2019二級注冊建筑師《建筑結構與設備》復習知識點：筑結構設計方法與荷載

建筑結構設計方法

根據(jù)《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB50068-2001)所確定的建筑結構可靠度設計的基本原則，應用我國現(xiàn)行設計規(guī)范進行結構設計時，采用的是以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，使建筑結構符合技術先進、經濟合理，安全適用、確保質量的要求。

一、建筑結構基本功能

結構在規(guī)定的時間(設計使用年限)，在規(guī)定的條件下(正常設計、施工、使用、維修)必須保證完成預定的功能，這些功能包括：

(1)安全性

在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用。并且在設計規(guī)定的偶然事件(如地震、爆炸)發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性所謂整體穩(wěn)定性。系指在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，建筑結構僅產生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。

(2)適用性

在正常使用時具有良好的工作性能。如不產生影響使用的過大的變形或振幅，不發(fā)生足以讓使用者產生不安的過寬的裂縫。

(3)耐久性

在正常維護下具有足夠的耐久性能。

結構在正常維護條件應能在規(guī)定的設計使用年限滿足安全、實用性的要求。

上述對結構安全性、適用性、耐久性的要求總稱為結構的可靠性。結構的可靠性的概率度量稱為結構的可靠度。也就是說，可靠度是指在規(guī)定的時間內和規(guī)定的條件下，結構完成預定功能的概率。

結構的設計使用年限是指設計規(guī)定的結構或結構構件不需進行大修，即可按預定目的使用的時期，我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的設計使用年限應按表11-1采用。

由此可見，我國通常的建筑結構設計的使用年限是50年。對于按照我國現(xiàn)行設計規(guī)范選用的可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)則稱為設計基準期。它不等同于建筑結構的設計使用年限?！督ㄖY構可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB50086-2001)規(guī)定的設計基準期為50年。相應的《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009-2012)所考慮的荷載統(tǒng)計參數(shù)都是按設計基準期為50年確定的，如設計時需采用其他設計基準期，則必須另行確定在設計基準期內最大荷載的概率分布及相應的統(tǒng)計參數(shù)。

二、結構功能的極限狀態(tài)與設計狀況

區(qū)分結構是否可靠與失效，其分解標志就是極限狀態(tài)。當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)，就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，這 個特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類：

1.承載能力極限狀態(tài)

當結構或結構構件達到最大承載能力，或產生了不適于繼續(xù)承載的變形時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)。例如：

(1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡，(如煙囪傾覆等);

(2)結構構件或連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載;

(3)結構轉變?yōu)闄C動體系，如簡支梁跨中截面達到抗彎承載力形成三鉸共線的機動體系，從而喪失承載能力;

(4)結構或結構構件喪失穩(wěn)定(如壓屈等);

(5)地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)。

事實上，承載能力極限狀態(tài)就是結構或結構構件發(fā)揮最大承載能力的狀態(tài)。

2.正常使用極限狀態(tài)

這種極限狀態(tài)對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。當結構或結構構件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：

(1)影響正常使用或外觀的變形;

(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);

(3)影響正常使用的振動;

(4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)。

在建筑結構設計時，除了考慮結構功能的極限狀態(tài)之外，還須根據(jù)結構在施工和使用中的環(huán)境條件和影響，區(qū)分下列三種設計狀況：

(1)持久狀況，即在結構使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長的狀況，例如房屋結構承受家具和正常人員荷載的狀況。持續(xù)期一般與設計使用年限為同一數(shù)量級。

(2)短暫狀況，即在結構施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設計使用年限相比持續(xù)期很短的狀況，如結構施工和維修時承受堆料荷載的狀況。

(3)偶然狀況，即在結構使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，如結構遭受火災、爆炸、撞擊、罕遇地震等作用。

這三種設計狀況分別對應不同的極限狀態(tài)設計。對于持久狀況、短暫狀況和偶然狀況，都必須進行承載能力極限狀態(tài)設計;對于持久狀況，尚應進行正常使用極限狀態(tài)設計;而對于短暫狀況，可根據(jù)需要進行正常使用極限狀態(tài)設計。

三、結構極限狀態(tài)的設計表達式

建筑結構設計應根據(jù)使用過程中在結構上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載(效應)組合，并應取各自的最不利的效應組合進行設計。

1.承載力極限狀態(tài)設計表達式

根據(jù)《荷載規(guī)范》的要求，結構構件承載力設計應根據(jù)荷載效應的基本組合或偶然組合進行，其一般表達式為

式中 γ0——結構重要性系數(shù);

S——結構效應組合的設計值;

R——結構構件抗力的設計值，應按各有關建筑結構設計規(guī)范的規(guī)定確定。

(1)結構構件重要性系數(shù)γ0

根據(jù)《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》，在建筑結構設計時，根據(jù)破壞可能產生的后果(危及人的生命安全、造成經濟損失、產生社會影響等)的嚴重性，采用不同的安全等級。建筑的安全等級見表1-2

在抗震設計中不考慮結構構件的重要性系數(shù)。

建筑物中各類結構的安全等級，宜與整個結構的安全等級相同。對于其中部分結構構件的安全等級可進行調整，根據(jù)需要對某些構件的安全等級采取提高一級或降低一級。

(2)荷載效應組合設計值S

1)荷載效應基本組合

(a)對于基本組合，荷載效應組合的設計值S應從下列組合值中取最不利值確定：

a)由可變荷載效應控制的組合：

式中：

γG—永久荷載的分項系數(shù)，應按《荷載規(guī)范》第3.2.5條采用;

γQi——第i個可變荷載的分項系數(shù)，其中γQ1為可變荷載Q1的分項系數(shù)，應按《荷載規(guī)范》第3.2.5條采用;

SGk——按永久荷載標準值Gk計算的荷載效應值;

SQik——按可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值，其中SQ1k為諸可變荷載效應中起控制作用者;

ψci——可變荷載a的組合值系數(shù)，應分別按《荷載規(guī)范》各章的規(guī)定采用;

n——參與組合的可變荷載數(shù)。

b)由永久荷載效應控制的組合：

注：

①基本組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。

②當對SQlk無法明顯判斷時，輪次以各可變荷載效應為SQlk，選其中最不利的荷載效應組合。

③當考慮以豎向的永久荷載效應控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。

(b)對于一般排架、框架結構，基本組合可采用簡化規(guī)則，并應按下列組合值中取最不利值確定：

a)由可變荷載效應控制的組合：

b)由永久荷載效應控制的組合仍按公式(1-3)式采用。

(c)基本組合的荷載分項系數(shù)，應按下列規(guī)定采用：

a)永久荷載的分項系數(shù)：

I當其效應對結構不利時

對由可變荷載效應控制的組合，應取1.2;

對由永久荷載效應控制的組合，應取1.35。

Ⅱ當其效應對結構有利時

一般情況下應取1.0;

對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算，應取0.9。

b)可變荷載的分項系數(shù)：

一般情況下應取1.4;

對標準值大于4kN/㎡的工業(yè)房屋樓面結構的活荷載應取1.3。

注：對于某些特殊情況，可按建筑結構有關設計規(guī)范的規(guī)定確定。

2)荷載效應偶然組合

對于偶然組合，荷載效應組合的設計值宜按下列規(guī)定確定;偶然荷載的代表值不乘分項系數(shù)：與偶然荷載同時出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測資料和工程經驗采用適當?shù)拇碇?。各種情況下荷載效應的設計值公式，可由有關規(guī)范另行規(guī)定。

2.正常使用極限狀態(tài)表達式

對于正常使用極限狀態(tài)，應根據(jù)不同的設計要求，采用荷載的標準組合、頻遇組合或準永久組合，并應按下列設計表達式進行設計：

S≤C (1—5)

式中 C——結構或結構構件達到正常使用要求的規(guī)定限值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應力等的限值，應按各有關建筑結構設計規(guī)范的規(guī)定采用。 f

所謂標準組合，主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產生嚴重的永久性損害的情況，其荷載效應組合的設計值S應按下式采用：

注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。

所謂頻遇組合，主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產生局部損害、較大變形或短暫振動等情況。其荷載效應組合的設計值S應按下式采用：

式中ψf1—可變荷載Q1的頻遇值系數(shù)，應按有關的規(guī)定采用;

ψqi——可變荷載Qi的準永久值系數(shù)，應按有關的規(guī)定采用。

注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。

所謂準永久組合，當長期效應是決定先因素的一下情況，其荷載效應組合的設計值S可按下式采用：

注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。

作用和作用效應

一、結構上的作用、作用效應和結構抗力

結構產生各種效應的原因，統(tǒng)稱為結構上的作用。結構上的作用包括直接作用和間接作用。直接作用指的是施加在結構上的集中力或分布力，例如結構自重、樓畫活荷載和沒備自重等。直接作用的計算一般比較簡單，引起的效應比較直觀。間接作用指的是引起結構外加變形或約束變形的作用，例如溫度的變化、混凝土的收縮或徐變、地基的變形、焊接變形和地震等，這類作用不是以直接施加在結構上的形式出現(xiàn)的，但同樣引起結構產生效應。間接作用的計算和引起的效應一般比較復雜，例如地震會引起建筑物產生裂縫、傾斜下沉以至倒塌，但這些破壞效應不僅僅與地震震級、烈度有關，還與建筑物所在場地的地基條件、建筑物的基礎類型和上部結構體系有關。

過去習慣上將上述兩類不同性質的作用統(tǒng)稱為荷載。例如將溫度變化稱為溫度荷載，將地震作用稱為地震荷載等，這樣就混淆了兩類不同性質的作用，特別是對間接作用的復雜性認識不足。

根據(jù)目前結構理論發(fā)展水平以及現(xiàn)有規(guī)范頒布的現(xiàn)狀，對直接作用在結構上的荷載可按《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009—2012)(以下簡稱《荷載規(guī)范》)的規(guī)定采用，對間接作用，除了對地震作用按《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2010)(以下簡稱《抗震規(guī)范》)的規(guī)定采用外，其余的間接作用暫時還未制定相應的規(guī)范。

考慮到廣大設計人員的現(xiàn)狀及習慣上的銜接，目前還未將兩類作用嚴格劃分，而將其簡稱為荷載。

作用在結構上的直接作用或間接作用，將引起結構或結構構件產生內力(如軸力、彎矩、剪力、扭矩等)和變形(如撓度、轉角、側移、裂縫等)，這些內力和變形總稱為作用效應，其中由直接作用產生的作用效應稱為荷載效應。

結構或結構構件承受內力和變形的能力，稱為結構的抗力，如構件的承載能力、剛度的大小、抗裂縫的能力等。結構抗力與結構構件的截面形式、截面尺寸及材料強度等級等因素有關。

二、荷載的分類

荷載是一個不確定的隨機變量。在《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB50068一2001》(以下簡稱《統(tǒng)一標準》)中，規(guī)定設計基準期為50年，在這段期間內，荷載不僅在量值上是變化的，并且，作用在結構上的時間持續(xù)性也是變化的。因此在《荷載規(guī)范》中，將荷載按以下原則進行了分類。

1.按隨時間變異分類

(1)永久荷載(亦稱恒載)。在設計基準期內，其量值不隨時間變化，或即使有變化，其變化值與平均值相比可以忽略不計的荷載。如結構的自重、土壓力、預應力等。

(2)可變荷載(亦稱活載)。在設計基準期內，其量值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不能忽略的荷載。如樓(屋)面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載、風荷載、吊車荷載等。

(3)偶然荷載。在設計基準期內，可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載。如地震、爆炸力、撞擊力等。

2.按隨空間位置的變異分類

(1)固定荷載。在結構空間位置上具有固定分布的荷載。如結構自重、樓面上的固定設備荷載等。

(2)自由荷載。在結構上的一定范圍內可以任意分布的荷載。如民用建筑樓面上的活荷載、工業(yè)建筑中的吊車荷載等。

3.按結構的動力反應分類

(1)靜態(tài)荷載。對結構或結構構件不產生加速度或產生的加速度很小可以忽略不計。如結構的自重、樓面的活荷載等。

(2)動態(tài)荷載。對結構或構件產生不可忽略的加速度。如吊車荷載、地震作用、作用在高層建筑上的風荷載等。

三、荷載的代表值

設計中用來驗算極限狀態(tài)所采用的荷載量值，例如標準值、組合值、頻遇值和準永久值。

1.荷載標準值

荷載標準值是指在結構的設計基準期內，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值，例如在《荷載規(guī)范》中，住宅樓面的均布活荷載規(guī)定為2.0kN/㎡。

對于永久荷載的標準值，是按結構構件的尺寸(如梁、柱的斷面)與構件采用材料的重度的標準值(如梁、柱材料為鋼筋混凝土，則其重度的標準值一般取25kN/m3)來確定的數(shù)值。對常用材料重度，可按《荷載規(guī)范》附錄A采用。

對于可變荷載的標準值，則由設計基準期內最大荷載概率分布的某一分位數(shù)來確定，一般取具有95%保證率的上分位值，但對許多還缺少研究的可變荷載，通常還是沿用傳統(tǒng)的經驗數(shù)值。對可變荷載的標準值，可按《荷載規(guī)范》的規(guī)定采用。

2.荷載組合值

當結構上作用兩種或兩種以上的可變荷載時，考慮到其同時達到最大值的可能性較少，因此，在按承載能力極限狀態(tài)設計或按正常使用極限狀態(tài)的短期效應組合設計時，應采用荷載的組合值作為可變荷載的代表值。

可變荷載的組合值，為可變荷載乘以荷載組合值系數(shù)。組合值系數(shù)見《荷載規(guī)范》表4.1.1。

3.荷載頻遇值

對變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值。

可變荷載頻遇值應取可變荷載標準值乘以荷載頻遇值系數(shù)。荷載頻遇值系數(shù)見《荷載規(guī)范》表4.1.1。

4.荷載準永久值

對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準期一半的荷載值。

作用在建筑物上的可變荷載(如住宅樓面上的均布活荷載為2.0kN/㎡)，其中有部分是長期作用在—上面的(可以理解為在設計基準期50年內，不少于25年)，而另一部分則是不出現(xiàn)的。因此，我們也可以把長期作用在結構物上面的那部分可變荷載看作是永久活載來對待?？勺兒奢d的準永久值，為可變荷載標準值乘以荷載準永久值系數(shù)φq也就是說，準永久值系數(shù)φq，為荷載準永久值與荷載標準值的比值，其值恒小于1.0。

在《荷載規(guī)范》中，規(guī)定了各種不同建筑樓面上均布活荷載的準永久值系數(shù)φq，如對住宅樓面的均布活荷載，其準永久值系數(shù)φq=0.4，而對書庫、檔案庫則φq=0.8，這表示了對不同用途的建筑物，其準永久值系數(shù)φq是不同的。φq的大小表示了均布活荷載數(shù)值變動的大小，φq大表示變動較小，φq小則表示變動大。如住宅樓面的均布活荷載標準值為2.0kN/㎡，準永久值系數(shù)φq=0.4，因此，荷載準永久值為2.0×0.4=0.8kN/㎡;而對一般書庫、檔案庫樓面均布活荷載為5.0kN/㎡，準永久值系數(shù)φq=0.8，因此荷載準永久值為5.0×0.8=4.0kN/㎡。

四、荷載分項系數(shù)與荷載設計值

1.荷載分項系數(shù)

荷載分項系數(shù)是在設計計算中，反映了荷載的不確定性并與結構可靠度概念相關聯(lián)的一個數(shù)值。對永久荷載和可變荷載，規(guī)定了不同的分項系數(shù)。

(1)永久荷載分項系數(shù)γG：當永久荷載對結構產生的效應對結構不利時，對由可變荷載效應控制的組合取γG=1.2;對由永久荷載效應控制的組合，取γG=1.35。當產生的效應對結構有利時，—般情況下取γG=1.0;當驗算傾覆、滑移或漂浮時，取γG=0.9;對其余某些特殊情況，應按有關規(guī)范采用。

(2)可變荷載分項系數(shù)γQ：—般情況下取γQ=1.4;但對工業(yè)房屋的樓面結構，當其活荷載標準值>4kN/㎡時，考慮到活荷載數(shù)值已較大，則取γQ=1.3。

2.荷載設計值

荷載設計值等于荷載代表值乘以荷載分項系數(shù)。按承載能力極限狀態(tài)計算荷載效應時，需考慮荷載分項系數(shù);按正常使用極限狀態(tài)計算荷載效應時(不管是考慮荷載的短期效應組合還是長期效應組合)，由于對正常使用極限狀態(tài)的可靠度比對承載能力極限狀態(tài)的可靠度要求可以適當放松，因此可以不考慮分項系數(shù)，即分項系數(shù)=1.0。

五、材料強度指標的取值

1.強度標準值

材料強度標準值為結構設計時采用的材料性能的基本代表值，具有95%的保證率。

2.材料分項系數(shù)

材料強度分項系數(shù)是在按承載能力極限狀態(tài)設計時，按可靠度指標[β]在計算中所采用的系數(shù)值。在我國規(guī)范中，通過[β]值及材料、幾何參數(shù)、荷載基本參量，求出各種結構用的材料分項系數(shù)。對混凝土，材料分項系數(shù)取γC=1.4;對HRB335、HR400、RRB400級鋼筋，取γC=1.10。

3.材料強度設計值

指材料強度標準值除以材料分項系數(shù)值后的值。

在承載能力極限狀態(tài)設計中，采用材料強度設計值。

荷載的標準值

一、民用建筑樓面均布活荷載

1.樓面活荷載是房屋結構設計中的主要荷載。

《荷載規(guī)范》規(guī)定的民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻遇值、準永久值系數(shù)如表1-2所列。

2.設計樓面梁、墻、柱及基礎時，表1-2中的樓面活荷載標準值在下列情況下應乘以規(guī)定的折減系數(shù)。

(1)設計樓面梁時的折減系數(shù)：

1)第1(1)項當樓面梁從屬面積超過25m2時，應取0.9;

2)第1(2)-7項當樓面梁從屬面積超過50m2時，應取0.9;

3)第8項對單向板樓蓋的次梁和槽形板的縱肋應取0.8;

對單向板樓蓋的主梁應取0.6;

對雙向板樓蓋的梁應取0.8;

4)第9—13項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。

(2)設計墻、柱和基礎時的折減系數(shù)

1)第1(1)項應按表11-5規(guī)定采用;

2)第1(2)-7項應采用與其樓面梁相同的折減系數(shù);

3)第8項對單向板樓蓋應取0.5;

對雙向板樓蓋和無梁樓蓋應取0.8;

4)第9-13項應采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。

注：樓面梁的從屬面積應按梁兩側各延伸二分之一梁間距的范圍內的實際面積確定。

二、民用建筑屋面均布活荷載

房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷載，應按表1-7采用。

屋面均布活荷載，不應與雪荷載同時組合。

三、施工和檢修荷載及欄桿水平荷載

1 .對于施工荷載較大的樓層，在進行樓蓋結構設計時，宜考慮施工階段荷載的影響。當施工荷載超過設計荷載時，應按實際情況驗算，并采取設置臨時支撐等措施。

2.設計屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨篷和預制小梁時，施工或檢修集中荷載(人和小工具的自重)應取1.0kN，并應在最不利位置處進行驗算。

注：①對于輕型構件或較寬構件，當施工荷載超過上述荷載時，應按實際情況驗算，或采用加墊板、支撐等臨時設施承受。

②當計算挑檐、雨篷承載力時，應沿板寬每隔1.0m取一個集中荷載;在驗算挑檐、雨篷傾覆時，應沿板寬每隔2.5～3.0m取一個集中荷載。

2，樓梯、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿頂部水平荷載，應按下列規(guī)定采用：

(1)住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所，幼兒園的欄桿頂部水平荷載，應取1.0kN/m;

(2)學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場，應取1.0kN/m。

3.當采用荷載準永久組合時，可不考慮施工和檢修荷載及欄桿水平荷載。

四、雪荷載

雪荷載是房屋屋面結構的主要荷載之一。在寒冷地區(qū)的大跨度結構和輕型結構，對雪荷載更為敏感。

雪在屋面上的積存對結構產生的作用，與當?shù)氐牡孛娣e雪大小及氣候條件等密切相關。

1.雪荷載標準值及基本雪壓

《荷載規(guī)范》規(guī)定，屋面水平投影面上的雪荷載標準值，應按下式計算：

式中sk——雪荷載標準值，kN/㎡;

μr——屋面積雪分布系數(shù);

s0——基本雪壓，kN/㎡。

基本雪壓系以當?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計所得50年一遇最大積雪的自重確定。

基本雪壓應按《荷載規(guī)范》全國基本雪壓分布圖的規(guī)定采用。山區(qū)的基本雪壓，當無實測資料時，可按當?shù)乜諘缙教沟孛娴幕狙褐党艘?.2采用。

全國基本雪壓標準值范圍為0～1.0kN/㎡。個別地區(qū)(如新疆塔城為1.35 kN/㎡)

雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7;頻遇值系數(shù)可取0.6;準永久值系數(shù)應按雪荷載分區(qū)I、Ⅱ和Ⅲ的不同，分別取0.5、0.2和0;雪荷載分區(qū)按《荷載規(guī)范》的規(guī)定采用。

2.屋面積雪分布系數(shù)

屋面積雪分布系數(shù)實際上就是將地面基本雪壓換算為屋面雪荷載的換算系數(shù)，它與屋面形式、朝向及風力等因素有關。

《荷載規(guī)范》規(guī)定的屋面積雪分布系數(shù)，應根據(jù)不同類別的屋面形式，按表1-5采用。

表1-5

設計建筑結構及屋面的承重構件時，可按下列規(guī)定考慮積雪的分布情況：屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況考慮;屋架可分別按積雪全跨均勻分布情況，不均勻分布情況和半跨均勻分布的情況考慮;框架和柱可按全跨均勻分布情況考慮。

五、風荷載

風荷載是建筑結構上的一種主要的直接作用，對高層建筑尤為重要。

風壓隨高度而增大，且與地面的粗糙度有關;建筑物體型與尺寸不同，作用在建筑物表畫上的實際風壓力(或吸力)不同;風壓不是靜態(tài)壓力，實際上是脈動風壓，對于高寬比較大的房屋結構，應考慮風的動力效應。

1.風荷載標準值及基本風壓

垂直于建筑物表面上的風荷載標準值，應按下述公式計算：

(1)當計算主要承重結構時

式中Wk——風荷載標準值(kN/㎡);

βz——高度z處的風振系數(shù);

μS——風荷載體型系數(shù);

μZ——風壓高度變化系數(shù);

ω0——基本風壓(kN/㎡)。

(2)當計算圍護結構時

式中βgz——高度z處的陣風系數(shù)。

μS1——局部風壓體型系數(shù)，其值見《荷載規(guī)范》第8.3.3條;

基本風壓應按《荷載規(guī)范》附錄E.5中附表E.5給出的50年一遇的風壓采用，但不得小于0.3kN/㎡：，

全國基本風壓標準值范圍為0.3～0.9kN/㎡。

對于高層建筑、高聳結構以及對風荷載比較敏感的其他結構，基本風壓應適當提高，并應由有關的結構設計規(guī)范具體規(guī)定。

2.地面粗糙度與風壓高度變化系數(shù)μZ

對于平坦或稍有起伏的地形，風壓高度變化系數(shù)應根據(jù)地面粗糙度類別按表1-6確定。

地面粗糙度可分為A、B、C、D四類：

(1)A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū);

(2)B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū);

(3)C類指有密集建筑群的城市市區(qū);

(4)D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。

從表中，可以看出：

1)當?shù)孛娲植诙阮悇e相同時，離地面越高，μZ值越大，但當達到一定高度后，μZ越接近以至相同;

2)對同一高度，μZ則A區(qū)>B區(qū)>C區(qū)>D區(qū)，但當≥450m后，其值相同;

3)表中μZ變化為從0.62至3.12，當離地面5～l0m高，B類時，μZ=1.0。

3.風荷載體型系數(shù)μs

風速只是代表在自由氣流中各點的風速。氣流以不同形式在房屋表面繞過，房屋對氣流形成某種干擾，因此房屋設計時不能直接以自由氣流的風速作為結構荷載。

風壓在建筑物各表面上的分布是不均勻的，設計上取其平均值采用。

一般地，在房屋的迎風墻面上，墻面受正風壓(壓力);在背風墻面上受負風壓(吸力);在側墻面上受負風壓;在屋面上，因屋面形狀的不同，風壓可表現(xiàn)為正風壓或負風壓。

《荷載規(guī)范》規(guī)定的房屋風荷載體型系數(shù)可按表1-7采用。

表1-7中未列入的房屋類別，詳見《荷載規(guī)范》。

4.風振系數(shù)βZ

《荷載規(guī)范》規(guī)定，對于基本自振周期T1大于0.25s的工程結構，如房屋、屋蓋及各種高聳結構，以及高度大于30m且高寬比大于1.5的高聳建筑，均應考慮風壓脈動對結構產生順風向風振的影響。

順風向風振系數(shù)值大于1。其值與脈動增大系數(shù)、脈動影響系數(shù)、振型系數(shù)有關。其值計算詳見《荷載規(guī)范》的規(guī)定。

六、常用材料和構件自重

常用材料和構件自重見表1—8。

例：

1.下列對樓梯欄桿頂部水平荷載的敘述，何項正確? ( )

A .所有工程的樓梯欄桿頂部都不需要考慮

B .所有工程的樓梯欄桿頂部都需要考慮

C .學校等人員密集場所樓梯欄桿頂部需要考慮，其他不需要考慮

D .幼兒園、托兒所等樓梯欄桿頂部需要考慮，其他不需要考慮

提示：參見 《 建筑結構荷載規(guī)范 》 ( GB 50009 一 2012 )第 5 . 5 . 2 條。

答案： B

2.當隔墻位置可靈活自由布置時，非固定隔墻的自重應取()。

A.每延長米墻重( kN / m )的1/3作為樓面活荷載的附加值計入

B.每延長米墻重( kN / m )的1/3作為樓面活荷載的附加值計入但附加值不小于1 . 0kN /m2

C .恒荷載考慮

D .不考慮

提示：參見 《 建筑結構荷載規(guī)范 》 ( GB 50009 一 2012 )第 5 . 1 . 1 條。

答案： B

3 .某辦公樓設計中將樓面混凝土面層厚度由原來的 50mm調整為 100mm，調整后增加的樓面荷載標準值與下列何項最為接近(混凝土容重按 20kN /m2計算) ? ( )

A . 0 . 5kN / m2

B . 1 . 0kN /m2

C . 1 . 5kN /m2

D . 2 . 0kN /m2

提示：參見 《 建筑結構荷載規(guī)范 》 ( GB50009 一 2012 )第 3 . 1 . 3 條。

答案： B

4.在下列荷載中，哪一項為活荷載? ( )

A .風荷載

B .土壓力

C .結構自重

D .結構的面層作法

提示：參見 《 建筑結構荷載規(guī)范 》 ( GB 50009 一 2012 )第 3 . 1 . 1 條。

答案： A

5 .地面粗糙度是指風在到達結構物以前吹越過()范圍內的地面時，描述該地面不規(guī)則障礙物分布狀況的等級。

A . 1 . 6km

B . 1 . 5km

C . 2 . 0km

D . 2 . 2km

提示：參見 《 建筑結構荷載規(guī)范 》 ( GB 50009 一 2012 )第 2 . 1 .23條。

答案： C

6.對于特別重要或對風荷載比較敏感的高層建筑，確定基本風壓的重現(xiàn)期應為( )年。

A . 10

B . 25

C . 50

D . 100

提示：參見 《 建筑結構荷載規(guī)范 》 (GB50009 一 2001 ) ( 2006 年版)第 7 . 1 . 2 條。

答案： D .

7.以下論述中哪項完全符合《建筑結構荷載規(guī)范》(GB 50009—2001)?

I.人防所受的爆炸力是可變荷載

Ⅱ.土壓力是永久荷載

Ⅲ.樓梯均布活荷載是永久荷載

Ⅳ.直升機停機坪上直升機的等效荷載是可變荷載

(A)I、Ⅱ

(B)Ⅱ、Ⅲ

(C)I、Ⅳ

(D)Ⅱ、Ⅳ

【答案】D

【說明】參見《建筑結構荷載規(guī)范》(GB 50009—2001)3.1.1條。荷載可分為下列三類：①永久荷載，例如結構自重、土壓力、預應力等。②可變荷載，例如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載等。③偶然荷載，例如爆炸力、撞擊力等。爆炸力屬于偶然荷載，故I錯誤，樓梯均布活荷載屬于可變荷載，故Ⅲ錯誤。

8.下列情況對結構構件產生內力，試問何項為直接荷載作用?

(A)溫度變化

(B)地基沉降

(C)屋面積雪

(D)結構構件收縮

【答案】C

【說明】溫度變化、地基沉降、結構構件收縮在結構中產生的內力均通過變形間接產生。

9下列構件中哪一種超過承載能力極限狀態(tài)( )。

A.構件在荷載作用下產生較大變形而影響使用

B.構件在動力荷載作用下產生較大的振動

C.構件受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫

D.構件因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載

【答案】D