建筑结构荷载规范.docx
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建筑结构荷载规范
中华人民共和国国家标准
《建筑结构荷载规范》GB50009一2001局部修订条文及条文说明
3.1荷载分类和荷载代表值
3.2荷载组合
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：
（3.2.3-1）
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：
（3.2.3-2）
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，逐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 （取消此注）。
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的组合，应取1.0。
2.可变荷载的分项系数：
— 一般情况下应取1.4；
— 对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。
3.对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用。
4 楼面和屋面活荷载
4.1.1 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，应按表4.1.1的规定采用。
表4.1.1 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数
项次
类 别
标准值
（kN/m2）
组合值
系数
ψc
频遇值
系数
ψf
准永久值
系数
ψq
1
（1）住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园
（2）教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室
2.0
0.7
0.5
0.6
0.4
0.5
2
食堂、餐厅、一般资料档案室
2.5
0.7
0.6
0.5
3
（1）礼堂、剧场、电影院、有固定座位的看台
（2）公共洗衣房
3.0
3.0
0.7
0.7
0.5
0.6
0.3
0.5
4
（1）商店，展览厅，车站，港口，机场大厅及其旅客等候室
（2）无固定座位的看台
3.5
3.5
0.7
0.7
0.6
0.5
0.5
0.3
5
（1）健身房，演出舞台
（2）舞厅
4.0
4.0
0.7
0.7
0.6
0.6
0.5
0.3
6
（1）书库，档案库，贮藏室
（2）密集柜书库
5.0
12.0
0.9
0.9
0.8
7
通风机房，电梯机房
7.0
0.9
0.9
0.8
8
汽车通道及停车库：
（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）
客车
消防车
（2）双向板楼盖（板跨不小于6m×6m）和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）
客车
消防车
4.0
35.0
2.5
20.0
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.6
0.6
0.6
0.6
9
厨房
（1）一般的
（2）餐厅的
2.0
4.0
0.7
0.7
0.6
0.7
0.5
0.7
10
浴室、厕所、盥洗室：
（1）第1项中的民用建筑
（2）其他民用建筑
2.0
2.5
0.7
0.7
0.5
0.6
0.4
0.5
11
走廊、门厅、楼梯：
（1）宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅
（2）办公楼、教室、餐厅、医院门诊部
（3）当人流可能密集时
2.0
2.5
3.5
0.7
0.7
0.7
0.5
0.6
0.5
0.4
0.5
0.3
12
阳台：
（1）一般情况
（2）当人群有可能密集时
2.5
3.5
0.7
0.6
0.5
注：
1.本表所给各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载较大或情况特殊时，应按实际情况采用。
2.第6项书库活荷载当书架高度大于2m时，书库活荷载尚应按每米书架高度不小于2.5kN/m2确定。
3.第8项中的客车活荷载只适用于停放载人少于9人的客车；消防车活荷载是适用于满载总重为300kN的大型车辆；当不符合本表的要求时，应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则，换算为等效均布荷载。
4.第11项楼梯活荷载，对预制楼梯踏步平板，尚应按1.5kN集中荷载验算。
5.本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。
对固定隔墙和自重应按恒荷载考虑，当隔墙位置可灵活自由布置时，非固定隔墙的自重可取每延米墙重（kN/m）的1/3作为楼面活载的附加值（kN/m2）计入，附加值不小于1.0kN/m2。
7.1 风荷载标准值及基本风压
7.1.1 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：
1 当计算主要承重结构时
ωk=βzμsμzω0 （7.1.1-1）
式中 ωk——风荷载标准值（kN/m2）；
βz——高度z处的风振系数；
μs——风荷载体型系数；
μz——风压高度变化系数；
ω0———基本风压（kN/m2）。
2 当计算围护结构时
ωk=βgzμs1μzω0 （7.1.1-2）
式中 βgz——高度z处的阵风系数；
μs1——局部风压体型系数。
7.3风荷载体型系数
7.3.3 验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：
一、外表面
1.正压区 按表7.3.1采用；
2.负压区
— 对墙面，取-1.0；
— 对墙角边，取-1.8；
— 对屋面局部部位（周边和屋面坡度大于10°的屋脊部位），取-2.2；
— 对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件，取-2.0。
注：
对墙角边和屋面局部部位的作用宽度为房屋宽度的0.1或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于1.5m。
二、内表面
对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
注：
上述的局部风压体型系数μs1
（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积大于或等于10m2时，局部风压体系系数μs1（10）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体系系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即
μs1（A）=μs1
（1）＋[μs1（10）－μs1
（1）]logA
7.4 顺风向风振和风振系数
7.4.1 对于高度大于30m且高宽度比大于1.5的房屋和基本自振周期T1大于0.25s的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。
注：
近似的基本自振周期T1可按附录E计算。
7.5 阵风系数
7.5.1 计算直接承受风压的幕墙构件（包括门窗）风荷载时的阵风系数应按表7.5.1确定。
对其他屋面、墙面构件阵风系数取1.0。
表7.5.1 阵风系数βgz
离地面高度
（m）
地面粗糙度类别
A
B
C
D
5
1.69
1.88
2.30
3.21
10
1.63
1.78
2.10
2.76
15
1.60
1.72
1.99
2.54
20
1.58
1.69
1.92
2.39
30
1.54
1.64
1.83
2.21
40
1.52
1.60
1.77
2.09
50
1.51
1.58
1.73
2.01
60
1.49
1.56
1.69
1.94
70
1.48
1.54
1.66
1.89
80
1.47
1.53
1.64
1.85
90
1.47
1.52
1.62
1.81
100
1.46
1.51
1.60
1.78
150
1.43
1.47
1.54
1.67
200
1.42
1.44
1.50
1.60
250
1.40
1.42
1.46
1.55
300
1.39
1.41
1.44
1.51
7.6 横风向风振
7.6.1 对圆形截面的结构，应按下列规定对不同雷诺数Re的情况进行横风向风振（旋涡脱落）的校核：
1 当Re＜3×105且结构顶部风速υH大于υcr时，可发生亚临界的微风共振。
此时，可在构造上采取防振措施，或控制结构的临界风速υcr不小于15m／s。
2 当Re≥3.5×106且结构顶部风速υH的1.2倍大于υcr时，可发生跨临界的强风共振，此时应按第7.6.2条考虑横风向风荷载引起的共振效应。
3 当雷诺数为3×105≤Re＜3.5×106时，则发生超临界范围的风振，可不作处理。
4 雷诺数Re可按下列公式确定：
Re＝69000υD （7.6.1-1）
式中υ——计算所用风速，可取υcr值；
D——结构截面的直径（m）。
5 临界风速υcr和结构顶部风速υH可按下列公式确定：
（7.6.1-2）
（7.6.1-3）
式中Ti——结构振型i的自振周期，验算亚临界微风共振时取基本自振周期T1；
St——斯脱罗哈数，对圆截面结构取0.2；
μH——结构顶部风压高度变化系数；
ω0——基本风压（kN/m2）；
ρ——空气密度（kg/m3）。
6 当结构沿高度截面缩小时（倾斜度不大于0.02），可近似取2／3结构高度处的直径。
7.6.2 跨临界强风共振引起在z高处振型j的等效风荷载可由下列公式确定：
（7.6.2-1）
式中
——计算系数，按表7.6.2确定；
——在z高处结构的j振型系数，由计算确定或参考附录F；
——第j振型的阻尼比；对第1振型，钢结构取0.01，房屋钢结构取0.02，混凝土结构取0.05；对高振型的阻尼比，若无实测资料，可近似按第1振型的值取用。
表7.6.2中的临界风速起始点高度H1，可按下式确定：
（7.6.2-2）
式中：
α——地面粗糙度指数，对A、B、C和D四类分别取0.12、0.16、0.22和0.30；
υH——结构顶部风速（m/s）。
注：
校核横风向风振时所考虑的高振型序号不大于4，对一般悬臂型结构，可只取第1或第2个振型。
表7.6.2 λj计算用表
结构
类型
振型
序号
H1／H
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
高耸
结构
1
2
3
4
1.56
0.83
0.52
0.30
1.55
0.82
0.48
0.33
1.54
0.76
0.32
0.02
1.49
0.60
0.06
-0.20
1.42
0.37
-0.19
-0.23
1.31
0.09
-0.30
0.03
1.15
-0.16
-0.21
0.16
0.94
-0.33
0.00
0.15
0.68
-0.38
0.20
-0.05
0.37
-0.27
0.23
-0.18
0
0
0
0
高层
建筑
1
2
1.56
0.73
1.56
0.72
1.54
0.63
1.49
0.45
1.41
0.19
1.28
-0.11
1.12
-0.36
0.91
-0.52
0.65
-0.53
0.35
-0.36
0
0
条文说明
3.2 荷载效应组合
3.2.1～3.2.4 当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，而不能满足设计规定的某一功能要求时，则称此特定状态为结构对该功能的极限状态。
设计中的极限状态往往以结构的某种荷载效应，如内力、应力、变形、裂缝等超过相应规定的标志为依据。
根据设计中要求考虑的结构功能，结构的极限状态在总体上可分为两大类，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。
对承载能力极限状态，一般是以结构的内力超过其承载能力为依据；对正常使用极限状态，一般是以结构的变形、裂缝、振动参数超过设计允许的限值为依据。
在当前的设计中，有时也通过结构应力的控制来保证结构满足正常使用的要求，例如地基承载应力的控制。
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诸荷载作用加以组合，求得组合后在结构中的总效应。
考虑荷载出现的变化性质，包括出现的与否和不同的方向，这种组合可以多种多样，因此还必须在所有可能组合中，取其中最不利的一组作为该极限状态的设计依据。
对于承载能力极限状态的荷载效应组合，可按《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，根据所考虑的设计状况，选用不同的组合；对持久和短暂设计状况，应采用基本组合，对偶然设计状况，应采用偶然组合。
在承载能力极限状态的基本组合中，公式（3.2.3-1）和（3.2.3-2）给出了荷载效应组合设计值的表达式，建立表达式的目的是在于保证在各种可能出现的荷载组合情况下，通过设计都能使结构维持在相同的可靠度水平上。
必须注意，规范给出的表达式都是以荷载与荷载效应有线性关系为前提，对于明显不符合该条件的情况，应在各本结构设计规范中对此作出相应的补充规定。
这个原则同样适用于正常使用极限状态的各个组合的表达式中。
在应用公式（3.2.3-1）时，式中的SQ1K为诸可变荷载效应中其设计值为控制其组合为最不利者，当设计者无法判断时，可轮次以各可变荷载效应SQiK为SQ1K，选其中最不利的荷载效应组合为设计依据，这个过程建议由计算机程序的运行来完成。
与原规范不同，增加了由公式（3.2.3-2）给出的由永久何载效应控制的组合设计值，当结构的自重占主要时，考虑这个条件就能避免可靠度偏低的后果；虽然过去在有些结构设计规范中，也曾为此专门给出某些补充规定，例如对某些以自重为主的构件采用提高重要性系数、提高屋面活荷载的设计规定，但在实际应用中，总不免有挂一漏万的顾虑。
采用公式（3.2.3-2）后，在撤消这些补漏规定的同时，也避免了安全度可能不足之后果。
在应用（3.2.3-2）的组合式时，对可变荷载，出于简化的目的，也可仅考虑与结构自重方向一致的竖向结构，而忽略影响不大的横向荷载。
此外，对某些材料的结构，可考虑自身的特点，由各结构设计规范自行规定，可不采用该组合式进行校核。
与原规范不同，在考虑组合时，摒弃了“遇风组合”的惯例，要求所有可变荷载当作为伴随荷载时，都必须以其组合值为代表值，而不仅仅限于有风荷载参与组合的情况。
至于对组合值系数，除风荷载仍取ψc=0.6外，对其他可变荷载，目前建议统一取：
ψc=0.7，但为避免与以往设计结果有过大差别，在任何情况下，暂时建议不低于频遇值系数。
当设计一般排架和框架时，为便于手算的目的，仍允许采用简化的组合规则，也即对所有参与组合的可变荷载的效应设计值，乘以一个统一的组合系数，但考虑到原规范中的组合系数0.85在某些情况下偏于不安全，因此将它提高到0.9；同样，也增加了由公式（3.2.3-2）给出的由永久荷载效应控制的组合设计值。
必须指出，条文中给出的荷载效应组合值的表达式是采用各项可变荷载小于叠加的形式，这在理论上仅适用于各项可变荷载的效应与荷载为线性关系的情况。
当涉及非线性问题时，应根据问题性质，或按有关设计规范的规定采用其他不同的方法。
3.2.5 荷载效应组合的设计值中，荷载分项系数应根据荷载不同的变异系数和荷载的具体组合情况（包括不同荷载的效应比），以及与抗力有关的分项系数的取值水平等因素确定，以使在不同设计情况下的结构可靠度能趋于一致。
但为了设计上的方便，GB50068—2001将荷载分成永久荷载和可变荷载两类，相应给出两个规定的系数γG和γQ。
这两个分项系数是在荷载标准值已给定的前提下，使按极限状态设计表达式设计所得的各类结构构件的可靠指标，与规定的目标可靠指标之间，在总体上误差最小为原则，经优化后选定的。
《建筑结构设计统一标准》原编制组曾选择了14种有代表性的结构构件；针对恒荷载与办公楼活荷载、恒荷载与住宅活荷载以及恒荷载与风荷载三种简单组合情况进行分析，并在γG=1.1、1.2、1.3和γQ=1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6共3×6组方案中，选得一组最优方案为γG=1.2和γQ=1.4。
但考虑到前提条件的局限性，允许在特殊的情况下作合理的调整，例如对于标准值大于4kN／m2的工业楼面活荷载，其变异系数一般较小，此时从经济上考虑，可取γQ=1.3。
分析表明，当永久荷载效应与可变荷载效应相比很大时，若仍采用γG=1.2，则结构的可靠度远不能达到目标值的要求，因此，在式（3.2.3-2）中给出由永久荷载效应控制的设计组合值中，相应取γG=1.35。
分析还表明，当永久荷载效应与可变荷载效应异号时，若仍采用γG=1.2，则结构的可靠度会随永久荷载效应所占比重的增大而严重降低，此时，γG宜取小于1的系数。
但考虑到经济效果和应用方便的因素，建议取γG=1。
在倾覆、滑移或漂浮等有关结构整体稳定性的验算中，永久荷载效应一般对结构是有利的，荷载分项系数一般应取小于1.0。
但是，目前在大部分结构设计规范中，实际上仍沿用经验的单一安全系数进行设计。
即使是采用分项系数，在取值上也不可能采用统一的系数。
因此，在本规范中对此原则上不规定与此有关的分项系数的取值，以免发生矛盾。
当在其他结构设计规范中对结构倾覆、滑移或漂浮的验算有具体规定时，应按结构设计规范的规定执行，当没有具体规定时，对永久荷载分项系数应按工程经验采用。
4 楼面和屋面活荷载
4.1 民用建筑楼面均布活荷载
4.1.1 在《荷载暂行规范》规结1—58中，民用建筑楼面活荷载取值是参照当时的苏联荷载规范并结合我国具体情况，按经验判断的方法来确定的。
《工业与民用建筑结构荷载规范》TJ9—74修订前，在全国一定范围内对办公室和住宅的楼面活荷载进行了调查。
当时曾对4个城市（北京、兰州、成都和广州）的606间住宅和3个城市（北京、兰州和广州）的258间办公室的实际荷载作了测定。
按楼板内弯矩等效的原则，将实际荷载换算为等效均布荷载，经统计计算，分别得出其平均值为1.051kN/m2和1.402kN/m2，标准差为0.23kN/m2和0.219kN/m2；按平均值加两倍标准差的标准荷载定义，得出住宅和办公室的标准活荷载分别为1.513kN/m2和1.84kN/m2。
但在规结1—58中对办公楼允许按不同情况可取1.5kN/m2或2kN/m2进行设计，而且较多单位根据当时的设计实践经验取1.5kN/m2，而只对兼作会议室的办公楼可提高到2kN/m2。
对其他用途的民用楼面，由于缺乏足够数据，一般仍按实际荷载的具体分析，并考虑当时的设计经验，在原规范的基础上适当调整后确定。
《建筑结构荷载规范》GBJ9—87根据《建筑结构统一设计标准》GBJ68—84对荷载标准值的定义，重新对住宅、办公室和商店的楼面活荷载做了调查和统计，并考虑荷载随空间和时间的变异性，采用了适当的概率统计模型。
模型中直接采用房间面积平均荷载来代替等效均布荷载，这在理论上虽然不很严格（参见原规范的说明），但对其结果估计不会有严重影响，而对调查和统计工作却可得到很大的简化。
楼面活荷载按其随时间变异的特点，可分持久性和临时性两部分。
持久性活荷载是指楼面上在某个时段内基本保持不变的荷载，例如住宅内的家具、物品，工业房屋内的机器、设备和堆料，还包括常住人员自重，这些荷载，除非发生一次搬迁，一般变化不大。
临时性活荷载是指楼面上偶尔出现短期荷载，例如聚会的人群、维修时工具和材料的堆积、室内扫除时家具的集聚等。
对持久性活荷载Li的概率统计模型，可根据调查给出荷载变动的平均时间间隔τ及荷载的统计分布，采用等时段的二项平稳随机过程（图4.1.1-1）。
图4.1.1-1
对临时性活荷载Lr由于持续时间很短，要通过调查确定荷载在单位时间内出现次数的平均率及其荷载值的统计分布，实际上是有困难的。
为此，提出一个勉强可以代替的方法，就是通过对用户的查询，了解到最近若干年内一次最大的临时性荷载值，以此作为时段内的最大荷载Lrs，并作为荷载统计的基础。
对Lr也采用与持久性活荷载相同的概率模型（图4.1.1-2）。
图4.1.1-2
出于分析上的方便，对各类活荷载的分布类型采用了极值I型。
根据Lr和Lrs的统计参数，分别求出50年最大荷载值LiT和LrT的统计分布和参数。
再根据Tukstra的组合原则，得出50年内总荷载最大值LT的统计参数。
在1977年以后的三年里，曾对全国某些城市的办公室、住宅和商店的活荷载情况进行了调查，其中：
在全国25个城市实测了133栋办公楼共2201间办公室，总面积为63700m2，同时调查了317栋用户的搬迁情况；对全国10个城市的住宅实测了556间，总为7000m2，同时调查了229户的搬迁情况；在全国10个城市实测了21家百货商店共214个柜台，总面积为23700m2。
现将当时统计分析的结果列于表4.1.1中。
表4.1.1 全国部分城市建筑楼面活荷载统计分析表
办公室
住宅
商店
μ
σ
τ
μ
σ
τ
μ
σ
τ
Li
Lrs
0.386
0.355
0.178
0.244
10年
0.504
0.468
0.162
0.252
10年
0.580
0.955
0.351
0.428
1年
LiT
LrT
LT
0.610
0.661
1.047
0.178
0.244
0.302
0.707
0.784
1.288
0.162
0.252
0.300
4.650
2.261
2.841
0.351
0.428
0.553
LK
α
p（％）
1.5
1.5
92.1
1.5
0.7
79.1
3.5
1.2
88.5
表4.1.1中的Lk系指GBJ9—87中给出的活荷载的标准值。
按《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，标准值应为设计基准期50年内荷载最大值分布的某一个分位值。
虽然没有对分位值的百分数作具体规定，但对性质类同的可变荷载，应尽量使其取值在保证率上保持相同的水平。
从表4.1.1中可见，若对办公室而言，Lk=1.5kN／m2，它相当于LT的均值μLT加1.5倍的标准差σLT，其中1.5系数指保证率系数α。
若假设LT的分布仍为极值I型，则与α对应的保证率为92.1％，也即LK取92.1％的分位值。
以此为标准，则住宅的活荷载标准值就偏低较多。
鉴于当时
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