結(jié)構(gòu)荷載受哪些因素影響，怎么計(jì)算？
2022/03/21
今天，我們從荷載開始，一步步了解鋼結(jié)構(gòu)荷載的計(jì)算方式，以及計(jì)算軟件。
荷載，指的是使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的外力及其它因素?；蛄?xí)慣上指施加在工程結(jié)構(gòu)上使工程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)的各種直接作用，常見(jiàn)的有：結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、車輛荷載、吊車荷載、設(shè)備動(dòng)力荷載以及風(fēng)、雪、裹冰、波浪等自然荷載。
01 荷載分類
荷載按照時(shí)間分類，可分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載。
1.永久荷載（恒載），其值不隨時(shí)間變化；或者其變化與平均值相比可以忽略的荷載。例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)沉降，混凝土收縮，焊接變形等。
2.可變荷載（活載荷），在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期間內(nèi)，其值隨時(shí)間變化，且變化值和平均值相比不可忽略的荷載。例如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。
3.偶然荷載（特殊載荷或偶然作用），在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間較短。例如爆炸力、撞擊力，臺(tái)風(fēng)雪崩等。
02 荷載設(shè)計(jì)值
我們?cè)谟?jì)算荷載設(shè)計(jì)值時(shí)，除了采用合適的荷載代表值，還要考慮其它因素的影響，如慣性力、摩擦力的變化、短時(shí)附加載荷等引起載荷值的變化因素。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)一般要將代表值加大，在原來(lái)的代表值上乘以一個(gè)大于1的荷載分項(xiàng)系數(shù)，作為設(shè)計(jì)值：
荷載設(shè)計(jì)值=荷載代表值×荷載分項(xiàng)系數(shù)后的值
下面，我們一起看看荷載代表值和荷載分項(xiàng)系數(shù)是怎么得出的。
03 荷載代表值
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同荷載應(yīng)采用不同的代表值。下面，我們?cè)賮?lái)看看這3種荷載的代表值：
1.對(duì)永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。
2.對(duì)可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值。（建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2012)規(guī)定：確定可變荷載代表值時(shí)應(yīng)采用50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。）
3.對(duì)偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點(diǎn)確定其代表值。
04 荷載分項(xiàng)系數(shù)
荷載分項(xiàng)系數(shù)可按下列規(guī)定采用：
1.永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)
當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2；由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35。
當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，應(yīng)取1.0，對(duì)傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算，應(yīng)取0.9。
2.可變荷載分項(xiàng)系數(shù)
一般情況應(yīng)取1.4。但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)值大于4KN/㎡的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載，應(yīng)取1.3。
05 組合
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們還會(huì)遇到結(jié)構(gòu)組合的形式，這種情況下的荷載計(jì)算，應(yīng)按下述要求：
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用過(guò)程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)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(jìn)行荷載組合，并應(yīng)取各自的最不利的組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。
對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載的基本組合或偶然組合計(jì)算荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，并應(yīng)采用下列設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)：
y0 Sd≤Rd
y0 — 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定采用；
Sd — 荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值；
Rd — 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定確定。
06 結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)軟件
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，荷載計(jì)算由于需要考慮的因素過(guò)多，我們一般會(huì)采用結(jié)構(gòu)軟件，來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)荷載進(jìn)行分析和計(jì)算。目前，對(duì)于結(jié)構(gòu)荷載，市面上一般采用結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件STAAD。
STAAD軟件詳情：http://www.shanyixuan.cn/Products/staadp.html
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