第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)設計方法

  應用我國現(xiàn)行設計規(guī)范進行結(jié)構(gòu)設計時,采用的是以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法。

  一、建筑結(jié)構(gòu)基本功能

  結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間(設計使用年限),在規(guī)定的條件下(正常設計、施工、使用、維修)必須保證完成預定的功能,這些功能包括:

  (1)安全性,即建筑結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用時,能承受可能出現(xiàn)的各種作用(如荷載、溫度變化、正常維修)。并且在設計規(guī)定的偶然事件(如地震、爆炸)發(fā)生時及發(fā)生后,仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。

  (2)適用性,即建筑結(jié)構(gòu)在正常使用過程中,應保持良好的工作性能。例如結(jié)構(gòu)構(gòu)件應有足夠的剛度,以免產(chǎn)生過大的振動和變形,使人產(chǎn)生不適的感覺。

  (3)耐久性,即建筑結(jié)構(gòu)在正常維修條件應能在規(guī)定的設計使用年限滿足安全、實用性的要求。

  上述對結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性的要求總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。也就是說,可靠度是指在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下,結(jié)構(gòu)完成預定功能的概率。

  結(jié)構(gòu)的設計使用年限是指設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修,即可按預定目的使用的時期,我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的設計使用年限應按表1-1采用。

  由此可見,我國通常的建筑結(jié)構(gòu)設計的使用年限是50年。對于按照我國現(xiàn)行設計規(guī)范選用的可變作用及與時間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)則稱為設計基準期。它不等同于建筑結(jié)構(gòu)的設計使用年限!督y(tǒng)一標準》規(guī)定的設計基準期為50年。相應的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》所考慮的荷載統(tǒng)計參數(shù)都是按設計基準期為50年確定的,如設計時需采用其他設計基準期,則必須另行確定在設計基準期內(nèi)最大荷載的概率分布及相應的統(tǒng)計參數(shù)。
  二、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)與設計狀況

  區(qū)分結(jié)構(gòu)是否卡靠與失效,其分界標志就是極限狀態(tài)。當整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求,這種特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。

  極限狀態(tài)可分為兩類:

  1.承載能力極限狀態(tài)

  當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力,或產(chǎn)生了不適于繼續(xù)承載的變形時,即認為超過了承載能力極限狀態(tài)。例如:

  (1)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡例如煙囪在風荷載作用下整體傾翻。

  (2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞),例如軸心受壓短柱中的混凝土和鋼筋分別達到抗壓強度而破壞,或因過度變形而不適于繼續(xù)承載;

  (3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系,例如簡支梁跨中截面達到抗彎承載力形成三鉸共線的機動體系,從而喪失承載能力。

  (4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等),例如細長柱達到臨界荷載后因壓曲失穩(wěn)而破壞。

  (5)地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)。

  事實上,承載能力極限狀態(tài)就是結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)揮最大承載能力的狀態(tài)。

  2.正常使用極限狀態(tài)

  這種極限狀態(tài)對應于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。當出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時,即認為超過了正常使用極限狀態(tài):

  (1)影響正常使用或外觀的變形,如梁的撓度過大影響正常使用。

  (2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);

  (3)影響正常使用的振動,如樓板的振幅過大影響正常使用;

  (4)影響正常使用的其他特定狀態(tài),如基礎產(chǎn)生不均勻沉降過大。

  在建筑結(jié)構(gòu)設計時,除了考慮結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)之外,還須根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用中的環(huán)境條件和影響,區(qū)分下列三種設計狀況:

  (1)持久狀況,即在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn),其持續(xù)期很長的狀況,例如房屋結(jié)構(gòu)承受家具和正常人員荷載的狀況。持續(xù)期一般與設計使用年限為同一數(shù)量級。

  (2)短暫狀況,即在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大,而與設計使用年限相比持續(xù)期很短的狀況,如結(jié)構(gòu)施工和維修時承受堆料荷載的狀況。

  (3)偶然狀況,即在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小,且持續(xù)期很短的狀況,如結(jié)構(gòu)遭受火災、爆炸、撞擊、罕遇地震等作用。

  這三種設計狀況分別對應不同的極限狀態(tài)設計。對于持久狀況、短暫狀況和偶然狀況,都必須進行承載能力極限狀態(tài)設計;對于持久狀況,尚應進行正常使用極限狀態(tài)設計;而對于短暫狀況,可根據(jù)需要進行正常使用極限狀態(tài)設計。
  三、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的設計表達式

  建筑結(jié)構(gòu)設計應根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的荷載,按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載(效應)組合,并應取各自的最不利的效應組合進行設計。

  1.承載力極限狀態(tài)設計表達式

  根據(jù)《荷載規(guī)范》的要求,結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設計應根據(jù)荷載效應的基本組合或偶然組合進行,其一般表達式為

  式中γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù);

  S——結(jié)構(gòu)效應組合的設計值;

  R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設計值,應按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范的規(guī)定確定。

  (1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)γ0

  根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》,在建筑結(jié)構(gòu)設計時,根據(jù)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命安全、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等)的嚴重性,采用不同的安全等級。建筑的安全等級見表1-2

  在抗震設計中不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。

  建筑物中各類結(jié)構(gòu)的安全等級,宜與整個結(jié)構(gòu)的安全等級相同。對于其中部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級可進行調(diào)整,根據(jù)需要對某些構(gòu)件的安全等級采取提高一級或降低一級。

  (2)荷載效應組合設計值S

  1)荷載效應基本組合

  (a)對于基本組合,荷載效應組合的設計值S應從下列組合值中取最不利值確定:

  a)由可變荷載效應控制的組合:

  式中γG—永久荷載的分項系數(shù),應按《荷載規(guī)范》第3.2.5條采用;

  γQi——第i個可變荷載的分項系數(shù),其中γQ1為可變荷載Q1的分項系數(shù),應按《荷載規(guī)范》第3.2.5條采用;

  SGk——按永久荷載標準值Gk計算的荷載效應值;

  SQik——按可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值,其中SQ1k為諸可變荷載效應中起控制作用者;

  ψci——可變荷載a的組合值系數(shù),應分別按《荷載規(guī)范》各章的規(guī)定采用;

  n——參與組合的可變荷載數(shù)。

  b)由永久荷載效應控制的組合:
  注:①基本組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。

 、诋攲Qlk無法明顯判斷時,輪次以各可變荷載效應為SQlk,選其中最不利的荷載效應組合。

 、郛斂紤]以豎向的永久荷載效應控制的組合時,參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。

  (b)對于一般排架、框架結(jié)構(gòu),基本組合可采用簡化規(guī)則,并應按下列組合值中取最不利值確定:

  a)由可變荷載效應控制的組合:

  b)由永久荷載效應控制的組合仍按公式(1-3)式采用。

  (c)基本組合的荷載分項系數(shù),應按下列規(guī)定采用:

  a)永久荷載的分項系數(shù):

  I當其效應對結(jié)構(gòu)不利時

  對由可變荷載效應控制的組合,應取1.2;

  對由永久荷載效應控制的組合,應取1.35。

  Ⅱ當其效應對結(jié)構(gòu)有利時

  一般情況下應取1.0;

  對結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗算,應取0.9。

  b)可變荷載的分項系數(shù):

  一般情況下應取1.4;

  對標準值大于4kN/㎡的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載應取1.3。

  注:對于某些特殊情況,可按建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)設計規(guī)范的規(guī)定確定。

  2)荷載效應偶然組合

  對于偶然組合,荷載效應組合的設計值宜按下列規(guī)定確定;偶然荷載的代表值不乘分項系數(shù):與偶然荷載同時出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗采用適當?shù)拇碇。各種情況下荷載效應的設計值公式,可由有關(guān)規(guī)范另行規(guī)定。

  2.正常使用極限狀態(tài)表達式

  對于正常使用極限狀態(tài),應根據(jù)不同的設計要求,采用荷載的標準組合、頻遇組合或準永久組合,并應按下列設計表達式進行設計:

  S≤C(1—5)

  式中C——結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求的規(guī)定限值,例如變形、裂縫、振幅、加速度、應力等的限值,應按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范的規(guī)定采用。

  所謂標準組合,主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生嚴重的永久性損害的情況,其荷載效應組合的設計值S應按下式采用:

  注:組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。

  所謂頻遇組合,主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產(chǎn)生局部損害、較大變形或短暫振動等情況。其荷載效應組合的設計值S應按下式采用:

  式中ψf1—可變荷載Q1的頻遇值系數(shù),應按有關(guān)的規(guī)定采用;

  ψqi——可變荷載Qi的準永久值系數(shù),應按有關(guān)的規(guī)定采用。

  注:組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。

  所謂準永久組合,當長期效應是決定先因素的一下情況,其荷載效應組合的設計值S可按下式采用:

  注:組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。
  一、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)抗力

  結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種效應的原因,統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)上的作用。結(jié)構(gòu)上的作用包括直接作用和間接作用。直接作用指的是施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力,例如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載和設備自重等。直接作用的計算一般比較簡單,引起的效應比較直觀。間接作用指的是引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的作用,例如溫度的變化、混凝土的收縮或徐變、地基的變形、焊接變形和地震等,這類作用不是以直接施加在結(jié)構(gòu)上的形式出現(xiàn)的,但同樣引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應。間接作用的計算和引起的效應一般比較復雜,例如地震會引起建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜下沉以至倒塌,但這些破壞效應不僅僅與地震震級、烈度有關(guān),還與建筑物所在場地的地基條件、建筑物的基礎類型和上部結(jié)構(gòu)體系有關(guān)。

  過去習慣上將上述兩類不同性質(zhì)的作用統(tǒng)稱為荷載。例如將溫度變化稱為溫度荷載,將地震作用稱為地震荷載等,這樣就混淆了兩類不同性質(zhì)的作用,特別是對間接作用的復雜性認識不足。

  根據(jù)目前結(jié)構(gòu)理論發(fā)展水平以及現(xiàn)有規(guī)范頒布的現(xiàn)狀,對直接作用在結(jié)構(gòu)上的荷載可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)(以下簡稱《荷載規(guī)范》)的規(guī)定采用,對間接作用,除了對地震作用按《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2001)(以下簡稱《抗震規(guī)范》)的規(guī)定采用外,其余的間接作用暫時還未制定相應的規(guī)范。

  考慮到廣大設計人員的現(xiàn)狀及習慣上的銜接,目前還未將兩類作用嚴格劃分,而將其簡稱為荷載。

  作用在結(jié)構(gòu)上的直接作用或間接作用,將引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力(如軸力、彎矩、剪力、扭矩等)和變形(如撓度、轉(zhuǎn)角、側(cè)移、裂縫等),這些內(nèi)力和變形總稱為作用效應,其中由直接作用產(chǎn)生的作用效應稱為荷載效應。

  結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力,稱為結(jié)構(gòu)的抗力,如構(gòu)件的承載能力、剛度的大小、抗裂縫的能力等。結(jié)構(gòu)抗力與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面形式、截面尺寸及材料強度等級等因素有關(guān)。
  二、荷載的分類

  荷載是一個不確定的隨機變量。在《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB50068一2001》(以下簡稱《統(tǒng)一標準》)中,規(guī)定設計基準期為50年,在這段期間內(nèi),荷載不僅在量值上是變化的,并且,作用在結(jié)構(gòu)上的時間持續(xù)性也是變化的。因此在《荷載規(guī)范》中,將荷載按以下原則進行了分類。

  1.按隨時間變異分類

  (1)永久荷載(亦稱恒載)。在設計基準期內(nèi),其量值不隨時間變化,或即使有變化,其變化值與平均值相比可以忽略不計的荷載。如結(jié)構(gòu)的自重、土壓力、預應力等。

  (2)可變荷載(亦稱活載)。在設計基準期內(nèi),其量值隨時間變化,且其變化值與平均值相比不能忽略的荷載。如樓(屋)面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載、風荷載、吊車荷載等。

  (3)偶然荷載。在設計基準期內(nèi),可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn),但一旦出現(xiàn),其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載。如地震、爆炸力、撞擊力等。

  2.按隨空間位置的變異分類

  (1)固定荷載。在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定分布的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、樓面上的固定設備荷載等。

  (2)自由荷載。在結(jié)構(gòu)上的一定范圍內(nèi)可以任意分布的荷載。如民用建筑樓面上的活荷載、工業(yè)建筑中的吊車荷載等。

  3.按結(jié)構(gòu)的動力反應分類

  (1)靜態(tài)荷載。對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生加速度或產(chǎn)生的加速度很小可以忽略不計。如結(jié)構(gòu)的自重、樓面的活荷載等。

  (2)動態(tài)荷載。對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度。如吊車荷載、地震作用、作用在高層建筑上的風荷載等。
  三、荷載的代表值

  設計中用來驗算極限狀態(tài)所采用的荷載量值,例如標準值、組合值、頻遇值和準永久值。

  1.荷載標準值

  荷載標準值是指在結(jié)構(gòu)的設計基準期內(nèi),在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值,例如在《荷載規(guī)范》中,住宅樓面的均布活荷載規(guī)定為2.0kN/㎡。

  對于永久荷載的標準值,是按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸(如梁、柱的斷面)與構(gòu)件采用材料的重度的標準值(如梁、柱材料為鋼筋混凝土,則其重度的標準值一般取25kN/m3)來確定的數(shù)值。對常用材料重度,可按《荷載規(guī)范》附錄A采用。

  對于可變荷載的標準值,則由設計基準期內(nèi)最大荷載概率分布的某一分位數(shù)來確定,一般取具有95%保證率的上分位值,但對許多還缺少研究的可變荷載,通常還是沿用傳統(tǒng)的經(jīng)驗數(shù)值。對可變荷載的標準值,可按《荷載規(guī)范》的規(guī)定采用。

  2.荷載組合值

  當結(jié)構(gòu)上作用兩種或兩種以上的可變荷載時,考慮到其同時達到最大值的可能性較少,因此,在按承載能力極限狀態(tài)設計或按正常使用極限狀態(tài)的短期效應組合設計時,應采用荷載的組合值作為可變荷載的代表值。

  可變荷載的組合值,為可變荷載乘以荷載組合值系數(shù)。組合值系數(shù)見《荷載規(guī)范》表4.1.1。

  3.荷載頻遇值

  對變荷載,在設計基準期內(nèi),其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。

  可變荷載頻遇值應取可變荷載標準值乘以荷載頻遇值系數(shù)。荷載頻遇值系數(shù)見《荷載規(guī)范》表4.1.1。

  4.荷載準永久值

  對可變荷載,在設計基準期內(nèi),其超越的總時間約為設計基準期一半的荷載值。

  作用在建筑物上的可變荷載(如住宅樓面上的均布活荷載為2.0kN/㎡),其中有部分是長期作用在—上面的(可以理解為在設計基準期50年內(nèi),不少于25年),而另一部分則是不出現(xiàn)的。因此,我們也可以把長期作用在結(jié)構(gòu)物上面的那部分可變荷載看作是永久活載來對待?勺兒奢d的準永久值,為可變荷載標準值乘以荷載準永久值系數(shù)φq也就是說,準永久值系數(shù)φq,為荷載準永久值與荷載標準值的比值,其值恒小于1.0。

  在荷載規(guī)范中,規(guī)定了各種不同建筑樓面上均布活荷載的準永久值系數(shù)φq,如對住宅樓面的均布活荷載,其準永久值系數(shù)φq=0.4,而對書庫、檔案庫則φq=0.8,這表示了對不同用途的建筑物,其準永久值系數(shù)φq是不同的。φq的大小表示了均布活荷載數(shù)值變動的大小,φq大表示變動較小,φq小則表示變動大。如住宅樓面的均布活荷載標準值為2.0kN/㎡,準永久值系數(shù)φq=0.4,因此,荷載準永久值為2.0×0.4=0.8kN/㎡;而對一般書庫、檔案庫樓面均布活荷載為5.0kN/㎡,準永久值系數(shù)φq=0.8,因此荷載準永久值為5.0×0.8=4.0kN/㎡。
  四、荷載分項系數(shù)與荷載設計值

  1.荷載分項系數(shù)

  荷載分項系數(shù)是在設計計算中,反映了荷載的不確定性并與結(jié)構(gòu)可靠度概念相關(guān)聯(lián)的一個數(shù)值。對永久荷載和可變荷載,規(guī)定了不同的分項系數(shù)。

  (1)永久荷載分項系數(shù)γG:當永久荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應對結(jié)構(gòu)不利時,對由可變荷載效應控制的組合取γG=1.2;對由永久荷載效應控制的組合,取γG=1.35。當產(chǎn)生的效應對結(jié)構(gòu)有利時,—般情況下取γG=1.0;當驗算傾覆、滑移或漂浮時,取γG=0.9;對其余某些特殊情況,應按有關(guān)規(guī)范采用。

  (2)可變荷載分項系數(shù)γQ:—般情況下取γQ=1.4;但對工業(yè)房屋的樓面結(jié)構(gòu),當其活荷載標準值>4kN/㎡時,考慮到活荷載數(shù)值已較大,則取γQ=1.3。

  2.荷載設計值

  荷載設計值等于荷載代表值乘以荷載分項系數(shù)。按承載能力極限狀態(tài)計算荷載效應時,需考慮荷載分項系數(shù);按正常使用極限狀態(tài)計算荷載效應時(不管是考慮荷載的短期效應組合還是長期效應組合),由于對正常使用極限狀態(tài)的可靠度比對承載能力極限狀態(tài)的可靠度要求可以適當放松,因此可以不考慮分項系數(shù),即分項系數(shù):1.0。

  五、材料強度指標的取值

  1.強度標準值

  材料強度標準值為結(jié)構(gòu)設計時采用的材料性能的基本代表值,具有95%的保證率。

  2.材料分項系數(shù)

  材料強度分項系數(shù)是在按承載能力極限狀態(tài)設計時,按可靠度指標[β]在計算中所采用的系數(shù)值。在我國規(guī)范中,通過[β]值及材料、幾何參數(shù)、荷載基本參量,求出各種結(jié)構(gòu)用的材料分項系數(shù)。對混凝土,材料分項系數(shù)取γC=1.4;對HRB335、HR400、RRB400級鋼筋,取γC=1.10。

  3.材料強度設計值

  指材料強度標準值除以材料分項系數(shù)值后的值。

  在承載能力極限狀態(tài)設計中,采用材料強度設計值。
  第三節(jié)荷載的標準值

  一、民用建筑樓面均布活荷載

  1.樓面活荷載是房屋結(jié)構(gòu)設計中的主要荷載。

  《荷載規(guī)范》規(guī)定的民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻遇值、準永久值系數(shù)如表1-5所列。

  注:①本表所給各項活荷載適用于一般使用條件,當使用荷載較大或情況特殊時,應按實際情況采用。

 、诘6項書庫活荷載當書架高度大于2m時,書庫活荷載尚應按每米書架高度不小于2.5KN/m2確定。

 、鄣8項中的客車活荷載只適用于停放載人少于9人的客車;消防車活荷載是適用于滿載總重為300KN的大型車輛;當不符合本表的要求時,應將車輪的局部荷載按結(jié)構(gòu)效應的等效原則,換算為等效均布荷載。

  ④第11項樓梯活荷載,對預制樓梯踏步平板,尚應按1.5kN集中荷載驗算。

 、荼颈砀黜椇奢d不包括隔墻自重和二次裝修荷載。對固定隔墻的自重應按恒荷載考慮,當隔墻位置可靈活自由布置時,非固定隔墻的自重應取每延米長墻重(kN/m)的1/3作為樓面活荷載的附加值(kN/㎡)計入,附加值不小于1.0kN/㎡。

  2.設計樓面梁、墻、柱及基礎時,表1-5中的樓面活荷載標準值在下列情況下應乘以規(guī)定的折減系數(shù)。

  (1)設計樓面梁時的折減系數(shù):

  1)第1(1)項當樓面梁從屬面積超過25m2時,應取0.9;

  2)第1(2)-7項當樓面梁從屬面積超過刃m2時,應取0.9;

  3)第8項對單向板樓蓋的次梁和槽形板的縱肋應取0.8;

  對單向板樓蓋的主梁應取0.6;

  對雙向板樓蓋的梁應取0.8;

  4)第9—12項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。

  (2)設計墻、柱和基礎時的折減系數(shù)

  1)第1(1)項應按表11-5規(guī)定采用;

  2)第1(2)-7項應采用與其樓面梁相同的折減系數(shù);

  3)第8項對單向板樓蓋應取0.5;

  對雙向板樓蓋和無梁樓蓋應取0.8;

  4)第9-12項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。

  注:樓面梁的從屬面積應按梁兩側(cè)各延伸二分之一梁間距的范圍內(nèi)的實際面積確定。
  二、民用建筑屋面均布活荷載

  房屋建筑的屋面,其水平投影面上的屋面均布活荷載,應按表1-7采用。

  屋面均布活荷載,不應與雪荷載同時組合。

  屋面均布活荷載

  注:①不上人的屋面,當施工或維修荷載較大時,應按實際情況采用;對不同結(jié)構(gòu)應按有關(guān)設計規(guī)范的規(guī)定,將標準值作0.2kN/㎡的增減。

 、谏先说奈菝,當兼作其他用途時,應按相應樓面活荷載采用。

 、蹖τ谝蛭菝媾潘粫、堵塞等引起的積水荷載,應采取構(gòu)造措施加以防止;必要時,應按積水的可能深度確定屋面活荷載。

 、芪菝婊▓@活荷載不包括花圃土石等材料自重。

  直升機停機坪荷載應根據(jù)直升機總重按局部荷載考慮,同時其等效均布荷載不低于5.0KN/m2。

  局部荷載應按直升機實際最大起飛重量確定,當沒有機型技術(shù)資料時,一般可依據(jù)輕、中、重三種類型的不同要求,按下述規(guī)定選用局部荷載標準值及作用面積:

  輕型,最大起飛重量2t,局部荷載標準值取20kN,作用面積0.20m×0.20m;

  中型,最大起飛重量4t,局部荷載標準值取40kN,作用面積0.25m×0.25m;

  重型,最大起飛重量6t,局部荷載標準值取60kN,作用面積0.30m×0.30m;

  荷載的組合值系數(shù)應取0.7,頻遇值系數(shù)應取0.6,準永久值系數(shù)應取0。

  三、施工和檢修荷載及欄桿水平荷載

  1.設計屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨篷和預制小梁時,施工或檢修集中荷載(人和小工具的自重)應取1.0kN,并應在最不利位置處進行驗算。

  注:①對于輕型構(gòu)件或較寬構(gòu)件,當施工荷載超過上述荷載時,應按實際情況驗算,或采用加墊板、支撐等臨時設施承受。

 、诋斢嬎闾糸、雨篷承載力時,應沿板寬每隔1.0m取一個集中荷載;在驗算挑檐、雨篷傾覆時,應沿板寬每隔2.5~3.0m取一個集中荷載。

  2.樓梯、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿頂部水平荷載,應按下列規(guī)定采用:

  (1)住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所,幼兒園,應取0.5kN/m;

  (2)學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場,應取1.0kN/m。

  3.當采用荷載準永久組合時,可不考慮施工和檢修荷載及欄桿水平荷載。
  四、雪荷載

  雪荷載是房屋屋面結(jié)構(gòu)的主要荷載之一。在寒冷地區(qū)的大跨度結(jié)構(gòu)和輕型結(jié)構(gòu),對雪荷載更為敏感。

  雪在屋面上的積存對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用,與當?shù)氐牡孛娣e雪大小及氣候條件等密切相關(guān)。

  1.雪荷載標準值及基本雪壓

  《荷載規(guī)范》規(guī)定,屋面水平投影面上的雪荷載標準值,應按下式計算:

  式中sk——雪荷載標準值,kN/㎡;

  μr——屋面積雪分布系數(shù);

  s0——基本雪壓,kiN/㎡。

  基本雪壓系以當?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計所得50年一遇最大積雪的自重確定。

  基本雪壓應按《荷載規(guī)范》全國基本雪壓分布圖的規(guī)定采用。山區(qū)的基本雪壓,當無實測資料時,可按當?shù)乜諘缙教沟孛娴幕狙〾褐党艘?.2采用。

  全國基本雪壓標準值范圍為0~1.0kN/㎡。

  雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7;頻遇值系數(shù)可取0.6;準永久值系數(shù)應按雪荷載分區(qū)I、Ⅱ和Ⅲ的不同,分別取0.5、0.2和0;雪荷載分區(qū)按《荷載規(guī)范》的規(guī)定采用。

  2.屋面積雪分布系數(shù)

  屋面積雪分布系數(shù)實際上就是將地面基本雪壓換算為屋面雪荷載的換算系數(shù),它與屋面形式、朝向及風力等因素有關(guān)。

  《荷載規(guī)范》規(guī)定的屋面積雪分布系數(shù),應根據(jù)不同類別的屋面形式,按表1-8采用。

  設計建筑結(jié)構(gòu)及屋面的承重構(gòu)件時,可按下列規(guī)定考慮積雪的分布情況:屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況考慮;屋架可分別按積雪全跨均勻分布情況,不均勻分布情況和半跨均勻分布的情況考慮;框架和柱可按全跨均勻分布情況考慮。
  五、風荷載

  風荷載是建筑結(jié)構(gòu)上的一種主要的直接作用,對高層建筑尤為重要。

  風壓隨高度而增大,且與地面的粗糙度有關(guān);建筑物體型與尺寸不同,作用在建筑物表畫上的實際風壓力(或吸力)不同;風壓不是靜態(tài)壓力,實際上是脈動風壓,對于高寬比較大的房屋結(jié)構(gòu),應考慮風的動力效應。

  1.風荷載標準值及基本風壓

  垂直于建筑物表面上的風荷載標準值,應按下述公式計算:

  (1)當計算主要承重結(jié)構(gòu)時

  式中Wk——風荷載標準值(kN/㎡);

  βz——高度z處的風振系數(shù);

  μS——風荷載體型系數(shù);

  μZ——風壓高度變化系數(shù);

  ω0——基本風壓(kN/n/)。

  (2)當計算圍護結(jié)構(gòu)時

  式中βgz——高度z處的陣風系數(shù)。

  基本風壓應按《荷載規(guī)范》附錄D.4中附表D.4給出的50年一遇的風壓采用,但不得小于0.3kN/㎡:,

  對于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及對風荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu),基本風壓應適當提高,并應由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設計規(guī)范具體規(guī)定。

  2.地面粗糙度與風壓高度變化系數(shù)μZ

  對于平坦或稍有起伏的地形,風壓高度變化系數(shù)應根據(jù)地面粗糙度類別按表11-8確定。

  地面粗糙度可分為A、B、C、D四類:

  (1)A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū);

  (2)B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū);

  (3)C類指有密集建筑群的城市市區(qū);

  (4)D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。

  從表1-9中,可以看出:

  1)當?shù)孛娲植诙阮悇e相同時,離地面越高,μZ值越大,但當達到一定高度后,μZ越接近以至相同;

  2)對同一高度,μZ則A區(qū)>B區(qū)>C區(qū)>D區(qū),但當≥450m后,其值相同;

  3)表中μZ變化為從0.62至3.12,當離地面5~lOm高,B類時,μZ=1.0。

  3.風荷載體型系數(shù)μS

  風速只是代表在自由氣流中各點的風速。氣流以不同形式在房屋表面繞過,房屋對氣流形成某種干擾,因此房屋設計時不能直接以自由氣流的風速作為結(jié)構(gòu)荷載。

  風壓在建筑物各表面上的分布是不均勻的,設計上取其平均值采用。

  一般地,在房屋的迎風墻面上,墻面受正風壓(壓力);在背風墻面上受負風壓(吸力);在側(cè)墻面上受負風壓;在屋面上,因屋面形狀的不同,風壓可表現(xiàn)為正風壓或負風壓。

  《荷載規(guī)范》規(guī)定的房屋風荷載體型系數(shù)可按表1-10采用。

  注:①表圖中符號→表示風向;+表示壓力;—表示吸力。

  2表中的系數(shù)未考慮鄰近建筑群體的影響。

  表11-9中未列入的房屋類別,詳見《荷載規(guī)范》。

  4.風振系數(shù)βZ

  《荷載規(guī)范》規(guī)定,對于基本自振周期T1大于0.25s的工程結(jié)構(gòu),如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu),以及高度大于30m且高寬比大于1.5的高柔建筑,均應考慮風壓脈動對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生順風向風振的影響。

  順風向風振系數(shù)值大于1。其值與脈動增大系數(shù)、脈動影響系數(shù)、振型系數(shù)有關(guān)。其值計算詳見《荷載規(guī)范》的規(guī)定。