第九章荷载效应组合及设计要求 中奥电大王斯 1,什么是将载效应？什么是荷载效应组合？一般用诊的高层建筑结构承受哪些何 截： 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。 按愿概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，瓷是荷载效应组 合。 一般用途的高层建筑结构承受的竖向荷载有结构、填充墙、装修等自重（水久荷线） 和棱面使用荷载、雪荷载等（可变荷载：水平荷载有风荷载及地震作用，各种背载可 能同时出现在结构上，但是出现的概率不同。 2.如何考虑荷载效应的组合？分项系数与组合系数各起何作用？ 答：通常，在各种不同荷载作用下分别进行结构分析，得到内力和位移后，再用分 项系数与组合系数加以组合， 《建筑结构转载规范》(G团50009-2001，以下简称为《荷找规靠》)上给出的白重及 使用荷载、雪荷载等值。以及风背载及地震等效荷载值都称为荷载标准值。各种标准荷 载独立作用产生的内力及位移称为荷载效应标准值，在组合时各项荷载效应应乘以分项 系数及组合系数，分项系数是考虑各种荷载可能出现超过标准值的情况而确定的荷截效 应增大系数，而组合系数则是考虑到某些荷载月时作用的概率较小，在叠加其效应时要 乘以小于1的系数。例如。风荷载和地恩作用同时达到最大值的概率较小，因此在风荷 载和地震作用组合时，风荷载乘以组合系数0.2。 3,如何遗择控制藏面及最不利内力类型 答：在构件设计时，要找出构件设计的控制餐面及控制截面上的最不利内力，作为 配筋设计的依据。首先要确定构件的控制候面，其次要挑选这些藏面的最不利内力。所 谓最不利内力。就是使截面配筋最大的内力。 控制截面通常是内力最大的截面，们是不同的内力（如弯矩、剪力）并不一定在同 截面达到最大植，因此一个构件可能月时有几个控制熊面。 对于框架横梁，其两端支座藏面常常是最大负弯矩及最大剪力作用处，在水平荷截 作用下，端截面还有正弯矩。而腾中控制截面常常是最大正弯矩作用处。在梁璃截面（指 柱边峰处的梁截面)，要组合最大负弯矩及最大剪力，也要组合可能出现的正弯矩。注
第九章 荷载效应组合及设计要求 中央电大 王圻 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。 按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组 合。 一般用途的高层建筑结构承受的竖向荷载有结构、填充墙、装修等自重（永久荷载） 和楼面使用荷载、雪荷载等（可变荷载）；水平荷载有风荷载及地震作用。各种荷载可 能同时出现在结构上，但是出现的概率不同。 2．如何考虑荷载效应的组合？分项系数与组合系数各起何作用？ 答：通常，在各种不同荷载作用下分别进行结构分析，得到内力和位移后，再用分 项系数与组合系数加以组合。 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001，以下简称为《荷载规范》）上给出的自重及 使用荷载、雪荷载等值，以及风荷载及地震等效荷载值都称为荷载标准值。各种标准荷 载独立作用产生的内力及位移称为荷载效应标准值，在组合时各项荷载效应应乘以分项 系数及组合系数。分项系数是考虑各种荷载可能出现超过标准值的情况而确定的荷载效 应增大系数，而组合系数则是考虑到某些荷载同时作用的概率较小，在叠加其效应时要 乘以小于 1 的系数。例如，风荷载和地震作用同时达到最大值的概率较小，因此在风荷 载和地震作用组合时，风荷载乘以组合系数 0.2。 3．如何选择控制截面及最不利内力类型 答：在构件设计时，要找出构件设计的控制截面及控制截面上的最不利内力，作为 配筋设计的依据。首先要确定构件的控制截面，其次要挑选这些截面的最不利内力。所 谓最不利内力，就是使截面配筋最大的内力。 控制截面通常是内力最大的截面，但是不同的内力（如弯矩、剪力）并不一定在同 一截面达到最大值，因此一个构件可能同时有几个控制截面。 对于框架横梁，其两端支座截面常常是最大负弯矩及最大剪力作用处，在水平荷载 作用下，端截面还有正弯矩。而跨中控制截面常常是最大正弯矩作用处。在梁端截面（指 柱边缘处的梁截面），要组合最大负弯矩及最大剪力，也要组合可能出现的正弯矩。注
意，由于内力分析结果都是轴线位置处的梁的弯矩及剪力，但在配离计算时应采用柱边藏面 处的内力，因而在组合前应经过换算求得柱边截围的弯矩和剪力，见图2。 对于柱子，根据弯矩图可知，弯矩最大值在柱两瑞，朗力和轴力慎在同一楼层内变化较 小。因此，柱的设计控制载面为上，下两个端藏面。注意，在轴线处的计算内力也要换算到 果上、下边缘处的柱截面内力。柱子弯矩和怕力组合要考虑下述四种可能情况：1)M一 及相应的居2)N及相应的是3)N及相应的：4)比较大（不是绝对最大）， 但比较小或比较大《不是绝对最小域绝对最大)。有时绝对最大或最小的内力不见得是最 不利的.对于大偏心受压构件，e。=)N愈大，截面需要的配筒意多。对于小偏压构件， 如果不是最大，但相应的比较大时，配筋也会多一些。所以，组合时要找第4》种情况， 面且常常是这种情况控制配前。 4,竖向活背我的布置应如何考虑？ 蓉：极向话荷载是短餐作用的、可变的。各种不再的布置会产生不同的内力，因此，应 该由最不利布置方式计算内力，以求得截面最不利内力。对于高层建筑，计算不利布置荷载 的内力及内力组合工作量很大，而一般民用及公共高层建筑中竖向话荷载不会很大（话荷载 1.5一25kN/),与恒载及水平荷载产生的内力相比，经向话荷载产生的内力所占比重很小。 因此，多数情况下，可不考虑活荷我的不利布置，只用满布活荷载一种情况计算内力，这样 可以大大减小计算工作量。在竖向活荷载很大时（大于，如图书馆书岸、多层工业厂 房或仓库)，必须考虑活荷载不利布置。 5.如何考虑框架梁的塑性调幅？ 答：幅架中允许梁端出现塑性较。因此，在梁中可考遨塑性内力重分布，通常是降低支 座弯矩。以减小支座处的配前。 对于现浇框架，支座弯矩的调幅系数采用Q8一Q9。 对于装配整体式框架，由于钢脑焊接或接缝不严等原因，节点容易产生变形，果端弯矩 较弹性计算结果会有所降低，因此支座弯矩调幅系数允许低一些，取Q.了一08。 支座弯矩降纸后，必须相应加大果跨中弯矩。这样，在支座出现里性较以后，不会导致 跨中威面承载力不足。跨中弯矩应按平衡条件相应增大（图3）。为了保证梁的安全，跨中 弯矩还必须满足
意，由于内力分析结果都是轴线位置处的梁的弯矩及剪力，但在配筋计算时应采用柱边截面 处的内力，因而在组合前应经过换算求得柱边截面的弯矩和剪力，见图 2。 对于柱子，根据弯矩图可知，弯矩最大值在柱两端，剪力和轴力值在同一楼层内变化较 小。因此，柱的设计控制截面为上、下两个端截面。注意，在轴线处的计算内力也要换算到 梁上、下边缘处的柱截面内力。柱子弯矩和轴力组合要考虑下述四种可能情况：1） M max 及相应的 N；2） N max 及相应的 M；3） Nmin 及相应的 M；4） M 比较大（不是绝对最大）， 但 N 比较小或比较大（不是绝对最小或绝对最大）。有时绝对最大或最小的内力不见得是最 不利的。对于大偏心受压构件， e0 = M N 愈大，截面需要的配筋愈多。对于小偏压构件`， 如果 N 不是最大，但相应的 M 比较大时，配筋也会多一些。所以，组合时要找第 4）种情况， 而且常常是这种情况控制配筋。 4．竖向活荷载的布置应如何考虑？ 答：竖向活荷载是短暂作用的、可变的。各种不同的布置会产生不同的内力，因此，应 该由最不利布置方式计算内力，以求得截面最不利内力。对于高层建筑，计算不利布置荷载 的内力及内力组合工作量很大，而一般民用及公共高层建筑中竖向活荷载不会很大（活荷载 1.5—2.5kN/m2），与恒载及水平荷载产生的内力相比，竖向活荷载产生的内力所占比重很小。 因此，多数情况下，可不考虑活荷载的不利布置，只用满布活荷载一种情况计算内力，这样 可以大大减小计算工作量。在竖向活荷载很大时（大于 4kN/m2，如图书馆书库、多层工业厂 房或仓库），必须考虑活荷载不利布置。 5．如何考虑框架梁的塑性调幅？ 答：框架中允许梁端出现塑性铰。因此，在梁中可考虑塑性内力重分布，通常是降低支 座弯矩，以减小支座处的配筋。 对于现浇框架，支座弯矩的调幅系数采用 0.8—0.9。 对于装配整体式框架，由于钢筋焊接或接缝不严等原因，节点容易产生变形，梁端弯矩 较弹性计算结果会有所降低，因此支座弯矩调幅系数允许低一些，取 0.7－0.8。 支座弯矩降低后，必须相应加大梁跨中弯矩。这样，在支座出现塑性铰以后，不会导致 跨中截面承载力不足。跨中弯矩应按平衡条件相应增大（图 3）。为了保证梁的安全，跨中 弯矩还必须满足图中所列的条件
图3框架梁望性调幅 塑性词幅主要是在竖向荷载作用下的内力词整，因此，要在组合前进行调幅。然后 才和水平荷载作用下的内力速行组合。 6,在手算内力粗合时，一般都通过表格进行。内力组合的步骤如何？ 容：在手算内力组合时，一般军通过表格进行。内力组合的步骤是： (1)恒载、活找、风找及地震等效荷载都分别按各自规律布置，进行内力分析： (2)数出各个构件的控制截面内力，经过内力调整后填入内力组合表内： 《3)根据建筑物的具体情况，由教材表1中选出本结构可能出观的若干组组合， 将各内力分别乘以相应的荷载分项系数及组合系数.在不同组合类型中，分项系数不同， 应按散材表91的要求分别采川： (4)按题不利内力的要求分组叠加内力。 (5)在若干组不利内力中选取最不利内力作为构件截面的设计内力，有时要通过 试算才能找到哪组内力得到的配箭最大。 T,计算地震作用时，可变荷载的组合系数怎么确定？ 答：计算地煮作用时，结构的重力荷载代表值应取恒传找标准值和可变背载组合值 之和。可变荷载的组合值系数应核下列规定采用： (1)雪荷载取0.5： (2)楼自高荷我按实情况计算时取1.0：按等效均每活荷载计算时，最书军、 档案库、库房取0.8，一般民用建筑取0.5. 8。多高层建筑结构水平位移限值的目的是什么： 容：多高层建筑结构应具有套要的侧度，在正常使用条件下限制建筑结构层阿位移 的主要目的为：第一，保证主要结构基本处于弹性受力状老。对钢酪混凝士结构要看免 混覆土墙或柱出现裂缝：将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度限制在规葡允许范围 之内。第二，保证填充培、隔墙和幕培等非结构构件的完好，避免产生明显损坏。因此， (高栈》第4,6.3条提定了按弹性方法计算的使层层间最大位移与层高之比的限值
图 3 框架梁塑性调幅 塑性调幅主要是在竖向荷载作用下的内力调整，因此，要在组合前进行调幅，然后 才和水平荷载作用下的内力进行组合。 6．在手算内力组合时，一般都通过表格进行。内力组合的步骤如何？ 答：在手算内力组合时，一般都通过表格进行。内力组合的步骤是： （1）恒载、活载、风载及地震等效荷载都分别按各自规律布置，进行内力分析； （2）取出各个构件的控制截面内力，经过内力调整后填入内力组合表内； （3）根据建筑物的具体情况，由教材表 1 中选出本结构可能出现的若干组组合， 将各内力分别乘以相应的荷载分项系数及组合系数。在不同组合类型中，分项系数不同， 应按教材表 9-1 的要求分别采用； （4）按照不利内力的要求分组叠加内力； （5）在若干组不利内力中选取最不利内力作为构件截面的设计内力，有时要通过 试算才能找到哪组内力得到的配筋最大。 7．计算地震作用时，可变荷载的组合系数怎么确定？ 答：计算地震作用时，结构的重力荷载代表值应取恒荷载标准值和可变荷载组合值 之和。可变荷载的组合值系数应按下列规定采用： （1）雪荷载取 0.5； （2）楼面活荷载按实际情况计算时取 1.0；按等效均布活荷载计算时，藏书库、 档案库、库房取 0.8，一般民用建筑取 0.5。 8．多高层建筑结构水平位移限值的目的是什么？ 答：多高层建筑结构应具有必要的刚度，在正常使用条件下限制建筑结构层间位移 的主要目的为：第一，保证主要结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构要避免 混凝土墙或柱出现裂缝；将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度限制在规范允许范围 之内。第二，保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损坏。因此， 《高规》第 4.6.3 条规定了按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比的限值
9。抗震设计中，构件承载力验算的一般表达式为：S:≤R/7红，公式中为什么要引入 承载力抗覆调整系数Y 容：公式中引入承载力抗震调整系数Y:的原因是：当有地震作用参与内力组合时，考 虑到地震作用的偶然性和加时性，快速如载时材料强度会有所损高，因此，将其醒面承载力 除以承载力抗震调整系数Y来近似考虑这一影响。 10。梁、柱的控制截面要考虑事些最不利内力组合？ 蓉：梁的支隆候面一般要考虑两个最不利内力：一个是支座截面可能的最不利负弯矩， 另一个是支座截面可能的最不利剪力，用前一个最不利内力进行支座截面的正载面设计，用 后一个最不利内力进行支座截面的斜载面设计，以保证支密截面有是够的承载力。梁的跨中 截面一般只要考虑截面可能的最不利正弯矩。 如果由于荷载的作用，有可能使梁的支坐碱面出现正弯矩和跨中截面出观负弯矩时，亦 应进行支座截面正弯矩和药中载面负弯矩的组合： 与梁相比，柱的最不利内力类型要复杂一些。柱的正截面设计不仅与截而上弯矩“和轴 力N的大小有关，还与弯矩M与轴力N的比值即偏心更有关，对于大偏心受压的情况，当弯 矩M相等或相近时，轴力愈小所香配箭愈多，对于小偏心受压的情况，当弯矩M相等或相近 时，轴力意大所需配脑意多：不论是大偏心受压还是小偏心受压的情况，当轴力N相等或相 近时，弯矩M愈大所需配筋愈多。 因此，柱控制候面上最不利内力的类型为： (1)M,及相应的轴力N和剪力V: (2)虬.及相应的轴力N和剪力V: (3)是：及相应的弯矩M和剪力V: (4)风，及相应的弯矩M和剪力V: (5)V,及相应的弯矩M和轴力N, 为了城工的简便以及为了避免能工过程中可能出现的错误起见，框果柱通常采用对称配 筋。此时，第(1)，(2)两组最不利内力组合可合并为弯矩绝对值最大的内力风…及相应 的轴力N
9．抗震设计中，构件承载力验算的一般表达式为： SE RE RE ，公式中为什么要引入 承载力抗震调整系数 γR E？ 答：公式中引入承载力抗震调整系数 γRE 的原因是：当有地震作用参与内力组合时，考 虑到地震作用的偶然性和短时性，快速加载时材料强度会有所提高，因此，将其截面承载力 除以承载力抗震调整系数 γRE 来近似考虑这一影响。 10．梁、柱的控制截面要考虑哪些最不利内力组合？ 答：梁的支座截面一般要考虑两个最不利内力：一个是支座截面可能的最不利负弯矩， 另一个是支座截面可能的最不利剪力。用前一个最不利内力进行支座截面的正截面设计，用 后一个最不利内力进行支座截面的斜截面设计，以保证支座截面有足够的承载力。梁的跨中 截面一般只要考虑截面可能的最不利正弯矩。 如果由于荷载的作用，有可能使梁的支座截面出现正弯矩和跨中截面出现负弯矩时，亦 应进行支座截面正弯矩和跨中截面负弯矩的组合。 与梁相比，柱的最不利内力类型要复杂一些。柱的正截面设计不仅与截面上弯矩 M 和轴 力 N 的大小有关，还与弯矩 M 与轴力 N 的比值即偏心距有关。对于大偏心受压的情况，当弯 矩 M 相等或相近时，轴力愈小所需配筋愈多，对于小偏心受压的情况，当弯矩 M 相等或相近 时，轴力愈大所需配筋愈多；不论是大偏心受压还是小偏心受压的情况，当轴力 N 相等或相 近时，弯矩 M 愈大所需配筋愈多。 因此，柱控制截面上最不利内力的类型为： （1）Mmax 及相应的轴力 N 和剪力 V； （2）-Mmax 及相应的轴力 N 和剪力 V； （3）Nmax 及相应的弯矩 M 和剪力 V； （4）Nmin 及相应的弯矩 M 和剪力 V； （5）Vmax 及相应的弯矩 M 和轴力 N。 为了施工的简便以及为了避免施工过程中可能出现的错误起见，框架柱通常采用对称配 筋。此时，第（l）、（2）两组最不利内力组合可合并为弯矩绝对值最大的内力|Mmax|及相应 的轴力 N