悬挂荷载导算

网上热点讨论和专家答疑 建筑结构.技术通讯 2007年5月

[编者按] 讨论源自《建筑结构》论坛（ /index.asp?boardid=4）、《同是土木人》QQ 群(6983479)近期的热点话题。文中黑体字是本刊特约专家朱炳寅、邱鹤年教授高工、黄吉锋副研究员和刘民易高工的评议。采编：李静。

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问：关于部分框支-剪力墙结构的底部加强层高度问题。 （1）《高规》第10.2.4条，底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。

（2）《混规》第11.1.5条和《抗规》第6.1.10条，部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上二层的高度及落地抗震墙总高度的1/8二者的较大值，且不大于15m ；其他结构的抗震墙，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部二层二者的较大值，且不大于15m 。

当结构底部框支3层，每层高 4.5m ，框支以上每层3.9m ，共16层（楼高=3×4.5+13×3.9=64.2m ）。底部加强部位应为多高，应执行哪条规范？

答：三本规范对框支-剪力墙结构底部加强部位高度问题的规定有不一致的地方。其中限制总高不大于15m 的要求，在房屋高度较高的高层建筑中，当框支层位置在层2及层2以上或者底部楼层层高较大时，不尽合理。建议对于较高的高层建筑，按《高规》的相关规定确定。详细分析可见我写的《建筑结构设计新规范应用图解手册》第142~143页。（朱） 问：高层结构中，框-剪结构、短肢剪力墙结构中的框架柱或短肢墙所承担的地震倾覆弯矩是每层均要满足规范要求？还是仅底层满足即可？对主立面有退台（退二次）的结构呢？

答：对符合抗震设计基本原则（均匀对称）的一般结构，底部满足即可，对复杂结构，建议底部加强区高度范围内应满足要求。 （朱） 问：《高规》规定只有质量和刚度明显不对称、不均匀的结构，才考虑双向地震作用。如何确定“明显不对称、不均匀”？

说法一（2005年7月18～20日在京举办了首次“PKPM 结构设计软件在应用中的问题解析”讲座）：在非偶然偏心作用下，结构位移比＞1.2，或在偶然偏心作用下，A 级高度建筑结构位移比＞1.4，B 级高度建筑结构位移比＞1.3，需要考虑双向地震作用。

说法二（黄吉锋著的《PKPM 新规范计算软件TAT 、SATWE 、PMSAP 应用指南》）：验算结构位移比时，总是要考虑偶然偏心【这是《高规》4.3.5条的要求，不要混淆】；验算结构构件设计时，分下列两种情况处理:1) 如果位移比超过1.2，则考虑双向地震，不考虑偶然偏心；2) 如果位移

比小于1.2，则不考虑双向地震，考虑偶然偏心。

说法三（黄小坤著的《<高层建筑混凝土结构技术规程>(JGJ3－2002)若干问题解说》）：一般而言，可根据楼层最大位移与平均位移之比值判断，若该值超过扭转位移比下限1.2较多(如A 级高度高层建筑大于1.4，B 级高度或复杂高层建筑等大于1.3)，则可认为扭转明显，需考虑双向地震作用下的扭转效应计算，此时，判断楼层内扭转位移比值时，可不考虑质量偶然偏心的影响。

说法一和说法三比较接近，而说法二和其他两种差别较大，要严格的多，哪一种说法是正确的？

答：《高规》3.3.1-2条没有给出判断质量与刚度分布明显不对称、不均匀结构的量化标准，属于总体的宏观判断。工程界普遍做法是参考《高规》4.3.5条对减少结构扭转影响的量化规定，来帮助判断。 （黄） 答：通过楼层位移比来判别结构对称性和均匀性是较为合理的量化手段，具体量值应根据工程经验结合工程具体情况确定，即工程重要或复杂时可适当从严，反之可适当放松。（朱） 问：悬挂荷载按恒载还是活载考虑？如何考虑不利布置？ 讨论：设计的医药轻钢厂房，屋面有空调管道、电缆桥架、给排水管道以及吊顶等一些悬挂荷载，其中空调管道所占的荷载比重较大。不知道如何处理这些悬挂荷载？钢结构设计手册以及轻型屋面钢屋架图集都是按照满布恒载考虑的，但实际却存在可能这样的不利情况：厂家有可能一跨全部预留，另一跨全部做悬挂。这样一来是否应该按活载输入并考虑不利布置呢？计算用的是STS ，如果把活荷不利布置的开关打开，计算结果相差是比较大的。配合的轻钢厂家用的是3d3s ，他们称3d3s 不考虑活载不利布置，不知道是否真的？ 讨论：我们给轻钢厂家提供的悬挂荷载是150kg/m 2，自己也感觉偏大，但是考虑方案阶段用于估算基础还是可以接受的。不知道计算钢架时如何处理空调管道荷载？一般取值多少？我的意见是根据一般情况将悬挂荷载按均布活荷载输入，考虑不利布置，局部悬挂较重时，在实际位置按活载单独输入集中力，这个集中力就不用考虑不利布置了，毕竟较重的悬挂管道将来移动的可能性是很小的。

此外，考虑活荷载不利布置时，如果活载里面包括雪荷载，那么雪荷载将一同参与不利布置，觉得有些偏于保守，出现半跨雪荷极值的可能应该是相当小的。觉得程序应该增加一种工况，将雪荷载拿出来，不参与不利布置，即便参与也应该考虑折减，但没有理论依据。

答：上述问题涉及工艺特殊情况，荷载数值应由相关工艺提供，对于是否考虑活荷载不利组合，这要看荷载不利组合出现的可能性的大小，换言之，有些荷载被定义为活荷载，其实它不十分活，如上面提到的吊挂荷载，一旦其安装结束，

其荷载基本不变，或者说其自重不变，所变化的可能就是其运行需要的那部分重量，如给排水管道里的水的重量等，这部分随运行而有可能变化的重量，才真正称为活荷载，对吊挂荷载中大量的无活动可能的荷载应加以区分，主要看真正活的部分所占的比例，若比例很小，则可不考虑活荷载的不利组合，同时工程经验应重视，多听听专业人员的意见，多了解工艺流程对结构设计大有好处。

雪荷载参与活荷载组合是没有疑义的，雪荷载对结构的影响与结构体系密切相关，半跨雪荷载、布袋效应等对轻型结构、非刚性屋面结构等的影响很大，不可大意。 （朱） 问：检修吊车荷载与工作平台检修活载组合（如2001年样题第201题），吊车竖向与水平荷载组合都没乘组合值系数，是不是当他们为一个活载来考虑的啊?

答：当为由可变荷载效应控制的组合时，第2个及以后的可变荷载才需要乘组合值系数，你说的检修荷载要看是不是同一组，如果都是为吊车检修的荷载，可认为是同一组。而“吊车竖向与水平荷载组合”，如果只有这两个荷载，则不用乘组合值系数，如果还有其他活荷载则应根据活荷载效应的大小，确定乘相应的组合值系数。 （朱） 20

问：SATWE 底层柱、墙、支撑最大组合内力文件（WDCNL*.OUT ）中输出的内力值为何不能直接用于基础设计？

答：（1）《地基规范》（GB50007－2002）3.0.4条指出：1）确定基础底面积、埋深、确定桩数及裂缝计算时，要采用正常使用极限状态下荷载效应的标准组合（该值在WDCNL*.OUT 文件中没有输出），而非承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。2）计算地基变形、筏板基础的偏心距e 时，要采用正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合（该值在WDCNL*.OUT 文件中没有输出），不应计入风荷载和地震作用。

（2）对于《抗震规范》4.2.1条所述的那些可不考虑地震作用的基础，设计可不考虑地震组合，故应采用“恒＋活”、“恒＋活＋风”组合。但如果在SATWE 计算中选择计算地震作用，WDCNL*.OUT 文件没有单独输出“恒＋活＋风”组合；对于“恒＋活”组合而言，WDCNL*.OUT 也只是输出由可变荷载效应控制的“1.2D+1.4L”基本组合，并未输出永久荷载效应控制下的“1.35D ＋0.98L”组合。通常情况下“1.35D ＋0.98L”组合起控制作用，只有当楼面活荷载比较大，即活载与恒载之比>2.8时，“1.2D ＋1.4L”组合才起控制作用。 （3）对于柱下联合基础和条形基础、筏形基础、桩筏基础和箱基等整体基础，采用最大组合内力做基础设计，其计算结果是不合理的，这是因为上部结构构件传递给基础的内力应该是同一工况下的，不可能同时达到最大值。

（4）对于柱下独立基础，其截面与配筋主要与轴力、弯矩有关。文件虽然输出了最大轴力、最大弯矩对应的工况，但

是这些工况对基础不见得是最不利的，有时候可能是轴力和弯矩都较大（不是最大）时的工况起控制作用。 （刘） 问：单桩单柱要布承台吗？

答：这个问题要涉及许多具体问题。如：桩是什么桩，大桩还是小桩？柱是什么柱，大柱还是小柱？我的体会是：当桩比柱截面大时，可不设承台，在桩顶完成柱、桩钢筋的互锚；当桩比柱截面小时，应设承台，在承台高度范围内完成柱、桩钢筋的互锚。同时应注意，单柱单桩下更应该设置拉梁，主要是出于柱底弯矩的传递和基础整体性的考虑。 （朱） 问：杨伟军主编的《2006年一二级注册结构工程师专业模拟试题》第138页：某住宅建筑为地下2层，地上26层的含有部分框支剪力墙的剪力墙结构，总高95.4m ，层1层高为5.4m ，其余各层层高为3.6m 。转换梁顶标高为5.400，剪力墙抗震等级为二级。试问剪力墙的约束边缘构件至少应做到下列何项楼面处为止？（A ）层2楼面，即5.400处；（B ）层3楼面，即9.00处；（C ）层4楼面，即12.600处；（D ）5层楼面，即16.200处

答：D 正确。根据《高规》10.2.4条:剪力墙底部加强部位可取框支层加上框支层以上两层的高度。又据7.2.15条：一、二级抗震设计的剪力墙的底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件。 （朱） 问：徐建主编的《一级注册结构工程师专业考试应试题解》（2005年版）第249页：某一双肢格构式柱中，连接两肢的交叉单角钢，两角钢中间有缀条联系，斜腹杆按轴心受压计算稳定性时，为何其计算长度取0.8系数?出自规范哪一条? 答：格构式双肢柱腹杆计算时，常假定为桁架结构，按《钢规》GB50007表5.3.1平面内计算长度取0.8l 。 （邱） 问：支座受压直腹杆，用十字形角钢组成，计算稳定性时，

λ=l 0/I ，其中l 0=0.9l ，是怎么回事？为何不是l x = l y =l ？(见《钢结构设计手册》第307页)

答：支座竖杆按《钢规》表5.3.1计算长度应取l ，中间竖杆则按斜平面计算，取0.9l 。 （邱）