第二章荷载与作用

第二章 荷载与作用

1．作用于高层房屋的荷载有哪两种？在地震区与非地震区分别是由哪些荷载起控制作用？

答：作用于高层房屋的荷载有两种：竖向荷载与水平荷载，竖向荷载包括结构自重和楼（屋）盖上的均布荷载，水平荷载包括风荷载和地震作用。

在多层房屋中，往往以竖向荷载为主，但也要考虑水平荷载的影响，特别是地震作用的影响。随着房屋高度的增加，水平荷载产生的内力越来越大，会直接影响结构设计的合理性、经济性，成为控制荷载。因此在非地震区，风荷载和竖向荷载的组合将起控制作用，而在地震区，则往往是地震作用与竖向荷载组合起控制作用。

2．什么是风荷载？

答：风受到地面上各种建筑物的阻碍和影响，风速会改变，并在建筑物表面上形成压力或吸力，这种风力的作用称为风荷载。

3．什么是基本风压值0w 、风载体型系数s μ、风压高度变化系数z μ、风振系数z β

答：（1）基本风压值0w

基本风压值0w 系以当地比较空旷平坦地面上离地10m 高统计所得的重现期为50年一遇10min 平均最大风速0v （m/s ）为标准，按0w =2

0v /1600确定的风压值。它应根据现行《荷载规范》中“全国基本风压分布图”采用，但不得小于0.3 kN/㎡。

（2）风载体型系数s μ

风载体型系数s μ是指实际风压与基本风压的比值。它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。

（3）风压高度变化系数z μ

风压高度变化系数z μ，应根据地面粗糙度类别按《荷载规范》确定。

（4）风振系数z β

风对建筑结构的作用是不规则的，通常把风作用的平均值看成稳定风压（即平均风压），实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在平均侧移附近振动。对于高度较大、刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，使振幅加大，在设计中必须考虑。目前采用加大风载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数z β。

4．什么是地震波？分为哪两类？

答：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所积蓄的变形能突然释放，它以波的形式从震源向四周传播，这种波就称为地震波。地震波按其在地壳传播的位置不同，可将其分为体波和面波。

5．什么是地震的震级？根据震级可将地震划分为哪几级？

答：地震的震级是衡量一次地震释放能量大小的等级，震级M 可用公式表达如下： A M log = （2-1）

式中A 即是上述标准地震记录仪在距震中100km 处记录到的最大振幅。例如，在距震中100km 处标准地震记录仪记录到的最大振幅A =100mm=100000μm ，则510log log 5

===A M ，即这次地震为5级。

震级差一级，能量就要差32倍之多。根据震级可将地震划分为：微震（2级以下，人一般感觉不到，

只有仪器才能记录到），有感地震（2～4级），破坏性地震（5级以上），强烈地震（7级以上）。

6．什么是地震烈度？

答：地震烈度是指地震时在一定地点振动的强烈程度。对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同地点的影响程度是不一样的。

7．什么是基本烈度？建筑抗震设防类别分为哪几类？抗震设防标准的依据是什么？

答：基本烈度：一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时期内，在一般场地条件下可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。

根据建筑使用功能的重要性，现行《抗震规范》将甲类、乙类、丙类、丁类建筑。

抗震设防标准的依据是设防烈度。《抗震规范》附录A给出了我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组。在一般情况下可采用基本烈度。

8．抗震设计总思路是什么？什么是“三水准”的抗震设防目标与二阶段设计法？

答：抗震设计总思路是：在建筑物使用寿命期间，对不同频度和强度的地震，建筑物应具有不同的抵抗力。即对一般较小的地震，由于其发生的可能性较大，因此要求防止结构破坏，这在技术上、经济上是可以做到的；强烈地震发生的可能性较小，而且如果遭遇到强烈地震，要求做到结构不损坏，在经济上不合理，因此允许结构破坏，但在任何情况下，不应导致建筑物倒塌。

《抗震规范》结合我国目前的经济能力，提出了“三水准”的抗震设防目标：

第一水准：当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震（简称“小震”）影响时，建筑一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用。

第二水准：当遭受到本地区设防烈度影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理或不修理仍能继续使用。

第三水准：当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震（简称“大震”）时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

在进行建筑结构抗震设计时，原则上应满足三水准抗震设防目标的要求，在具体做法上，为简化计算，《抗震规范》采用二阶段设计法，即：

第一阶段设计：按小震作用效应和其他荷载效应的一定组合验算结构构件的承载能力以及构件的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求。

第二阶段设计：在大震作用下验算结构薄弱层（部位）的弹塑性变形，以满足第三水准的抗震设防目标的要求。

《抗震规范》以一定的抗震构造措施保证结构满足第二水准抗震设防目标的要求。

上述“三水准，二阶段”的抗震设防目标可概括为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

9．什么是地震作用？地震作用与一般静载荷有何不同？我国和其他许多国家的抗震设计规范都采用什么理论来确定地震作用？

答：地震所释放出来的能量，以地震波的形式向四周扩散，地震波到达地面后引起地面运动，使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动。在振动过程中，作用在结构上的惯性力就是地震作用。因此，地震作用可以理解为一种能反映地震影响的等效作用。

地震作用与一般静载荷不同，它不仅取决于地震烈度大小，而且与建筑物的动力特性（结构的自振周期、阻尼）有密切关系，而一般静荷载与结构的动力特性无关，可以独立地确定。例如，屋面的雪载只与当地的气候条件有关；楼面的使用荷载只取决于房间的用途等等。因此，确定地震作用比确定一般静荷载要复杂得多。