建筑结构荷载讲义三

1建筑结构荷载本章讲述了建筑结构承受的各种作用，包括直接作用和间接作用。主要讲述了《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）中的各种荷载。讨论了荷载的分类，荷载代表值，各类荷载标准值的确定。

本章提要本章内容1.1

荷载的分类1.2

荷载代表值1.3

永久荷载标准值1.4

楼面和屋面活荷载1.5

雪荷载1.6

风荷载1.1荷载的分类在结构使用期间，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。例如结构自重、土压力、预应力等。永久荷载不随时间变化，长期作用在结构上，在结构上的作用位置也不变。1.1.1永久荷载1.1.2可变荷载在结构使用期间，其值随时间变化，且变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。可变荷载的大小随时间而变，作用位置可变，且像风荷载、吊车荷载等能引起结构振动，使结构产生加速度。1.1.3偶然荷载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。例如爆炸力、撞击力等。1.2荷载代表值

《荷载规范》规定：对永久荷载应采用标准值作为代表值。对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。对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。1.2.1荷载标准值

荷载标准值是荷载的基本代表值，指结构在使用期间可能出现的最大荷载值。荷载标准值统一由设计基准期（50年）最大荷载概率分布的某个分位值来确定，有永久荷载标准值（Gk)和可变荷载标准值（Qk）。1.2.2可变荷载组合值当结构同时承受两种或两种以上的可变荷载时，考虑到荷载同时达到最大值的可能性较小，因此除主导荷载（产生最大荷载效应的荷载）仍以其标准值为代表值外，对其它伴随荷载，可以将它们的标准值乘以一个小于或等于1的荷载组合系数作为代表值，称为可变荷载组合值，即1.2.3可变荷载频遇值

在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。它相当于在结构上时而或多次出现的较大荷载，但总是小于荷载的标准值。其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载频遇值系数：1.2.4可变荷载准永久值在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准值一半（可以理解为总持续时间不低于25年）的荷载值，也就是经常作用于结构上的可变荷载。其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载准永久值系数：1.3永久荷荷载标标准值值永久荷荷载主要包包括构件的的自重重、构造层层的自自重等。恒荷载载的变变异性性不大大，故故其标标准值值可根根据构构件或或构造造层的的设计计尺寸寸和材材料或或构件件的单单位自自重确确定。。常见见材料料和构构件的的单位位自重重见附附表1。对于自自重变变异较较大的的材料料和构构件（（如现现场制制作的的保温温材料料、混混凝土土薄壁壁构件件等）），自自重的的标准准值应应根据据对结结构的的不利利状态态，取取上限限值或或下限限值。。1.4楼面和和屋面面活荷荷载楼面活活荷载载是指作作用在在楼面面上的的人员员、家家具、、设备备等荷荷载。。按楼面面等效效均布布活荷荷载的的确定定方法法，将将实际际荷载载换算算成为为等效效均布布活荷荷载，，再经经统计计分析析后，，确定定活荷荷载的的标准准值。。民用建建筑楼楼面均均布活活荷载载的标标准值值及其其组合合值、、频遇遇值和和准永永久值值系数数见表1.1。设计墙墙、柱柱及基基础时时应对对各层层楼面面的楼楼面活活荷载载标准准值进进行折折减。。楼面面活荷荷载折折减系系数见见表1.2、表1.31.4.1民用建建筑楼楼面均均布活活荷载载表1.1民用建建筑楼楼面均均布活活荷载载标准准值及及其组组合值值、频频遇值值和准准永久久值系系数表1.2楼面活活荷载载折减减系数数表1.3活荷载载按楼楼层数数的折折减系系数墙、柱、基础计算截面以上的层数12~34~56~89~20＞20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00(0.900.850.700.650.600.551.4.2屋面均均布活活荷载载屋面上上的活活荷载载因““上人人”和和“不不上人人”而而不同同。上上人的的屋面面承受受人群群和施施工检检修等等荷载载；不不上人人的屋屋面只只承受受施工工检修修时施施工、、检修修人员员以及及堆料料等重重力。。屋面均均布活活荷载载见表1.4。表1.4屋面均均布活活荷载载项次类别标准值(kN/m2)组合值系数ψc频遇值系数ψf准永久值系数ψq1不上人的屋面0.50.70.502上人的屋面2.00.70.50.43屋顶花园3.00.70.60.51.4.3施工和和检修修荷载载及栏栏杆水水平荷荷载设计屋屋面板板、檩檩条，，钢筋筋混凝凝土挑挑檐、、雨篷篷和预预制小小梁时时，施施工或或检修修集中中荷载载（人人和小小工具具的自自重））应取取1.0kN，并应应在最最不利利位置置处进进行验验算。。（1）对于轻轻型构构件或或较宽宽构件件，当当施工工荷载载超过过上述述值时时，应应按实实际情情况验验算，，或采采用加加垫板板、支支撑等等临时时设施施承受受。（2）当计算算挑檐檐、雨雨篷承承载力力时，，应沿沿板宽宽每隔隔1.0m取一个个集中中荷载载；在在验算算挑檐檐、雨雨篷倾倾覆时时，应应沿板板宽每每隔2.5~3.0m取一个个集中中荷载载。（3）楼梯、、看台台、阳阳台和和上人人屋面面等的的栏杆杆顶部部水平平荷载载，应应按下下列规规定采采用：：①住宅、、宿舍舍、办办公楼楼、旅旅馆、、医院院、托托儿所所、幼幼儿园园，应应取0.5kN/m；②学校、、食堂堂、剧剧场、、电影影院、、车站站、礼礼堂、、展览览馆或或体育育场，，应取取1.0kN/m。当采用用荷载载准永永久组组合时时，可可不考考虑施施工和和检修修荷载载及栏栏杆水水平荷荷载。。1.4.4荷载动动力系系数结构受受动力力作用用时，，应将将荷载载增大大，这这个增增大系系数就就叫荷载动动力系系数。建筑结结构设设计的的动力力计算算，在在有充充分依依据时时，可可将重重物或或设备备的自自重乘乘以动动力系系数后后，按按静力力计算算进行行设计计。搬运和和装卸卸重物物以及及车辆辆起动动和刹刹车时时的动动力系系数，，可采采用表表1.1~1.3，其动动力荷荷载只只传至至楼板板和梁梁。1.5雪荷载载雪荷载载是指房房屋上上由积积雪而而产生生的荷荷载。。雪荷载载是作作用在在屋面面上的的。《荷载规规范》规定，，屋面面水平平投影影面上上的雪雪荷载载标准准值，，应按按下式式计算算：基本雪雪压是雪荷荷载的的基准准压力力，一一般按按当地地空旷旷平坦坦地面面上积积雪自自重的的观测测数据据，经经概率率统计计得出出50年一遇最大大值确定。。屋面上的雪雪荷载标准准值不等于于基本雪压压，而应将将基本雪压压乘以屋面面积雪分布布系数μr。屋面积雪分分布系数μr的意义是基本雪压压换算为屋屋面水平投投影面上的的雪荷载的的换算系数数。具体数数值见表1.5。设计建筑结结构及屋面面的承重构构件时，可按下列规规定考虑积积雪的分布布情况：①屋面板和檩檩条按积雪雪不均匀分分布的最不不利情况考考虑；②屋架可分别别按积雪全全跨和半跨跨均匀分布布的情况考考虑；③框架和柱可可按积雪全全跨均匀分分布情况考考虑。雪荷载的组组合值系数数可取0.7；频遇值系系数可取0.6；准永久值值系数应按按雪荷载分分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分分别取0.5、0.2、0；雪荷载分分区应按规规范中的规规定采用。。表1.5屋面积雪分分布系数μr风荷载的大大小与基本风压、、风压高度度变化系数数、风荷载载体型系数数和风振系系数有关。《荷载规范》规定，垂直直于建筑物物表面上的的风荷载标标准值，应应按下述公公式计算：：（1）当计算主要要承重结构构时（2）当计算围护护结构时1.6风荷载1.6.1基本风压基本风压是风荷载的的基准压力力，一般按按当地空旷旷平坦地面面上10m高度处10min平均的风速速观测数据据，经概率率统计得出出50年一遇最大大值确定的的风速，再再考虑相应应的空气密密度，按公公式w0=1/2pv02确定的风压压值。基本风压可可从《荷载规范》附录中查得得。风荷载的组组合值、频频遇值和准准永久值系系数可分别别取0.6、0.4、0。1.6.2风压高度变变化系数风速是随距距地面的高高度增加而而增加的，，故风压也也是随离地地面高度增增加而增加加的。风速速随高度的的变化规律律主要取决决于地面的的粗糙程度度。但当离离地面450m以上时，风风速即不受受地面粗糙糙程度的影影响，风压压高度变化化系数为常常数。地面粗糙度度是指风在到到达结构物物以前吹越越过2km范围内的地地面时，描描述该地面面上不规则则障碍物分分布状况的的等级。规规范将地面面粗糙度分分为A、B、C、D四类。A类——指近海海面面和海岛、、海岸、湖湖岸及沙漠漠地区；B类——指田野、乡乡村、丛林林、丘陵以以及房屋比比较稀疏的的乡镇和城城市郊区；；C类——指有密集建建筑群的城城市市区；；D类——指有密集建建筑群且房房屋较高的的城市市区区。1.6.3风荷载体型型系数风荷载体型型系数是指风作用用在建筑物物表面上所所引起的实实际压力（（或吸力））与来流风风压的比值值，它描述述的是建筑筑物表面在在稳定风压压作用下的的静态压力力的分布规规律，主要要与建筑物物的体型和和尺度有关关，也与周周围环境和和地面粗糙糙度有关。。几种常见体体型建筑物物的风荷载载体型系数数见表1.6。表1.6常见建筑物物的风荷载