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关于偶然荷载

发布于:2022-09-28 15:39:28 来自:建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

偶然荷载,顾名思义,就是偶然发生的荷载。由于偶然事件的发生是非常不确定的,其荷载的大小也是不确定的,所以在实际情况下偶然荷载有可能超过规范规定的设计值,造成结构破坏。这个破坏规范是承认的,即规范允许结构在偶然荷载作用下发生部分破坏。那么问题就来了:


1、什么样的荷载属于偶然荷载?


首先是一个比较极端的例子:2015年7月,辽宁沈阳一住户在家中剁饺子馅的时候,阳台突然倒塌。剁饺子馅属不属于偶然荷载?大家都知道,这个肯定不属于偶然荷载。另外一个例子:某项目消防管道在启泵时,可能是由于突然启泵的时候冲击力过大,造成部分管道支架垮塌,管道掉落。那么这个冲击力算不算偶然荷载?我的回答是明确的,肯定不是。也许有些同志会说这条管道在整个项目中一直在使用,也一直没发生什么问题,难道不是因为这个不确定的冲击力造成的吗?如果这么理解偶然荷载的话,那剁饺子馅也应该属于偶然荷载,因为沈阳的这个楼已经安全使用13年了。因此,以上两个事故的原因都不是因为不确定的荷载引起的,如果追查责任,不是设计就是施工,这是跑不了的。


我国的荷载规范是这么描述偶然荷载的:“偶然荷载的特点是出现的概率很小,而一旦出现,量值很大,往往具有很大的破坏作用,甚至引起结构与起因不成比例的连续倒塌。”规范明确规定的偶然荷载有三种,分别是撞击、爆炸和火灾。个人认为飓风(龙卷风)也应该属于偶然荷载。


上面举的两个例子中,剁饺子馅和管内介质的冲击力都属于活荷载。按规范规定,活荷载在设计时一般应乘以1.4的系数。事实上,对于上述项目垮塌的其中一个管线支架,我们在事后计算分析时发现,就算不考虑冲击力,只以管内介质乘以1.4系数,计算下来的支架应力就达到惊人的265Mpa(钢材的屈服强度是235Mpa),因此这个支架如果不倒塌,那就是建立在管道基本处于静水状态或者支架钢材的实际屈服强度高于235Mpa。现行的荷载规范要求活荷载在设计时,要乘以特定的系数,是有其道理的,其实也是考虑了这些不太确定的因素。我们在设计时强调要优化设计,要考虑结构的经济性,但不能在这种地方节省,比如把这个规范规定的系数减小,应该在规范允许的范围内进行经济性优化(如果工程事故是因为设计突破规范引起的,那设计院就要承担几乎全部的责任);同样,施工时也不能根据自己的工程经验随意更改设计,如果觉得设计的构件不经济,应该与设计联系确认,毕竟,经验不一定都是正确的,并且在有些情况下,设计可能有一些特殊的考虑。


2、地震作用算不算偶然荷载?


地震作用的特点看上去跟偶然荷载的特点描述非常接近,那么它属于偶然荷载吗?


这个问题在网上有很多不同意见,一部分人认为是偶然荷载,另外一部分人认为不是偶然荷载。我个人偏向于不是偶然荷载,虽然从荷载性质上来看,地震作用很接近偶然荷载,但是从设计方法上来看,地震作用与偶然荷载完全不同,表现在如下几个方面:


(1)地震作用的大小相对比较明确。抗震规范将我国各地区划分了不同的抗震设防烈度和分组类别。在特定的区域里,地震作用的计算是明确的,而从实际地震发生时造成的破坏来看,基本还是符合的。也就是说,基本不会发生高于区域设防烈度的地震破坏。一般的偶然荷载如爆炸和撞击没有区域性这个特点。


(2)抗震设计已经有一套相当完整的设计体系,从结构计算到构造设计都有非常明确的规定。而一般的偶然荷载如爆炸和撞击在设计上明确的规定不多。这从事故次数上也可以看出来。经过正规设计的建构筑物,在地震发生时倒塌的很少;而同样是正规设计的建构筑物,因为爆炸和撞击倒塌的在我国时有发生。


3、在石油、煤化工行业我们该如何看偶然荷载?

在石油、煤化工行业中,我们遇到的偶然荷载主要是爆炸、撞击、火灾。而火灾这个偶然荷载规范基本没提如何考虑,应该是在防止连续倒塌设计的时候才考虑它。由于石油、煤化工行业中极少出现高层并且人员密集的建筑,因此一般不需要进行防止连续倒塌的设计,在结构计算时一般就不考虑撞击、火灾对结构的影响。


由于近年来规范专门要求对石油化工控制室进行抗爆设计,爆炸这个偶然荷载开始被我们所熟悉。但目前阶段,规范只是针对控制室有抗爆设计的要求,而且从抗爆规范的出发点来看,这个控制室如果离爆炸区有一定距离的话,也应该不需要进行抗爆设计。因此,爆炸这个偶然荷载也不是什么情况下都要考虑的,应根据实际情况进行判断。


对于撞击这个偶然荷载,我们以前很少在设计时考虑过它。近年来,一些大型的石化设计院逐步开始在设计中考虑撞击这种荷载。比如,在马路旁的重要管架考虑抗撞或防撞设计,装卸车栈台的防撞设计等。对于我们设计院来说,抗撞设计目前还难以实现,而防撞设计可以在日常的设计中加以体现。我国荷载规范指出“设计人员和业主首先要控制偶然荷载发生的概率或减小偶然荷载的强度,其次才是进行防止连续倒塌的设计”。对于偶然荷载,这应该就是我们在设计中要贯彻的原则。

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知识点:偶然荷载


  • jszxwsw
    jszxwsw 沙发

    红红火火恍恍惚惚或或或或

    2022-09-29 08:47:29

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这个家伙什么也没有留下。。。

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