工业厂房结构设计荷载取值变化及其影响分析

    　【摘要】本文笔者对工业厂房结构设计荷载取值变化进行了有效分析，其次对影响因素进行了概述，希望对厂房结构设计人员提供帮助。 

　　【关键词】工业厂房；结构；荷载取值；变化；影响 

　　前言 

　　随着经济的高速发展，工业建筑设计也趋于多样化。在建筑结构设计中，应对建筑结构的各个环节进行分析，在建筑结构上可能会出现不同的荷载，可见，在结构设计中荷载是一个不确定的随机变量。由于荷载的量值变化会随着建筑时间持续性和结构动力反应变化而改变。在荷载分类中，可分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。 

　　一、工业厂房结构设计荷载变化分析 

　　荷载标准值是荷载基本代表值，在建筑结构设计需根据在使用期间可能出现最大荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，应取各自最不利的组合进行设计。 

　　1、承载能力极限状态，应按照荷载的基本组合或者是偶然组合计算荷载组合的效应设计值，以下列设计公式表达： 

　　式中：γ0为结构重要性系数，应该按照相关建筑结构设计规范的规定使用； 为荷载自合的效应设计值； 为结构构件抗力的设计值，需要按照有关建筑结构设计规范来确定； 

　　2、荷载组合的效应设计值为Sd，从下列荷载组合值中取用最不利的效应设计值： 

　　1）可变性荷载控制的效应设计值，应该按照下列公式进行计算： 

　　公式中， 第j个永久荷载的分项系数。 第i个可变荷载的分项系数，其中 为主导可变荷载 的分项系数； 第i个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，其中 为主导可变荷载 考虑设计使用年限的调整系数； 按第i个可变荷载标准值 计算的荷载效应值，其中 为可变荷载效应中起控制作用者； 第i个可变荷载 的组合值系数；m为参与组合的永久荷载数；n为参与组合的可变荷载数； 

　　2）永久荷载控制的效应设计值，应该按照下列公式进行计算： 

　　永久荷载的分项系数应该符合规定，当永久荷载效应对结构不利时，对可变荷载效应控制的组合应1.2，对永久荷载效应控制的组合应取1.35；当永久荷载效应应对结构有利时，不大于1.0； 

　　二、工业厂房结构设计荷载取值变化的影响因素 

　　2.1荷载流线 

　　在对公共建筑进行设计时，考虑的重要问题就是人员的聚集以及如何分散，为此，需要设计人员按照流线位置来确定出可变荷载的数值，但是工业厂房建筑不仅仅需要对人员流线进行必要的考虑，还需对运输流线进行分析。由于，运输流向中存在着非常重要的设备荷载，其对工业厂房结构荷载的取值计算有着重要的影响。为此，设计人员应对工业厂房的设备运输以及检修流线，尤其是应用哪些具体的运输方式都要清晰的了解。比如，某厂房建设使用的是车辆运输，则需要将其最终的荷载应该包括车辆运输荷载；而如果选择使用吊车吊运，则还需要明确吊车临时停放的位置，防止出现误操作，以此造成楼板破坏；如果有些物质需要存储，而且重量比较大，这时还需要有关人员考虑该物质在不同的状态下，所产生的不同的荷载情况。 

　　运输流线需要经过板块，应该根据影响线法来进行计算，找到最不利位置进行分析，以此确保运输流线荷载符合要求。如果设备就位安装，主要是依靠预留位置来实现，这种情况下，在设计荷载时，需考虑到设备可能对结构构件产生的损害，例如，通常会在楼板预留洞上方设置的吊点等；需要明确有些设备需要穿过墙体设备。荷载设计以及安装主要是针对厂房的楼板面、梁，作用在墙体上的荷载概率并不高，为此在计算墙体荷载时，应该适当的进行折减，在相关规范中，针对消防车的荷载，都属于小概率事件，此时在进行计算时，也需要进行折减。否则，整个厂房结构设计取值的准确性也会受到影响。 

　　2.2偶然荷载 

　　一般而言，具有一定危险性的工业厂房，比如石油化工类的厂房，在对其进行厂房结构设计时，应该考虑到偶然荷载因素，比如爆炸所产生的荷载等。尽管偶然荷载出现的机率比较小，但也需考虑，并且进行详细的计算分析，通常情况下，应根据生产工艺以及具体发生的概率来进行荷载取值。荷载偶然组合效应设计值为Sd；用于偶然事件后受损结构整体稳固性验算设计值，应该按照下式进行计算： 

　　第1个可变荷载的频遇值系数； 第i个可变荷载的准永久值系数； 

　　只需按照公式要求将数据代入其中，进行计算即可，由于工业厂房的类别不同，需考虑到现实情况，以确保计算合理，数值准确。 

　　三、工程实例 

　　某工业厂房建筑楼面活荷载标准值由原来的1.5kN/m2提高到2.0kN/m2；风荷载及雪荷载标准值的概率取值，由原来的30年重现期的最大风（雪）压值调整为50年重现期的最大风（雪）压值等带来的影响比较明显。按照这些影响因素，算例中采用了抗力参数和经换算的荷载参数，计算时采用的荷载效应组合为，永久荷载+楼面活荷载，，其计算公式为： 

　　通过上述表中，可知采用规范S1与规范S2所计算出来的荷载数值有很大的差异，而两者的差异变化，正是此工业厂房结构设计荷载取值的变化范围。 

　　四、结束语 

　　综上所述，可知对工业厂房结构设计荷载取值变化及其影响进行分析十分必要，因为随着市场经济体制的不断完善，我国的工业厂房建设越来越多，结构设计荷载取值使其建设阶段最为重要的内容之一，如果荷载设计取值不合理，很有可能会出现严重的后果，比如厂房结构在遇到突变的情况下，坍塌或者损坏等，为此在设计荷载时，一定要多加注意可变性荷载，尤其是偶然荷载，虽然偶然荷载出现的概率比较低，但是也需要慎重考虑的。 

　　参考文献 

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