恒荷载分项系数及荷载效应组合
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关于标准值、设计值、特征值(后面有荷载效应组合)2007-08-25 21:48一、原因与钢、混凝土、砌体等材料相比,土属于大变形材料,当荷载增加时,随着地基变形的相应增长,地基承载力也在逐渐加在,很难界定出下一个真正的“极限值”,而根据现有的理论及经验的承载力计算公式,可以得出不同的值。
因此,地基极限承载力的确定,实际上没有一个通用的界定标准,也没有一个适用于一切土类的计算公式,主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整,考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。
它不仅与土质、土层埋藏顺序有关,而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地下水位的升降、地区经验的差别等等有关,不能作为土的工程特性指标。
另一方面,建筑物的正常使用应满足其功能要求,常常是承载力还有潜力可挖,而变形已达到可超过正常使用的限值,也就是变表控制了承载力。
因此,根据传统习惯,地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下,使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力,即允诺承载力,其安全系数已包括在内。
无论对于天然地基或桩基础的设计,原则均是如此。
随着《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)施行,要求抗力计算按承载能力极限状态,采用相应于极限值的“标准值”,并将过去的总安全系数一分为二,由荷载分项系数和抗力分项系数分担,这给传统上根据经验积累、采用允许值的地基设计带来了困扰。
《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)以承力的允许值作为标准值,以深宽修正后的承载力值作为设计值,引起的问题是,抗力的设计值大于标准值,与《建筑可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)规定不符,因此本次规范进行了修订。
二、对策《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)鉴于地基设计的特殊性,将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”,并加强了正常使用极限状态的研究。
而《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)也完善了正常使用极限状态的表达式,认可了地基设计中承载力计算可采用正常使用极限状态荷载效应标准组合。
用sap2000 v9进行荷载效应组合
以1榀桁架为例进行内力组合
作用在每个节点上的恒荷载G1=100kN
作用在每个节点上的活荷载q1=100kN
作用在每个节点上的活荷载q2=50kN
进行组合
由永久荷载效应控制的组合zu1=1.35恒荷载G1+ 1.4×0.7 活荷载q1+1.4×0.7 活荷载q2 由可变荷载效应控制的组合zu2=1.2恒荷载G1+ 1.4活荷载q1 + 1.4×0.7 活荷载q2 1 定义荷载工况
2 定义荷载自重乘数,恒荷载与活荷载均统一定义为0(因为汇集荷载时已经考虑了自重作用)
3 分别施加荷载G1 q1 q2至桁架节点
4 定义分析工况
这里的比例系数即为荷载规范里的可变荷载的分项系数,活荷载取分项系数取1.4,恒荷载的分项系数分为1.2和1.35两种,先定义为1,在进行荷载效应组合时再进行调整
恒荷载比例系数取1
活荷载比例系数取为1.4,注意:进行荷载效应标准值计算时,比例系数应定义为1.0!
5 进行荷载效应组合
由永久荷载效应控制的组合zu1=1.35恒荷载G1+ 1.4×0.7 活荷载q1+1.4×0.7 活荷载q2 进行荷载效应组合时,比例系数应为荷载规范里可变荷载的组合值系数,取为0.7,恒荷载
的分项系数1.35也在这里定义
由可变荷载效应控制的组合zu2=1.2恒荷载G1+ 1.4活荷载q1 + 1.4×0.7 活荷载q2
6 运行
根据工况和组合名称显示计算结果
将计算结果导出至excel表格。
荷载组合详解荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合” 、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么?分别用在什么情况下?1)基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合,它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合,荷载效应设计值取两者的大者。
两者中的分项系数取值不同,这是新规范不同老规范的地方,它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。
在承载力极限状态设计中,除了基本组合外,还针对于排架、框架等结构,又给出了简化组合。
2)标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同,主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中,可变荷载采用标准值,即超越概率为5%的上分位值,荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式,可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数(该系数小于组合值系数),其值是这样选取的:考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10%左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小,如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来,所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同,其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内,可变荷载超越荷载准永久值的概率在50 %左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是:对于裂缝控制等级为 2 级的构件,要求按照标准组合时,构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值,在按照准永久组合时,要求不出现拉应力。
还有就是荷载分项系数的取值问题新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取?什么时候取1.35 什么时候取 1.2?1.2 恒+1.4 活1.35 恒+0.7*1.4 活抗浮验算时取0.9砌体抗浮取0.81.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4QG/Q>2.8所以当恒载与活载的比值大于 2.8 时,取1.35G+0.7*1.4Q否则,取1.2G+1.4Q对一般结构来说,1.楼板可取 1.2G+1.4Q2.屋面楼板可取1.35G+0.7*1.4Q3.梁柱(有墙)可取1.35G+0.7*1.4Q4.梁柱(无墙)可取1.2G+1.4Q5.基础可取1.35G+0.7*1.4Q荷载效应组合及设计要求1.什么是荷载效应?什么是荷载效应组合?一般用途的高层建筑结构承受哪些何载?答:所谓荷载效应,是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。
2)标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同,主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中,可变荷载采用标准值,即超越概率为5%的上分位值,荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式,可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数(该系数小于组合值系数),其值是这样选取的:考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10%左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小,如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来,所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同,其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内,可变荷载超越荷载准永久值的概率在50%左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是:对于裂缝控制等级为2级的构件,要求按照标准组合时,构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值,在按照准永久组合时,要求不出现拉应力。
结构设计组合系数规范规定与设计使用表前言实际工作中广大设计人员往往忽略了结构设计组合系数的规定,认为软件已经考虑了规范规定,而不知其中的特殊规定,在设计相关结构时没能很好调整软件的组合系数,存在一定的安全隐患,本人详细查阅了有关规范并整理如下:第一章《建筑结构荷载规范》GB 50009― 2001中有关规定3.2.3 对于基本组合,荷载效应组合的设计值S 应从下列组合值中取最不利值确定:1)由可变荷载效应控制的组合:n S=γGSGk+γQ1SQ1k+∑γQiyciSQiki=2式中γG―永久荷载的分项系数,应按第3.2.5 条采用;γQi―第i 个可变荷载的分项系数,其中γQ1 为可变荷载Q1 的分项系数,应按第3.2.5 条采用;SGK―按永久荷载标准值Gk 计算的荷载效应值;SQik―按可变荷载标准值Qik 计算的荷载效应值,其中SQ1k 为诸可变荷载效应中起控制作用者;Ψci―可变荷载Qi 的组合值系数,应分别按各章的规定采用;n―参与组合的可变荷载数。
2)由永久荷载效应控制的组合:n S=γGSGk+∑γQiyciSQiki=1注:1 基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
2 当对SQ1k 无法明显判断时,轮次以各可变荷载效应为SQ1k,选其中最不利的荷载效应组合。
3 当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时,参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。
3.2.4 对于一般排架、框架结构,基本组合可采用简化规则,并应按下列组合值中取最不利值确定:1)由可变荷载效应控制的组合:S=γGSGk+γQ1SQ1knS=γGSGk+0.9∑γQiSQiki=12)由永久荷载效应控制的组合仍按公式(3.2.3-2)式采用。
3.2.5 基本组合的荷载分项系数,应按下列规定采用:1 永久荷载的分项系数:1)当其效应对结构不利时―对由可变荷载效应控制的组合,应取1.2;―对由永久荷载效应控制的组合,应取1.35;2)当其效应对结构有利时―一般情况下应取1.0;―对结构的倾覆、滑移或漂浮验算,应取0.9。
YJK执行《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018分项系数说明YJK1.9.3.2版本在YJK1.9.3.1的基础上增加了执行《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018的功能。
针对即将在4月1日起开始实施的《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018,我们对其分项系数的要求进行了简单的梳理。
YJK软件中,在建模、上部结构计算、砌体设计、基础设计、施工图设计模块中均有涉及分项系数的设置问题,除了建模中荷载定义外,其他模块下对于新标准的要求可以自动便捷的实现。
一、YJK1.9.3.2版本中关于新标准的自动实现1.1 前处理中关于荷载分项系数的设置前处理计算参数中的“荷载组合”下的“组合系数”页中增加“执行《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018”的选项,程序默认勾选,勾选后程序自动按照新标准中的要求形成对应的分项系数与组合,且不再考虑永久荷载为主时的分项系数1.35。
恒载分项系数取1.3,活载分项系数取1.5,风荷载分项系数取1.5(按照活荷载考虑)。
由于规范中未提及刚重比计算时的要求,所以程序提供一个选项“刚重比按1.3恒+1.5活计算”由用户决定是否按照新规范调整,程序默认不勾选,即刚重比仍然按照1.2恒+1.4活来计算。
对于地震设计状况,新标准明确要求采用地震作用的地震组合,地震组合的效应设计值应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。
按照该规范,重力荷载分项系数的默认取值为1.2。
图1 前处理参数设置注意:在这里设置的可靠度新标准相关参数将可作为后续的基础设计、施工图设计等模块第一次执行时的默认值。
执行新标准后形成的对应组合分项系数的变化:(1)恒+活图2 普通恒活组合下的荷载分项系数变化(2)风荷载图3 考虑风荷载时对应分项系数的变化(3)地震荷载图4 地震作用组合下不修改重力荷载分项系数时的变化(新旧标准一致)图5 修改重力荷载分项系数后地震组合分项系数的变化(4)人防荷载图6 人防组合下恒载分项系数的变化(5)吊车、温度荷载吊车、温度荷载的分项系数取值同活荷载。
SL191—2008《水工混凝土结构设计规范》宣贯要点SL191-2008《水工混凝土结构设计规范》对SDJ20-78和SL/T191-96两规范进行了整合,对部分条文进行了合理修订,并补充了新的内容。
SL191-2008修订的主要内容有:1结构构件的安全度表达,在考虑荷载与材料强度的不同变异性的基础上,采用经多系数分析的安全系数K的表达方式;2对环境类别的划分进行了调整;对结构设计的耐久性要求作了补充;3按照新的钢材国家标准,取消了热处理钢筋,对钢筋的品种进行了调整;对混凝土和钢筋的材料性能设计指标作了修订;4斜截面承载力计算公式由原规范的两个公式改为一个公式;受冲切承载力计算增加了考虑荷载作用面积影响等因素;5对大保护层厚度构件裂缝宽度的计算公式进行了修正;增加了非杆件体系钢筋混凝土结构通过限制钢筋应力来间接控制裂缝宽度的规定;6增加了小剪跨比的牛腿配筋计算公式;对壁式连续牛腿单位长度吊车轮压的计算方法作了调整;7增加了具有水工特点的闸门门槽、水电站钢筋混凝土蜗壳、尾水管和坝体内孔洞的设计构造要求.SL191-2008规范所替代标准的历次版本为:——SDJ20-78——SL/T191-96一、荷载效应组合设计值计算SL191-2008引入荷载效应组合系数,相当于SL/T191—96规范荷载分项系数,但略有不同.1。
荷载类别《建筑结构荷载规范》GB50009—2001将荷载分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载3类。
《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997附录A列举水工结构常用荷载分类。
《水工混凝土结构设计规范》SL191-2008把永久荷载分为两类:一类是变异性很小的自重、设备重等,它所产生的荷载效应用S表示;另1Gk一类为变异性稍大的土压力、围岩压力等,其荷载效应用S表示。
2Gk可变荷载也分为两类:一类是一般可变荷载,其荷载效应用S表示;另一类是可严格控制其不超Qk1出规定限值的可变荷载(或称为“有界荷载"),如按制造厂家铭牌额定值设计的吊车轮压,以满槽水位设计时的水压力等,其荷载效应用S表示.Qk22。
荷载组合详解荷载组合详解荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么?分别用在什么情况下?1)基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合,它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合,荷载效应设计值取两者的大者。
两者中的分项系数取值不同,这是新规范不同老规范的地方,它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。
在承载力极限状态设计中,除了基本组合外,还针对于排架、框架等结构,又给出了简化组合。
2)标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同,主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中,可变荷载采用标准值,即超越概率为5%的上分位值,荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式,可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数(该系数小于组合值系数),其值是这样选取的:考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10%左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小,如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来,所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同,其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内,可变荷载超越荷载准永久值的概率在50%左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是:对于裂缝控制等级为2级的构件,要求按照标准组合时,构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值,在按照准永久组合时,要求不出现拉应力。
还有就是荷载分项系数的取值问题新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取?什么时候取1.35什么时候取1.2?1.2恒+1.4活1.35恒+0.7*1.4活抗浮验算时取0.9砌体抗浮取0.81.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4QG/Q>2.8所以当恒载与活载的比值大于2.8时,取1.35G+0.7*1.4Q否则,取1.2G+1.4Q对一般结构来说,1.楼板可取1.2G+1.4Q2.屋面楼板可取1.35G+0.7*1.4Q3.梁柱(有墙)可取1.35G+0.7*1.4Q4.梁柱(无墙)可取1.2G+1.4Q5.基础可取1.35G+0.7*1.4Q荷载效应组合及设计要求1.什么是荷载效应?什么是荷载效应组合?一般用途的高层建筑结构承受哪些何载?答:所谓荷载效应,是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。