建筑结构设计中荷载值的确定问题研究

建筑结构设计中荷载值的确定问题研究

黄华刚

广西大学设计研究院530004

摘要：荷载值是建筑结构设计环节中需要着重考虑的一个因素，其选取的科学性和合理性直接决定着建筑结构设计的经济效益和社会效益。本文立足于建筑结构设计现状，就其荷载值的确定进行了深入探讨，希望不断提升建筑结构设计有效性。

关键词：建筑结构设计；荷载值；确定方法

随着我国社会主义市场经济的快速发展，人们愈发重视建筑结构的安全性。荷载值取值问题是建筑结构设计中需要着重考虑的一个关键性设计要素，其准确性会对最终建筑结构设计的质量以及经济效益等产生直接影响，所以如何才能准确地确定建筑结构荷载值是当前全体建筑设计人员值得深入探讨的重要课题。

1建筑结构设计中的常见荷载类型

在建筑结构设计期间，需要根据不同变化因素来综合确定荷载类型，相应的各种变化因素主要是指荷载影响和时间变化，具体荷载种类划分如下所述：

（1）针对时间变化因素而言，可以将建筑结构设计荷载划分为偶然荷载、永久荷载和变化荷载三种种类，其中的偶然荷载是指建筑设计荷载发生时间具有一定确定性，该种类型的荷载存在时间比较短，所以相应的荷载对建筑设计带来的影响程度也比较大。从建筑设计实践角度来讲，地震、台风等均是比较典型的偶然荷载，其会对建筑设计工作带来严重影响；变化荷载主要是指那些会随着时间改变而发生荷载变化的荷载种类，这也是建筑结构设计人员需要注重考虑的荷载类型。比如，为了尽可能降低环境因素给建筑结构带来的各种不利影响，需要充分考虑风荷载、雨荷载、雪荷载等变化荷载；永久荷载是指建筑结构设计过程中不会随着时间或环境而发生改变的荷载种类，其不会影响建筑结构的正常使用，这种类型的荷载只需要结合建筑结构各个构件的自重即可进行求解。

（2）针对荷载影响的变化因素而言，相应的荷载划分主要可以分成两种类型，即静态荷载和动态荷载。一方面，针对建筑结构设计中的静态荷载而言，其会在一定程度上降低建筑结构设计的加速度，但是只会轻微影响部分建筑构件，所以如果没有特殊的建筑结构设计规定和要求，可以忽略其对建筑结构设计带来的各种影响。另一方面，针对建筑结构设计中的动态荷载而言，其会使建筑结构产生比较大的加速度值，进而会严重影响部分建筑结构构件的稳定性与安全性，所以在设计人员设计建筑结构期间，必须要尽可能地想方设法来降低动态荷载的影响，具体就是通过合理设置防护设计构件来对台风、地震等动态荷载对建筑结构所带来的不利影响进行有效管理和控制。

2建筑结构设计中荷载值确定问题分析

2.1建筑结构设计中荷载值确定的作用

为了提升建筑结构设计中荷载值确定的科学性和有效性，结构设计人员必须要结合建筑结构荷载的基本作用形式来合理划分建筑结构荷载，具体主要可以分成直接荷载作用和间接荷载作用。无论哪一种类型的荷载作用形式，均会造成相同的影响结果，即直接荷载作用或间接荷载作用均会使建筑结构出现位移、形变以及内力等情况，所以针对建筑结构设计而言，荷载的主要作用可以理解为使建筑结构或结构构件出现变化的外在影响因素。但是在实际的建筑结构设计工作中，如果没有准确区分荷载概念及荷载作用的关系，那么势必会无法准确计算建筑结构荷载的影响情况，影响荷载值确定准确性。

在进行建筑结构设计期间，荷载值的确定过程实际上就是建筑设计完成后所需承受的外界环境作用力，其会使建筑结构内部构件出现轻微变形，尤其是如果建筑地基的变形和钢筋混凝土的变形均会严重影响建筑结构的整体稳定性和安全性。因此，建筑结构设计人员在进行结构设计工作当中，必须要结合实际的建筑工程，科学进行荷载值的计算和分析，确保可以提升建筑物结构荷载值确定的适宜性。但是在此之前，必须要对建筑结构荷载类型进行合理确定，确保荷载值计算的科学性和合理性。否则如果所计算的荷载值不准确，那么不仅会影响建筑结构设计的经济效益，甚至可能会因荷载值计算结果偏小而影响其正常使用，诱发安全事故。

2.2荷载模型构建问题

从整体上来看，建筑结构荷载模型主要包括基于随机过程的荷载模型和基于随机变量的荷载模型两种类型。在实际的结构设计当中，如果荷载不会伴随时间改变而发生变化，那么相应的荷载值就保持固定不变，所以在进行荷载值设置的时候，需要合理运用随机变量方式来处理和分析所得到的数据信息。但是如果荷载会伴随着时间改变而发生变化，那么相应的荷载值也会发生变化，这时候需要采用随机过程方法来处理所构建的荷载模型。通常而言，在确定变化荷载或永久荷载类型后，建筑结构设计人员需要结合建筑工程的实际情况来等效处理相应的建筑荷载，但是需要确保荷载变化的等效性，即不可出现建筑结构或构件出现与荷载变化不一致的情况，比如梁柱内外力和剪力等。另外，在不同设计条件下，建筑荷载的分布要保持整体的均衡性，避免存在过大局部差异，实际的应用过程中可以采用方差手段来区分荷载结果。在构建建筑结构永久荷载模型的时候，设计人员需要将随机变量、荷载变化和荷载均值作为优化结构设计荷载值控制的方法。

3建筑结构设计中荷载取值方法问题分析

3.1非地震状态下建筑结构荷载取值

在优化设计控制该种状态下建筑结构荷载取值问题的时候，主要可以选择基本效应和偶然效应这两种处理形式。在实际的建筑结构设计工作中，相应的设计依据需要确定为结构承载能力，充分利用基本效益荷载取值方法来优化荷载值确定过程。另外，针对某些特殊建筑结构条件而言，建筑结构设计人员同样需要充分考虑偶然效应问题，这就要求他们在思考荷载取值问题的时候，从效益组合视角来进行综合分析，即先确定建筑结构永久荷载和变化荷载的控制方式，然后在此基础上来对相关系数的折减荷载标准进行有效管理和控制。

3.2极值统计法下的建筑结构荷载取值

在建筑结构设计中应用极值统计法的条件下，需要先合理运用概率统计法等相关理论和方法来进行概率模型构建，之后对荷载值进行准确地统计分析。在实际的设计中，建筑结构设计人员必须要准确确定相关的统计参数来避免其随着荷载改变而发生过大变化。通过上述对荷载值分类进行分析可知，除了永久荷载外，其他类型的荷载均为可变的，所以建筑结构设计人员必须要注意合理运用随机过程模型的构建来提升统计调查的科学性和合理性，具体就是要求他们采用极值统计法来进行统计分析，综合考虑建筑结构中的空间布置情况及其他家具的使用中重量值来增加荷载值取值的合理性。如此一来，就可以充分运用极值统计法来提升建筑结构设计中荷载值确定的科学性、准确性和合理性。

总之，荷载值取值问题是建筑结构设计中重要的组成部分，其科学性和合理性直接关乎建筑结构设计方案应用的可行性和经济效益，尤其是随着我国新时期建筑规模的增加，加强结构设计具有重要意义。但是为了确保其设计质量，必须要结合建筑工程具体情况，综合分析不同状态下的荷载取值法，然后在此基础上制定优化控制策略，确保可以提升荷载确定的效用。

参考文献：

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[2]汤增发.浅谈建筑结构设计中荷载值的确定问题[J].江西建材,2013,(2):48-49.

[3]李晓鑫.谈建筑结构设计中荷载值的确定[J].山西建筑,2014,(2):55-56.