1A410000建筑工程技术

1A411000建筑结构与构造

命题考点四　建筑荷载对结构的影响

【教材解读】
一、荷载的分类
1．按随时间的变异分类
(1)永久作用(永久荷载或恒载)：在设计基准期内，其值不随时间变化，或其变化可以忽略不计，如结构自重、土压力、预加应力、混凝土收缩、基础沉降、焊接变形等。
(2)可变作用(可变荷载或活荷载)：在设计基准期内，其值随时间变化，如安装荷载、屋面与楼面活荷载、雪荷载、风荷载、起重机荷载、积灰荷载等。
(3)偶然作用(偶然荷载、特殊荷载)：在设计基准期内可能出现，也可能不出现，而一旦出现其值很大，且持续时间较短。例如，爆炸力、撞击力、雪崩、严重腐蚀、地震、台风等。
2．按结构的反应分类
(1)静态作用或静力作用：不使结构或结构构件产生加速度或所产生的加速度可以忽略不计。如结构自重，住宅与办公楼的楼面活荷载、雪荷载等。
(2)动态作用或动力作用：使结构或结构构件产生不可忽略的加速度，如地震作用、起重机设备振动、高空坠物冲击作用等。
3．按荷载作用面大小分类
(1)均布面荷载：建筑物楼面上均布的荷载，如铺设的木地板、地砖、花岗石、大理石面层等引起的重量荷载。
(2)线荷载：建筑物原有的楼面或层面上的各种面荷载传到梁上或条形基础上时，可简化为单位长度上的分布荷载，称为线荷载q。
(3)集中荷载：是指荷载作用的面积相对于总面积而言很小，可简化为作用在一点的荷载。
4．按荷载作用方向分类
(1)垂直荷载：如结构自重、雪荷载等。
(2)水平荷载：如风荷载、水平地震作用等。
5．施工和检修荷载
在建筑结构工程施工和检修过程中引起的荷载，习惯上称施工和检修荷载。施工荷载包括施工人员和施工工具、设备和材料等重量及设备运行的振动与冲击作用。检修荷载包括检修人员和所携带检修工具的重量，一般作为集中荷载。
二、荷载对结构的影响
1．永久荷载对结构的影响
永久荷载也可称为恒载。它的特点是对结构的永久作用，在设计基准期内，荷载值的大小及其作用位置不随时间的变化而变化，并且作用时间长。它会引起结构的徐变，致使结构构件的变形和裂缝加大，引起结构的内力重分布。在预应力混凝土结构中，由于混凝土的徐变，钢筋的预应力会有相应的损失。只有全面并正确计算预应力钢筋的预应力损失值，才会在混凝土中建立相应的有效预应力。
2．可变荷载对结构的影响
可变荷载的特点是，在设计基准期内，其荷载值的大小和作用位置等经常变化，对结构构件的作用时有时无。荷载对构件作用位置的变化，可能引起结构各部分产生不同影响，甚至产生完全相反的效应。所以在连续梁的内力计算中、在框架结构的框架内力计算中、在单层排架的内力计算中，都要考虑活荷载作用位置的不利组合，找出构件各部分最大内力值，以求构件的安全。
3．偶然荷载对结构的影响
偶然荷载的特点是在设计基准期内，可能发生也可能不发生，而一旦发生其值可能很大，且持续时间很短。结构材料的塑性变形来不及发展，材料的实际强度表现会略有提高。另一方面，这种荷载发生的概率较小，对于结构是瞬时作用，结构的可靠度可适当地取得小一点。
地震荷载与台风荷载也有不同的特点。地震力是地震时，地面运动加速度引起的建筑质量的惯性力。地震力的大小与建筑质量的大小成正比，所以抗震建筑的材料最好选用轻质高强的材料。这样不仅可以降低地震力，结构的抗震能力还较强。
在非地震区，风荷载是建筑结构的主要水平力。建筑体型直接影响风的方向和流速，改变着风压的大小。实验证明，平面为圆形的建筑比方形或矩形建筑，其风压可减小近40%。所以在高层建筑中，常看到圆形建筑。它不仅风压小，而且各向的刚度比较接近，有利于抵抗水平力的作用。
4．地面的大面积超载对结构的影响
在土质不太好的地区地面上堆土和砂、石等重物时，不要靠近已有建筑，且不可堆得太重，以免造成大面积超载，致使地面下沉，给邻近已建房屋的地基造成很大的附加应力。如若靠得太近，还有可能造成严重不良后果。
5．装修对结构的影响及对策
(1)装修时不能自行改变原来的建筑使用功能。如若必要改变时，应该取得原设计单位的许可。
(2)在进行楼面和屋面装修时，新的装修构造做法产生的荷载值不能超过原有建筑装修构造做法荷载值。如若超过，应对楼盖和屋盖结构的承载能力进行分析计算，控制在允许的范围内。
(3)在装修施工中，不允许在原有承重结构构件上开洞凿孔，降低结构构件的承载能力。如果实在需要，应该经原设计单位的书面有效文件许可，方可施工。
(4)装修时，不得自行拆除任何承重构件，或改变结构的承重体系；更不能自行做夹层或增加楼层。如果必须增加面积，使用方应委托原设计单位或有相应资质的设计单位进行设计。改建结构的施工也必须有相应的施工资质。
(5)装修施工时，不允许在建筑内楼面上堆放大量建筑材料，如水泥、砂石等，以免引起结构的破坏。
(6)在装修施工时，应注意建筑结构变形缝的维护：
1)变形缝间的模板和杂物应该清除干净，确保结构的自由变形。
2)关于沉降缝，现在常采用后浇带的处理方式来解决沉降差异的问题，但有时仍会产生微小的沉降差。为了防止装修做法的开裂，最好还应设变形缝。
3)防震缝的宽度应满足相邻结构单元可能出现方向相反的振动而不致相撞的要求。当房屋高度在15m以下时，其宽度也不应小于5cm。
【命题考点】
荷载按随时间的变异分类；荷载按结构的反应分类；荷载按其作用面大小分类；荷载按其作用方向分类；施工和检修荷载；荷载对结构的影响。
【分析预测】
(1)根据所提供的材料，分析判断荷载的分类。
(2)根据所提供的材料，分析判断荷载对结构的影响。 【考题回顾】
【2010年度考试真题】
在建筑结构中，从基础到上部结构全部断开的变形缝是（　　）。
A．伸缩缝
B．沉降缝
C．防震缝
D．温度缝
【答案】B本题考核的是建筑结构变形缝的功能。伸缩缝是为了避免温度变化引起结构伸缩应力，使房屋构件产生裂缝而设置的。基础部分受温度影响小，不用断开设缝，地上建筑部分应设缝。沉降缝是为了避免地基不均匀沉降时，在房屋构件中产生裂缝而设置的。从基础到上部结构，应全部断开设缝。防震缝就是为了避免由这种附加应力和变形引起震害而设置的。基础部分受地震影响位移小，不用断开设缝，地上建筑部分应设缝。

【典型习题】
1．在设计基准期内，可能出现，也可能不出现，而一旦出现，荷载值很大，且持续时间较短的是（　　）。
A．永久荷载
B．可变荷载
C．偶然荷载
D．动态荷载

2．荷载作用的面程相对于总面程而言很小，可简化为作用在一点的荷载，称为（　　）。
A．线荷载
B．恒载
C．活荷载
D．集中荷载

3．建筑物原有的楼面或层面上分布的各种荷载面传到梁上或条形基础上时，可简化为单位长度上的分布荷载，称为（　　）。
A．集中荷载
B．线荷载
C．均布面荷载
D．固定荷载

4．在建筑结构工程施工和检修过程中引起的荷载，习惯上称为（　　）。
A．线荷载
B．垂直荷载
C．均布面荷载
D．施工和检修荷载

5．荷载按随时间的变异分类可分为（　　）。
A．水平作用
B．垂直作用
C．可变作用
D．永久作用
E．偶然作用

6．动态作用是使结构或结构构件产生不可忽略的加速度。以下各项作用属于动态作用的是（　　）。
A．结构自重
B．高空坠物冲击作用
C．雪荷载
D．地震作用
E．起重机设备振动

7．荷载对结构的影响主要是（　　）。
A．安全性
B．耐久性
C．可行性
D．适用性
E．科学性

8．荷载按其作用面的大小分类可分为（　　）。
A．线荷载
B．均布面荷载
C．垂直荷载
D．集中荷载
E．水平荷载

9．以下各项荷载中，属于水平荷载的是（　　）。
A．风荷载
B．高空坠物冲击作用
C．雪崩
D．水平地震作用
E．结构自重
【答案】1．C2．D3．B4．D5．CDE6．BDE7．AD8．ABD9．AD