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在对既有建筑进行结构评估时,荷载值问题一直是一个比较麻烦的问题:既有建筑是按照施工时的规范建造的,与现行规范可能存在一定差距。该值应按国家现行规范确定。评判一座老建筑是否太苛刻了?本文总结了标准中关于负载值的相关内容,希望能够解答上述问题。
01
《既有建筑物鉴定加固通则》相关规定
《既有建筑鉴定加固通用规范》GB55021-2021针对这一问题提供了一套解决方案。第4.2.2条 既有建筑承重结构及构件的承载力验算应符合下列规定:
1、为鉴定原结构和构件在剩余设计使用寿命内的安全性钢结构阁楼结构,应当按照不低于原施工时的荷载规格和设计规范进行验证;如果原结构或构件在承受永久载荷和变载荷后出现相关较大变形或损坏,应按照现行规范、标准的规定校核相关性能指标。
2、出于结构加固、改变用途或者延长使用寿命等目的,对原结构和构件进行安全评估时,应当按照结构的规定,调查作用在结构上的实际荷载和拟定的新荷载。现行规范和标准。执行计算。
3、采用的计算模型应符合结构的实际受力和结构条件;对结构的影响(荷载)应进行现场调查或检查核算;材料强度的标准值应根据构件的实际情况、设计文件和现场检验确定。综合判断;应考虑温度和变形引起的附加含量;结构或构件的几何参数应为实测值,并应考虑相关的不利影响。
我个人认为可以这样理解:
1、结构荷载效应应进行现场勘察。材料标准值应根据设计文件和现场检测结果的较低值确定。几何参数应以实际测量值为依据,并考虑相关不利影响。
2、为评估和了解结构的安全性而进行鉴定时,荷载作用值不得低于原施工时的荷载规范,结构承载力不得低于规范的要求。原始设计规范;但当实际调查荷载超过原设计值时,应根据调查结果确定。
3、以整修加固为目的进行鉴定时,应按现行国家标准规范与勘察结果中较大值确定,并按现行国家标准计算。
4、当构件有明显变形或损坏时,应按照现行规范和标准计算数值。
对既有建筑,为了解结构安全性而进行鉴定时,应当结合荷载调查,按不低于原建筑荷载规格确定数值。这里有必要介绍一下我国负荷规格的变化。
02
我国建筑结构设计规范的发展
我国建筑结构荷载设计规范的发展大致可分为四个阶段:
我国最早的荷载设计规范是1954年建设工程部颁布的《荷载暂行规定》结论1-54。该版本的主要内容主要是根据苏联规范的介绍,内容适用于当时常用的许用应力和破坏阶段设计结构。设计方法; 1958年修订的《荷载暂行规定》结论1-58,增加和丰富了一些内容,规定了荷载系数,以满足多因素设计的需要。
1960年代末至1970年代初,我国广泛开展了负荷调查,特别是风雪负荷调查。在此基础上,对荷载规范进行了全面修订,更名为《工业与民用建筑结构》《荷载规范》TJ9-74,这是我国自主编制的比较完整的规范,适用于极限状态和许用应力设计方法其中原始设计代码为多系数分析和单系数表达。
20世纪80年代初,结合国家对建筑结构可靠性和荷载组合的研究,进行了大规模的楼板活荷载调查,对基于极限状态设计的荷载组合方法进行了深入研究。关于概率论。主要成果集中体现在《建筑结构设计统一标准》GB J68-84中,并一次性修订了《建筑结构荷载规范》GBJ9-87,在可靠性设计方面取得了历史性的进步方法、活荷载统计、荷载组合以及结构抗风雪荷载设计等,使得该规范跻身于基于概率极限状态设计方法的国际先进标准之列。
20世纪90年代中后期,政府部门就是否提高结构可靠性组织论证,并得出了新一轮规范修订应适当提高结构可靠性的一致结论。 1997年,启动《建筑结构荷载规范》修订工作,决定适当提高建筑结构设计的可靠性,荷载设计规范修订起到了引领作用。 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001于2001年颁布,2006年部分修订,2009年开始全面修订规范。 2012年5月28日,《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012批准发布,2012年10月1日起实施。
03
不同阶段规范中荷载值的相关规定
《荷载暂行规定》结论1-54、结论1-58
……
遗憾的是,历史数据的收集并没有收集到《荷载暂行规定》结论1-54的相关规定。下面对结论1-58进行简要说明。
结1-58将载荷分为三类:主要载荷、附加载荷和特殊载荷。主要荷载包括自重、使用荷载、行驶荷载、雪荷载(42°N以北地区)、土压力、水压力和温度变化。它们是经常作用在结构上的荷载,也包括车辆运输荷载。
附加荷载包括风荷载、短期雪荷载、异常动荷载、安装吊车荷载、温度变化等,都是作用在结构上的临时荷载。
特殊荷载包括地震力、洪水引起的水压、生产事故和停产引起的温度变化,这些荷载一般都是偶然的。
荷载组合也分为三种:主荷载组合、附加荷载组合和特殊荷载组合。结构设计主要考虑主荷载组合、主荷载与附加荷载组合的不利组合。特殊组合取决于结构的条件和耐久性。单独考虑。
设计许用应力时,安全系数由各结构规范确定。针对极限状态进行设计时,应将载荷乘以超重系数。
使用荷载中,1-58节屋顶荷载仅为30kg/m2,阁楼荷载为75kg/m2(按普通住宅居民120kg/m2计算,可能占用的灰色板条屋面)人不被认为是均匀分布的负载);各楼层均匀荷载范围为150kg/m2(如住宅、办公楼等)至400kg/m2(如车站大厅、图书馆、舞台等),规定超载系数为1.2至1.4 。一般住宅和公共建筑中承重面积超过10m2的承重墙、柱、基础、梁计算时,可减少楼板荷载。
规范建立了雪荷载的计算模型,即屋面水平投影面上的雪荷载由与屋面形式有关的系数与单位面积雪荷载的乘积确定。给出了风荷载的计算方法。
《工业与民用建筑结构荷载规范》TJ9-74
……
中华人民共和国建设部于20世纪60年代开始组织相关试验研究和调查统计。 1971年,国家基本建设委员会组织召开了国家规范全面修订会议,启动了荷载规范的修订工作。此次修订改进了荷载组合方法,增加了工业厂房地面活荷载和屋顶扬尘荷载,修改了吊车荷载,增加了山区风压规定,增加了新建结构的风载体类型系数,加剧了高层建筑的风振问题。
❖ 《工业与民用建筑结构荷载规范》TJ9-74明确了“风组合”的概念,规定当有一个以上的变荷载参与组合且其中包括风荷载时,变荷载的组合系数应取0.9,其他均取1.0。
❖ 关于楼层荷载,Code 74 与之前的规范几乎没有任何调整。它对150公斤/平方米的办公建筑楼层活荷载进行了补充规定。当经常召开会议或兼作会议室时,宜采用200kg/m2。轻型屋顶、瓦屋顶等不便于人员通行的屋顶使用30公斤/平方米,一般钢筋混凝土屋顶使用50公斤/平方米钢结构阁楼结构,人员通达的屋顶使用150公斤/平方米,用于其他用途时,使用相应的楼层活荷载。
规范增加了“屋顶区域的灰尘负荷”。由于过去没有这样的规定,一些设计单位在这方面缺乏经验,生产单位也没有重视。因粉尘堆积而引发的事故时有发生。规范修订时,在研究的基础上,对于有一定除尘设施和有保证的除尘系统的工厂,按通常3~6个月的除尘周期,积尘的湿容量(相当于饱和粉尘)容量和干容量平均值),并根据车间类别、屋顶形式和距尘源的距离制定屋顶面积尘负荷。
规范明确了起重机的垂直载荷和水平载荷,进一步明确了考虑多台起重机的规定,并增加了起重机载荷动力系数的规定。
◆给出了完整的全国基本雪压、基本风压分布图。但值得注意的是,74规格的基本风压是30年一次的最大总积雪量,风压也是由30年一次的10分钟平均最大风速换算而来,与目前的规格有些不同。
《建筑结构荷载规范》GBJ9-87
……
1981年,国家建委发文立项,全面修订《工业与民用建筑结构荷载规范》TJ9-74。 1985年召开审查会议。1988年,国家计委发文,将规范更名为《建筑结构荷载规范》GBJ9-87,1988年7月1日起逐日实施。
本标准统一了荷载代表值的取值标准,规定荷载标准值是荷载的基本代表值,明确了组合值系数、准永久值系数等,完善了荷载效应组合方法。
87规格调整补充了民用建筑楼层的活荷载。商店由3.0kN/m2增加到3.5kN/m2,图书馆、档案馆由4.0kN/m2增加到5.0kN/m2,停车场等效平均荷载增加。布料负载。设计地板梁时,活载减少量从单一的 0.7 调整为基于梁所属面积的减少量。设计墙、柱、基础时,活载楼层折减率从9层的0.55扩大到20层。
❖ 人无法到达的屋顶的活荷载增加一级。对于钢结构或承受荷载的钢筋混凝土结构(包括悬挑、雨篷)的钢筋混凝土屋面,屋面均布活荷载取0.7 kN/m2。
♦对于工业建筑,调整了部分工业建筑楼面活荷载,修改了起重机横向水平荷载值,增加了多种起重机组合。
规范还修订了国家基本雪压和风压,补充了屋顶面积积雪分布系数,修改了风压高度变化系数,划分了A、B、C三个粗类,修改了顺风风振计算方法。
《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001
……
该规范最接近现行国家标准规范。它抛弃了原规范中“风组合”的旧概念,采用大家熟悉的荷载组合。
与上一版规范相比,民用建筑楼层活荷载仅部分增加,大部分未作修改。规范中对人不能到达的屋顶的活荷载统一调整为0.5kN/m2,并修改了起重机的工作级别。
基本风压、基本雪压平均重现期由30年改为50年,地面粗糙度类别增加至D类。
其余情况就不一一叙述了。
相信各位读者对于荷载规格的变化都有一定的了解,在今后面对既有建筑评估时,也会对荷载数值有一定的把握。
参考
金新阳等,2018,建筑结构荷载规范史料选编[M]北京:中国建筑工业出版社