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荷載是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞術語。

中國,從來就是一個文化底蘊極度豐富的國家,中國的文字,更是凝聚着中國的文化精魂[1]。中國最早出現的和文字相關的文化記憶就是倉頡造字,小小的文字中蘊藏了無限的文化[2],然後就出現了最初的甲骨文

名詞解釋

荷載,讀音:hè zài。(「載」有」承載「的意思,故念四聲)指的是使結構或構件產生內力和變形的外力及其它因素。或習慣上指施加在工程結構上使工程結構或構件產生效應的各種直接作用,常見的有:結構自重、樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、車輛荷載、吊車荷載、設備動力荷載以及風、雪、裹冰、波浪等自然荷載。

引起結構失去平衡或破壞外部作用主要有:直接施加在結構上的各種力,習慣上稱為荷載,例如結構自重(恆載),活荷載,積灰荷載,雪荷載,風荷載;另一類是間接作用,指在結構上引起外加變形和約束變形的其他作用,例如混凝土收縮,溫度變化,焊接變形,地基沉降等。

重視荷載的目的是為了適應建築結構設計的需要,以符合安全適用、經濟合理的要求。

荷載的設計使用範圍適用於各種工程的結構設計

其取用標準:GB50068荷載統計參數,設計基準期為50 年。

分類方法

荷載有不同的分類方法

時間分類

1 永久荷載(恆載),其值不隨時間變化;或者其變化與平均值相比可以忽略的荷載。例如結構自重、土壓力、預應力 基礎沉降,混凝土收縮,焊接變形等。恆載也稱永久荷載,是施加在工程結構上不變的(或其變化與平均值相比可以忽略不計的)荷載。如結構自重、外加永久性的承重、非承重結構構件和建築裝飾構件的重量、土壓力等。因為恆載在整個使用期內總是持續地施加在結構上,所以設計結構時,必須考慮它的長期效應。結構自重,一般根據結構的幾何尺寸和材料容重的標準值(也稱名義值)確定

房屋是由基礎、牆(柱)、梁、板這樣一些較重的結構構件組成。它們首先要承受自身重量,這就是恆載。除此之外,地面、屋面、頂棚、牆面上的抹灰層和門窗都是荷載。

2 可變荷載(活載荷),在設計基準期間內,其值隨時間變化,且變化值和平均值相比不可忽略的荷載。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。

活荷載也稱可變荷載,是施加在結構上的由人群、物料和交通工具引起的使用或占用荷載和自然產生的自然荷載。如工業建築樓面活荷載、民用建築樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、車輛荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載、裹冰荷載、波浪荷載等均是。

3 偶然荷載(特殊載荷或偶然作用),在設計基準期可能出現也可能不出現,一旦出現,其值很大且持續時間較短。例如爆炸力、撞擊力,颱風雪崩等。

註:自重是指材料自身重量產生的荷載(重力)。

結構分類

1.靜態作用不使結構或結構件產生加速度或產生加速度可以忽略不計. 例如住宅或辦公樓的樓面荷載等

2.動態作用使結構和結構件產生不可忽略的加速度.例如吊車設備振動;高空墜落物衝擊作用等.

作用面大小分類

1.均布面載荷建築物樓面上的均布載荷,例如鋪設的木地板,地磚,花崗石,大理石面層等重量引起的荷載.均勻面載荷Q值的計算,可用材料單位體積的重度y乘以面層材料的厚度d,得出增加的均勻布面載荷值,Q=y.d.

2.線荷載 建築物原有的樓面或層面上的各種面載荷傳到樑上或條形基礎上,可簡化為單位長度上的分布載荷、稱為線荷載

3.集中荷載 荷載的分布面積遠小於結構受荷時,為簡化計算,可近似地將荷載看成作用在一點上。例如次梁傳給主梁的荷載可近似地看成一個集中荷載,屋架傳給柱子的壓力、吊車的輪子對吊車梁的壓力都是集中荷載。

作用方向

1.垂直載荷 如結構自重,雪載荷等

2.水平載荷 如風載荷,水平地震作用等。

荷載和作用區別

由於直接作用或者間接作用於結構上,在結構內部產生內力(如軸力,彎矩,剪力,扭矩等)和變形(如轉角,裂縫),被稱作為「結構效應」,也就是我們說的作用。當作用為直接作用時,其效應也稱之為「荷載效應」,也即是所說的荷載。

應用

工業建築

工業建築樓面在生產使用和維修安裝期間,由設備、運輸工具、原材料、成品等物重以及操作人員的重量所產生的荷載。工業設備等重物通常為局部荷載或集中荷載,應按實際資料確定。但為了便於設計,一般可採用對結構構件引起相同效應的等效均布活荷載來代替。

民用建築

民用建築在使用期間,由人群、 物件、家具、 設備等產生的荷載。對於常見的住宅、辦公室、 旅館、醫院、學校、禮堂、影劇院、 體育館、展覽館、商店、車站大廳、候車室、書庫、浴室、陽台等民用建築的樓面均布活荷載值由國家荷載規範規定。

屋面

屋面在施工、使用和維修過程中,由人群、工具和適當的堆料所產生的荷載。對於多雨地區,屋面活荷載也包括可能的屋面積水所引起的積水荷載。

屋面積灰荷載 對於在生產中有大量排灰的廠房,為考慮屋蓋結構的安全而規定的屋面荷載。如鑄造車間、煉鋼車間、燒結車間、高爐、水泥廠等以及其鄰近的建築,均應考慮屋面積灰荷載。該荷載的標準值可按灰源性質、建築物與灰源的距離、屋面形狀和清灰制度等條件來規定。

車輛荷載

運載人群和貨物的車輛施加在房屋樓面、碼頭和橋樑上的活荷載。在多層工業廠房、倉庫和汽車庫的樓面上有時要求承受汽車、鏟車等荷載。公路橋樑要求承受汽車、平板掛車、履帶車和壓路機等荷載。鐵路橋樑要求承受列車的荷載。由於車輛的型號和等級不同,施加在結構上的荷載也不相同,設計時要考慮最有代表性和控制性的車輛荷載。如公路橋樑選用的是經常地、大量地出現的汽車排列成隊,作為計算荷載;將出現機率較少的履帶車和平板掛車作為驗算荷載。汽車和列車行駛在橋面上,使橋樑受到衝擊力,設計時車輛荷載應乘以動力係數。此外,還要考慮車輛制動時的制動力、車輛在曲線上行駛的離心力、列車行駛時的橫向搖擺力以及由車輛荷載引起的土的附加側壓力(見橋樑荷載)。

吊車荷載

吊車作業時對結構引起的豎向力和水平力。工業廠房為了在生產中吊運材料和成品,在安裝檢修時吊運設備,常設置各種吊車,如橋式吊車、懸掛吊車、懸臂吊車等。吊車豎向力為吊車的最大豎向輪壓,對橋式吊車而言,可由大車橋架重、小車自重、司機操作室重量和額定最大吊重確定。一般可按吊車產品目錄的規定取用。吊車水平力為吊車車輪制動時通過軌道傳遞的剎車力,對橋式吊車而言,大車制動時產生縱向水平力;小車制動時產生橫向水平力。吊車由於軌道不直、不平行、吊車橋架剛度不夠以及吊車輪安裝位置不正、不平行等原因,使吊車沿縱向行駛時呈蛇形運動,造成大車車輪對軌道的擠壓力,稱為卡軌力。吊車由於軌道接頭高差、工件翻身等所產生的豎向衝擊作用,一般可按吊車類別、結構構件類型和部位,以及吊車重量等因素採用不同的動力係數考慮。

風荷載

也稱風的動壓力,是空氣流動對工程結構所產生的作用,包括穩定風和脈動風兩種作用,在工程結構上稱為空氣靜力作用和空氣動力作用。在多大風地區和設計高聳結構或大跨度橋樑時,需特別注意。

雪荷載

一般雪荷載為我國(除華南地區)張拉膜結構設計控制荷載之一,組合值為0.7、頻遇值為0.6、准永久值係數按雪荷載分區I、Ⅱ、Ⅲ分別對應為0.5、0.2、0.0.

基本雪壓一般參照規範或者當地氣象記錄資料。規範給出我國部分大中城市地區10年、50年、100年基本雪壓。一般結構取50年基本雪壓,景觀小品、臨時性建築、倉儲、不重要構築物等,可按10年、30年取值,或適當調整。

參考文獻