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浅谈设计中的荷载

2014-09-01

教育教学论坛 2014年14期
关键词:活荷载风压杆件

喻 琦

(湖北工程学院,湖北 孝感 432100)

一、恒载

结构框架和所有固定在它上面被它所支撑的建筑构件重量都为恒载。通常根据结构和建筑布置的初步设计,可大概预算出建筑物的总重量。这在分析总估计地震荷载值和确定基础荷载计算中是必要的。计算的总重量和最初估算的数值有很大差异时,在最后设计中需要初步估对开始估算的修正。设计特殊杆件时,需要详尽的恒载分析。从直接支撑活荷载的杆件(楼板和屋盖结构)沿着应力的传递路线,传递到地基。杆件承受的荷载在这个杆件本身及其所支撑的部分结构设计出来才能确定。所以,每一杆件的实际恒载应予出、核对和修正,只有在作出必要的校正之后才能继续进行设计。下面分析楼面荷载和屋面荷载。任何大楼的楼面和屋面的最小活荷载,在对建筑场地起支配作用的建筑规范中通常都有规定。建筑规范分为多级别,仔细查找即可。

二、竖直活荷载

由于生活居住使建筑物承受的荷载以及屋盖表面上的雪荷载都是竖直活荷载。使用荷载包括人,家具,机器,库存物资和其他各种物品项目,建筑物内部的活荷载常被视为是均匀分布的。雪荷载取决于雪压在结构的位置,屋顶坡度和建筑物与风向的相对方位。各地区建筑规范通常都有关于雪荷载的条文。虽多次试图把使用活荷载的规定标准化,但各建筑规范中有关此项的条文仍然各不相同。根据使用情况,将各种规定分类如下:

1.生活建筑(包括旅馆)

2.公共建筑(医院,疗养院)

3.集会建筑(剧院,礼堂,学校)

4.事业建筑(办公大楼)

5.商业建筑(大小商店和售货处)

6.工业建筑(制造厂,加工厂,装配厂)

7.仓库建筑(库房)

三、水平荷载

作用于建筑物框架上的水平荷载是由风压引起的,以及地震产生水平摇摆,摇摆形成的惯性力也沿水平方向作用在结构上,大量统计表明,对结构的地震破坏影响最大的是这些水平力,并不是同时发生的地面竖向震动。所以,高震区地方建筑规范要求结构设计必须能抵抗相应的地震水平摇摆产生的水平力。准确估算风荷和地震荷载是很困难的。当前大多数建筑规范都规定了每平方米竖向墙面的设计风压。根据建筑所在当地情况,风压变化范围根据当地适应的规范是可以确定的。涉及到地震作用力时,现行规范通常规定地震多发区建筑的设计应能抵抗相应的水平力,这个水平力按所计算的楼层以上建筑物总荷载的规定百分比计算。风压一般根据与某结点相连的外墙承荷面积计算该点的荷载,也就是根据相临框架之间的竖向中心线和各层楼板标高之间的水平中心线所围成的矩形面积进行计算。地震力也以相同方法把力分配到各个结点上。这些分布不很准确,特别如果外力不作用在框架平面内,而且结构的外轮廓在平面上和立面上都不规则时。尤其是实际风力分布与假定迎风墙上风压的均匀分布经常有很大出入。建筑物根据其类别和形式以不同的方式抵抗水平荷载。较古老的建筑由于有巨大的承重墙,它们同悬臂梁一样抵抗水平力(荷载作用在墙的平面内)。采用整体剪力墙的现代钢筋混凝土建筑物也有同样作用。许多现代框架建筑物仅有轻质幕墙,这些幕墙是不承重的,不能有效地抵抗结构的侧向变形。在这种情况下,水平荷载只能由框架本身承受。无论在什么情况下,楼板和屋盖都起着重要作用,它们把水平荷载传递给框架结点或剪力墙上。它们起刚性隔板作用,使给定标高处所有框架或墙的横向位移大致相等。对于恒载荷和活荷载以及风载或地震荷载的组合,必须承认全部水平荷载与最不利位置的活荷载不可能同时发生。此外,由于最大水平荷载的偶然性和暂时性,它所产生的破坏力也比相同荷载多次多次和长期作用所造成的破坏力要小。因而,与恒载和活荷载的主要作用相比,多数建筑规把风荷载和地震力当作和活荷载组合时,通常的荷载系数可减少25%。风荷载和地震力的大小和分布变化无常。要进行比荷载资料更为精确的分析和作其它设想都是没有用处的。由此,对水平荷载作用的精心分析常常是不必要的,使用近似方法是可以满足的。荷载组合,在设计屋盖桁架和单层框架时,结构承受的荷载包括恒载和风雪活荷载.通常根据以下荷载组合所产生的应力进行设计。

1.恒载+雪载

2.恒载+风载

3.恒载+风载+雪载

4.恒载+风载+部分雪荷载。由于雪的飘移,有时考虑部分雪荷载,在房屋有高低跨时可能发生这种情况。由于有风,较高的屋面上的一部分雪被风吹掉,但刮走的雪可能积在低屋面,结果使建筑物较低一侧的雪荷载可能比正常情况要大。另一些荷载组合也需加以考虑。在选择荷载组合时,需要一定程度的工程技术判断力。在多层建筑中,应力是根据下列组合确定的:恒载+活载;恒载+活载+风或地震荷载

活载是一种随机型荷载,它加于结构上时,会在每一单独杆件上引起最大的或临界的力矩和力。对多层框架杆件上的力矩进行影响线分析,可以看出全部恒载加全部活载的组合不一定总是临界荷载。

[1]郑少瑛.土木工程施工组织[M].北京:中国电力出版社,2007.

[2]汪正荣,朱国梁.简明施工手册(第2版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

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