[分享]活荷为啥取这么大?

发表于2021-05-07     30人浏览     1人跟帖     总热度:180  

楼面均布活荷载折减的另一种解释

“一个20m2的房间,谁家的家当能达到4吨?”
或者说:
“一个20m2的房间,什么情况下会进来五六十号人?”……
当第一次听到如此质疑的时候,我是语塞的!
是啊,我们就是这样设计的,住宅楼面活荷载取200kg/m2。一个20m2的房间,活荷载总值达到4吨。(为顺应大众习惯,这里用质量单位表示力)
是不是《荷载规范》太保守了?现在就来解释这个问题,并说明为什么楼面均布活荷载必须折减。
建筑楼面活荷载的实际分布,以点荷载(桌腿)、线荷载(隔墙)、局部面荷载(鱼缸)为主,几乎没有均匀满布的面荷载;但在设计过程中,不可能按荷载的实际分布状况进行计算,必须用一种具有可操作性的荷载分布形式来代表五花八门的实际分布状况。所以,我们把点荷载、线荷载、局部面荷载等效为均布面荷载(《荷载规范》附录C),这就是《荷载规范》中提供的“楼面均布活荷载”。
等效是指最大弯矩等值。等效而来的均布活荷载,对于直接受力的楼板,最大弯矩计算结果是等效的。但对于间接受力构件,如梁、柱、基础,则由板面均布活荷载传递而来的作用力比实际情况出现明显的偏离。
为了简单起见,现以1米宽的单跨简支楼板为例,跨度为L,假设实际受力为跨中作用一个集中力P,如下图:
活荷为啥取这么大?_1
此时,楼板最大弯矩为活荷为啥取这么大?_2
对应的支座反力,也就是楼板传给梁的作用力活荷为啥取这么大?_3
按最大弯矩相等的原则将该集中力活荷为啥取这么大?_4等效为均布荷载活荷为啥取这么大?_5
活荷为啥取这么大?_6
由此可得:等效均布荷载活荷为啥取这么大?_7
此时的支座反力,也就是楼板传给梁的作用力活荷为啥取这么大?_8
见下图:
活荷为啥取这么大?_9
由图一和图二可以看出:
1. 在集中力P作用下,楼板对梁的作用力为活荷为啥取这么大?_10
2. 等效为均布荷载以后,楼板对梁的作用力为P;
也就是说,将实际荷载等效为均布荷载以后,楼板对梁的作用力比实际大了一倍。
尽管楼面活荷载的等效要复杂得多,很难用一个统一数值来概括各种情况下等效均布荷载传递到下一级构件时比实际受力大了多少。但上例说明,我们把楼面的实际活荷载等效为均布面荷载以后,对于梁、柱和基础来说,楼面传来的活荷载要大于实际情况。所以:
1.上例能够帮助我们从另一个角度来理解梁、柱、墙和基础的活荷载为什么要折减。我们一般认为,活荷载折减的原因是活荷载在构件的全部负荷面积内满载的概率较低。而且,负荷面积越大,满载的概率越低。本例说明,将实际荷载等效为均布荷载以后,活荷载就应该折减。实际荷载分布越集中,折减得应该越多;荷载分布越分散,应该少折减一点。
2.上例也能够帮助我们来理解地震作用计算时,重力荷载代表值中的活荷载组合值系数0.5~0.7,也可以说是折减系数。
3.上例也能帮助我们来理解《荷载规范》中关于消防车活荷载折减的规定:
(a)对于直接承受楼面荷载的梁,可以偏安全地少折一点;而且消防车轮压也有可能直接作用在梁的最不利作用点上,所以也可以不折减;
(b)对于间接承受楼面荷载的柱和墙,可作较大的折减,或者按实际情况考虑;
(c)对于地基和基础,作为最次级的受力构件,可不考虑消防车荷载,相当于折减系数取为0,有利于正常使用状态下减小不均匀沉降。

来源:工业建筑
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长虹虹老师

  | 结构设计

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