試論建筑結構設計中荷載值的確定

曹洋

摘要：最近十幾年是建筑行業蓬勃發展的階段，隨著新型建筑結構的發展，建筑領域都開始設計新型的建筑結構，為了取得最好的建筑結構，就要對建筑結構的荷載值進行準確的判斷，在設計中準確的運用建筑物的荷載值，并根據建筑結構對各種荷載進行組合應用，將建筑物的荷載設計成最大限度。

關鍵詞：建筑工程；結構設計；荷載值

1.荷載的概念和重要性

在準確確定建筑物的荷載值之前，要對荷載值有一個準確的理解。所謂的建筑物荷載值，就是建筑物在設計完成后進行施工過程中所承受的外界環境中作用力。在這些作用力中，能夠在建筑結構內部引起建筑物輕微變形的內部力也在荷載之中，舉例說明，可以是在建筑鋼筋施工過程中出現的變形、建筑物的地基在施工中出現的變形等。設計師在設計建筑物的結構時，都要經過嚴謹的分析和計算，在計算結果中選擇最優的荷載值作為建筑物結構設計的依據和準則。在設計之前，還要考慮到建筑物的使用年限，如果設計不當，就會出現在建筑物使用年限中，建筑結構出現工程事故中的裂縫和傾斜的情況，這些都嚴重影響著人民的安全。

2.荷載的分類

在荷載的規范中，我們可以將荷載進行以下分類：

2.1按照時間變異分類

（1）永久荷載：是指在設計的基準期里，永久荷載量值不會隨著時間的變化而變化，就算是有變化，變化值也與平均值接近，這是可以被忽略的荷載，例如結構的預應力、自重、土壓力等。

（2）可變荷載：是指在設計期內，量值會隨著時間的變化而變化，并且變化與平均值相差很大，是不能被忽略的，例如風荷載、雪荷載、樓面活荷載、吊車荷載、屋面積灰荷載等。

（3）偶然荷載：是指在設計期內，可能出現或是一旦出現，其量值大，并且持續的時間也比較短的荷載，例如地震、爆炸力以及撞擊力等。

2.2按照結構動力反應分類

（1）靜態荷載：是指對結構產生了可以忽略不計的荷載，例如結構自重和樓面活荷載等。

（2）動態荷載：是指對結構產生了不可忽略的加速度，例如地震、高層建筑的風荷載以及吊車荷載等。

3.荷載的模型

在建筑結構中對荷載的計算模型一般分為兩種，其一為針對隨機變量的概率計算模型，其二為針對隨機過程的概率計算模型。當外部荷載不隨時間的變化而出現相應的變化時，其數值基本保持穩定，在對其進行計算的過程中，通常采用隨機變量進行相關分析以及處理。當荷載隨著時間的變化而出現相應的變化時，在對建筑結構的設計過程中，其在隨著時間變化的同時，在不同的空間也會出現不同的變化，因而對其進行描述的過程中，通常采用隨機過程的模型進行相應的分析和處理。

在對永久性變化荷載以及可變性荷載的分析處理模型進行確定之后，依據建筑結構設計方案的要求，把荷載進行等效的處理，在處理的過程中要保證荷載同建筑結構整體或者局部變化的程度相一致，其分析內容包括頂梁的彎曲程度、頂梁受到剪切力的情況、柱結構的內力或者外力等。根據不同條件所確定的荷載分布情況大體上較為相似，在個別方面存在一定的差異。然而如果采用按照不同的情況對荷載進行分布，再將實際荷載進行相關計算之后，進行分析和處理，則該工作過程相對較為復雜，其任務量相對較大。根據相關的研究結果顯示，當運用方差對荷載進行分析和處理的結果同常用的分析和處理的結果之間存在著較大的差異。在對永久性荷載進行分析的過程中，其描述模型一般有以下幾部分構成：相同建筑物中的荷載平均值、相同建筑物中的荷載統計方面不同的隨機變量、同一建筑物中歲樓層的變化而產生荷載的不同以及同一樓層中隨位置的變化而出現的荷載的變化。

4.荷載值確定的方法

建筑結構設計中荷載值的確定會受到多種因素的干擾和影響，因此，在確定荷載值時需要盡可能全面地將各種因素考慮進來：

4.1建立荷載分析處理模型

一般根據隨機變量的概率以及隨機過程的概率建立兩種類型的荷載分析處理模型。當建筑結構設計中的外部荷載處于較為穩定的狀況時，其荷載值也不會發生變化，因此，在對荷載進行分析處理中，可以根據隨機變量的概率進行分析，以得出較為確定的荷載值。當建筑結構設計中的外部荷載處于不太穩定的狀況時，其荷載值會發生一定的變化，在對荷載進行分析處理中，可以采用隨機過程的概率進行分析，以得出較為確定的荷載值。

4.2合理確定荷載值極限值

在建筑工程中，有的建筑物的構建較為容易產生裂縫，此時應當對裂縫的受力、寬度進行檢驗和計算；有的建筑物的構建不容易產生裂縫的，此時，應當將鋼筋混凝土的拉應力進行檢驗和計算；有的建筑物的構建要控制其變形和開裂，要對對其變形和開裂的極限值進行檢驗和計算。在正常使用極限情況下，要根據相關的建筑結構設計規范、不同的設計來采取頻遇組合、永久組合以及變準組合；依照荷載的準永久組合分析，必須要考慮到對其在長期作用下的影響相應的計算；對于基礎抗裂度的驗算時，荷載的取值要用標準組合；對于建筑的地基基礎計算的時候，考慮到地基變形驗算產生的荷載，要采取準永久性組合。

4.3全面考慮建筑結構內部的因素

在確定建筑結構設計中的荷載值的時候，應當統計出建筑內每套房間的具體面積，并將具體的家具、家庭設備實施以及人員的數量及重量考慮在內，在根據建筑結構的持久性活荷載與臨時性活荷載的進行不同的組合，最終計算出每套房間的持久性活荷載單位面積的重量和臨時性活荷載單位面積的重量。根據所得出的結果，從而對不同的房間進行科學合理地分類，再根據科學合理地分類，繪制出房間的直方圖，再根據直方圖做出分布假設，然后，再對分布直方圖進行檢驗，最終計算出不同的情形下荷載的數值。

4.4根據荷載標準確定荷載值

確定建筑結構的荷載值時，應當充分考慮設計的目的和要求，從而擇出符合要求的荷載標準組合。一是要從建筑結構的極限荷載上進行考慮，對于建筑構件的強度、抗裂度等進行科學合理地檢驗好計算；二是從建筑結構設計中荷載過重的危害角度進行考慮，在建筑結構設計時不降低設計的標準和要求，而且必須嚴格按照建筑結構設計的相關規范進行，對于確定建筑結構荷載值的分項系數及重要性系數均不用考慮，從而有效避免不必要的損失。

5.建筑結構設計中荷載取值確定工作科學性提高的策略

要想保證建筑結構設計中荷載取值確定工作的科學開展，就應該積極做好以下幾方面的工作：（1）積極針對于建筑結構設計荷載取值確定設立項目，鼓勵建筑方面的專家和學者參與到理論研究中去，開闊創新，找到更好的荷載取值確定理論依據，為開展各項荷載取值確定工作打下夯實的物質基礎；（2）作為結構設計師應該不斷學習荷載取值確定流程，工作原理和實踐操作注意事項，不斷實現自身運用能力的提高，以便更好的開展荷載取值確定工作，發揮其在此方面的作用；（3）依據實際情況，制定完善的荷載取值確定規范和標準，保證各個環節工作的有效開展，避免出現荷載取值失誤的情況，從而保證荷載取值的科學性和合理性，給予各項工作的開展打下夯實的基礎；（4）建筑企業應該高度重視結構設計工作，建立健全的監督管理部門，保證荷載取值的科學性，以更好的引導建筑結構設計荷載取值工作的開展。

6.結語

綜上所述，現階段建筑結構設計中荷載取值確定過程比較復雜，技術性因素比較多，往往需要消耗大量的時間去驗證，現階段的確定工作還存在很多的缺陷和不足。但是我相信，隨著建筑結構設計中荷載取值理論體系的健全，人力隊伍的培養，標準規范的建立，建筑結構設計質量意識的提高，建筑結構設計荷載確定工作的質量和效益將會不斷提高和進步，并且慢慢成為影響建筑企業發展的重要環節，這一點是毋容置疑的。

參考文獻：

[1]成偉.對建筑施工中混凝土結構的分析[J].經營管理者.2010（19）

[2]李少卿，丁家樂.師法自然的低碳設計[J].21世紀商業評論.2010（04）