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鉴定时,荷载怎么取?

2023-01-13 09:30:04
在对既有建筑进行结构鉴定时,关于荷载作用取值问题一直是一个令人比较苦恼的问题:既有建筑按建造当时的规范建造,与现行规范可能存在一定差距,按国家现行规范取值评判一个老建筑是否过于严格?本文总结了标准中关于荷载取值的相关内容,希望对以上问题有所解答

01

《既有建筑鉴定与加固通用规范》的相关规定

《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB55021-2021针对这个问题,给出了一套解决方案,第4.2.2条,既有建筑承重结构、构件的的承载能力验算,应符合下列规定
1 当为鉴定原结构、构件在剩余设计工作年限内的安全性时,应按不低于原建造时的荷载规范和设计规范进行验算;如原结构、构件出现过与永久荷载和可变荷载相关的较大变形或损伤,则相关性能指标应按现行规范与标准的规定进行验算。
2 当为结构加固、改变用途或延长工作年限的目的而鉴定原结构、构件的安全性时,应在调查结构上实际作用的荷载及拟新增荷载的基础上,按现行规范与标准的规定进行验算。
3 采用的计算模型,应符合结构的实际受力和构造状况;结构上的作用(荷载)应经现场调查或检测核算;材料强度的标准值,应根据构件的实际状况、设计文件与现场检测综合确定;应计入由温度和变形产生的附加内容;结构或构件的几何参数应取实测值,并计入相关不利影响。

个人认为可以这样理解:
1.结构荷载作用应经现场调查,材料标准值按设计文件与现场检测结果的较低值取值,几何参数应取实测值,并计入相关不利影响。
2.以评定掌握结构安全性为目的进行鉴定时,荷载作用取值不低于原建造时的荷载规范,结构承载力不应低于原设计规范的要求;但当实际调查的荷载超过原设计取值时,应按调查结果取值。
3.以改造加固为目的进行鉴定时,按国家现行标准规范与调查结果的较大值取值,并按现行国家标准计算。
4.构件出现较大变形或损伤时,应按现行规范与标准进行计算取值。

对于既有建筑,当以掌握结构安全性为目的进行鉴定时,应当结合荷载调查情况,按不低于原建造时的荷载规范取值。此处,有必要介绍一下我国的荷载规范变化情况。

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发展至今大致分为四个阶段:
我国Z早的荷载设计规范,1954年建工部颁布的《荷载暂行规定》结规1-54,该版本主要内容以引进苏联规范为主,内容适用于当初普遍采用的允许应力和破坏阶段设计结构的设计方法;1958年修订后《荷载暂行规定》结规1-58,增加充实了部分内容,规定了荷载系数,以适应多系数设计的需要。
20世纪60年代末-70年代初,我国开展了大范围的荷载调查,尤其是风、雪荷载的调查,在此基础上对荷载规范进行了全面的修订,并更名为《工业与民用建筑结构荷载规范》TJ9-74,这是我国自主编制的较为完整的一本规范,适用于当初设计规范为多系数分析、单系数表达的极限状态及允许应力设计方法。
20世纪80年代初,配合全国性建筑结构可靠度和荷载组合课题研究,又对楼面活荷载进行了大规模的调查,对基于概率理论的极限状态设计的荷载组合方法开展深入研究,主要成果集中反映于《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84,并一次修订完成了《建筑结构荷载规范》GBJ9-87,在可靠度设计方法、活荷载统计、荷载组合、结构抗风雪荷载设计等方面有了跨时代的进步,使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。
90年代中后期,政府主管部门组织关于是否提高结构可靠度的论证,形成了要在新一轮规范修订中适当提高结构可靠度的一致结论。1997年,启动了《建筑结构荷载规范》的修订工作,决定适当提高建筑结构设计可靠度,荷载设计规范的修订起主导作用。2001年颁布了《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001,并于2006年局部修订。2009年,开始对规范全面修订,2012年5月28日,批准颁布《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012,2012年10月1日实施。

03

不同阶段规范对荷载取值的相关规定

《荷载暂行规定》结规1-54,结1-58

……

很遗憾,历史资料收集没有收集到《荷载暂行规定》结规1-54的相关规定,以下对结1-58进行简述。
结1-58将荷载分为主要荷载、附加荷载和特殊荷载三类。主要荷载包括自重、使用荷载、行载、雪载(北纬42°以北地区)、土压力、水压力和温度变化,是经常作用在结构上的荷载,也包括车辆运输荷载。
附加荷载包括了风载、短期作用的雪载、不正常动力荷载及安装吊车荷载、气温变化等,属于临时作用于结构上的荷载。
特殊荷载包括地震力、水灾引起的水压力、生产事故和停产引起的温度变化,一般是偶然作用上的。

荷载组合也分为主要荷载组合、附加荷载组合以及特殊荷载组合3种,结构设计主要考虑主要荷载组合、主要荷载和附加荷载组合中的不利组合情况,特殊组合要视结构所处条件及耐久性个别考虑。
进行容许应力设计时,安全系数由各结构规范确定。极限状态设计时,荷载应乘以超重系数。
使用荷载中,结1-58的不上人屋面荷载仅为30kg/m2,阁楼为75kg/m2(按一般住宅住人者按120kg/m2采用,可能上人的灰板条顶棚,不考虑均布荷载);各类楼面均布荷载从150kg/m2(比如住宅、办公楼等)到400kg/m2(比如车站的大厅、藏书库、舞台等)不等,规定了1.2到1.4的超载系数。在计算一般居住和公共建筑物的承重墙、柱、基础和受荷面积超过10m2的梁时,楼面荷载可以折减。
规范奠定了雪荷载的计算模式,即屋面水平投影面上的雪荷载由屋面形式有关系数与单位面积上雪载乘积确定。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

……

国家建工部于1960年代开始组织开展了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国家规范全面修订工作会议,启动荷载规范修订工作。本次修订改进了荷载组合方法、增加工业厂房楼面活荷载和屋面积灰荷载、修订吊车荷载、增加山区风压规定、增加新型结构的风载体型系数、增加高耸结构风振问题
♦《工业与民用建筑结构荷载规范》TJ9-74明确了“遇风组合”概念,规定参与组合的可变荷载多于1个且其中包含风荷载时,可变荷载的组合系数取0.9,其他情况均取1.0。
♦关于楼面荷载,74规范与之前规范几乎没有调整,针对办公楼楼面活荷载150 kg/m2补充规定了,经常开会或兼做会议室时,宜按200 kg/m2采用。轻屋面、瓦屋面等不上人屋面按30 kg/m2采用,一般钢筋混凝土屋面按50 kg/m2采用,上人屋面150 kg/m2,兼做其他用途时,按相应楼面活荷载采用。
♦规范增加了“屋面积灰荷载”,由于以往无此规定,有些设计单位对此经验不足,生产单位也未予以重视,因积灰引起的事故时有发生。规范修订时,在调研的基础上,对具有一定除尘设施和保证清灰制度的厂房,根据通常3~6个月的清灰期,按积灰的湿容量(相当于饱和容量和干容量的平均值),按车间类别、屋面形式和距灰源的距离,分别拟定了屋面积灰荷载。
♦规范明确界定了吊车的竖向荷载和水平荷载,进一步明确考虑多台吊车的规定,增加了吊车荷载动力系数的规定。
♦给出了完整的全国基本雪压和基本风压分布图。不过,值得注意的是,74规范的基本风压为30年一遇的Z大积雪总量,风压也是30年一遇10min平均Z大风速为标准换算的,与现行规范有一定差距。

《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,1988年国家计划委员会发文改名《建筑结构荷载规范》GBJ9-87,1988年7月1日施行。
这部标准统一了荷载代表值的取值标准,规定了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,改进了荷载效应组合方法
♦87规范调整补充了民用建筑楼面活荷载,商店由3.0kN/m2增加到3.5 kN/m2,藏书库、档案库由4.0kN/m2增加到5.0 kN/m2,增加了停车库等效均布荷载。设计楼面梁的活荷载折减由单一的0.7调整为按梁从属面积折减,设计墙、柱、基础时活荷载楼层折减从9层折减0.55扩大到20层。
♦不上人屋面活荷载,增加了一档,有钢结构或钢筋混凝土结构承重的钢筋混凝土屋面(包括挑檐和雨棚),屋面均布活荷载取0.7 kN/m2
♦针对工业建筑调整了一些工业建筑楼面活荷载,修改了吊车横向水平荷载取值,增加多台吊车组合。
♦规范还修订了全国基本雪压和风压、补充了屋面积雪分布系数,修改风压高度变化系数,划分了A、B、C三类粗糙类别,修改了顺风向风振计算方法。

《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001

……

这一部规范与国家现行标准规范Z为接近,摒弃了原规范“遇风组合”的旧概念,荷载组合方面大家也比较熟悉。
♦相较前一版规范,民用建筑楼面活荷载仅部分进行了提高,大部分未做修订。不上人屋面活荷载统一调整为0.5 kN/m2,规范修订了吊车工作级别。
♦基本风压和基本雪压的平均重现期由30年改为50年,地面粗糙类别增加D类。
其余情况不再一一缀述。

相信各位读者对荷载规范的变化也有了一些认识,以后面对既有建筑鉴定时,对荷载的取值也有了一定的把握。

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