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内 容 摘 要：针对结构荷载设计常出现的问题原因对规范的理解进行了分析，提出了解决措施，并通过算例演示了荷载设计问题，以便能更好的指导设计。
关键词：荷载设计；原因分析；解决措施；算例
1引言
荷载是结构设计计算的最基本资料，荷载取值的准确与否直接关系到结构计算的准确性和计算与结构实际情况的吻合程度。
静荷载的取值，主要取决于构件尺寸、建筑做法和设备资料，一般没有太多的出入，关键在于活荷载的取值与组合上。本文以下分析了常见问题及解决措施。
2原因分析及解决措施
2.1原因分析
[1]中第4．1．1条(强条)规定了一般民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，表4．1．1的类别栏中分类欠严密，且不够全面。现分析如下：1．第1(1)项住宅、旅馆、办公楼、托儿所、幼儿园等范围较大，比如旅馆已包括会议室[第1(2)项]、餐厅[第2项]、洗衣房[第3(2)项]、商店[第4项]等；办公楼已包括会议室[第1(2)项]、资料档案室[第2项]等；所以，第1(1)项似应为住宅卧室、起居室、旅馆客房、办公室、幼儿园(托儿所)卧室、活动室等。2．第9(1)项一般的厨房(2．0kN／m)与第9(2)项餐厅的厨房(4．0kN／m)有时难界定，厨房一般均与餐厅配套，所以，第9(2)项餐厅的厨房应作特别定义。3．第11(1)项宿舍、旅馆、’医院病房、托儿所、幼儿园、住宅楼梯(2．0kN／m)、第11(2)项办公楼、教室、餐厅、医院门诊部楼梯(2．5kN／m)与第11(3)项消防疏散楼梯(3．5kN／m)很难界定，因为根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045----95和《建筑设计防火规范》GBJl6—87的有关规定，第11(1)项和第11(2)项建筑的楼梯一般均为消防疏散楼梯。4．表4．1．1中所列民用建筑类别不够全面，应加以补充完善，比如适当增加《全国民用建筑工程设计技术措施一结构》第2章中有关内容，以使建筑工程结构设计、审查依据更完善、更全面。[1]中第4．1．2条第2款(强条)规定，设计墙、柱和基础时的楼面活荷载折减系数，表4．1．1中第1(1)项应按表4．1．2规定采用。表4．1．2活荷载按楼层的折减系数I墙、柱、基础计算截面以上的層数I2～34—56—89—20>20l1．O00．850．70O．650．60O．55计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数(0．90)可以发现，按表4．1．2中折减系数折减后，同一类别民用建筑在设计墙、柱和基础时，21层(21×0．55=11．55)比20层(20×0．60=l2．00)所考虑的活荷载还要小，这显然与实际情况不符。根据规范条文说明，第1(1)项建筑类别采用的折减系数为A=0．4+0．6／，为了设计方便，规范条文作了一些合理的简化，但简化后应符合实际，不应出现2l层比20层所考虑的活荷载还要小这种情况，所以新版《荷载规范》送审稿做了适当调整。
荷载的四种代表值：标准值、组合值、频遇值、准永久值。其中荷载标准值是荷载的基本代表值，而其他代表值都可在标准值的基础上乘以相应的系数得到。荷载可根据不同的设计要求，规定不同的设计要求，以便能更确切地反映它在设计中的特点。由于荷载本身的随机性，因而在试用期间的最大荷载也是个随机变量，原则上可用统计分布来描述。[1]中规定，荷载标准值由设计基准期最大荷载概率分布的某个分位值来确定，设计基准期统一规定为50年。但并非所有荷载都能取得充分资料，因而，应从实际出发，根据已有的工程经验通过判断协议一个公称值作为代表值。
[1]中将荷载分成两类：永久荷载、可变荷载，分项系数为,这两个分项系数是在荷载标准值已知的情况下，按极限状态设计表达式设计各类结构构件的可靠指标[2]，与规定的目标可靠指标之间，在总体上误差最小为原则，经优选得到。考虑到有局限性，因此从经济上考虑当标准值大于4kN/m2的工业露面活荷载取。
对所考虑的极限状态，在确定其荷载效应时，应对所有可能同时出现的各荷载作用加以组合，求出总效应。考虑到荷载同时出现的几率很小，因此应从所有可能组合中取最不利的一组作为该极限状态的设计依据。
楼面活荷载按其随时间变异的特点，可分为持久性和临时性两种。持久性的一般不会发生变化，而临时性的会经常变化。
作用在楼面的活荷载不可能以标准值的大小同时布满在所有的楼面上，因此在设计梁、墙、柱和基础时要考虑实际荷载沿楼面分布的变异即考虑折减系数，通常应通过从属面积确定折减系数。
设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时，应验算最不利位置上由人和工具自重形成的集中荷载。
由于屋面超重、超载很容易发生质量事故，为了提高屋面可靠度，应将屋面活荷载适当提高。
由于结构的风振计算中往往由第一振型起主要作用，即可采用风振系数综合考虑结构在风荷载作用下的动力响应，包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。对于围护结构由于刚性大，可不考虑其共振分量，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，通过阵风系数计算风荷载。
[1]中规定的基本雪压是根据全国气象台站历年来的最大风速记录，根据风杯式自记风速仪记录的10min平均年最大风速数据。
2.2解决措施
[1]中基本组合荷载分项系数的规定，对永久荷载的分项系数：当其效应对结构有利时由永久荷载效应控制的组合，应取1.35，由可变荷载控制的组合取1.2；当其效应对结构不利时一般情况取1.0，对结构的滑移、倾覆或漂浮验算取0.9。对可变荷载的分项系数：一般取1.4，对标准值大于4kN/m2的工业楼面结构的活荷载取1.3。
组合公式 [1]中3.2.3条，应注意的确定，当无法判断时，应依次以各作为，选其中最不利的荷载效应作为设计依据。还应注意当结构的自重占主要时，应适当提高构件的重要性系数。
集中荷载可取1.0kN，对于轻型构件等当施工荷载较大时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时措施。
房屋建筑的屋面其水平投影面得均布活荷载参见[1]中4.3节，同时应注意屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。
基本雪压按《全国各城市的50年一遇雪压和风压》中50年一遇的雪压确定，对雪荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高。
基本风压按《全国各城市的50年一遇雪压和风压》中50年一遇的风压确定，但不得小于4kN/m2。为了能适应不同的设计条件，风荷载可采用与基本风压不同的重现期，且对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构，以及自重较轻的钢木结构，根据结构自身的特点，应提高其重现期。
3算例
1某单跨工业厂房排架，有桥式吊车，A柱柱底在几种荷载作用下的弯矩标准值为：恒载；风荷载；吊车竖向荷载；吊车水平荷载；屋面活荷载，求A柱柱底弯矩设计值（只考虑承载能力极限状态）。
解：根据题意，这里只考虑标准组合。
（1）永久荷载效应控制的组合
根据《规范》规定，当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的荷载仅限于竖向荷载，于是有A柱柱底弯矩设计值为
（2）由可变荷载效应控制的组合
1）风荷载为第一可变荷载
2）吊车水平荷载为第一可变荷载
3）吊车竖向荷载为第一可变荷载
可以看出，应采用吊车水平荷载控制的组合作为弯矩设计值。
2某教学楼楼面采用简支空心楼板，计算跨度L0=5.70m，板宽0.9m，板自重忽略不计。楼面采用水磨石地面（10mm厚面层，20mm厚水泥砂浆打底），板底20mm厚抹灰。楼面活荷载标准值为2.0kN/m2。试求：① 板的跨中截面弯矩设计值M;② 标准组合荷载效应组合的设计值M；③ 频遇组合荷载效应组合的设计值M；④ 准永久组合荷载效应组合的设计值M。
解:(1) 荷载标准值
① 永久荷载
水磨石地面0.65kN/m2
20mm板底抹灰17×0.02=0.34kN/m2
板自重0kN/m2
作用在板上的永久荷载线荷载标准值为
gk=(0.65+0.34)×0.9=0.882kN/m
② 可变活荷载
qk=2.0×0.9=1.8kN/m
(2) 板的跨中截面弯矩设计值
永久荷载产生的弯矩标准值
Mgk=1/8gkL02=3.58kN•m
可变荷载产生的弯矩标准值
Mqk=1/8qkl02=7.31kN•m
由可变荷载效应控制的组合
γG=1.2，γQ=1.4
M=γGMgk+γQMqk=14.53kN•m
由永久荷载效应控制的组合
γG=1.35，γQ=1.4,ψci=0.7
M=γGMgk+γQψciMqk=12.00kN•m
由计算知，楼板荷载效应组合值由可变荷载效应控制。故板跨中截面的弯矩设计值为14.53kN•m。
那么板的荷载线荷载设计值Q=3.58kn/m
面荷载设计值即为Qm=Q/0.9=3.98kn/m2
(3) 标准组合荷载效应组合的设计值M
M=Mgk+Mqk=3.58+7.31=10.89kN•m
(4) 頻遇组合荷载效应组合的设计值M
ψf1=0.6
M=SGk+ψf1SQ1k=Mgk+ψf1Mqk=7.97kN•m
(5) 准永久组合荷载效应组合的设计值M
ψq1=0.5
M=SGk+ψq1SQ1k=Mgk+ψq1Mqk＝7.24kN•m
4结论
作者通过收集各种资料及多年经验总结了结构荷载设计常见问题原因及解决措施，通过在设计工作中的应用，证明了其实用性，取得了满意的效果，希望对广大同行有借鉴作用。建筑结构荷载的大小直接涉及建筑工程结构设计的安全性，我们必须严格执行现行《建筑结构荷载规范》，及时发现规范中存在的问题，总结经验，不断完善、提高规范质量。随着经济的发展，规范的再次修订，荷载设计出现的问题处理方法会更合理。
关键词：荷载设计；原因分析；解决措施；算例
1引言
荷载是结构设计计算的最基本资料，荷载取值的准确与否直接关系到结构计算的准确性和计算与结构实际情况的吻合程度。
静荷载的取值，主要取决于构件尺寸、建筑做法和设备资料，一般没有太多的出入，关键在于活荷载的取值与组合上。本文以下分析了常见问题及解决措施。
2原因分析及解决措施
2.1原因分析
[1]中第4．1．1条(强条)规定了一般民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，表4．1．1的类别栏中分类欠严密，且不够全面。现分析如下：1．第1(1)项住宅、旅馆、办公楼、托儿所、幼儿园等范围较大，比如旅馆已包括会议室[第1(2)项]、餐厅[第2项]、洗衣房[第3(2)项]、商店[第4项]等；办公楼已包括会议室[第1(2)项]、资料档案室[第2项]等；所以，第1(1)项似应为住宅卧室、起居室、旅馆客房、办公室、幼儿园(托儿所)卧室、活动室等。2．第9(1)项一般的厨房(2．0kN／m)与第9(2)项餐厅的厨房(4．0kN／m)有时难界定，厨房一般均与餐厅配套，所以，第9(2)项餐厅的厨房应作特别定义。3．第11(1)项宿舍、旅馆、’医院病房、托儿所、幼儿园、住宅楼梯(2．0kN／m)、第11(2)项办公楼、教室、餐厅、医院门诊部楼梯(2．5kN／m)与第11(3)项消防疏散楼梯(3．5kN／m)很难界定，因为根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045----95和《建筑设计防火规范》GBJl6—87的有关规定，第11(1)项和第11(2)项建筑的楼梯一般均为消防疏散楼梯。4．表4．1．1中所列民用建筑类别不够全面，应加以补充完善，比如适当增加《全国民用建筑工程设计技术措施一结构》第2章中有关内容，以使建筑工程结构设计、审查依据更完善、更全面。[1]中第4．1．2条第2款(强条)规定，设计墙、柱和基础时的楼面活荷载折减系数，表4．1．1中第1(1)项应按表4．1．2规定采用。表4．1．2活荷载按楼层的折减系数I墙、柱、基础计算截面以上的層数I2～34—56—89—20>20l1．O00．850．70O．650．60O．55计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数(0．90)可以发现，按表4．1．2中折减系数折减后，同一类别民用建筑在设计墙、柱和基础时，21层(21×0．55=11．55)比20层(20×0．60=l2．00)所考虑的活荷载还要小，这显然与实际情况不符。根据规范条文说明，第1(1)项建筑类别采用的折减系数为A=0．4+0．6／，为了设计方便，规范条文作了一些合理的简化，但简化后应符合实际，不应出现2l层比20层所考虑的活荷载还要小这种情况，所以新版《荷载规范》送审稿做了适当调整。
荷载的四种代表值：标准值、组合值、频遇值、准永久值。其中荷载标准值是荷载的基本代表值，而其他代表值都可在标准值的基础上乘以相应的系数得到。荷载可根据不同的设计要求，规定不同的设计要求，以便能更确切地反映它在设计中的特点。由于荷载本身的随机性，因而在试用期间的最大荷载也是个随机变量，原则上可用统计分布来描述。[1]中规定，荷载标准值由设计基准期最大荷载概率分布的某个分位值来确定，设计基准期统一规定为50年。但并非所有荷载都能取得充分资料，因而，应从实际出发，根据已有的工程经验通过判断协议一个公称值作为代表值。
[1]中将荷载分成两类：永久荷载、可变荷载，分项系数为,这两个分项系数是在荷载标准值已知的情况下，按极限状态设计表达式设计各类结构构件的可靠指标[2]，与规定的目标可靠指标之间，在总体上误差最小为原则，经优选得到。考虑到有局限性，因此从经济上考虑当标准值大于4kN/m2的工业露面活荷载取。
对所考虑的极限状态，在确定其荷载效应时，应对所有可能同时出现的各荷载作用加以组合，求出总效应。考虑到荷载同时出现的几率很小，因此应从所有可能组合中取最不利的一组作为该极限状态的设计依据。
楼面活荷载按其随时间变异的特点，可分为持久性和临时性两种。持久性的一般不会发生变化，而临时性的会经常变化。
作用在楼面的活荷载不可能以标准值的大小同时布满在所有的楼面上，因此在设计梁、墙、柱和基础时要考虑实际荷载沿楼面分布的变异即考虑折减系数，通常应通过从属面积确定折减系数。
设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时，应验算最不利位置上由人和工具自重形成的集中荷载。
由于屋面超重、超载很容易发生质量事故，为了提高屋面可靠度，应将屋面活荷载适当提高。
由于结构的风振计算中往往由第一振型起主要作用，即可采用风振系数综合考虑结构在风荷载作用下的动力响应，包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。对于围护结构由于刚性大，可不考虑其共振分量，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，通过阵风系数计算风荷载。
[1]中规定的基本雪压是根据全国气象台站历年来的最大风速记录，根据风杯式自记风速仪记录的10min平均年最大风速数据。
2.2解决措施
[1]中基本组合荷载分项系数的规定，对永久荷载的分项系数：当其效应对结构有利时由永久荷载效应控制的组合，应取1.35，由可变荷载控制的组合取1.2；当其效应对结构不利时一般情况取1.0，对结构的滑移、倾覆或漂浮验算取0.9。对可变荷载的分项系数：一般取1.4，对标准值大于4kN/m2的工业楼面结构的活荷载取1.3。
组合公式 [1]中3.2.3条，应注意的确定，当无法判断时，应依次以各作为，选其中最不利的荷载效应作为设计依据。还应注意当结构的自重占主要时，应适当提高构件的重要性系数。
集中荷载可取1.0kN，对于轻型构件等当施工荷载较大时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时措施。
房屋建筑的屋面其水平投影面得均布活荷载参见[1]中4.3节，同时应注意屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。
基本雪压按《全国各城市的50年一遇雪压和风压》中50年一遇的雪压确定，对雪荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高。
基本风压按《全国各城市的50年一遇雪压和风压》中50年一遇的风压确定，但不得小于4kN/m2。为了能适应不同的设计条件，风荷载可采用与基本风压不同的重现期，且对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构，以及自重较轻的钢木结构，根据结构自身的特点，应提高其重现期。
3算例
1某单跨工业厂房排架，有桥式吊车，A柱柱底在几种荷载作用下的弯矩标准值为：恒载；风荷载；吊车竖向荷载；吊车水平荷载；屋面活荷载，求A柱柱底弯矩设计值（只考虑承载能力极限状态）。
解：根据题意，这里只考虑标准组合。
（1）永久荷载效应控制的组合
根据《规范》规定，当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的荷载仅限于竖向荷载，于是有A柱柱底弯矩设计值为
（2）由可变荷载效应控制的组合
1）风荷载为第一可变荷载
2）吊车水平荷载为第一可变荷载
3）吊车竖向荷载为第一可变荷载
可以看出，应采用吊车水平荷载控制的组合作为弯矩设计值。
2某教学楼楼面采用简支空心楼板，计算跨度L0=5.70m，板宽0.9m，板自重忽略不计。楼面采用水磨石地面（10mm厚面层，20mm厚水泥砂浆打底），板底20mm厚抹灰。楼面活荷载标准值为2.0kN/m2。试求：① 板的跨中截面弯矩设计值M;② 标准组合荷载效应组合的设计值M；③ 频遇组合荷载效应组合的设计值M；④ 准永久组合荷载效应组合的设计值M。
解:(1) 荷载标准值
① 永久荷载
水磨石地面0.65kN/m2
20mm板底抹灰17×0.02=0.34kN/m2
板自重0kN/m2
作用在板上的永久荷载线荷载标准值为
gk=(0.65+0.34)×0.9=0.882kN/m
② 可变活荷载
qk=2.0×0.9=1.8kN/m
(2) 板的跨中截面弯矩设计值
永久荷载产生的弯矩标准值
Mgk=1/8gkL02=3.58kN•m
可变荷载产生的弯矩标准值
Mqk=1/8qkl02=7.31kN•m
由可变荷载效应控制的组合
γG=1.2，γQ=1.4
M=γGMgk+γQMqk=14.53kN•m
由永久荷载效应控制的组合
γG=1.35，γQ=1.4,ψci=0.7
M=γGMgk+γQψciMqk=12.00kN•m
由计算知，楼板荷载效应组合值由可变荷载效应控制。故板跨中截面的弯矩设计值为14.53kN•m。
那么板的荷载线荷载设计值Q=3.58kn/m
面荷载设计值即为Qm=Q/0.9=3.98kn/m2
(3) 标准组合荷载效应组合的设计值M
M=Mgk+Mqk=3.58+7.31=10.89kN•m
(4) 頻遇组合荷载效应组合的设计值M
ψf1=0.6
M=SGk+ψf1SQ1k=Mgk+ψf1Mqk=7.97kN•m
(5) 准永久组合荷载效应组合的设计值M
ψq1=0.5
M=SGk+ψq1SQ1k=Mgk+ψq1Mqk＝7.24kN•m
4结论
作者通过收集各种资料及多年经验总结了结构荷载设计常见问题原因及解决措施，通过在设计工作中的应用，证明了其实用性，取得了满意的效果，希望对广大同行有借鉴作用。建筑结构荷载的大小直接涉及建筑工程结构设计的安全性，我们必须严格执行现行《建筑结构荷载规范》，及时发现规范中存在的问题，总结经验，不断完善、提高规范质量。随着经济的发展，规范的再次修订，荷载设计出现的问题处理方法会更合理。