《建筑结构荷载规范》修订简介(技术处徐永基)XXXX年

《建筑结构荷载规范》修订简介徐永基中国建筑西北设计研究院二○一二年一月-1-《建筑结构荷载规范》修订简介根据住房和城乡建设部《关于印发〈2009年工程建设标准规范制订、修订计划〉的通知》（建标[2009]88号文）要求，由中国建筑科学研究院会同来自高校、科研和设计共14家单位的17位专家组成编制组，对国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）进行全面修订。修订计划起至时间为2009年6月至2011年6月，实际修订工作按计划进度完成。依据编制大纲，编制组开展了包括：1）荷载效应组合（设计使用年限可变荷载调整系数，偶然组合）；2）雪荷载灾害及修订建议；3）高层、高耸结构顺风向风振响应计算；4）高层建筑横风向风振响应计算；5）复杂高层建筑扭转风振响应计算；6）高层建筑群体干扰效应；7）内压系数及局部体型系数；8）国内外温度作用规范与应用调研；9）国内外偶然作用规范与应用调研等8个方面的专题研究和调研。主要修订内容1、章节的变化本次修订后的规范共有10章、9个附录，其中增加了“永久荷载”、“温度作用”和“偶然荷载”3章，增加了“附录C消防-2-车荷载考虑覆土厚度的折减系数”和“附录G横风向及扭转风振的等效风荷载”2个附录。删除了原“附录C工业建筑楼面活荷载”。2、规范各章主要修订内容1）增加了温度作用的规定，因此本规范涉及的内容范围由直接作用（荷载）扩充到间接作用。[1.0.2、1.0.4、1.0.5]2）增加温度作用相关的术语。[2.1.24~2.1.28]3）荷载基本组合中增加可变荷载考虑设计使用年限的调整系数Lj。[3.2.3]4）取消原第3.2.4条关于一般排架、框架结构基本组合的简化规则。5）增加3.2.5条，规定可变荷载考虑设计使用年限调整系数的取值。[3.2.5]6）补充荷载偶然组合的表达式，分别就偶然荷载作用下承载能力计算和偶然事件发生后受损结构整体稳定性验算给出荷载组合表达式。[3.2.6]7）强条5.1.1中关于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明确为设计中必须遵守的最小值，用词“不应小于”。[5.1.1]8）调整部分民用建筑楼面均布活荷载，教室活荷载由2.0增-3-加到2.5，浴室、卫生间活荷载由2.0提高到2.5，增加运动场活荷载（4.0）、百货食品超市活荷载（5.0），除多层住宅以外的楼梯活荷载均取3.5。[5.1.1]9）补充工业建筑楼面固定设备和原材料或成品堆放荷载的计算原则，增加设备区域内可不考虑操作荷载和堆料荷载的规定，增加参观走廊活荷载（3.5）规定。[5.2.1~5.2.2]10）屋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明确为设计中必须遵守的“最小值”，用词“不应小于”，增加屋顶运动场活荷载3.0。[5.3.1]11）增加5.5.1条，规定考虑楼面施工荷载的原则。[5.5.1]12）楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆的活荷载标准值明确为设计中必须遵守的“最小值”，用词“不应小于”；栏杆顶部水平荷载从0.5提高至1.0kN/m，增加栏杆竖向荷载1.2kN/m，水平荷载与竖向荷载可分别考虑。[5.5.2~5.5.3]13）雪敏感结构的基本雪压明确为“应采用100年重现期的雪压”。[7.1.2]14）坡屋面积雪分布系数中积雪为0的最大坡度由50°修改为60°，积雪分布系数值作相应修改；拱形屋面、有女儿墙及其它突起物的屋面、高低跨屋面以及跨度大于100m的屋面，增加积雪不均匀分布的工况。[7.2.1表7.2.1]-4-15）调整风荷载高度变化系数，C、D类地貌的楼梯高度分别由400m和450m调整为450m和550m，B类地貌的指数a由0.16改为0.15，重新计算表8.2.1高度变化系数值。[8.2.1]16）山峰地形修正系数计算公式中的系数k由3.2修改为2.2。[8.2.2]17）补充矩形截面高层建筑体型系数顶，考虑高厚比对侧面和背风面体型系数的影响。[表8.3.1第31项]18）补充单个矩形截面施扰建筑的群体干扰增大系数取值范围的规定。[8.3.2]19）细化直接承受风荷载的围护构件及其连接的局部风压体型系数的规定，局部体型系数按区域给出。[8.3.3]20）增加8.3.4条，规定验算非直接承受风荷载的围护构件局部体型系数的折减，折减从属面积由10m2提高到25m2，屋面折减系数最小值由0.8调到0.6。[8.3.4]21）增加8.3.5条，规定建筑物内部压力的局部体型系数，补充某一面墙有主导洞口建筑物的内部压力的体型系数。[8.3.5]22）增加8.4.2条，规定大跨屋盖结构风振的计算原则。[8.4.2]23）修改顺风向风振系数z的计算表达式，改用背景分量因子和共振分量因子表达，适当提高峰值因子和湍流度的取值，修改有关计算公式和表格。[8.4.3~8.4.6]-5-24）增加高层建筑和高耸结构考虑横风向风振效应的条件及横风向风振等效风荷载计算的规定条文。[8.5.1、8.5.2]25）增加高层建筑和高耸结构考虑扭转风振效应的条件以及扭转风振等效风荷载计算的规定。[8.5.4、8.5.5]26）修改顺风向风荷载、横风向和扭转风振等效风荷载工况组合的规定。[8.5.6]27）修改阵风系数计算表达式，调整峰值因子和湍流度，重新计算表8.6.1数值。[8.6.1]28）收集补充了全国各台站自1995年至2008年的年极值雪压数据，进行了基本雪压重新统计，调整部分城市基本雪压值，重新绘制全国基本雪压图。[表E.5，图E.6.1]29）收集补充了全国各台站自1995年至2008年的年极值风速数据，进行了基本风速的重新统计，调整部分城市基本风压值，重新绘制全国基本风压图。[表E.5，图E.6.3]30）取消原附录C工业建筑楼面活荷载。3、新增章节内容31）增加第4章“永久荷载”。[4.0.1~4.0.4]32）增加第9章：温度作用。33）增加第10章：偶然荷载。34）增加附录B：消防车荷载考虑覆土厚度的折减系数。[附-6-录C]35）增加附录E.4：基本气温。[E.4.1~E.4.3]36）收集全国各台站自1988年至2008年的最高温度月的最高气温平均值和最低温度月的最低气温平均值资料，经统计得到各城市50年重现期最高和最低月平均气温，新增全国主要城市基本温度值，绘制全国月平均最高气温和最低气温分布图。[表E.5，图E.6.4、E.6.5]37）增加附录H横风向及扭转风振的等效风荷载。4、强制性条文本规范强制性条文数量与原规范相同，共13条，包括：3.1.2、3.1.3、（原1.0.5）、3.2.3、3.2.4、5.1.1、5.1.2、5.3.1、5.5.2、7.1.1、7.1.2、8.1.1、8.1.2条。以下介绍本规范修订的内容。-7-一、总则1、1.0.2条本规范的适用范围：（1）工业与民用建筑的主结构及其围护结构的设计，包括附属于该类建筑的构筑物；如烟囱、水塔等。（2）对其他土木工程结构或特殊的工业构筑物，本规范规定的风、雪荷载应作为设计依据。（3）对地基设计，上部传来的荷载应以本规范为依据。2、1.0.4条本次修订增加了温度作用的规定，因此本规范涉及的内容范围由直接作用（荷载）扩大到间接作用。结构上的作用为能使结构或构件产生效应（包括内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种原因。《荷规》将结构上的作用归纳为直接作用和间接作用。直接作用为直接作用在结构上的力集（包括集中力和分布力等），通常称为荷载，如永久荷载、活荷载、吊车荷载、雪荷载、风荷载及偶然荷载等。间接作用为不直接以力集的形式出现，如温度变化、材料的收缩和徐变，焊接变形、地基变形、地震等引起的作用等，《荷规》称之谓间接作用。考虑到设计人员的习惯和使用方便，在规范条文中对可变荷-8-载的规定同样适用于温度作用，因此在条文中将温度作用的有关内容不再区分作用与荷载，统一以荷载来表达。3、1.0.5条指出了建筑结构设计中涉及的荷载和温度作用，除应符合本规范的规定外，尚应符合以下标准。（1）塔桅结构上的裹冰荷载，应遵守《高耸结构设计规范》GB50135。（2）储存散料的储仓荷载，应遵守《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB50077。（3）地下构筑物的水压力和土压力应遵守《给水排水工程结构设计规范》GB50069。（4）烟囱结构的温差作用应遵守《烟囱设计规范》GB50051。-9-二、术语和符号1、2.1.24～2.1.28条增加了与温度作用相关的术语，如温度作用、气温、基本气温、均匀温度以及初始温度等，增加了横风向与扭转风振、温度作用及偶然荷载相关的符号。（1）温度作用：结构或结构构件在规定时段内由于温度场的变化所引起的作用。（2）气温：在标准百叶箱内测量所得按小时定时记录的温度。（3）基本气温：取50年一遇月平均最高气温和月平均最低气温，分别按最高温度月（一般为七月份）内最高气温的平均值和最低温度月（一般为一月份）内最低气温的平均值确定。考虑到温度作用对结构影响的特殊性，与风雪荷载的基本值不同，基本气温不采用50年一遇最高或最低值，而直接采用累年最高或最低气温的平均值（即平均一年一遇值），以避免对结构的效应得出过高的估计。但也不采用夏季或冬季月平均气温，以免除在事后还要补充由气温日波动而增加温度变幅的修正。（4）初始温度：结构在施工阶段某个特定时期内完成其约束而形成结构系统时的温度，也称合拢温度。-10-三、荷载分类和荷载组合1、3.1.1条3.1.1条之2，可变荷载中增加温度作用。2、3.2.1～3.2.2条结构的极限状态为结构或某些部分超过某一特定状态，不能满足设计规定的某一功能的状态。通常结构的极限状态分两类：一为承载能力极限状态，即结构的内力超过其承载能力；二为正常使用极限状态，即结构的变形、裂缝、振动参数超过设计允许的限值；或通过对结构应力的控制来保证结构满足正常使用的要求，如对地基承载应力的控制。极限状态的荷载效应，应考虑可能同时出现的各种荷载进行组合，并取其中最不利的一组作为极限状态的设计依据。3、3.2.3条（1）荷载基本组合的效应设计值dS公式为：a、由可变荷载控制的效应设计值iKniicLiiiKiLijKGmjjGdSSSSQQQ21Qb、由永久荷载控制的效应设计值-11-iKniicLiijKGmjjGdSSSQQ11在上述两公式中，参照《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008），本次修订引入了可变荷载考虑结构设计使用年限的调整系数L，用以解决设计使用年限与设计基准期不同时可变荷载标准值的调整问题。iL的取值对楼面和屋面活荷载按本规范3.2.5条采用，对雪荷载和风荷载按本规定D.3.5条采用，重现期为10年和100年的雪压和风压值可按规范表D.5确定，其他重现期R的相应值可按下式确定：)110/()(1010010nnRlRlXXxX（2）本次修订取消了原规范3.2.4条关于一般排架、框架结构基本组合的简化规定。4、3.2.5条本条为新增内容，规定了可变荷载考虑设计使用年限调整系数L的取值。可变荷载考虑设计使用年限的调整系数L结构设计使用年限（年）550100L0.91.01.1注：1、设计使用年限不为表中数值时，调整系数L可线性内插；-12-2、当采用100年重现期的风压和雪压为荷载标准时，设计使用年限大于50年时，风雪荷载的L取1.0；3、对于荷载标准值可控制的可变荷载，设计使用年限调整系数L取1.0。L值是根据《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）附录A1给出的L的第二种方法确定的，即：使可变荷载按设计使用年限LT定义的标准值KLQ与按设计基准期T（50年）定义的标准值LQ具有相同的概率分位值。当可变荷载服从极值I型分布时，L由下列公式表达：)(78.01TTKLnLQQ式中QK——可变荷载设计基准期内最大值的平均值与标准值之比；Q——可变荷载设计基准期最大值的变异系数。根据上式可推算出考虑设计使用年限的可变荷载载调整系