建筑结构上的荷载及其分类

1、建筑结构上的荷载及其分类使结构产生效应的各种原因称为作用。 直接施加在建筑结构 上的集中力或分布力为直接作用， 引起结构外加变形或约束变形 的原因 （ 如地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化或地震 等）为间接作用。通常将直接作用称为荷载，间接作用称为XX 作用 （如地震作用 ） 。荷载可按随时间、 空间的变异和结构反应特 点来分类。1 按随时间的变异分类1.1 永久荷载永久荷载是指在结构使用期间， 其值不随时间变化， 或其变 化与平均值相比可以忽略不计， 或其变化是单调的并能趋于限值 的荷载。永久荷载的特点是其统计规律与时间参数无关， 可采用随机 变量概率模型来描述。例如结构自重 （ 材料

2、自身重量产生的荷 载重力 ） ，其量值在整个设计基准期内基本保持不变或单调 变化而趋于限值， 其随机性只是表现在空间位置的变异上。 结构 自重习惯上称为恒荷载，简称恒载。结构上的永久荷载除结构自重外， 还包括土压力、 预应力等。 当水位不变时，水压力按永久荷载考虑。1.2 可变荷载可变荷载是指在结构使用期间， 其值随时间变化， 且其变化 与平均值相比不可以忽略不计的荷载。可变荷载的特点是其统计规律与时间参数有关， 必须采用随 机过程概率模型来描述。建筑结构上的可变荷载有楼面活荷载、 屋面活荷载和积灰荷 载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。水位变化时，水压力按可变 荷载考虑。1.3 偶然荷载偶然荷载

3、是指在结构使用期间不一定出现， 一旦出现， 其值 很大且持续时间很短的荷载。 偶然荷载的特点是在结构设计基准 期内可能不出现，一旦出现量值很大、持续时间很短。建筑结构 上的偶然荷载包括爆炸力、 撞击力。罕遇地震 （千年一遇的大震 ） 是间接作用，只能称为偶然作用，而不是偶然荷载。2 按空间位置的变异分类 荷载按空间位置的变异分类，是由于进行荷载效应组合时， 必须考虑荷载在空间的位置及其所占面积大小。 根据空间位置变 异，荷载可分为固定荷载和自由荷载两类。2.1 固定荷载固定荷载是指在结构上具有固定分布的荷载。 其特点是荷载 出现的空间位置固定不变， 但其量值可能具有随机性。 例如楼面 上固定的

4、设备荷载、屋面上的水箱重力等，都属于固定荷载。2.2 自由荷载自由荷载是指在结构上一定范围内可以任意分布的荷载。 其 特点是可以在结构一定的空间上任意分布， 出现的位置和量值都 可能是随机的。例如，厂房的吊车荷载、教室内的人员荷载就是 自由荷载。 楼面上、屋面上的自由荷载又称为活荷载， 简称活载。3 按结构的反应特点分类 荷载按结构的反应特点分类，主要是因为进行结构分析时， 对某些出现在结构上的荷载需要考虑其动力效应。 由此可分为静 态荷载和动态荷载两类， 其依据不在于荷载本身是否具有动力特 性，主要在于它是否引起结构不可忽略的加速度。3.1 静态荷载 静态荷载是指使结构产生的加速度可以忽略不

5、计的荷载。 楼 面上的活荷载， 本身可能具有一定的动力特性， 但使结构产生的 动力效应可以忽略不计，归类为静态荷载。3.2 动态荷载 动态荷载是指使结构产生的加速度不可以忽略不计的荷载。 动态荷载或动力荷载需要用结构动力学方法进行结构分析， 但对 于吊车荷载， 设计时可采用增大量值的方法按静力荷载处理， 预 制构件的搬运、吊装受力分析也可作如此处理。3.3 永久荷载代表值永久荷载主要是结构自重及粉刷、 装修、固定设备等的重量。 变异来源于单位体积重量的变异和结构 （构件）尺寸的不定性， 经 过研究发现永久荷载的变异性不大， 而且多为正态分布， 所以一 般以其分布的均值作为荷载标准值， 即可按结

6、构设计规定的尺寸和材料或构件单位体积的白重 （或单位面积的自重 ） 平均值确定。 对于白重变异性较大的材料， 尤其是制作屋面的轻质材料， 考虑 到结构的可靠性， 在设计中应根据荷载对结构的有利或不利， 分 别取其自重的下限值或上限值。4 可变荷载代表值4.1 可变荷载代表值的概念可变荷载应根据设计要求采用标准值、 组合值、 频遇值或准 永久值作为代表值。4.1.1 可变荷载标准值由于荷载本身的随机性， 最大荷载也是随机变量， 原则上也 可用它的统计分布来描述。 对某类荷载， 当有足够资料而有可能 对其统计分布做出合理估计时， 可取最大荷载分布的特征值为标 准值。对大部分自然荷载，包括风荷载、雪

7、荷载，习惯上都以其 规定的平均重现期来定义标准值； 对资料不充分的可变荷载， 根 据已有工程实践经验， 通过分析判断， 协议一个公称值作为标准 值。4.1.2 可变荷载组合值 可变荷载组合值是指使组合后的荷载效应在设计基准期内 的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷 载；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载。 可变荷 载组合值可作如下理解： 两种或两种以上的可变荷载同时作用于 结构上时，所有可变荷载都达到其单独出现时可能达到的最大值 的概率极小， 因此除主导荷载仍可以其标准值为代表值以外， 其 他伴随荷载均应以小于标准值的荷载为代表值， 此值即为可变荷 载组合值。4.2

8、 可变荷载取值4.2.1 民用建筑楼面均布活荷载民用住宅、 商店、办公楼等楼面人群荷载、 家具、办公桌椅、 商品柜台等活荷载具有时间和空间变异， 按均匀分布荷载建立统 计模型，经过大量调查，并进行统计分析确定取值。4.2.2 吊车荷载吊车有手动吊车、 电动葫芦和桥式吊车等类型。 由小车和桥 架组成， 小车在桥架上作横向移动， 而桥架或大车可沿吊车梁作 纵向移动。吊车荷载是单层工业厂房中主要的可变荷载。吊车竖向荷载标准值，应采用吊车的最大轮压或最小轮压。 吊车轮压取决于吊车自重和额定起吊重量。 实践表明， 由各工厂 设计生产的相同型号的起重机械， 参数和尺寸不完全一样， 所以， 结构设计时应直接参照制造厂商的产品规格作为确定轮压的依 据。吊车的水