4.3 荷载的有关系数
4.3.1 荷载分项系数是考虑荷载的不同变异影响、荷载的具体组合情况和不同荷载的效应比,以及与抗力有关的取值水平等因素,使得各类设计在不同情况下,结构的可靠度趋于相当水平的目标下确定的。基本组合的荷载分项系数取值,既符合现行国家相关标准的要求,也是经历了多年有色金属工程实践的检验,可靠且适用。
荷载分项系数的规定使得工程设计中结构的可靠度得到明确、有效地保证,与此同时,也恰如其分地控制了工程的经济、适用目标,规定意义重大,应严格执行。
有关永久荷载和可变荷载分项系数取值的分析研究,可参见现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的有关规定与说明。
条文中可变荷载分项系数的规定适用于操作荷载,对检修荷载也可据实酌情采用。
4.3.2 依据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008中附录A表A.1.9的规定,结合有色金属工程的具体情况,制订了可变荷载采用结构设计使用年限的调整系数,用来解决设计使用年限与设计基准期不同步的配合、协调问题。
设计使用年限是用来表明结构的用途和重要性的重要参数,影响设计使用年限长短的因素有多个,其中主要决定于荷载的取值和耐久性定位两点。对于设计使用年限较长者,采用荷载值必然要求会更高些,即调整系数大于1。相反,则会要求相对低一些,即调整系数小于1。对于耐久性定位问题,则通过结构设计中的材料选用、必要的防护和合理构造等措施予以满足。
有色金属工程项目中,部分小型矿山、冶炼及某些特定应急的工程项目,设计使用年限只需要在15年~30年之间,对此,工程设计使用年限及其可变荷载使用年限的调整系数应当妥善、慎重地加以研究、论证,并经项目合同或协议正式约定。可按本条规定对荷载予以适当地调整,并在设计文件中予以明确。
厂房主要生产作业区中,由于大多数楼、地面可变荷载,吊车荷载等都是配合生产工艺实际需求而定,其受时间长短的变化和与结构的耐久性之间均无明显联系。对此,可变荷载使用年限的调整可以不作考虑。
有色金属工程结构设计的风荷载、雪荷载等其他荷载,当采用结构设计使用年限的调整系数时,应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定。
4.3.3 工程结构设计荷载组合中可变荷载组合值系数、频遇值系数和准永久值系数应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009等的有关规定选取。当计算有色金属工业厂房结构不同的设计状况时,可变荷载组合值系数可参见表2选用。
表2 可变荷载组合值系数
根据设计状况和荷载类型,可变荷载组合值系数的选取需要注意以下方面:
(1)持久设计状况时,有色金属厂房结构中,楼、地面可变荷载(操作荷载)的荷载组合效应可按表2中给出组合值系数采用。通常对操作荷载组合值系数ψcl取0.80,不应小于0.70。对相关标准中已经给出的组合值系数(ψcw、ψco)应执行原规定。
(2)表2中ψcw为风荷载组合值系数、ψcl为操作荷载组合值系数、ψco为操作荷载以外的其他各类可变荷载的组合值系数。
(3)表2中ψco为可变荷载组合值系数,对屋面积灰荷载ψco取为0.90;对吊车荷载ψco取0.70;当吊车的工作级别为A8或硬钩吊钩时,ψco取0.95。
(4)短暂设计状况时,主要起控制作用的荷载为安装、检修或试验等荷载,其他相关的可变荷载组合值系数值应依据对工程有利的原则选用。
(5)偶然设计状况时,主要起控制作用的荷载为爆炸、火灾等事故荷载。偶然设计状况的偶然组合值系数选用应符合本规范第4.2节的有关规定。
(6)地震设计状况时,其中风荷载组合值系数ψcw对一般结构取0,对风荷载起控制作用的高层结构取0.20;其他可变荷载的组合值系数ψco应符合国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。
荷载的频遇值系数、准永久值系数选用应符合相关标准的有关规定。
4.3.4 有色金属工程各类楼、地面可变荷载的组合值系数、频遇值系数、准永久值系数,任何情况下分别不应小于0.70、0.70和0.60。
对于结构构件正常使用极限状态,根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定,应分别考虑荷载的短期效应组合,即荷载效应的标准组合,及荷载的长期效应组合,即荷载效应的准永久组合。
现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010对混凝土构件最大裂缝宽度验算作了具体的规定,要求以荷载准永久组合考虑长期作用影响的效应计算。有色金属工程结构构件裂缝验算应按准永久值系数不小于0.60取用。
4.3.5 在短暂设计状况下,计算结构及构件的承载能力或需要验算其变形时,在确保结构总体安全、适用的前提下,对有关荷载值的荷载分项系数予以适当降幅调整,这实际是在短暂设计状况下,依据工程的实际需要,将被验算构件的可靠度水准在既定短周期内予以适当降低。但是荷载分项系数不宜小于1.0,其调整幅度应根据工程的实际确定,也可参照相关标准的有关规定进行。
4.3.7 有关动力荷载作用下,相关荷载的采用规定见本规范第3.2.7条的条文说明。