漫话建筑结构设计-荷载篇

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本文来源:【乐图易筑】公众号 作者:黄工       从事结构设计工作已经8个年头了,去年也考过了注册结构工程师,但总觉得自己的知识还是缺乏整体的体系,做很多新项目还需要参考前辈的图纸,无法达到理论指导实践、融会贯通的程度!如果说万物皆了然于胸才算学到家,那我其实还差得远。         但建筑结构设计作为一门实践的科学,应当勇于实践、善于总结、敢于分享,因此即便我的知识水平有限,也应把以前工作学习过程中的所思所感写下来,分享给各位同行,对自己来说是一个工作阶段的总结,对其它人或许也有所帮助。既然知识水平不足,我就称为“漫话建筑结构设计” 。既然是漫话,当然不成体系,尔等姑妄看之。

本文来源:【乐图易筑】公众号

作者:黄工

      从事结构设计工作已经8个年头了,去年也考过了注册结构工程师,但总觉得自己的知识还是缺乏整体的体系,做很多新项目还需要参考前辈的图纸,无法达到理论指导实践、融会贯通的程度!如果说万物皆了然于胸才算学到家,那我其实还差得远。  

      但建筑结构设计作为一门实践的科学,应当勇于实践、善于总结、敢于分享,因此即便我的知识水平有限,也应把以前工作学习过程中的所思所感写下来,分享给各位同行,对自己来说是一个工作阶段的总结,对其它人或许也有所帮助。既然知识水平不足,我就称为“漫话建筑结构设计” 。既然是漫话,当然不成体系,尔等姑妄看之。

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       据说三国时期的曹操“好梦中杀人”,常常于睡梦中突然跃起斩杀身边近侍,但其实不过是怕别人在他睡觉的时候刺杀他,故意宣扬而已,可见政治家的“话语伎俩”总是出于某种不可描述的目的。但我们建筑结构工程师保障的是人的生命安全,做事做人当实事求是,因此本文章标题虽是“漫话”,但其实也是实话,如有错误,不过限于笔者水平有限而已,欢迎勘误!


 第一篇——荷载:分清敌我

      结构设计是一门保障建筑物安全的手艺,既然是要保障安全,就要找到敌人和朋友在哪里,不然胡乱开枪,一梭子弹打下去,朋友全死光,亲人泪两行,便宜了真正的敌人,这就是我们结构设计师的失职了!

敌人主要分四类:游击部队—活荷载,堡垒里面的驻地步兵—恒荷载,定期空袭机队——风荷载,还有罕见但杀伤力巨大的核武器—地震作用。下面对他们的杀伤力指数进行定性的描述。

1、活荷载

      活荷载,活荷载就像游击部队,四处游窜,时常集中优势兵力攻击同一个部位。活荷载产生的主体不是别人,正是作为劳动者的你我及为我们提供辅助各种工具,比如教室里面的学生,一下课就走光了,但上课铃一响,极短时间内被装满,给我们的建筑物造成很大的负担。但不是每一种用途的建筑都会瞬时装满人,所以根据经验和估算会对不同用途的建筑赋予不同的活荷载值,比如普通住宅取2.0KN/m2、教室取2.5KN/m2、机房一般取7.0KN/m2等。

      还有一些比较特殊的活荷载比如吊车荷载、雪荷载等。这些施加在结构上的由人群﹑物料和交通工具引起的使用或占用荷载和自然产生的自然荷载的总称就是活荷载!

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2、恒荷载

      恒荷载,既然是恒荷载,当然是不动的,但恒荷载主要包含那些呢?其实主要是我们的承重结构本身的自重,以及分割房间的隔墙,正所谓“助人者自助,乐己者乐人”,不先把自己的荷载承担了,就不能承担其他荷载的袭击。由于这部分荷载不会移动或消失,一直施加在我们的建筑物上,就像堡垒里面的驻地步兵不停射击,直到建筑物走完自己的整个生命周期,楼塌了就不用承担恒荷载了,就像人死了就不会生病了一样。

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3、风荷载

      风荷载,风荷载不是时刻存在,但是由于地理位置和气候的因素,每年总会有几次大风袭击,而且不同年份的风力也不一定一样,一般根据建筑物使用功能取50年一遇或100年一遇的风压进行设计。人在地面走,总是对风荷载低估,其实风荷载随着高度呈非线性增大,对于高层建筑物,风荷载甚至会成为控制荷载,特别对于钢结构之类自重很轻的建筑,更加惧怕风荷载,就像人们常用“小心被风吹走”来形容体重轻的人,这句话对建筑一样适用!

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4、地震作用

      地震作用,地震作用其实不是荷载,有人会问地震作用为啥不是偶然荷载呢?我的理解是荷载是外界产生的一种施加于建筑的负荷,大小只和自身有关,但是地震作用则不然,地震作用和荷载的大小相关,并不是一个定值,先有荷载而后有地震力,无荷载(恒荷载及活荷载)则不会产生地震力。地震的破坏性巨大,特别是以前没有经过抗震设计的老房子,各种抗震构造措施不到位,比如我老家很多砌体结构都没有设置构造柱及圈梁、预制楼板未拉结等,这种房子侧向承载力低下,在地震剪力下就像玩具一样容易散架。

      汶川地震震后分析报告揭示,抗震构造措施特别重要,甚至比地震受力计算更加重要,地震设计时必须非常重视概念设计!毕竟到目前为止,人类对地震的预测及研究还远远达不到能称之为科学(只能称之为艺术)的水平,现有的“中国地震区划图”及相应的地震基本烈度表具有很大的不确定性,在基本烈度较低的地区常发生强烈地震及特大地震,汶川地震、玉树地震等就是很好的证明!地震的威力堪比核武器,常常给我们的生命和财产造成重大的损失,是我们重点要关注的对象!

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      敌人找到了,那么朋友呢?没有朋友!承重结构本身必须独自承担以上敌人的各种袭击,这是一场没有援军的战役,出征的队伍就是一只孤军,而指挥官正是我们结构工程师!我们必须靠严密的数学计算和自己的经验,来提前预测可能发生的各种情况,提前做好部署,一子落错,后果都可能是灾难性的!

      因此我们结构工程师的工作是严肃的,严肃到每一个细节都不敢掉以轻心,也是枯燥的,枯燥到大多数时间都是跟电脑和数字打交道,更加责任重大,重大到在“微薄的薪水”“甲方的羞辱”下,无数的结构工程师依然加班加点、孜孜不倦的干好我们的工作,不为其他,就为我们肩上的这份责任!

      分清敌我,而后制定作战计划,下一章我将对如何应付这些敌人,谈一谈自己的见解。

     【乐图易筑】资深设计师,持续输出建筑设计行业经验干货,多多关注哟!

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