关于建筑结构设计中荷载值的确定探析

冯艳芹

【摘要】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类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。本文从建筑结构的分析，并分别讲述了荷载的分类以及荷载的作用和模型分析，并重点分析了建筑结构荷载值的确定。

【关键词】建筑 结构 荷载值 确定

一、建筑结构的分析

建筑结构的作用包括间接作用和直接作用。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，我们则称之为在间接作用。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类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。

二、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：

1、按照时间变异分类

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。

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，是不能被忽视的，例如风荷载、雪荷载、楼面活荷载、吊车荷载、屋面积灰荷载等。

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、按照结构动力反应分类

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 动态荷载

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

三、荷载的作用和模型分析

1、荷载的作用

荷载对建筑结构的作用按照其作用形式可以分为直接与间接作用，但是无论是何种形式的荷载，其对建筑结构的影响结果基本相同，即能够使得建筑结构整体或者局部位置出现内部作用力、变形、移动或者产生缝隙等。因此，对荷载的作用可以作出如下定义：能够使得建筑结构整体或者局部构件出现一定程度变化的外部因素，均可称之为作用。在对建筑结构进行设计工作的过程中，对作用以及荷载仅仅是对其概念的一个区分掌握，对其产生原因以及影响程度不做计算，其原因在于该因素对建筑结构或者局部构件不构成较大程度的影响。在国内的建筑领域当中，将荷载的概念等同于对建筑结构的直接作用，而将作用的概念等同于对建筑的直接或者间接作用，部分情况下也将作用专门用作特指间接作用或者荷载。在工程设计以及施工的过程中，为了使用的简便，通常将对建筑结构的直接或者间接的作用统称为荷载。

2、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应分析以及处理。当荷载随着时间的变化而出现相应的变化是，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，把荷载进行等效果的处理，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。

四、建筑结构荷载值的确定

1、非地震设计状态下的荷载值

作用效应一般分为基本效应和偶然效应，建筑物依照着承受力的程度进行相应的设计时，一般考虑的都是基本效应，并且在需要的时候应考虑偶然效应。对于作用效应的基本组合，它的荷载效应值应当由可变性荷载效应控制和永久性荷载效应控制来確定在两个组合中的值，而且必须要取最不利的数值。荷载效应的荷载一般非为永久性荷载和可变性荷载做为荷载组合的，尤其是可变性荷载因素还不止一个，与此同时，可变性荷载对建筑结构的影响也各不相同，对此应考虑两个或者更多的可变性荷载可能同时发生的概率，所以，在引出荷载组合值系数时，对标准的值要进行折减。

2、正常使用极限情况下的设计计算

2.1 根据设计要求，采取相应的荷载标准确定荷载值

在进行荷载值确定的时候，要根据当时的设计要求，选取相应的荷载标准组合。比如：频遇组合或者准永久性组合，在进行设计时都要按照规定的表达式进行设计。在正常使用的極限情况下设计，其主要针对建筑构件的抗裂度或者裂缝宽度和建筑变形之间进行相应的验算。在危害的程度上分析考虑，其实并没有在承载力下引起的建筑结构破坏导致的损失大，因此，在设计的时候就要相应的降低对可靠度要求，在设计系数暂时不用考虑，更不用考虑建筑结构的重要性系数，避免不必要的损失。

2.2 正常使用极限状态计算

对于容易产生裂缝的建筑构件，对其进行受力裂缝宽度的验算；对于不容易产生裂缝的建筑构件，对其钢筋混凝土的拉应力进行相应的验算；对于要控制的变形建筑构件，对其进行相应的变形验算。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。

结束语：

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。如果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。

参考文献：

[1]汤增发 浅谈建筑结构设计中荷载值的确定问题[J] 江西建材 2013（2）

[2]涂序祖 建筑工程结构设计中荷载值确定方法分析[J] 房地产导刊 2014（36）

[3]肖燕武 浅谈建筑结构设计的安全度[J] 科技创新导报 2007（35）