荷载及荷载效应组合和地震作用

荷载及荷载效应组合和地震作用
乙、荷载及荷载效应组合和地震作用
2　荷载及荷载效应组合和地震作用
2.1　楼、屋面荷载取值
2.1.1　高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯楼面均布活荷载标准值取2.5kN/m2，不符合《荷载规范》第4.1.l条和表4.l.l项11(3)的要求。
改进措施：《荷载规范》GB 50009局部修订第4.1.l条表4.1.1项次11(3)中规定：其他民用建筑及当人流可能密集时，其走廊、楼梯，门厅楼面均布活荷载取3.5kN/m2。因此对高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯的楼面均布活荷载标准值取2.5kN/m2不正确，应取3.5kN/m2。
2.1.2　在楼板设计时漏算固定隔墙自重产生的荷载效应。
改进措施：《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.l的注5规定，对固定隔墙的自重应按恒荷载考虑。因此在楼板设计时必须考虑固定隔墙自重产生的荷载效应，否则该设计属不正确。
2.1.3　设计框架结构的楼板时，未考虑可灵活自由布置的非固定隔墙荷载。
改进措施：框架结构的优点是便于根据房间的不同用途进行分隔，设置灵活自由非固定的隔墙，因而在设计楼板时，应考虑房屋在使用过程中设置这类隔墙的可能性。为此应按《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.1的注5规定，对这类隔墙应取每延米墙重(kN/m)的1/3作为楼面活荷载标准值的附加值(kN/m2)计入楼面设计荷载内，并将此附加值在结构设计说明书中注明，以便今后使用。
未考虑这类隔墙荷载将降低该房屋适应变更房间分隔的能力。
2.1.4　屋面板设计时对保温层或找坡层荷载取值偏小。
改进措施：对保温层或找坡层荷载取值偏小情况，经常发生在设计人员疏忽大意或校审人员校审不严时，因而应加强设计管理工作，增强设计人员和校审人员的工作责任心，防止此类问题发生。
2.1.5　高层建筑、裙房以外的首层地下室顶板的设计荷载取值偏小；例如：
(1)位于汽车通道下方的板未考虑消防车荷载；
(2)未考虑施工过程中由于材料堆放等引起的施工荷载。
改进措施：汽车通道下方的首层地下室顶板应考虑消防车荷载，否则可能会造成不安全。顶板设计时应根据工程的实际情况确定顶板由于消防车产生的荷载。当消防车直接行驶于顶板上时，可直接按《荷载规范》GB 50009表4.1.1第8项的规定取值；当顶板上填有覆土或其他充填物时，应按消防车轮压处于最不利位置并考虑其在土中或充填物内的扩散分布，进行分析计算后确定消防车荷载。
地下室顶板设计时应考虑在施工过程中由于材料堆放等原因引起的施工荷载，此施工荷载应在结构设计说明中注明，以便施工单位控制此荷载，避免发生超载。
2.1.6　现浇钢筋混凝土楼板为双向板，其上置放有局部活荷载(非中心位置处)，在设计时其活荷载未按等效均布活荷载确定方法进行计算。
改进措施：一般情况(采用有限元方法分析者除外)，在设计现浇钢筋混凝土双向板时，作用在板上的楼面局部荷载应进行等效均布荷载的换算。换算时，可按单跨四边简支双向板，使局部荷载产生的板的绝对最大弯矩与满布均布荷载产生的板中心处最大弯矩相等的条件而求得，此满布的均布荷载值即为所换算的等效均布荷载值。由于双向板可求得两个等效均布荷载值，设计时应取其中的较大值。
注：当局部均布荷载位于板中心时(即当a＝b，c＝d时)，即可求得该双向板局部均布荷载最不利布置(板中心处)时换算的等效均布荷载值。其可根据建筑结构静力计算手册查表计算确定。
2.1.7　施工阶段不加支撑的钢筋混凝土叠合楼面梁的荷载取值不正确，例如：
(1)第一阶段未考虑该阶段的施工荷载；
(2)第二阶段的楼面荷载未按从属面积取值。
改进措施：叠合梁分两阶段施工，其荷载也应分阶段承受。计算叠合梁第一阶段的内力时，施工荷载标准值一般按1.OkN/m2采用，悬挑梁按1.5kN/m2采用。只有当后浇砼达到设计强度后叠合梁才能承受梁板的全部荷载。因而若末考虑第一阶段的施工荷载，则设计不正确.
楼面梁承受的楼面荷载应按梁的从属面积取值。当梁两侧均为单向板时，则以梁每侧单向板
(3)兼作其他用途的上人屋面，未按相应用途的楼面活荷载标准值取值；
(4)设有屋顶花园的屋面活荷载标准值，漏算花圃土石等的材料自重；
(5)屋面有上翻梁时，对可能形成的积水荷载在设计中未考虑。
改进措施：按照《荷载规范》GB 50009第4.3.1条规定：上人屋面的活荷载标准值应取2．0kN/m2，而不是1.5 kN/m2。上人屋面活荷载标准值按不上人屋面情况取值会造成结构不安全，因而不正确。兼作其他用途的上人屋面，应按相应用途的楼面活荷载标准值取值，否则可能造成结构不安全。设有屋顶花园的屋面活荷载若漏算花圃土石等材料自重将会造成结构不安全，屋面有上翻梁时，四周由上翻梁包围的屋面可能造成积水，因而应在屋面设计中考虑积水荷载，否则应采取有效的措施避免积水。
总之，设计时对屋面活荷载的取值应符合《荷载规范》的规定。此外当屋面结构采用钢结构时，尚应符合《钢结构规范》GB 50017第3.2.1条的规定。
2.1.9　计算钢筋混凝土或砌体结构的地下室侧墙承载力时，当土压力引起的效应参与组合，但未考虑由永久荷载效应控制的基本组合情况。
改进措施：计算钢筋砼或砌体结构的地下室侧墙承载力时，土压力应作为永久荷载考虑。因此，当土压力引起的效应参与组合时，不仅应考虑由可变荷载效应控制的组合(土压力的荷载分项系数取1.2)；还应考虑由永久荷载效应控制的组合(土压力的荷载分项系数取1.35)情况。通常后一种组合情况是最不利组合。
2.2　雪荷载取值
2.2.1　高低屋面在设计低屋面处的屋面结构时未考虑该处雪荷载积雪分布不均匀的影响。
改进措施：按《荷载规范》GB 50009表6.2.1第8项规定，高低屋面在低屋面处的积雪分布系数为2.0，因此在设计低屋面处的屋面结构时，必须考虑此种情况，否则有可能造成不安全。
2.2.2　设计屋面承重构件时，雪荷载标准值未考虑不同的积雪分布情况。
改进措施：《荷载规范》GB 50009第6.2.2条对设计屋面承重构件规定：
(1)屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况确定雪荷载的标准值；
(2)屋架和拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布情况和半跨的均匀分布的情况确定雪荷载标准值，并根据三种情况计算构件的内力。
因此，在设计屋面承重构件时应按不同的积雪分布情况确定雪荷载标准值，并据此计算构件的内力和进行效应组合。
2.3　风荷载取值
2.3.1　确定门式刚架轻型房屋钢结构的基本风压Wo时，未将《荷载规范》规定的基本风压增大1.05倍。
改进措施：根据《门式刚架规程》CECS 102附录A规定：确定垂直于建筑物表面的风荷载时，应将《荷载规范》GB50009取值的基本风压乘以1.05。在实际工程中，设计者常漏乘l.05，因而不正确，应予以改正。
2.3.2　设计修建于山区的房屋，在确定风荷载标准值时，未考虑地形的影响。
改进措施：《荷载规范》GB 50009第7.2.2条规定：对山区的房屋，在确定风荷载标准值时，风压高度变化系数从应考虑地形条件的影响，可将按平坦地形求得的风压高度变化系数进行修正，乘以修正系数η,η可按《荷载规范》第7.2.2条和第7.2.3条确定。如图2.3.2所示：
2.3.3　修建于非抗震设防地区跨度与高度之比≤4的单跨门式刚架轻型钢结构房屋，在设计主体结构时，风荷载未按《荷载规范》有关规定计算。
改进措施：门式刚架轻型钢结构房屋，由于屋面荷载较轻，风荷载往往是确定主体结构断面尺寸的主要荷载。关于这类房屋的风荷载计算，目前有两本规范可依据，《荷载规范》GB 50009和《门式刚架规程》CECS 102。经国内工程设计人员的研究、分析得出以下结论：对单跨门式刚架轻型钢结构房屋，当跨度与高度之比≤4时，其主体结构的风荷载应按《荷载规范》的有关规定计算风荷载标准值Wk及风荷载体形系数μs、、并取风振系数βZ＝1，因其对结构设计较安全。但是这类房屋的围护结构及当跨度与高度之比>4的门式刚架仍宜按《门式刚架规程》的规定进行风荷载计算。
2.3.4　确定基本自振周期T１>0.25s的多层房屋的风荷载时，进行风振系数βZ计算。
改进措施：《荷载规范》GB 50009局部修订明确规定，对基本自振周期T1大于0.25秒的工程结构如大跨度屋盖，各种高耸结构以及对高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。对基本自振周期T1>0.25s的多层房屋，一般情况下其高度及高宽比均不符合需要计算风振系数的范围，因而可不必对风振系数进行计算，取βZ=1。
2.3.5　计算框架结构外围护砌体填充墙受风荷载时的强度时，采用了《荷载规范》GB 50009表7.5.1中的阵风系数βgZ。
改进措施：《荷载规范》GB 50009局部修订规定：表7.5.1中的阵风系数βBZ仅用于计算玻璃幕墙的风荷载，不用于计算砌体围护墙。因而计算框架结构的砌体围护墙的风荷载时不应采用表7.5.1中的βgZ值，而应按《荷载规范》局部修订中有关房屋围护构件的风荷载局部体型系数μSl取值，并取βgZ＝进行风荷载计算。
2.4　荷载效应组合
2.4.1　永久荷载标准值GK与可变荷载标准值QK的比值较大，在进行承载能力极限状态基本组合效应组合设计值计算时，漏算由永久荷载效应控制的最不利组合。
改进措施：《荷载规范》GB 50009第3.2.5条规定，在进行承载能力极限状态基本组合设计时，应从下列两种组合值取最不利值：
组合l：由可变荷载效应控制的组合
S＝γGSGK＋γ1SQ1K＋∑γQiψCiSQiK(i=2～n)
组合2：由永久荷载效应控制的组合
S＝γGSGK＋∑γQiψCiSQiK(i=1～n)
在组合l中永久荷载的分项系数γG取1.2，而在组合2中γG取l.35。通常情况，当构件上仅承受一种可变荷载，而其荷载分项系数γQ取1.4及可变荷载的组合值系数ψC取0．7时，若可变荷载QK和永久荷载GK均为均布荷载，可求得当GK／QK＞2.8则组合2为最不利组合。因此在此情况下若漏算由永久荷载效应控制的组合，将会造成计算错误。
2.4.2　设计生产中有大量排灰的厂房及邻近建筑的屋面结构构件时，进行承载能力极限状态基本组合计算的不利效应组合考虑不充分，漏算可能出现的最不利情况。
改进措施：此类屋面结构构件上有三种不同的可变荷载及其相应的组合值系数，即雪荷载，其标准值效应为S1K、组合值系数为ψC1取0.7；屋面均布活荷载，其标准值效应为S2K、组合值系数为为ψC2取0.7；屋面积灰荷载，其标准值效应为为S3K、组合值系数为为ψC3取0.9或1.0(后者仅用于高炉邻近建筑的屋面)。《荷载规范》GB 50009规定：雪荷载与屋面均布活荷载不同时参与组合；而积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载两者中的较大值可同时考虑参与组合。因此进行承载能力极限状态基本组合计算不利效应组合S时，应考虑以下组合情况，并选出最不利值：
由可变荷载效应控制的组合：
1，S＝1.2SGK＋l.4S1K＋1.4×(0.9或l.0)S3K
2，S＝l.2SGK＋l.4S2K＋1.4×(0.9或l.0)S3K
3，S＝l.2SGK＋l.4S3K＋1.4×0.7S1K
4，S＝l.2SGK＋l.4S3K＋1.4×0.7S2K
由永久荷载效应控制的组合：
5．S＝1.35SGK＋1.4×(0.9或l.0)S3K＋l.4×0.7S1K
6，S＝1.35SGK＋1.4×(0.9或l.0)S3K＋l.4×0.7S2K
当雪荷载标准值Q1K小于屋面均布荷载标准值Q2K时，上列效应组合可简化为从2、4、6三者中选出最不利值。
当雪荷载标准值Q1K大于屋面均布荷载标准值Q2K时，上列效应组合可简化为从1、3、5三者中选出最不利值。
因此若对不利效应考虑不充分，漏算可能出现的最不利效应组合，将会造成不安全。
2.5　地震作用
2.5.1　施工图设计文件的抗震设防烈度(设计基本地震加速度值)取值有误。
改进措施：《抗震规范》GB 50011第1.0.4条规定，抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批或按颁发的文件(图件)确定。这是一条强制性条文，必须执行，在一般情况下，设计时可取用抗震规范附录A提供的我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组。对已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。
《抗震规范》附录A给出的是“城镇中心地区”的参数，目前随着城镇的日益扩大，建设工程日益远离城镇中心，那些远离城镇中心的建筑工程，特别是往抗震设防烈度大的方向的建筑工程，可能需按较高的标准进行抗震设防，例如北京的密云、怀柔、昌平、门头沟，《抗震规范》附录A给出的是7度(0.15g