结构设计荷载分析

综合总结结构设计中荷载分类与相关注意要点。在建筑结构设计过程中，载荷分析是设计的基本依据之一，具有十分重要的作用。

荷载

• 永久荷载
  • 结构构件、围护构件、面层及装饰、固定设备、长期储物的自重
  • 预应力
  • 土压力
  • 水压力（水位不变）
  • 地基变形、混凝土收缩、钢材焊接变形
  • 其他引起结构外加变形或约束的各种施工因素
• 可变荷载
  • 楼面活荷载
    • 民用建筑
      • 《荷规》表5.1.1
        • 楼面梁
        • 墙、柱和基础
        • 折减
          • 房屋类别
          • 从属面积
          • 消防车覆土
    • 工业建筑
      • 生产使用或安装检修
        • 设备（位置不固定）、管道、运输工具及可能拆移的隔墙
          • 可按等效均布活荷载计算
        • 固定位置的设备
          • 按固定位置计算，但应考虑安装和维修过程中位置变化出现的不利效应
        • 设备所占区域不考虑操作荷载
        • 《钢标》3.3.4:车间工作平台检修材料产生的荷载
          • 主梁折减0.85
          • 柱和基础折减0.75
      • 无设备区域操作荷载
      • 楼梯
      • 参观走廊
  • 屋面活荷载
    • 上人屋面
      • 兼做其他用途时按楼面活荷载采用
    • 不上人屋面
      • 施工或维修荷载较大时按实际情况采用
      • 《钢标》3.3.1：支撑型轻型屋面，仅有一个可变荷载且受荷面积大于60㎡时可取0.3kN/㎡
      • 不上人屋面均布活荷载不与雪荷载和风荷载同时组合
        • max
          • 不上人屋面均布活荷载
          • 雪荷载+风荷载
    • 屋顶花园
      • 不包括花圃土石等材料自重
    • 屋顶运动场地
    • 屋面直升机停机坪
      • 局部荷载
      • 等效均布荷载
        • 不低于5.0kN/㎡
      • 考虑动力系数
        • 有液压起落架取1.4
          • 动力荷载增大部分只传给楼板和梁
  • 屋面积灰荷载
    • 生产中有大量排灰的厂房及其相邻建筑
    • 高炉附近建筑屋面
    • 屋面易于积灰处，设计屋面板和檩条时积灰荷载标准值需乘以增大系数
      • 高低跨处两倍屋面高差且不大于6m分布宽度内，增大系数取2.0
      • 天沟处不大于3m分布宽度内，增大系数取1.4
  • 施工和检修荷载
    • 屋面板、檩条、预制小梁
      • 最不利位置布置1.0kN集中荷载
    • 挑檐、悬挑雨棚
      • 承载力计算
        • 每隔1.0m端部布置1.0kN集中荷载
      • 抗倾覆计算
        • 每隔2.5m~3m端部布置1.0kN集中荷载
  • 栏杆荷载
    • 住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园
      • 栏杆顶部水平荷载1.0kN/㎡
    • 学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育馆
      • 栏杆顶部水平荷载1.0kN/㎡
      • 栏杆顶部竖向荷载1.2kN/㎡
      • 分别考虑计算取包络，不同时考虑
  • 吊车荷载
    • 竖向荷载
      • 最大轮压
        • 悬挂起重机
          • 《钢标》3.3.3：同一跨间每天运动线路上的台数不宜多于2台
        • 电动葫芦
          • 《钢标》3.3.3：同一跨间每天运动线路上的台数不宜多于1台
        • 计算排架时多台吊车的荷载组合
          • 单层吊车
            • 单跨：每个排架参与组合的吊车台数≤2
            • 多跨：每个排架参与组合的吊车台数≤4
          • 多层吊车
            • 单跨：每个排架上层和下层参与组合的吊车台数分别≤2
            • 多跨：每个排架上层和下层参与组合的吊车台数分别≤4
              • 当下层吊车满载时，上层吊车按空载计算（考虑自重）
              • 挡上层吊车满载时，下层吊车不应计入
          • 计算排架时多台吊车的水平荷载标准值需根据《荷规》表6.2.2折减
      • 最小轮压
      • 计算吊车梁及其连接（制动板、制动桁架、车档）的承载力时竖向荷载应乘以动力系数
        • 悬挂吊车（包括电动葫芦）
        • 软勾吊车
          • 工作级别：A1~A5
          • 工作级别：A6~A8
        • 硬勾吊车
        • 其他特种吊车
    • 水平荷载
      • 纵向
        • 大小为作用在同一轨道上刹车轮的最大轮压之和的10%
        • 作用点位于刹车轮与轨道接触点
        • 方向与轨道方向一致
      • 横向
        • 大小取小车重量与额定起重量之和的百分数（按《荷规》表6.1.2），等分于桥架的两端
        • 作用于轨道上的车轮平均传至两端
        • 方向与轨道垂直，并应考虑两个方向的刹车
      • 对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不应大于2台
        • 计算排架时多台吊车的水平荷载标准值需根据《荷规》表6.2.2折减
      • 起重机摆动或卡轨引起的横向水平力（《钢标》3.3.2）
        • 计算重机工作制吊车梁或吊车桁架及其制动结构的强度、稳定性及其连接的强度
          • 软勾起重机
          • 抓斗或磁盘起重机
          • 硬勾起重机
      • 不同时考虑
  • 雪荷载
    • 屋面板和檩条
      • 按积雪不均匀分布的最不利情况计算
    • 屋架和拱壳
      • 按全跨积雪均匀分布计算
      • 按全跨积雪不均匀分布计算
      • 按半跨积雪均匀分布计算
      • 取最不利
    • 框架和柱
      • 按全跨积雪均匀分布计算
    • 大跨（l＞100m）和轻质屋面等对雪荷载敏感的结构采用100年重现期雪压
  • 风荷载
    • 主要受力结构
      • 基本风压
        • 不小于3.0kN/㎡
        • 高度大于60m时，承载力计算时需放大1.1倍
        • 舒适度计算时取10年重现期
        • 位移角计算时取50年重现期
      • 风压高度变化系数
        • 地面粗糙度
          • A
            • 远海海面和海岛需考虑距离修正
          • B
          • C
          • D
          • 地形（山峰、山坡等）修正
      • 风荷载体型系数
        • 常规体型按照《荷规》表8.3.1规定
        • 无资料时需通过风洞试验确定
        • 重要且体型复杂需通过风洞试验确定
        • 多个且距离较近的高层建筑物需考虑干扰系数
          • 矩形平面，距离较近时
            • 顺风向：1.0~1.1
            • 横风向：1.0~1.2
          • 其他情况可通过风洞试验确定
      • 风振系数
        • 高度大于30m且高宽比大于1.5
        • 基本自振周期大于0.25s
        • 顺风向风振
          • 峰值因子，取2.5
          • 10m高度名义湍流强度，对应ABCD类地面粗糙度分别取0.12,0.14,0.23,0.39
          • 共振分量因子
          • 背景分量因子
        • 150m以上或者高宽比大于5的高层建筑
        • 30m以上且高宽比大于4的圆形建筑
        • 横风向风振
          • 平面或者立面体型较浮躁的高层建筑或高耸结构
            • 宜通过风洞确定，也可比照有关资料确定
          • 圆形截面高层建筑或高耸结构
            • 雷诺数Re＜3x10^5，且顶部风速大于临界风速时
              • 亚临界的微风共振
                • 构造上采取防振措施或控制结构的临界风速不小于15m/s
            • 雷诺数Re≥3.5x10^6，且顶部风速的1.2倍大于临界风速时
              • 跨临界的强风共振
                • 《荷规》附录H.1
            • 雷诺数3x10^5≤Re＜3.5x10^6时
              • 超临界范围的风振
                • 《荷规》附录H.2
          • 矩形截面及凹角或削角矩形截面的高层建筑
            • 《荷规》附录H.2
        • 150m以上，且同时满足
          • 扭转风振
            • 体型较复杂及质量或刚度有显著偏心的高层建筑
              • 宜通过风洞确定，也可比照有关资料确定
            • 质量和刚度较为对称的矩形截面高层建筑
              • 《荷规》附录H.3
        • 风荷载工况组合
    • 围护结构
      • 基本风压
        • 不小于3.0kN/㎡
      • 风压高度变化系数
        • 地面粗糙度
          • A
            • 远海海面和海岛需考虑距离修正
          • B
          • C
          • D
          • 地形（山峰、山坡等）修正
      • 风荷载局部体型系数
        • 外部
          • 封闭式矩形平面房屋的墙面和屋面按《荷规》表8.3.3规定
          • 檐口、雨棚、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件取-2.0
          • 其他（含正方形）房屋和构筑物取主要受力结构体型系数的1.25倍
        • 内部
          • 封闭式建筑物按其外表面的正负情况去-0.2或＋0.2
          • 仅一面墙有主导洞口的建筑物
            • 开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μsl
            • 开洞率大于0.01且小于或等于0.30时，取0.6μsl
            • 开洞率大于0.3时，取0.8μsl
          • 其他情况按开放式建筑物取值
      • 阵风系数
  • 温度作用
    • 最高平均温度
      • 有围护时考虑室内外温差的影响
      • 暴露于室外时宜根据朝向和表面吸热性质考虑影响
    • 初始平均温度
      • 初始平均温度根据结构合拢或形成约束的时间确定
    • 最大升温工况
    • 最低平均温度
      • 有围护时考虑室内外温差的影响
      • 暴露于室外时宜根据朝向和表面吸热性质考虑影响
      • 最大降温工况
• 偶然荷载
  • 撞击
    • 电梯竖向撞击
      • 重力荷载的4~6倍
    • 汽车的撞击
      • 顺行方向
      • 垂直行车方向
        • 取顺行方向0.5倍
      • 不同时考虑
    • 直升飞机非正常着陆撞击
      • 作用范围
        • 包括停机坪内任何区域及停机坪边缘线7m之内的屋顶结构
      • 作用区域
        • 2mx2m
  • 爆炸
    • 常规炸药
    • 燃气爆炸
    • 等效均布静力荷载
  • 火灾
  • 洪水
  • 龙卷风