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　　1A412022 結(jié)構(gòu)設(shè)計作用(荷載)

　　一、作用(荷載)的分類

　　引起結(jié)構(gòu)失去平衡或破壞的外部作用主要有：直接施加在結(jié)構(gòu)上的各種力，習(xí)慣上亦稱為荷載。例如結(jié)構(gòu)自重(恒載)、活荷載、積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載等;另一類是間接作用，指在結(jié)構(gòu)上引起外加變形和約束變形的其他作用，例如混凝土收縮、溫度變化、焊接變形、地基沉降等。荷載有不同的分類方法。

　　(一)按隨時間的變異分類

　　1.永久作用(永久荷載或恒載)

　　在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力等。

　　2.可變作用(可變荷載或活荷載)

　　在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。如安裝荷載、屋面與樓面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載、積灰荷載等。

　　3.偶然作用(偶然荷載、特殊荷載)

　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限內(nèi)不一定出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大，且持續(xù)時間很短的荷載。例如爆炸力、撞擊力、火災(zāi)、地震等。

　　(二)按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類

　　1.靜態(tài)作用或靜力作用

　　不使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生加速度或所產(chǎn)生的加速度可以忽略不計，如結(jié)構(gòu)自重、住宅與辦公樓的樓面活荷載、雪荷載等。

　　2.動態(tài)作用或動力作用

　　使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度，例如地震作用、吊車設(shè)備振動、高空墜物沖擊作用等。

　　(三)按荷載作用面大小分類

　　1.均布面荷載Q

　　建筑物樓面上均布荷載，如鋪設(shè)的木地板、地磚、花崗石、大理石面層等重量引起的荷載。均布面荷載Q值的計算，可用材料單位體積的重度γ乘以面層材料的厚度d，得出增加的均布面荷載值，Q=γ·d。

　　2.線荷載

　　建筑物原有的樓面或?qū)用嫔系母鞣N面荷載傳到梁上或條形基礎(chǔ)上時，可簡化為單位長度上的分布荷載，稱為線荷載q。

　　3.集中荷載

　　是指荷載作用的面積相對于總面積而言很小，可簡化為作用在一點的荷載。

　　(四)按荷載作用方向分類

　　1.垂直荷載

　　如結(jié)構(gòu)自重、雪荷載等。

　　2.水平荷載

　　如風(fēng)荷載、水平地震作用等。

　　(五)施工和檢修荷載

　　在建筑結(jié)構(gòu)工程施工和檢修過程中引起的荷載，習(xí)慣上稱施工和檢修荷載。施工荷載包括施工人員和施工工具、設(shè)備和材料等重量及設(shè)備運(yùn)行的振動與沖擊作用。檢修荷載包括檢修人員和所攜帶檢修工具的重量。一般作為集中荷載。

　　二、荷載對結(jié)構(gòu)的影響

　　荷載對結(jié)構(gòu)的影響主要是安全性和適用性。對于結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造及經(jīng)濟(jì)性也有很大影響。

　　(一)永久荷載對結(jié)構(gòu)的影響

　　永久荷載也可稱為恒載。它的特點是對結(jié)構(gòu)的永久作用，在結(jié)構(gòu)使用期間，荷載值的大小及其作用位置不隨時間的變化而變化，并且作用時間長。它會引起結(jié)構(gòu)的徐變，致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和裂縫加大，引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，由于混凝土的徐變，鋼筋的預(yù)應(yīng)力會有相應(yīng)的損失。只有全面并正確計算預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失值，才會在混凝土中建立相應(yīng)的有效預(yù)應(yīng)力。

　　(二)可變荷載對結(jié)構(gòu)的影響

　　可變荷載的特點是，在結(jié)構(gòu)使用期間，其荷載值的大小和作用位置等經(jīng)常變化，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時有時無。荷載對構(gòu)件作用位置的變化，可能引起結(jié)構(gòu)各部分產(chǎn)生不同影響，甚至產(chǎn)生完全相反的效應(yīng)。所以，在連續(xù)梁的內(nèi)力計算中、在框架結(jié)構(gòu)的框架內(nèi)力計算中、在單層排架的內(nèi)力計算中都要考慮活荷載作用位置的不利組合，找出構(gòu)件各部分最大內(nèi)力值，以求構(gòu)件的安全。

　　(三)偶然荷載對結(jié)構(gòu)的影響

　　偶然荷載的特點是在設(shè)計使用年限內(nèi)，可能發(fā)生也可能不發(fā)生，而一旦發(fā)生其量值可能很大，而持續(xù)時間很短。結(jié)構(gòu)材料的塑性變形來不及發(fā)展，材料的實際強(qiáng)度表現(xiàn)會略有提高。另一方面，這種荷載發(fā)生的概率較小，對于結(jié)構(gòu)是瞬時作用，結(jié)構(gòu)的可靠度可適當(dāng)?shù)厝〉眯∫稽c。

　　地震荷載與臺風(fēng)荷載也有不同的特點。地震力是地震時，地面運(yùn)動加速度引起的建筑質(zhì)量的慣性力。地震力的大小與建筑質(zhì)量的大小成正比。所以，抗震建筑的材料最好選用輕質(zhì)高強(qiáng)的材料。這樣不僅可以降低地震力，結(jié)構(gòu)的抗震能力還強(qiáng)。

　　在非地震區(qū)，風(fēng)荷載是建筑結(jié)構(gòu)的主要水平力。建筑體型直接影響風(fēng)的方向和流速，改變著風(fēng)壓的大小。試驗證明，平面為圓形的建筑其風(fēng)壓較方形或矩形建筑減小近40%。所以在高層建筑中，常看到圓形建筑。它不僅風(fēng)壓小，而且各向的剛度比較接近，有利于抵抗水平力的作用。

　　(四)地面的大面積超載對結(jié)構(gòu)的影響

　　在土質(zhì)不太好的地區(qū)地面上堆土和砂、石等重物時，不要靠近已有建筑，且不可堆得太重，以免造成大面積超載，致使地面下沉，給鄰近已建房屋的地基造成大的附加應(yīng)力。如若靠得太近還可能造成嚴(yán)重不良后果。

　　(五)裝修對結(jié)構(gòu)的影響及對策

　　(1)裝修時不能自行改變原來的建筑使用功能。如若必要改變時，應(yīng)該取得原設(shè)計單位的許可。

　　(2)在進(jìn)行樓面和屋面裝修時，新的裝修構(gòu)造做法產(chǎn)生的荷載值不能超過原有建筑裝修構(gòu)造做法荷載值。如若超過，應(yīng)對樓蓋和屋蓋結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行分析計算，控制在允許的范圍內(nèi)。

　　(3)在裝修施工中，不允許在原有承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件上開洞鑿孔，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。如果實在需要，應(yīng)經(jīng)原設(shè)計單位的書面有效文件許可，方可施工。

　　(4)裝修時，不得自行拆除任何承重構(gòu)件，或改變結(jié)構(gòu)的承重體系;更不能自行設(shè)置夾層或增加樓層。如果必須增加面積，使用方應(yīng)委托原設(shè)計單位或有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計單位進(jìn)行設(shè)計。改建結(jié)構(gòu)的施工也必須有相應(yīng)的施工資質(zhì)。

　　(5)裝修施工時，不允許在建筑內(nèi)樓面上堆放大量建筑材料，如水泥、砂石等，以免引起結(jié)構(gòu)的破壞。

　　(6)在裝修施工時，應(yīng)注意建筑結(jié)構(gòu)變形縫的維護(hù)：

　　1)變形縫間的模板和雜物應(yīng)該清除干凈，確保結(jié)構(gòu)的自由變形。

　　2)關(guān)于沉降縫現(xiàn)在常采用后澆帶的處理方式來解決沉降差異的問題。但有時仍會產(chǎn)生微小的沉降差，為了防止裝修的開裂，最好還是設(shè)縫。

　　3)防震縫的寬度應(yīng)滿足相鄰結(jié)構(gòu)單元可能出現(xiàn)方向相反的振動而不致相撞的要求。當(dāng)房屋高度在15m以下時，其寬度也不應(yīng)小于5cm。

　　建筑結(jié)構(gòu)變形縫的裝修構(gòu)造，必須滿足建筑結(jié)構(gòu)單元的自由變形，以防結(jié)構(gòu)的破壞。