关于荷载概念一些值得注意的问题

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来源： 结构号角，作者：Amor

在《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2012 （以下简称《荷载规范》）中，有关于大量一般民用与工业建筑的楼、屋面荷载标准值规定。其中第5 .1.4 条，提到了楼面上局部荷载的等效均布方法：              

在《荷载规范》附录C中，做出了相应规定。其中，对于内力等值的等效方法，由于板类构件一般是弯矩控制，则可仅考虑控制截面的弯矩等效。如非悬挑单向板按两边简支对跨中最大弯矩进行反算等效均布荷载；对于悬挑单向板则是支座最大负弯矩进行等效。

           

对于双向板，附录C .0.6 指出：可按与单向板相同的原则，按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。

对于次梁类构件，由于弯矩和剪力都比较突出，则说明“ 等效均布活荷载应取按弯矩和剪力等效的均布活荷载中的较大者 ”。对于主梁及柱和基础：          

 
  一直以为，《荷载规范》中各项楼、屋面活载标准值的确定，均是按附录C的原则实施，直到有一天学习金新阳先生的《建筑结构荷载规范理解与应用》（图1），才发现并非我以为的就是我以为的（图2）。原来现阶段大部分的楼、屋面活荷载，是按大致的总体荷载与楼面投影面积比值所得，荷载统计时确实省却了好多数学随机烧脑以及计算的繁杂。由于常用现浇楼板的赘余度很多（无穷多），使得这类忽略空间随机性的荷载统计方法，对楼板构件无实质性影响，对次梁及主梁、柱、基础等构件也基本符合。

图1   2012 版荷载规范权威解读          

 
  图2《建筑结构设计统一标准》 GBJ 68-84 活载统计原则     

再加上现阶段各类结构分析软件的进步，一般均设置了楼板上局部荷载（板上局部线性、局部面积、局部集中）的输入和计算分析方法，应用起来也很方便，《荷载规范》中附录C的建议则较少用到。在日常生活中，仅能提醒家人朋友：阳台上的重物靠墙根放！家里的鱼缸靠墙放！钢琴、跑步机靠墙放云云 ??

最近指导设计一栋多层装配式汽车库，主要停放微型车及小型车（图3），主要跨度为8 400mm，局部跨度7500mm、6600mm。根据《荷载规范》及《工程结构通用规范》GB 55001-2021 ，对楼面荷载的选取有如表1的规定。

             

图3a多层停车楼典型平面          

图3b多层停车楼剖面图

表1汽车通道及客车停车库的楼面均布活荷载

由于本结构装配式楼板采用S P 板体系，为单向受力，根据规范，取楼面标准值为4 .0 kN/m ² 。此取值盖由最大轮压形成的弯矩换算得到的等效内力获得。对于停车楼建筑，由于车位大多固定，当用于微型车及小型车时，其单车重量有限，考虑乘坐人员及所载货物的体量，单车总重一般不会超过2 0 kN ，最大不会超过2 5 kN 。根据《车库建筑设计规范》 JGJ 100- 2015 中对垂直式停车位的要求（图4、表2），每个车位面积约为2 .4 ? 5.1=12.24m ² ，考虑柱宽因素后，车身下每平米荷载约为2 kN/m ² 。

           

图4垂直式停车

表2小型车的最小停车位、通 (停) 车道宽度

在《工程结构通用规范》中，也说明了表1中的荷载： 对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋不应小于 0.8，对单向板楼盖的主梁不应小于 0.6，对双向板楼盖的梁不应小于 0.8。 由于结构布置中，框架梁间均为S P 板一跨通过，故不存在次梁一说。

当S P 板沿顺汽车停靠方向布置时，此时考虑车道内有车通行，则此通行车辆的荷载集度应是不大于密集停车位的荷载集度，则综合考虑后，主梁承担的有效均布荷载应是小于2 kN/m ² ，对于规定为微型及小型车的停车楼（可通过限高控制），规范中对于主梁的0 .6 折减系数仍稍偏大。

当考虑地震作用时，《建筑抗震设计规范》G B 50011-2010 对计算重力荷载代表值时可变荷载的组合值系数给出规定（表5 .1.3 ）。对于停车楼建筑，由于单向板楼盖和较大跨度双向板楼盖的楼面荷载取值不同，则在此也应进行区别对待，由于地震作用对于整层的结构质量产生惯性力，此时，应对整层的荷载水平进行考虑组合，若借用表1中较大跨度双向板的荷载水平，等效重力荷载代表值中的可变荷载部分应为2 .5 ? 0.5=1.25 kN/m ² ，则原来按单向板考虑的活载输入，其对应组合值系数约为0 .3 左右。

这样，对于不同层次的构件和受力工况，形成了不同的活荷载组合系数，需要区别对待，好在软件中有对于活载值的调整系数，可在活荷折减中予以定义（图5）。

图5软件中对于非地震作用时的活载折减及计算地震作用时的质量折减

其实，等效均布荷载的计算不仅针对于活荷载，对于恒载也常使用，比如带窗户的外围护墙、带门的内部隔墙等，均是将非均匀线荷载按梁跨长度予以平均后考虑。有些同志还觉得，非结构构件的隔墙，后期还可能随着改造装修会被拆除，应按活载考虑。窃以为，相对固定的隔墙还是按恒载输入，一方面，对于常见民用建筑结构，结构恒载大于活载较多，一般竖向设计均是按恒载控制，活载造成的不利布置影响较小；另外，即使后期拆墙改造等有发生，由于前期的配筋富裕或随着轻质高强品质隔墙材料的替代应用，也可避免局部拆除造成其他部位的内力增大。一般建筑结构设计中的固定隔墙不宜以活载输入，主要是避免泛活载化，对恒载与活载的定义产生混淆。对于卫生间中有频繁改造、蹲便器与坐便器升级换代、家庭浴缸或淋浴更换等情况，虽然形式上是恒荷载，在金先生的书中（图1及下图）也建议按恒载，但按《全国民用建筑工程设计技术措施》中的相关规定也有一定道理。          

对于轻钢大跨厂房结构，由于屋面本身重量较轻，其设计一般转由活载或风载、雪载控制。此时设计应考虑屋面板材重量的变异性以及厂房内部屋顶下悬挂设施布置的不均匀性，适当控制恒载数值，而将一部分恒载转为活载输入，这也是《通用规范》对不上人屋面最小活荷载取值予以强调的技术背景之一。软件分析时充分利用活荷载的不利布置选项，来达到恒载不确定带来的不利因素。

     对于各类工业建筑的楼面活荷载，各行业规范均有相应规定，但也存在设备相对固定、振动效应放大系数、检修荷载出现概率等非地震工况时的较大荷载输入与地震作用计算时组合系数确定等诸多问题。均需遵循等效荷载的概念以及充分利用软件对活载调整的功能，善加利用。

来源： 结构号角，作者：Amor，如有侵权请联系我们。

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