三、荷載的代表值
設(shè)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(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期內(nèi),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(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸(如梁、柱的斷面)與構(gòu)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(shè)計基準期內(nèi)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(jīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計或按正常使用極限狀態(tài)的短期效應(yīng)組合設(shè)計時,應(yīng)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(shè)計基準期內(nèi),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(yīng)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(shè)計基準期內(nèi),其超越的總時間約為設(shè)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(shè)計基準期50年內(nèi),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(jié)構(gòu)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(shè)計值
1.荷載分項系數(shù)
荷載分項系數(shù)是在設(shè)計計算中,反映了荷載的不確定性并與結(jié)構(gòu)可靠度概念相關(guān)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時,對由可變荷載效應(yīng)控制的組合取γG=1.2;對由永久荷載效應(yīng)控制的組合,取γG=1.35.當產(chǎn)生的效應(yīng)對結(jié)構(gòu)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(yīng)按有關(guān)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(jié)構(gòu),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(shè)計值
荷載設(shè)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(yīng)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(yīng)時(不管是考慮荷載的短期效應(yīng)組合還是長期效應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計中,采用材料強度設(shè)計值。
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