在建筑工程中，有的建筑物的构建较為容易产生裂缝，此时应当对裂缝的受力、宽度进行检验和计算；有的建筑物的构建不容易产生裂缝的，此时，应当将钢筋混凝土的拉应力进行检验和计算；有的建筑物的构建要控制其变形和开裂，要对对其变形和开裂的极限值进行检验和计算。在正常使用极限情况下，要根据相关的建筑结构设计规范、不同的设计来采取频遇组合、永久组合以及变准组合；依照荷载的准永久组合分析，必须要考虑到对其在长期作用下的影响相应的计算；对于基础抗裂度的验算时，荷载的取值要用标准组合；对于建筑的地基基础计算的时候，考虑到地基变形验算产生的荷载，要采取准永久性组合。

4.3全面考虑建筑结构内部的因素

在确定建筑结构设计中的荷载值的时候，应当统计出建筑内每套房间的具体面积，并将具体的家具、家庭设备实施以及人员的数量及重量考虑在内，在根据建筑结构的持久性活荷载与临时性活荷载的进行不同的组合，最终计算出每套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。根据所得出的结果，从而对不同的房间进行科学合理地分类，再根据科学合理地分类，绘制出房间的直方图，再根据直方图做出分布假设，然后，再对分布直方图进行检验，最终计算出不同的情形下荷载的数值。

4.4根据荷载标准确定荷载值

确定建筑结构的荷载值时，应当充分考虑设计的目的和要求，从而择出符合要求的荷载标准组合。一是要从建筑结构的极限荷载上进行考虑，对于建筑构件的强度、抗裂度等进行科学合理地检验好计算；二是从建筑结构设计中荷载过重的危害角度进行考虑，在建筑结构设计时不降低设计的标准和要求，而且必须严格按照建筑结构设计的相关规范进行，对于确定建筑结构荷载值的分项系数及重要性系数均不用考虑，从而有效避免不必要的损失。

5.建筑结构设计中荷载取值确定工作科学性提高的策略

要想保证建筑结构设计中荷载取值确定工作的科学开展，就应该积极做好以下几方面的工作：（1）积极针对于建筑结构设计荷载取值确定设立项目，鼓励建筑方面的专家和学者参与到理论研究中去，开阔创新，找到更好的荷载取值确定理论依据，为开展各项荷载取值确定工作打下夯实的物质基础；（2）作为结构设计师应该不断学习荷载取值确定流程，工作原理和实践操作注意事项，不断实现自身运用能力的提高，以便更好的开展荷载取值确定工作，发挥其在此方面的作用；（3）依据实际情况，制定完善的荷载取值确定规范和标准，保证各个环节工作的有效开展，避免出现荷载取值失误的情况，从而保证荷载取值的科学性和合理性，给予各项工作的开展打下夯实的基础；（4）建筑企业应该高度重视结构设计工作，建立健全的监督管理部门，保证荷载取值的科学性，以更好的引导建筑结构设计荷载取值工作的开展。

6.结语

综上所述，现阶段建筑结构设计中荷载取值确定过程比较复杂，技术性因素比较多，往往需要消耗大量的时间去验证，现阶段的确定工作还存在很多的缺陷和不足。但是我相信，随着建筑结构设计中荷载取值理论体系的健全，人力队伍的培养，标准规范的建立，建筑结构设计质量意识的提高，建筑结构设计荷载确定工作的质量和效益将会不断提高和进步，并且慢慢成为影响建筑企业发展的重要环节，这一点是毋容置疑的。

参考文献：

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[2]李少卿，丁家乐.师法自然的低碳设计[J].21世纪商业评论.2010（04）