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(山西建筑職業(yè)技術學院，山西 太原 030006)

引言

所謂荷載是指建筑物在施工及后期使用過程中，所受到的各種力的作用。荷載是結構設計的基本依據(jù)，荷載取值的準確與否直接影響到建筑結構的安全和建筑設計的價值。而在不同的結構設計中，要求取不同的荷載組合，按最不利的進行設計，驗算其安全性，以滿足結構承載力、穩(wěn)定、變形、裂縫等要求。本文就結構設計中荷載取值和荷載組合談一談個人的認識。

1 荷載標準值與荷載設計值

荷載標準值可視為一個標準的數(shù)值，其他代表值如組合值、頻遇值、準永久值都是在標準值的基礎上乘以一個折減系數(shù)。荷載設計值是荷載代表值(標準值、組合值、頻遇值、準永久值)乘以荷載分項系數(shù)后的值。簡單地理解，荷載設計值是為了安全起見而人為地對標準值放大之后的數(shù)值。

在結構計算中，對于撓度、剛度、裂縫等變形計算，需要采用標準組合或準永久組合外(也就是采用標準值計算)，其余如強度、內(nèi)力、配筋等計算均采用設計值。

2 建筑結構設計中的荷載取值

在建筑結構設計過程中，結構設計師應明了建筑中各個位置的使用功能，并依據(jù)當前適用的荷載規(guī)范，做出合理的荷載取值。然而荷載規(guī)范對建筑物中的一些荷載并未給出明確的取值或取值方法，需要結構設計師根據(jù)以往的經(jīng)驗自行處理。

2.1 恒荷載

現(xiàn)在住戶在購買了商品房之后往往要進行二次裝修，為了給裝修、改造留有適當余地，樓面做法恒荷載筆者往往取值2.0 kN/m2。這樣在對構件截面和配筋估算時，不必追問建筑專業(yè)樓面做法的具體細節(jié)和查閱相關圖集構造，更不必手算樓面做法自重，從而比較主動。

此外，對住宅建筑中輕質隔墻(固定或非固定隔墻)的自重，筆者將其按恒荷載考慮，并且統(tǒng)一取值2.0 kN/m2。對于固定隔墻自重按恒荷載考慮，這在荷載規(guī)范上是有明文規(guī)定的。而對于位置有可能靈活自由布置的隔墻，荷載規(guī)范的取值方法是把每延米長墻重的1/3作為樓面活荷載的附加值，其實就是將墻重線荷載乘以一個折減系數(shù)后作為活載計算。筆者通過對幾個工程的實踐比較，認為這兩種方法只是算法和分類角度的不同，都是近似方法，計算結果相差不多。如果非要追究其到底劃歸為恒載合適還是活載合適，幾乎沒有實際的工程意義。因此，筆者將輕質隔墻一律算為恒荷載，避免了計算輕質隔墻的線荷載再乘以一個折減系數(shù)的計算步驟，實踐證明簡單快捷，易于操作。

對于住宅和辦公樓的屋面做法，只要建筑專業(yè)和甲方未專門提出較重的保溫防水做法要求，筆者認為一般屋面恒荷載在4.0 kN/m2左右，與實際情況不會有較大出入。做方案和估算時，不宜將屋面做法拘泥于在做法圖集中所查的自重，否則偏于不安全。這是因為一般屋面做法均有排水坡度，坡度最高點的做法厚度才是控制點。

2.2 活荷載

對于一般民用建筑的活荷載，可在GB 50009—2012《建筑結構荷載規(guī)范》中查到，而某些有專門用途的建筑物樓面均布活荷載標準值在規(guī)范中未列入，但在實際的工程中卻經(jīng)常用到，現(xiàn)予以補充，供參考選用(見表1)。

表1中，第10項的活荷載標準值已經(jīng)把填料重、蹲廁之間的隔墻重包含在內(nèi)，但不包含衛(wèi)生間的外圍墻以及男女衛(wèi)生間之間的隔墻。第7項變配電機房取值10 kN/m2，是由于在變電室里布置了很多排巨大的高壓電氣控制柜，柜子內(nèi)盤繞著很多匝很粗的電線圈，這種房間的功能和布局勢必造成樓面的活載很大。第8項發(fā)電機房，設備一般不會直接擱置在結構樓板上，否則設備工作時的起伏振動和其他動力因素會對樓板產(chǎn)生不利影響。為此，設備與樓板之間通常要做設備基礎，以緩解設備動力振動對結構從不利影響。所以，這里不僅有設備自重，還有基礎的質量。

關于活荷載還需要特別指出一個常識數(shù)據(jù)，這在規(guī)范中沒有提到，純粹來源于工程經(jīng)驗。就是地下一層頂板(或近似為±0.000板)的活荷載取值，較其他部位的樓層結構板有特殊的地方，它不再按照各個房間的功能查規(guī)范對應取值，而是將各個房間活荷載一律取4.0～8.0 kN/m2。這是由于施工到±0.000時，施工單位往往會將施工所用材料堆放在地下一層的頂板上，以便于施工時取用?？紤]到這個實際情況，將該樓層樓板活荷載加大一些是合理的。同時需要注意的是，當?shù)叵乱粚禹敯寤詈奢d取4.0～8.0 kN/m2時，此時恒荷載中的隔墻自重取值可小一些，因為在堆放大批的施工備料時，隔墻的施工往往尚未完成，否則會限制材料的隨意堆放。

表1 某些有專門用途的建筑物樓面均布活荷載

3 荷載效應組合

荷載組合是“按極限狀態(tài)設計時，為保證結構的可靠性而對同時出現(xiàn)的各種荷載設計值的規(guī)定”。其實這個定義不夠準確，因為組合里面也有荷載標準值、準永久值等荷載代表值。所以，正確的表述應該是“對各種荷載設計值或代表值進行組合”。

3.1 荷載組合的依據(jù)

根據(jù)GB 50009—2012《建筑結構荷載規(guī)范》的規(guī)定，“建筑結構設計中應根據(jù)使用過程中在結構上可能同時出現(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。”

3.2 承載能力極限狀態(tài)計算

(1)根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》的規(guī)定，“混凝土結構的承載能力極限狀態(tài)是結構或結構構件達到最大承載力、出現(xiàn)疲勞破壞、發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形或因結構局部破壞而引發(fā)的連續(xù)倒塌?！蓖ㄋ椎刂v，承載能力極限狀態(tài)是構件已經(jīng)破壞、不能使用的狀態(tài)，針對這種狀態(tài)下的結構設計，應按荷載效應的基本組合或偶然組合進行荷載(效應)組合。

(2)基本組合荷載效應的控制。對于基本組合，荷載效應組合的設計值應從由可變荷載效應控制的組合和由永久荷載效應控制的組合中取最不利值確定。對于荷載基本組合的效應設計值S1，當只有一種可變荷載時，由可變荷載控制的效應設計值可表示為：

S1=γGSGK+γQSQK=1.2SGK+1.4SQK

(1)

由永久荷載控制的效應設計值可表示為：

S1=γGSGK+γQΨcSQK=1.35SGK+1.4×0.7SQK=1.35SGK+0.98SQK

(2) 令1.35SGK+0.98SQK>1.2SGK+1.4SQK，可得：SGK/SQK>2.8。即恒荷載標準值產(chǎn)生的效應值大于活荷載標準值產(chǎn)生的效應值2.8倍時，基本組合效應設計值由永久荷載控制。

3.3 正常使用極限狀態(tài)計算

根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》的規(guī)定，“混凝土結構的正常使用極限狀態(tài)，是指結構或結構構件達到正常使用的某項規(guī)定限值或耐久性能的某種規(guī)定狀態(tài)?！蓖ㄋ椎乩斫?，構件達到正常使用極限狀態(tài)時還可以勉強使用，對于這種狀態(tài)下的結構設計，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。

3.4 荷載效應組合的應用

在結構設計中，需要具體情況具體對待，根據(jù)不同的計算內(nèi)容選擇不同的荷載組合。例如基礎部分的設計，有時用到基本組合即設計值，有時卻要反常地用到標準組合即標準值。對于剛參加工作的年輕設計人員，常常會形成慣性思維，將設計值(基本組合)從上部結構一用到底，特別是在確定基礎底面積時仍采用設計值，而且錯算的基底面積和采用正確方法計算的數(shù)值又相差不多，導致雖然計算錯誤但不易被發(fā)現(xiàn)。為了避免混淆，做到概念清楚，筆者將結構設計中的部分荷載組合列于表2，以幫助讀者區(qū)分。

表2 結構設計中的部分荷載效應組合

4 結語

荷載取值和荷載組合是影響結構設計是否合理的關鍵。從以上所述可知，在結構設計中需要靈活運用，根據(jù)不同的情況選擇各自的荷載組合計算。荷載取值應盡量做到依據(jù)明確，不可生搬硬套。本文對荷載取值、荷載組合的分析與論述，希望能對設計人員的實際工作起到借鑒與參考作用。

參考文獻：

[1] GB 50009—2012，建筑結構荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2] GB 50010—2010，混凝土結構設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3] 劉錚.建筑結構設計誤區(qū)與禁忌實例[M].第2版.北京：中國電力出版社，2015.