建筑结构设计中涉与的作用或荷载说明书.docx

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建筑结构设计中涉与的作用或荷载说明书

建筑结构设计中涉及的作用或荷载说明书

1总则

1.0.1为了适应建筑结构设计的需要，以符合安全适用、经济合理的要求，制定本规范。

1.0.2本规范适用于建筑工程的结构设计。

1.0.3本规范是根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）规定的原则制订的。

1.0.4建筑结构设计中涉及的作用包括直接作用（荷载）和间接作用（如地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化或地震等引起的作用）。

本规范仅对有关荷载作出规定。

1.0.5本规范采用的设计基准期为50年。

1.0.6建筑结构设计中涉及的作用或荷载，除按本规范执行外，尚应符合现行的其他国家标准的规定。

2.1术语

2.1.1永久荷载permanentload

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。

2.1.2可变荷载variableload

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。

2.1.3偶然荷载accidentalload

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。

2.1.4荷载代表值representativevaluesofaload

设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。

2.1.5设计基准期designreferenceperiod

为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。

2.1.6标准值characteristicvalue/nominalvalue

荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如均值、众值、中值或某个分位值）。

2.1.7组合值combinationvalue

对可变荷载，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值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。

2.1.8频遇值frequentvalue

对可变荷载，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。

2.1.9准永久值quasi-permanentvalue对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。

2.1.10荷载设计值designvalueofaload

荷载代表值与荷载分项系数的乘积。

2.1.11荷载效应loadeffect

由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。

2.1.12荷载组合loadcombination

按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。

2.1.13基本组合fundamentalcombination

承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合。

2.1.14偶然组合accidentalcombination

承载能力极限状态计算时，永久作用、可变作用和一个偶然作用的组合。

2.1.15标准组合characteristic/nominalcombination

正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。

2.1.16频遇组合frequentcombinations

　　正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合。

2.1.17准永久组合quasi-permanentcombinations

　　正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。

2.1.18等效均布荷载equivalentuniformliveload

　　结构设计时，楼面上不连续分布的实际荷载，一般采用均布荷载代替；等效均布荷载系指其在结构上所得的荷载效应能与实际的荷载效应保持一致的均布荷载。

2.1.19从属面积tributaryarea

　　从属面积是在计算梁柱构件时采用，它是指所计算构件负荷的楼面面积，它应由楼板的剪力零线划分，在实际应用中可作适当简化。

2.1.20动力系数dynamiccoefficient

　　承受动力荷载的结构或构件，当按静力设计时采用的系数，其值为结构或构件的最大动力效应与相应的静力效应的比值。

2.1.21基本雪压referencesnowpressure

雪荷载的基准压力,一般按当地空旷平坦地面上积雪自重的观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定。

2.1.22基本风压referencewindpressure

风荷载的基准压力，一般按当地空旷平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据,经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速，再考虑相应的空气密度，按公式（D.2.2-4）确定的风压。

2.1.23地面粗糙度terrainroughness

风在到达结构物以前吹越过2km范围内的地面时，描述该地面上不规则障碍物分布状况的等级

2.2符号

Gk

——

永久荷载的标准值；

Qk

——

可变荷载的标准值；

GGk

——

永久荷载效应的标准值；

SQk

——

可变荷载效应的标准值；

S

——

荷载效应组合设计值；

R

——

结构构件抗力的设计值；

SA

——

顺风向风荷载效应；

SC

——

横风向风荷载效应

T

——

结构自振周期；

H

——

结构顶部高度；

B

——

结构迎风面宽度；

Re

——

雷诺数；

St

——

斯脱罗哈数；

Sk

——

雪荷载标准值；

So

——

基本雪压；

ωk

——

风荷载标准值；

ω0

——

基本风压；

υcr

——

横风向共振的临界风速；

α

——

坡度角；

βz

——

高度z处的风振系数；

βgz

——

阵风系数；

γ0

——

结构重要性系数；

γG

——

永久荷载的分项系数；

γQ

——

可变荷载的分项系数；

ψc

——

可变荷载的组合值系数；

ψf

——

可变荷载的频遇值系数；

ψq

——

可变荷载的准永久值系数；

μr

——

屋面积雪分布系数；

μz

——

风压高度变化系数；

μs

——

风荷载体型系数；

η

——

风荷载地形地貌修正系数；

ξ

——

风荷载脉动增大系数；

υ

——

风荷载脉动影响系数；

φz

——

结构振型系数；

ζ

——

结构阻尼比；

3.1荷载分类和荷载代表值

3.1.1结构上的荷载可分为下列三类:

1、永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。

2、可变荷载，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。

3、偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。

注:

自重是指材料自身重量产生的荷载（重力）。

3.1.2建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。

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。

3.1.3永久荷载标准值，对结构自重,可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。

对于自重变异较大的材料和构件（如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等），自重的标准值应根据对结构的不利状态，取上限值或下限值。

注:

对常用材料和构件可参考本规范附录A采用。

3.1.4可变荷载的标准值，应按本规范各章中的规定采用。

3.1.5承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按标准组合设计时，对可变荷载应按组合规定采用标准值或组合值作为代表值。

　　可变荷载组合值，应为可变荷载标准值乘以荷载组合值系数

3.1.6正常使用极限状态按频遇组合设计时，应采用频遇值、准永久值作为可变荷载的代表值；按准永久组合设计时,应采用准永久值作为可变荷载的代表值。

　　可变荷载频遇值应取可变荷载标准值乘以荷载频遇值系数。

　　可变荷载准永久值应取可变荷载标准值乘以荷载准永久值系数。

3.2荷载组合

3.2.1建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。

3.2.2对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载（效应）组合，并应采用下列设计表达式进行设计

γ0S≤R

 （3.2.2）

式中γ0——结构重要性系数；

　　S——荷载效应组合的设计值；

　　R——结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑结构设计规范的规定确定；

3.2.3对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：

1）由可变荷载效应控制的组合：

  （3.2.3-1）

式中γG——永久荷载的分项系数，应按第3.2.5条采用；

γGi——第i个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1的分项系数，应按第3.2.5条采用；

SGk——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；

SQik——按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值,其中SQ1k为诸可变荷载效应中起控制作用者；

ψci——可变荷载Qi的组合值系数，应分别按各章的规定采用；

　　 n——参与组合的可变荷载数。

　　2）由永久荷载效应控制的组合：

 （3.2.3-2）

注：

1基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。

2当对SQ1k无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为SQ1k，选其中最不利的荷载效应组合。

3当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。

3.2.4对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则，并应按下列组合值中取最不利值确定：

　　1）由可变荷载效应控制的组合：

（3.2.4）

2）由永久荷载效应控制的组合仍按公式（3.2.3-2）式采用

3.2.5基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：

　　1永久荷载的分项系数：

　　1）当其效应对结构不利时

　　——对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；

　　——对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；

　　2）当其效应对结构有利时

　　——一般情况下应取1.0；

　　——对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。

　　2可变荷载的分项系数：

　　——一般情况下应取1.4；

　　——对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。

　　注：

对于某些特殊情况，可按建筑结构有关设计规范的规定确定。

3.2.6对于偶然组合，荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定：

偶然荷载的代表值不乘分项系数；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。

各种情况下荷载效应的设计值公式，可由有关规范另行规定。

3.2.7对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表达式进行设计：

S≤C

（3.2.7）

式中C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如变形、裂缝、振幅、加速度、应力等的限值,应按各有关建筑结构设计规范的规定采用　　

3.2.8对于标准组合，荷载效应组合的设计值S应按下式采用：

 （3.2.8）

注：

组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。

3.2.9对于频遇组合，荷载效应组合的设计值S应按下式采用：

    （3.2.9）

式中ψf1——可变荷载Q1的频遇值系数，应按各章的规定采用；

ψqi——可变荷载Qi的准永久值系数，应按各章的规定采用。

注:

组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。

3.2.10对于准永久组合，荷载效应组合的设计值S可按下式采用：

 （3.2.10）

注：

组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。

4.1民用建筑楼面均布活荷载

4.1.1民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，应按表4.1.1的规定采用。

表4.1.1        民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数

项

次

类　    　别

标准值

（kN/m2）

组合值

系数

Ψc

频遇值

系数

Ψt

准永久值

系数

Ψq

1

（1）住宅、宿舍、旅馆、办公室、医院

病房、托儿所、幼儿园

（2）教室、实验室、阅览室、会议室、

医院门诊室

2.0

0.7

0.5

0.6

0.4

0.5

2

（1）食堂、餐厅、一般资料档案室

2.5

0.7

0.6

0.6

3

（1）礼堂、剧院、影院、有固定座位的看台

（2）公共洗衣房

3.0

3.0

0.7

0.7

0.5

0.6

0.3

0.5

4

（1）商店、展览厅、车站、港口、机场大

厅及其旅客等候室

（2）无固定座位的看台

3.5

3.5

0.7

0.7

0.6

0.5

0.5

0.3

5

（1）健身房、演出舞台

（2）舞厅

4.0

4.0

0.7

0.7

0.6

0.6

0.5

0.3

6

（1）书库、档案库、贮藏室

（2）密集柜书库

5.0

12.0

0.9

0.90

0.9

0.9

0.8

0.8

7

通风机房、电梯机房

7.0

0.9

0.9

0.8

8

汽车通道及停车库

（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）

客车

消防车

（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）

客车

消防车

4.0

35.0

2.5

20.0

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.6

0.6

0.6

0.6

9

厨房

（1）一般的

（2）餐厅的

2.0

4.0

0.7

0.7

0.6

0.7

0.5

0.7

10

浴室、厕所、盥洗室：

（1）第1相中的民用建筑

（2）其他民用建筑

2.0

2.5

0.7

0.7

0.5

0.6

0.4

0.5

11

走廊、门厅、楼梯：

（1）宿舍、旅馆、医院病房托儿所、幼儿园、

住宅

（2）办公室、教室、餐厅、医院门诊部

（3）消防疏散楼梯，其他民用建筑

2.0

2.5

3.5

0.7

0.7

0.7

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.3

12

阳台：

（1）一般情况

（2）当人群有可能密集时

2.5

3.5

0.7

0.6

0.5

注：

1本表所给各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载较大或情况特殊时，应按实际情况采用。

2第6项书库活荷载当书架高度大于2m时，书库活荷载尚应按每米书架高度不小于2.5kN/m2确定。

3第8项中的客车活荷载只适用于停放载人少于9人的客车；消防车活荷载是适用于满载总重为300kN的大型车辆；当不符合本表的要求时，应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则，换算为等效均布荷载。

4第11项楼梯活荷载，对预制楼梯踏步平板，尚应按1.5kN集中荷载验算。

5本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。

对固定隔墙的自重应按恒荷载考虑，当隔墙位置可灵活自由布置时，非固定隔墙的自重应取每延米长墙重（kN/m）的1/3作为楼面活荷载的附加值（kN/m2）计入，附加值不小于1.0kN/m2。

4.1.2设计楼面梁、墙、柱及基础时，表4.1.1中的楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。

　　1设计楼面梁时的折减系数：

　　 1）第1

（1）项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9；

 　　2）第1

（2）～7项当楼面梁从属面积超过50m2时应取0.9；

　 　3）第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8；

　　   对单向板楼盖的主梁应取0.6；

　　   对双向板楼盖的梁应取0.8；

 　　4）第9～12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。

　　2设计墙、柱和基础时的折减系数

　　1）第1

（1）项应按表4.1.2规定采用；

 　　2）第1

（2）～7项应采用与其楼面梁相同的折减系数；

　 　3）第8项对单向板楼盖应取0.5；

　　   对双向板楼盖和无梁楼盖应取0.8

 　　4）第9～12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。

注：

楼面梁的从属面积应按梁两侧各延伸二分之一梁间距的范围内的实际面积确定。

表4.1.2                        活荷载按楼层的折减系数

墙、柱、基础计算截面以上的层数

1

2~3

4~5

6~8

9~20

＞20

计算截面以上个楼层活荷载总和的

折减系数

1.00

（0.90）

0.85

0.70

0.65

0.60

0.55

注：

当楼面梁的从属面积超过25m2时，应采用括号内的系数。

4.1.3楼面结构上的局部荷载可按附录B的规定，换算为等效均布活荷载。

4.2 工业建筑楼面活荷载

4.2.1工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔墙产生的局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用等效均布活荷载代替。

注：

1楼面等效均布活荷载，包括计算次梁、主梁和基础时的楼面活荷载，可分别按本规范附录B的规定确定。

2对于一般金工车间、仪器仪表生产车间、半道体器件车间、棉纺织车间、轮胎厂准备车间和粮食加工车间，当缺乏资料时，可按本规范附录C采用。

4.2.2工业建筑楼面（包括工作平台）上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用2.0kN/m2。

生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5kN/m2。

4.2.3工业建筑楼面活荷载的组合值系数、频遇值系数和准永久值系数，除本规范附录C中给出的以外，应按实际情况采用；但在任何情况下，组合值和频遇值系数不应小于0.7，准永久值系数不应小于0.6。

4.3 屋面活荷载

4.3.1房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载，应按表4.3.1采用。

屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。

表4.3.1              屋面均布活荷载

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

Ψq

1

不上人的屋面

0.5

0.7

0.5

0

2

上人的屋面

2.0

0.7

0.5

0.4

3

屋顶花园

3.0

0.7

0.6

0.5

注：

1不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用；对不同结构应按有关设计规范的规定,将标准值作0.2kN/m2的增减。

2上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。

3对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。

4屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。

4.3.2屋面直升机停机坪荷载应根据直升机总重按局部荷载考虑，同时其等效均布荷载不低于5.0kN/m2。

　　局部荷载应按直升机实际最大起飞重量确定，当没有机型技术资料时，一般可依据轻、中、重三种类型的不同要求，按下述规定选用局部荷载标准值及作用面积：

　　——轻型，最大起飞重量2t，局部荷载标准值取20kN，作用面积0.20m×0.20m；

　　——中型，最大起飞重量4t，局部荷载标准值取40kN，作用面积0.25m×25m；

　　——重型，最大起飞重量6t，局部荷载标准值取60kN，作用面积0.30m×30m。

荷载的组合值系数应取0.7，频遇值系数应取0.6，准永久值系数应取0。

4.4 屋面积灰荷载

4.4.1设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑时，对于具有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等的厂房屋面，其水平投影面上的屋面积灰荷载，应分别按表4.4.1-1和表4.4.1-2采用。

表4.4.1-1                       屋面积灰荷载

相

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

ψq

屋面无

挡风板

屋面有挡风板

挡风板内

挡风板外

1

机械铸造车间（冲天炉）

0.50

0.75

0.30

0.9

0.9

0.8

2

炼钢车间（氧气转炉）

－

0.75

0.30

3

锰、铬铁合金车间

0.75

1.00

0.30

4

硅、钨铁合金车间

0.30

0.50

0.30

5

烧结室、一次混合室

0.50

1.00

0.20

6

烧结厂通廊及其他车间

0.30

—

—

7

水泥厂有灰源车间

（窑房、磨房、联合

贮库、烘干房、破碎房）

1.00

—

—

8

水泥厂无灰源车间

（空气压缩机站、机

修间、材料库、配电站）

0.50

—

—

注：

1表中的积灰均布荷载,仅应用于屋面坡度α≤25°；当α≥45°时，可不考虑积灰荷载；当25°＜α＜45°时，可按插值法取值。

2清灰设施的荷载另行考虑。

3对第1～4项的积灰荷载，仅应用于距烟囱中心20m半径范围内的屋面；当邻近建筑在该范围内时,其积灰荷载对第1、3、4项应按车间屋面无挡风板的采用，对2项应按车间屋面挡风板外的采用。

表4.4.1-2       高炉邻近建筑的屋面积灰荷载

高炉容积

（m2）

标准值（kN/m2）

组合值系数

ψc

频遇值系数

ψf

准永久值系数

ψq

屋面离高炉距离（m）

≤50

100

200

＜255

255－620

＞620

0.50

0.75

1.00

－

0.30

0.50

－

－

0.30

1.0

1.0

1.0

注：

1表4.4.1-1中的注1和注2也适用本表。

2当邻近建筑屋面离高炉距离为表内中间值时，可按插入法取值。

4.4.2对于屋面上易形成灰堆处，当设计屋面板、檩条时，积灰荷载标准值可乘以下列规定的增大系数：

　　在高低跨处两倍于屋面高差但不大于6.0m的分布宽度内取2.0；

　　在天沟处不大于3.0m的分布宽度内取1.4。

4.4.3积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。

4.5施工和检修荷载及栏杆水平荷载

4.5.1设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时,施工或检修集中荷载（人和小工具的自重）应取1.0kN，并应在最不利位置处进行验算。

注:

1对于轻型构件或较宽构件,当施工荷载超过上述荷载时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时设施承受。

2当计算挑檐、