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)。

对临时性活荷载L_r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L_rs，并作为荷载统计的基础。对L_r也采用与持久性活荷载相同的概率模型(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L_r和L_rs的统计参数，分别求出50年最大荷载值L_iT和L_rT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L_T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中的L_k系指GBJ 9—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,L_k=1.5kN／m²，它相当于L_T的均值μ_Lt加1.5倍的标准差σ_LT，其中1.5系数指保证率系数a₀若假设L_T的分布仍为极值I型，则与a对应的保证率为92.1％，也即L_K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。鉴于当时调查时的住宅荷载还是偏高的实际情况，因此原规范仍保持以往的取值。但考虑到工程界普遍的意见，认为对于建设工程量比较大的住宅和办公楼来说，其荷载标准值与国外相比显然偏低，又鉴于民用建筑的楼面活荷载今后的变化趋势也难以预测，这次修订，决定将楼面活荷载的最小值规定为2.0kN／m²。

关于其他类别的荷载，由于缺乏系统的统计资料，仍按以往的设计经验，并参考1986年颁布的《居住和公共建筑的使用和占用荷载》ISO 2103而加以确定。

表4.1.1

对藏书库和档案库，根据70年代初期的调查，其荷载一般办3.5kN／m²左右，个别超过4kN／m²，而最重的可达5.5kN／m² (按书架高2.3m，净距0.6m，放7层精装书籍估计)。GBJ9—87修订时参照IS02103的规定采用为5kN／m²，现又给出按书架每米高度不少于2.5kN／m²的补充规定，并对于采用密集柜的无过道书库规定荷载标准值为12kN／m²。

停车库及车道的活荷载仅考虑由小轿车、吉普车、小型旅行车(载人少于9人)的车轮局部荷载以及其他必要的维修设备荷载。在IS0 2103中，停车库活荷载标准值取2.5kN／m²。按荷载最不利布置核算其等效均布荷载后，表明该荷载值只适用于板跨不小于6m的双向板或无梁楼盖。对国内目前常用的单向板楼盖，当板跨不小于2m时，应取4.0kN／m²比较合适。当结构情况不符合上述条件时，可直接按车轮布部荷载计算楼板内力，局部荷载取4.5kN，分布在0.2m×0.2m的局部面积上。该局部荷载也可作为验算结构局部效应的依据(如抗冲切等)。对其他车的车库和车道，应按车辆最大轮压作为局部荷载确定。对于20～30t的消防车，可按最大轮压为60kN，作用在0.6m×0.2m的局部面积上的条件确定；但是对于消防车不经常通行的车道，也即除消防站以外的车道，其荷载的频遇值和准永久值系数可适当降低。

这次修订，对不同类别的楼面均布活荷载，除个别项目有调整外，大部分的标准值仍保持原有水平。对民用建筑楼面可根据在楼面上活动的人和设施的不同状况，不防将其标准值分成七个档次：

对于在表4.1.1中没有列出的项目可对照上述类别选用，但当有特别重的设备时应另行考虑。

作为办公楼的荷载还应考虑会议室、档案室和资料室等的不同要求，一般应在2.0～2.5kN／m²范围内采用。

对于洗衣房、通风机房以及非固定隔墙的楼面均布活荷载，均系参照国内设计经验和国外规范的有关内容酌情增添的。其中非固定隔墙的荷载应按活荷载考虑，可采用每延米长度的墙重(kN／m)的1／3作为楼面活荷载的附加值(kN／m²)，该附加值建议不小于1.0kN／m²，但对于楼面活荷载大于4.0kN／m²的情况，不小于0.5kN／m²。

走廊、门厅和楼梯的活荷载标准值一般应按表4.1.1中的规定或按相连通房屋的活荷载标准值采用，但对有可能出现密集人流的情况，活荷载标准值不应低于3.5KN/m²。

4.1.2

作用在楼面上的活荷载，不可能以标准值的大小同时布满在所有的楼面上，因此在设计梁、墙、柱和基础时，还要考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况，也即在确定梁、墙、柱和基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数后。

折减系数的确定实际上是比较复杂的，采用简化的概率统计模型来解决这个问题还不够成熟。目前除美国规范是按结构部位的影响面积来考虑外，其他国家均按传统方法，通过从属面积来虑荷载折减系数。在ISO 2103中，建议按下述不同情况对荷载标准值乘以折减系数λ。

当计算梁时：
1 对住宅、办公楼等房屋或其房间：

          (4.1.2一1)

2 对公共建筑或其房间：

          (4.1.2一2)

式中

：所计算梁的从属面积，指向梁两侧各延伸1/2梁间距范围内的实际楼面面积。
当计算多层房屋的柱、墙和基础时：
 

1 对住宅、办公楼等房屋：

          (4.1.2一3)

2 对公共建筑

          (4.1.2一4)

式中

：所计算截面以上的楼层数，。
 

对本规范表4.1.1中第1（1）项的各类建筑物，在设计其楼面梁时，可按式（4.1.2-1）考虑；第1(2)～7项的各类建筑物，可按式（4.1.2-2）考虑。为了设计方便，而又不明显影响经济效果，本条文的规定作了一些合理的简化。在设计柱、墙和基础时，对第1（1）建筑类别采用的折减系数改用 对第1(2)～8项的建筑类别，直接按楼面梁的折减系数，而不另考虑按楼层的折减。这与ISO 2103相比略为保守，但与以往的设计经验比较接近。

停车库及车道的楼面活荷载是根据荷载最不利布置下的等效均布荷载确定，因此本条文给出的折减系数，实际上也是根据次梁、主梁或柱上的等效均布荷载与楼面等效均布荷载的比值确定。