工业与民用建筑的设计要求和荷载取值

1、 匚业与民用建筑 从课堂走向工程理论实践 工业与民用建筑多属于建筑工程范围，从普通意义上讲就是房屋建筑。工业 建筑是指直接为生产服务的建筑，包括厂房、车间等；民用建筑则是满足人们生 产生活需要的辅助性建筑，包括：普通住宅楼，写字楼，各种综合楼等等。与桥 梁工程、隧道工程、交通工程，工程防灾与风险评估列属于土木工程。从目前学 习的过程来看，它包括了高等数学、概率论、物理学等基础知识，专业基础课程 有材料力学，结构力学、弹性力学、流体力学、材料学、房屋建筑学、专业英语， 混凝土钢结构原理等等。 建筑工程因涉及人类生活建筑和建造的各个方面，从家到办公室到商店到学 校，生活的每一个方面都离不开一个遮风

2、挡雨，给我们温暖的房子，社会主义温 同时人类的需求 对建筑工程技术的发展和创新提供了挑战 鸟巢、五棵松体育馆到 2010上海世博国 上海大厦等一系列建筑的辉煌崛起，我们看 我们有理由相信，掌握好了基础知识，积 饱工程就是以解决百姓吃住为出发点，而社会主义小康社会建设则是在原有基础 上提供给人民更好的居住环境和更多的生活设施，这些都离不开我们土木人的努 力和付出，因此，作为一个土木人，在学好本专业给人民谋幸福的同时，我们不 禁产生一种自豪感，自豪的来源就是这些我们的作品和成就。随着时代的发展， 建筑行业日新月异，建筑从最初的遮风挡雨和提供温暖的住所逐渐走向了艺术和 观赏的道路，建筑带给人们越来越

3、多的视觉震撼和审美新视野， 也对建筑的多功能提出了很大的挑战， 和动力。从08年北京奥运的水立方、 家馆、世博中心以及上海金融中心、 到了建筑行业的蓬勃发展和欣欣向荣， 极参加工程实践，在未来的社会上，作为土木人我们可以有更大的作用！ 进行建筑结构设计，要做到技术先进。经济合理、安全适用、确保质量，首 先我们必须遵从的就是建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068 2001) 的规定，使结构在规定的使用年限内具有足够的可靠度。 超过了使用年限结构的 可靠度就会下降，确保结构的使用年限内的可靠度这是“标准”的强制性要求。 一般来说结构的可靠指标与其极限状态有关，最普遍的年限分类见下表： 结构使用

4、年限分类 类别 设计使用年限 示例 1 5 临时性结构 2 25 易于替换的结构构件 3 50 普通房屋和构筑物 4 100 纪念性建筑和特别重要的建筑结构 工程建筑一般分上部结构和下部结构， 上部结构是指地面以上的部分， 下部 是指地面以下的部分。 对地基基础，在建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50068 2001)中特别强制规定了对地基基础等级的要求：“地基基础设计安全等级及 按抗震要求设计时建筑结构的安全等级，尚应符合国家现行有关规范的规定。” 同时“基础设计安全等级、 结构设计使用年限、 结构重要性系数应按有关规范的 规定采用，但结构重要性系数不应小于 1.0 。” 与工程建筑可靠度

5、指标紧密关系的另外一个名词就是建筑所将会承受的各 种荷载作用，这里按照荷载随时间的变异分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。 永久荷载应根据其建筑结构的构造确定。 例如， 钢筋混凝土现浇楼面， 通常 有现浇楼面板自重、 班上找平层自重和板底抹灰层自重三个部分组成， 若该建筑 物需要吊顶，则应包括吊顶自重。在我国建筑结构荷载规范(GB50009 2001) 给出了常用材料和构建自重以供查用，其中代表性的：钢筋混凝土重力密度 25KN/ rf. m水泥砂浆重力密度20 KN/ rf. m以及混合砂浆重力密度17 KN/ rf. m。 可变荷载分为楼面和屋面活荷载、 雪荷载、风荷载这三大工程中常见到的荷

6、 载类型。对于不同使用功能的建筑，可变荷载的取值是不同的，我国建筑结构 荷载规范(GB50002001)中给出了楼面和屋面活荷载的取值。雪荷载因我 国地域辽阔， 各地个季节气候因素影响不一， 所以取之不尽相同。 在荷载规范中 给出了全国各城市重现期n为10年、50年和100年。在建筑结构设计时，基本 雪压S0应按50年一遇来计算。其中雪荷载标准值的计算可以按下列公式进行： Sk= prs0 其中pr为雪荷载标准值(kN/mA2); Wk=血 ps pzW0 kPa（kN/rf） Wk风荷载标准值 p体型系数； 建筑结构荷载规范 年和 100 年的风压值， 不得小于 0.3KN/rf。 对于风荷

7、载，其基本计算公式为 (GB50009 2001)给出了全国各城市的重现期为 10 年、50 建筑结构设计时基本风压按 50 年一遇的风压值采用，但 同时风压高度变化系数应根据地面粗糙度和离地面或海平 面的高度确定，其中荷载规范中对于地面粗糙度的分类有 A类：近海海面及海岛、 海岸、湖岸、及沙漠地区；B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的 乡镇和城市郊区；C类：有密集建筑群的城市市区；D类：有密集建筑群且房屋 较高的城市市区这四大类。 风载体型系数由建筑物外形决定。 对不考虑风压脉动 对结构的影响时 氏可取1.0。 在进行结构设计时，必须要考虑到的还有一个因素就是偶然荷载作用，具体 指

8、在结构设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间较短的荷 载，例如地震、爆炸和海啸等。我国是一个地震多发国家，地处亚欧地震带和环 太平洋地震带边缘，每年因地震给我国带来的经济损失和人员死亡不计其数，严 重印象了我国社会主义建设。2008年5月12日在我国四川汶川发生8级特大地 震。据统计，地震共计造成 67183人遇难，361822人受伤，失踪20790人。紧 急转移安置1500.6341万人，累计受灾人数4561.2765万人。仅就工业而言，四 川全省有22428家企业受到不同程度灾害，经济损失超过 2000亿元，企业职工 遇难4414人，受伤12545人。灾后，国家和人民捐款数

9、以百亿计以供灾后重建。 因此做好建筑的防灾减灾工作，尤其是我国地震多发地带的建筑抗震， 有着重大 的社会意义和战略意义。在实际工程实践中，对各类建筑的抗震计算应分别采用 以下方法： 1. 高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构， 以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化法。 2. 除一款外的结构建筑，宜采用振型分解反应谱法。 3. 特别不规则的建筑，甲类建筑和规定范围高度的高层建筑，应采用时程分析 法进行多遇地震的补充计算；可取多条时程曲线计算结果平均值与振型分解 反应谱法计算结果较大值。 同时，建筑结构的地震影响系数应该根据烈度、场地类别、设计地震分组

10、，以及 结构的自振周期和阻尼比来确定，地震的影响系数曲线如下图所示，分四个阶段： 0*45 +当 TCO.t? 、丁/T)勺汕za T, 5T, 上述四个公式分别对应四个阶段： (1) 直线上升阶段，周期小于0.1s的区段; (2) 水平段，自0.1s至特定周期段； ( 3) 曲线下降段，自特征周期至五倍特征周期段； (4) 直线下降段，自五倍周期段至 6s 区段。 另外还应根据可变荷载的特征取值组合系数以及阻尼调整系数和阻尼衰减系数。 这些只是对有关工程建筑设计要求文件的学习， 更多的工程问题， 工程技术 需要我们在现实的工程项目中去自己体悟和学习。 工程理论的实践注定要联系和 应用到实际的

11、工程项目中去， 从专业的角度来讲， 一个完整的结构工程设计和施 工有以下步骤： (1)了解项目内容，例如，要求建设某一厂办公楼，二跨三层， 跨度6.3m和5.1m，长度42.9m，柱子之间距离为3.9m，房屋总高度10.85m, 通过建筑设计人员拿到施工目标立面图和剖面图，以及各层平面布置详图。 (2) 素土夯实，做好地面地基工程。 (3)楼面，屋面项目。 (4)内墙和外墙饰面。 (5)顶 棚工程。 (6)楼梯间平台楼面和踏面。 (7)门窗五金以及楼梯栏杆和扶手。这些都 是工程结构设计和施工在实际运用中的基本步骤。 除此之外，对楼板设计的荷载、 次梁设计的荷载、 边框架设计的荷载的计算也是重点。 其中在对边框设计的荷载 计算中还必须要考虑到风荷载和地震荷载的影响。在判定结构是否安全的时候， 对