鋼結構荷載怎么算（恒載與活載的區(qū)別）

鋼結構荷載的計算是結構工程中的關鍵步驟，它涉及到恒載與活載的區(qū)分。恒載指的是結構在使用過程中始終存在的荷載，如自重和設備重量等。而變動載荷則包括因使用過程中變化產(chǎn)生的荷載，例如人員活動荷載和設備運行荷載等。在具體應用中，這些荷載的大小和分布需按照相關規(guī)范進行精確計算。鋼結構的自重分析也需要綜合考慮多種因素，并采用合適的計算方法以確保受力情況的準確性。

一、鋼結構荷載的分類及計算方法

（一）永久荷載（恒載）

自重計算
- 對于鋼結構的自重計算，不同構件的自重可以通過公式“自重荷載 = 單位長度的截面面積×構件長度×材料密度”來計算。這里單位長度的截面面積是指構件在單位長度上的橫截面面積，材料密度是指構件所使用的材料的密度。例如，對于重鋼結構，自重計算公式為 $G = \gamma A$ ，其中 $G$ 為結構自重， $\gamma$ 為材料單位體積重量， $A$ 為結構體積。
- 鋼結構屋面的自重通常可通過材料的單位重量與結構的尺寸計算得出，公式為“自重 = 材料的單位重量×屋面面積”，鋼板的單位重量為 $7850kg/m3$ ，可從材料手冊中查得。
恒載取值
- 在建筑鋼結構設計時，輕質隔墻或位置有可能靈活自由布置的隔墻，統(tǒng)一按恒荷載考慮。對于不同的建筑結構部位，恒載的取值需要根據(jù)實際的建筑做法、隔墻自重等來確定。例如在一些特殊的建筑部位，如地下一層頂板，施工到±0時，由于施工單位往往工程備料統(tǒng)統(tǒng)堆放在地下一層頂板上，此時要考慮這部分材料堆放產(chǎn)生的恒載，活荷載取值為8 - 10kN/㎡。同時要注意的是，當±0的活荷載取值為8 - 10kN/㎡時，其他樓層如果堆放大批施工備料時，隔墻的施工一般還未完成，相應的荷載取值會有所不同。

（二）可變荷載（活載）

基本計算
- 活載是指建筑物使用過程中產(chǎn)生的臨時荷載，可通過公式“活載 = 活載系數(shù)×單位面積活載”計算。對于重鋼結構，活載計算公式為 $Q = qA$ ，其中 $Q$ 為活載荷載， $q$ 為單位面積活載荷載， $A$ 為結構面積。
活載取值
- 在建筑鋼結構設計時，不同功能的建筑區(qū)域活載取值不同。例如人或物有可能更集中更密集的樓面，像健身房、看臺、舞廳、商店、旅客等候室、展覽廳、消防疏散樓梯等，活荷載取值需要根據(jù)實際情況確定。而對于一些有特殊設備的地方，如通風設備機房、電梯機房和高壓變壓室，不僅有設備荷載，還有設備基礎的荷載，活荷載取值也要特殊考慮。
- 在網(wǎng)架鋼結構中，可變荷載有屋面荷載、雪載、風載和積灰荷載等。對于儲料倉而言，這些可變荷載在不同情況下有不同的取值和考慮因素。例如積灰荷載在建筑和冶金業(yè)中是一定要考慮的一種荷載，大約是 $0.5kN/m2$ 或者 $1.0kN/m2$ ，雪荷載在有雪的寒冷區(qū)域是必須要考慮的，并且要考慮到屋面均勻分布、不均勻分布和半均勻分布的狀況，同時雪荷載通常需要和積灰荷載一起考慮，屋面荷載中偏大的荷載也應當和積灰荷載放在一起考慮。

（三）風荷載

計算公式
- 風載計算公式為 $F = 0.5\rho V2C_d$ ，其中 $\rho$ 為空氣密度， $V$ 為風速， $C_d$ 為風阻力系數(shù)。
風荷載取值與影響因素
- 風荷載的取值需要考慮建筑物所在地區(qū)的基本風壓、建筑物的高度、體型系數(shù)等因素。不同地區(qū)的基本風壓不同，可根據(jù)當?shù)氐慕ㄖ?guī)范取值。建筑物的高度越高，風荷載越大；體型系數(shù)與建筑物的外形有關，不同的外形會導致不同的風荷載作用效果。

（四）地震荷載

計算中的相關概念
- 在鋼結構荷載計算公式中，地震荷載 $Q_e$ 有其對應的地震荷載安全系數(shù) $\gamma_e$ ，荷載計算為“荷載= $Q_k×\gamma_k+Q_d×\gamma_d+Q_e×\gamma_e+Q_s×\gamma_s$ ”（其中 $Q_k$ 為永久荷載， $\gamma_k$ 為永久荷載的安全系數(shù)； $Q_d$ 為可變荷載， $\gamma_d$ 為可變荷載的安全系數(shù)； $Q_s$ 為風荷載， $\gamma_s$ 為風荷載的安全系數(shù)），但具體的地震荷載計算涉及到地震作用計算方法，如底部剪力法、振型分解反應譜法等，較為復雜，需要根據(jù)建筑的結構形式、場地類別、抗震設防烈度等多方面因素確定。
抗震設計要求與取值
- 在進行鋼結構抗震設計時，要根據(jù)建筑所在地區(qū)的抗震設防烈度來確定地震作用的取值。例如，在高烈度地震區(qū)，地震荷載對結構設計的影響更為顯著，需要更嚴格的抗震設計措施，包括結構的抗震構造措施和地震作用計算等方面。同時，鋼結構的材料特性（如鋼材的延性等）在抗震設計中也起到重要作用，鋼材良好的韌性和塑性使其在承受地震荷載時有較好的性能表現(xiàn)。

二、荷載組合與分項系數(shù)

荷載組合
- 當不止一種荷載類型作用在結構上時，就會產(chǎn)生荷載組合。建筑規(guī)范通常為每種載荷類型指定各種載荷組合以及載荷系數(shù)（權重），以確保結構在不同的預期載荷情況下的安全性。例如在設計樓梯時，靜荷載系數(shù)可能是結構重量的1.2倍，活荷載系數(shù)可能是預期活荷載的1.6倍，這兩個因子載荷組合（添加）以確定樓梯所需的強度。
分項系數(shù)
- 永久荷載的分項系數(shù)當其效應對結構不利時，對由可變荷載效應控制的組合應取1.2；由永久荷載效應控制的組合應取1.35?？勺兒奢d分項系數(shù)一般情況應取1.4，但對于標準值大于4kN/㎡的工業(yè)房屋樓面結構的活荷載，應取1.3。