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\
中华人民共和国国家标准
《建筑结构荷载规范》GB50009一2001局部修订条文及条文说明
,荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值
确定:
1)由可变荷载效应控制的组合:
n
SSSS(-1)
GGkQ1Q1kQiCiQik
i2
式中γ——永久荷载的分项系数,;
G
γ——第i个可变荷载的分项系数,其中γ为可变荷载Q的分项系数,应
QiQ11
;
S——按永久荷载标准值G计算的荷载效应值;
Gkk
S——按可变荷载标准值Q计算的荷载效应值,其中S为诸可变荷载效应
QikikQ1k
中起控制作用者;
ψ——可变荷载Q的组合值系数,应分别按各章的规定采用;
cii
n——参与组合的可变荷载数。
2)由永久荷载效应控制的组合:
n
SSS(-2)
GGkQiCiQik
i1
注:1基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
2当对SQ1k无法明显判断时,逐次以各可变荷载效应为SQ1k,选其中最不利的荷载效应组合。
3(取消此注)。
,应按下列规定采用:
:
1)当其效应对结构不利时
—对由可变荷载效应控制的组合,;
—对由永久荷载效应控制的组合,;
2)当其效应对结构有利时的组合,。
::.
\
—;
—对标准值大于4kN/。
、滑移或漂浮验算,荷载的分项系数应按有关的结构设计
规范的规定采用。
4楼面和屋面活荷载
,频遇值和准永久值系数,
。
、频遇值和准永久值系数
组合值频遇值准永久值
标准值
项次类别系数系数系数
(kN/m2)
ψcψfψq
(1)住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、
1
(2)教室、试验室、阅览室、会议室、
2食堂、餐厅、
(1)礼堂、剧场、电影院、
3
(2)
(1)商店,展览厅,车站,港口,
4
(2)
(1)健身房,
5
(2)
(1)书库,档案库,
(2)
7通风机房,
汽车通道及停车库:
(1)单向板楼盖(板跨不小于2m)
8
(2)双向板楼盖(板跨不小于6m×6m)和无梁楼盖(柱网尺寸不小
于6m×6m)
厨房(1)
9
(2)
浴室、厕所、盥洗室:
10
(1):.
\
(2)
走廊、门厅、楼梯:
(1)宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、
11
(2)办公楼、教室、餐厅、
(3)
阳台:
12(1)
(2)当人群有可能密集时
注:,当使用荷载较大或情况特殊时,应按实际情况采用。
,。
;消防车活荷载是适用于满载总重为300kN
的大型车辆;当不符合本表的要求时,应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则,换算为等效均
布荷载。
,对预制楼梯踏步平板,。
。对固定隔墙和自重应按恒荷载考虑,当隔墙位置可
灵活自由布置时,非固定隔墙的自重可取每延米墙重(kN/m)的1/3作为楼面活载的附加值(kN/m2)
计入,。
,应按下述公式计算:
1当计算主要承重结构时
ω=βμμω(-1)
kzsz0
式中ω——风荷载标准值(kN/m2);
k
β——高度z处的风振系数;
z
μ——风荷载体型系数;
s
μ——风压高度变化系数;
z
ω———基本风压(kN/m2)。
0
2当计算围护结构时
ω=βμμω(-2)
kgzs1z0
式中β——高度z处的阵风系数;
gz
μ——局部风压体型系数。
s1
:.
\
,可按下列规定采用局部风压体型系数
μ:
s1
一、外表面
;
—对墙面,取-;
—对墙角边,取-;
—对屋面局部部位(周边和屋面坡度大于10°的屋脊部位),取-;
—对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件,取-。
注:,取其小者,但不小
。
二、内表面
对封闭式建筑物,按外表面风压的正负情况取-。
注:上述的局部风压体型系数μ(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况,当围护
s1
构件的从属面积大于或等于10m2时,局部风压体系系数μ(10),当构件的从属面积小
s1
于10m2而大于1m2时,局部风压体系系数μ(A)可按面积的对数线性插值,即
s1
μ(A)=μ(1)+[μ(10)-μ(1)]logA
s1s1s1s1
1
,均应考虑风压脉动对结构发生顺风
向风振的影响。风振计算应按随机振动理论进行,结构的自振周期应按结构动力
学计算。
注:近似的基本自振周期T可按附录E计算。
1
(包括门窗)风荷载时的阵风系数应按表
。
对其他屋面、。
:.
\
离地面高度地面粗糙度类别
(m)ABCD
,应按下列规定对不同雷诺数Re的情况进行横风向风
振(旋涡脱落)的校核:
1当Re<3×105且结构顶部风速υ大于υ时,可发生亚临界的微风共振。
Hcr
此时,可在构造上采取防振措施,或控制结构的临界风速υ不小于15m/s。
cr
2当Re≥×,可发生跨临界
Hcr
的强风共振,。
3当雷诺数为3×105≤Re<×106时,则发生超临界范围的风振,可不
作处理。
4雷诺数Re可按下列公式确定:
Re=69000υD(-1)
式中υ——计算所用风速,可取υ值;
cr
D——结构截面的直径(m)。:.
\
5临界风速υ和结构顶部风速υ可按下列公式确定:
crH
D
(-2)
cr
TS
it
2000
H0(-3)
H
式中T——结构振型i的自振周期,验算亚临界微风共振时取基本自振周期T;
i1
S——斯脱罗哈数,;
t
μ——结构顶部风压高度变化系数;
H
ω——基本风压(kN/m2);
0
ρ——空气密度(kg/m3)。
6当结构沿高度截面缩小时(),可近似取2/3结构高
度处的直径。
:
2/12800kN/m2(-1)
czjjzjj
cr
式中——计算系数,;
j
——在z高处结构的j振型系数,由计算确定或参考附录F;
zj
——第j振型的阻尼比;对第1振型,,,
j
;对高振型的阻尼比,若无实测资料,可近似按第1振
型的值取用。
,可按下式确定:
1
1/
HHcr
(-2)
1
H
式中:α——地面粗糙度指数,对A、B、、、
;
υ——结构顶部风速(m/s)。
H
注:校核横风向风振时所考虑的高振型序号不大于4,对一般悬臂型结构,可只取第1或第2个振型。
:.
\
j
结构振型H/H
1
----
---
----
-----
条文说明
~,而不能满足设计
规定的某一功能要求时,则称此特定状态为结构对该功能的极限状态。设计中的
极限状态往往以结构的某种荷载效应,如内力、应力、变形、裂缝等超过相应规
定的标志为依据。根据设计中要求考虑的结构功能,结构的极限状态在总体上可
分为两大类,即承载能力极限状态和正常使用极限状态。对承载能力极限状态,
一般是以结构的内力超过其承载能力为依据;对正常使用极限状态,一般是以结
构的变形、裂缝、振动参数超过设计允许的限值为依据。在当前的设计中,有时
也通过结构应力的控制来保证结构满足正常使用的要求,例如地基承载应力的控
制。
对所考虑的极限状态,在确定其荷载效应时,应对所有可能同时出现的诸荷
载作用加以组合,求得组合后在结构中的总效应。考虑荷载出现的变化性质,包
括出现的与否和不同的方向,这种组合可以多种多样,因此还必须在所有可能组
合中,取其中最不利的一组作为该极限状态的设计依据。
对于承载能力极限状态的荷载效应组合,可按《建筑结构可靠度设计统一标
准》的规定,根据所考虑的设计状况,选用不同的组合;对持久和短暂设计状况,
应采用基本组合,对偶然设计状况,应采用偶然组合。
在承载能力极限状态的基本组合中,公式(-1)和(-2)给出了荷载
效应组合设计值的表达式,建立表达式的目的是在于保证在各种可能出现的荷载
组合情况下,通过设计都能使结构维持在相同的可靠度水平上。必须注意,规范:.
\
给出的表达式都是以荷载与荷载效应有线性关系为前提,对于明显不符合该条件
的情况,应在各本结构设计规范中对此作出相应的补充规定。这个原则同样适用
于正常使用极限状态的各个组合的表达式中。
在应用公式(-1)时,式中的S为诸可变荷载效应中其设计值为控制
Q1K
其组合为最不利者,当设计者无法判断时,可轮次以各可变荷载效应S为S,
QiKQ1K
选其中最不利的荷载效应组合为设计依据,这个过程建议由计算机程序的运行来
完成。
与原规范不同,增加了由公式(-2)给出的由永久何载效应控制的组合
设计值,当结构的自重占主要时,考虑这个条件就能避免可靠度偏低的后果;虽
然过去在有些结构设计规范中,也曾为此专门给出某些补充规定,例如对某些以
自重为主的构件采用提高重要性系数、提高屋面活荷载的设计规定,但在实际应
用中,总不免有挂一漏万的顾虑。采用公式(-2)后,在撤消这些补漏规定
的同时,也避免了安全度可能不足之后果。
在应用(-2)的组合式时,对可变荷载,出于简化的目的,也可仅考虑
与结构自重方向一致的竖向结构,而忽略影响不大的横向荷载。此外,对某些材
料的结构,可考虑自身的特点,由各结构设计规范自行规定,可不采用该组合式
进行校核。
与原规范不同,在考虑组合时,摒弃了“遇风组合”的惯例,要求所有可变
荷载当作为伴随荷载时,都必须以其组合值为代表值,而不仅仅限于有风荷载参
与组合的情况。至于对组合值系数,除风荷载仍取ψ=,对其他可变荷载,
c
目前建议统一取:ψ=,但为避免与以往设计结果有过大差别,在任何情况下,
c
暂时建议不低于频遇值系数。
当设计一般排架和框架时,为便于手算的目的,仍允许采用简化的组合规则,
也即对所有参与组合的可变荷载的效应设计值,乘以一个统一的组合系数,但考
,;
同样,也增加了由公式(-2)给出的由永久荷载效应控制的组合设计值。
必须指出,条文中给出的荷载效应组合值的表达式是采用各项可变荷载小于
叠加的形式,这在理论上仅适用于各项可变荷载的效应与荷载为线性关系的情:.
\
况。当涉及非线性问题时,应根据问题性质,或按有关设计规范的规定采用其他
不同的方法。
,荷载分项系数应根据荷载不同的变异系数和
荷载的具体组合情况(包括不同荷载的效应比),以及与抗力有关的分项系数的取
值水平等因素确定,以使在不同设计情况下的结构可靠度能趋于一致。但为了设
计上的方便,GB50068—2001将荷载分成永久荷载和可变荷载两类,相应给出两
个规定的系数γ和γ。这两个分项系数是在荷载标准值已给定的前提下,使按极
GQ
限状态设计表达式设计所得的各类结构构件的可靠指标,与规定的目标可靠指标
之间,在总体上误差最小为原则,经优化后选定的。
《建筑结构设计统一标准》原编制组曾选择了14种有代表性的结构构件;
针对恒荷载与办公楼活荷载、恒荷载与住宅活荷载以及恒荷载与风荷载三种简单
组合情况进行分析,并在γ=、、=、、、、、
GQ
共3×6组方案中,选得一组最优方案为γ==。但考虑到前提条件的
GQ
局限性,允许在特殊的情况下作合理的调整,例如对于标准值大于4kN/m2的工
业楼面活荷载,其变异系数一般较小,此时从经济上考虑,可取γ=。
Q
分析表明,当永久荷载效应与可变荷载效应相比很大时,若仍采用γ=,
G
则结构的可靠度远不能达到目标值的要求,因此,在式(-2)中给出由永久
荷载效应控制的设计组合值中,相应取γ=。
G
分析还表明,当永久荷载效应与可变荷载效应异号时,若仍采用γ=,则
G
结构的可靠度会随永久荷载效应所占比重的增大而严重降低,此时,γ宜取小于
G
1的系数。但考虑到经济效果和应用方便的因素,建议取γ=1。
G
在倾覆、滑移或漂浮等有关结构整体稳定性的验算中,永久荷载效应一般对
结构是有利的,。但是,目前在大部分结构设计
规范中,实际上仍沿用经验的单一安全系数进行设计。即使是采用分项系数,在
取值上也不可能采用统一的系数。因此,在本规范中对此原则上不规定与此有关
的分项系数的取值,以免发生矛盾。当在其他结构设计规范中对结构倾覆、滑移
或漂浮的验算有具体规定时,应按结构设计规范的规定执行,当没有具体规定时,
对永久荷载分项系数应按工程经验采用。
:.
\
4楼面和屋面活荷载
《荷载暂行规范》规结1—58中,民用建筑楼面活荷载取值是参照当
时的苏联荷载规范并结合我国具体情况,按经验判断的方法来确定的。《工业与
民用建筑结构荷载规范》TJ9—74修订前,在全国一定范围内对办公室和住宅的
楼面活荷载进行了调查。当时曾对4个城市(北京、兰州、成都和广州)的606
间住宅和3个城市(北京、兰州和广州)的258间办公室的实际荷载作了测定。按
楼板内弯矩等效的原则,将实际荷载换算为等效均布荷载,经统计计算,分别得
/m2,/m2;按
平均值加两倍标准差的标准荷载定义,得出住宅和办公室的标准活荷载分别为
/m2。但在规结1—58中对办公楼允许按不同情况可取
,而且较多单位根据当时的设计实践经验取
,而只对兼作会议室的办公楼可提高到2kN/m2。对其他用途的民用楼面,
由于缺乏足够数据,一般仍按实际荷载的具体分析,并考虑当时的设计经验,在
原规范的基础上适当调整后确定。
《建筑结构荷载规范》GBJ9—87根据《建筑结构统一设计标准》GBJ68—84
对荷载标准值的定义,重新对住宅、办公室和商店的楼面活荷载做了调查和统计,
并考虑荷载随空间和时间的变异性,采用了适当的概率统计模型。模型中直接采
用房间面积平均荷载来代替等效均布荷载,这在理论上虽然不很严格(参见原规
范的说明),但对其结果估计不会有严重影响,而对调查和统计工作却可得到很
大的简化。
楼面活荷载按其随时间变异的特点,可分持久性和临时性两部分。持久性活
荷载是指楼面上在某个时段内基本保持不变的荷载,例如住宅内的家具、物品,
工业房屋内的机器、设备和堆料,还包括常住人员自重,这些荷载,除非发生一
次搬迁,一般变化不大。临时性活荷载是指楼面上偶尔出现短期荷载,例如聚会
的人群、维修时工具和材料的堆积、室内扫除时家具的集聚等。
对持久性活荷载L的概率统计模型,可根据调查给出荷载变动的平均时间
i
间隔τ及荷载的统计分布,采用等时段的二项平稳随机过程(-1)。
:.
\
-1
对临时性活荷载L由于持续时间很短,要通过调查确定荷载在单位时间内出现
r
次数的平均率及其荷载值的统计分布,实际上是有困难的。为此,提出一个勉强
可以代替的方法,就是通过对用户的查询,了解到最近若干年内一次最大的临时
性荷载值,以此作为时段内的最大荷载L,并作为荷载统计的基础。对L也采
rsr
用与持久性活荷载相同的概率模型(-2)。
-2
出于分析上的方便,对各类活荷载的分布类型采用了极值I型。根据L和
r
L的统计参数,分别求出50年最大荷载值L和L的统计分布和参数。再根据
rsiTrT
Tukstra的组合原则,得出50年内总荷载最大值L的统计参数。在1977年以后
T
的三年里,曾对全国某些城市的办公室、住宅和商店的活荷载情况进行了调查,
其中:在全国25个城市实测了133栋办公楼共2201间办公室,总面积为63700m2,
同时调查了317栋用户的搬迁情况;对全国10个城市的住宅实测了556间,总
为7000m2,同时调查了229户的搬迁情况;在全国10个城市实测了21家百货商
店共214个柜台,总面积为23700m2。。
办公室住宅商店
μστμστμστ
:.
\
p(%)
—87中给出的活荷载的标准值。按《建筑结构可
k
靠度设计统一标准》的规定,标准值应为设计基准期50年内荷载最大值分布的
某一个分位值。虽然没有对分位值的百分数作具体规定,但对性质类同的可变荷
载,应尽量使其取值在保证率上保持相同的水平。,若对办公
室而言,L=,,
kTLTLT
系数指保证率系数α。若假设L的分布仍为极值I型,则与α对应的保证率为
T
%,%的分位值。以此为标准,则住宅的活荷载标准值就偏低
K
较多。鉴于当时调查时的住宅荷载还是偏高的实际情况,因此原规范仍保持以往
的取值。但考虑到工程界普遍的意见,认为对于建设工程量比较大的住宅和办公
楼来说,其荷载标准值与国外相比显然偏低,又鉴于民用建筑的楼面活荷载今后
的变化趋势也难以预测,这次修订,/
m2。
关于其他类别的荷载,由于缺乏系统的统计资料,仍按以往的设计经验,并
参考1986年颁布的《居住和公共建筑的使用和占用荷载》ISO2103而加以确定。
对藏书库和档案库,根据70年代初期的调查,
右,个别超过4kN/m2,(,,放
7层精装书籍估计)。GBJ9—87修订时参照IS02103的规定采用为5kN/m2,现又
,并对于采用密集柜的无过道
书库规定荷载标准值为12kN/m2。
停车库及车道的活荷载仅考虑由小轿车、吉普车、小型旅行车(载人少于9
人)的车轮局部荷载以及其他必要的维修设备荷载。在IS02103中,停车库活荷
。按荷载最不利布置核算其等效均布荷载后,表明该荷载
值只适用于板跨不小于6m的双向板或无梁楼盖。对国内目前常用的单向板楼盖,
当板跨不小于2m时,。当结构情况不符合上述条件时,
可直接按车轮局部荷载计算楼板内力,,×
的局部面积上。该局部荷载也可作为验算结构局部效应的依据(如抗冲切等)。对:.
\
其他车的车库和车道,应按车辆最大轮压作为局部荷载确定。对于20~30t的消
防车,可按最大轮压为60kN,×;但
是对于消防车不经常通行的车道,也即除消防站以外的车道,其荷载的频遇值和
准永久值系数可适当降低。
这次修订,对不同类别的楼面均布活荷载,除个别项目有调整外,大部分的
标准值仍保持原有水平。对民用建筑楼面可根据在楼面上活动的人和设施的不同
状况,不妨将其标准值分成七个档次:
(1)活动的人很少L=;
k
(2)活动的人较多且有设备L=;
k
(3)活动的人很多或有较重的设备L=;
k
(4)活动的人很集中,有时很挤或有较重的设备L=;
k
(5)活动的性质比较剧烈L=;
k
(6)储存物品的仓库L=;
k
(7)有大型的机械设备L=6~。
k
,但当有特别重的设
备时应另行考虑。
作为办公楼的荷载还应考虑会议室、档案室和资料室等的不同要求,一般应
~。
对于洗衣房、通风机房以及非固定隔墙的楼面均布活荷载,均系参照国内设
计经验和国外规范的有关内容酌情增添的。其中非固定隔墙的荷载应按活荷载考
虑,可采用每延米长度的墙重(kN/m)的1/3作为楼面活荷载的附加值(kN/m2),
,,不
。
走廊、
屋的活荷载标准值采用,但对有可能出现密集人流的情况,活荷载标准值不应低
。
7风荷载
:.
\
,风荷载标准值的表达可有两种形式,其一为平均风
压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压;另一种为平均风压乘以风振系
数。由于在结构的风振计算中,一般往往是第1振型起主要作用,因而我国与大
多数国家相同,采用后一种表达形