基本介紹
- 中文名：荷載
- 解釋：使產生內力和變形的外力其它因素
- 常見的有：結構自重樓面活荷載屋面活荷載
- 作用方向：垂直載荷 水平載荷
簡介,分類方法,時間分類,結構分類,作用面大小分類,作用方向,荷載和作用區別,套用,工業建築,民用建築,屋面,車輛荷載,吊車荷載,風荷載,雪荷載,代表值,分項係數,設計值,組合,基本值,ansys,偶然荷載,其他,其他信息,機械工程中的荷載,
簡介
引起結構失去平衡或破壞外部作用主要有:直接施加在結構上的各種力,習慣上稱為荷載,例如結構自重(恆載),活荷載,積灰荷載,雪荷載,風荷載;另一類是間接作用,指在結構上引起外加變形和約束變形的其他作用,例如混凝土收縮,溫度變化,焊接變形,地基沉降等。
重視荷載的目的是為了適應建築結構設計的需要，以符合安全適用、經濟合理的要求。
荷載的設計使用範圍適用於各種工程的結構設計
其取用標準:GB50068荷載統計參數，設計基準期為50 年。
分類方法
荷載有不同的分類方法
時間分類
1 永久荷載（恆載），其值不隨時間變化；或者其變化與平均值相比可以忽略的荷載。例如結構自重、土壓力、預應力 基礎沉降，混凝土收縮，焊接變形等。恆載也稱永久荷載，是施加在工程結構上不變的（或其變化與平均值相比可以忽略不計的）荷載。如結構自重、外加永久性的承重、非承重結構構件和建築裝飾構件的重量、土壓力等。因為恆載在整個使用期內總是持續地施加在結構上，所以設計結構時，必須考慮它的長期效應。結構自重，一般根據結構的幾何尺寸和材料容重的標準值（也稱名義值）確定
房屋是由基礎、牆（柱）、梁、板這樣一些較重的結構構件組成。它們首先要承受自身重量，這就是恆載。除此之外，地面、屋面、頂棚、牆面上的抹灰層和門窗都是荷載。
2 可變荷載（活載荷），在設計基準期間內，其值隨時間變化，且變化值和平均值相比不可忽略的荷載。例如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載等。
活荷載也稱可變荷載，是施加在結構上的由人群、物料和交通工具引起的使用或占用荷載和自然產生的自然荷載。如工業建築樓面活荷載、民用建築樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷載、車輛荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載、裹冰荷載、波浪荷載等均是。
3 偶然荷載（特殊載荷或偶然作用），在設計基準期可能出現也可能不出現，一旦出現，其值很大且持續時間較短。例如爆炸力、撞擊力，颱風雪崩等。
註：自重是指材料自身重量產生的荷載（重力）。
結構分類
1.靜態作用不使結構或結構件產生加速度或產生加速度可以忽略不計. 例如住宅或辦公樓的樓面荷載等
2.動態作用使結構和結構件產生不可忽略的加速度.例如吊車設備振動；高空墜落物衝擊作用等.
作用面大小分類
1.均布面載荷建築物樓面上的均布載荷，例如鋪設的木地板，地磚，花崗石，大理石面層等重量引起的荷載.均勻面載荷Q值的計算，可用材料單位體積的重度y乘以面層材料的厚度d,得出增加的均勻布面載荷值，Q=y.d．
2.線荷載 建築物原有的樓面或層面上的各種面載荷傳到樑上或條形基礎上，可簡化為單位長度上的分布載荷、稱為線荷載
3.集中荷載 荷載的分布面積遠小於結構受荷時，為簡化計算，可近似地將荷載看成作用在一點上。例如次梁傳給主梁的荷載可近似地看成一個集中荷載，屋架傳給柱子的壓力、吊車的輪子對吊車梁的壓力都是集中荷載。
作用方向
1.垂直載荷 如結構自重，雪載荷等
2.水平載荷 如風載荷，水平地震作用等。
荷載和作用區別
由於直接作用或者間接作用於結構上，在結構內部產生內力（如軸力，彎矩，剪力，扭矩等）和變形（如轉角，裂縫），被稱作為“結構效應”，也就是我們說的作用。當作用為直接作用時，其效應也稱之為“荷載效應”，也即是所說的荷載。
套用
工業建築
工業建築樓面在生產使用和維修安裝期間，由設備、運輸工具、原材料、成品等物重以及操作人員的重量所產生的荷載。工業設備等重物通常為局部荷載或集中荷載，應按實際資料確定。但為了便於設計，一般可採用對結構構件引起相同效應的等效均布活荷載來代替。
民用建築
民用建築在使用期間，由人群、 物件、家具、 設備等產生的荷載。對於常見的住宅、辦公室、 旅館、醫院、學校、禮堂、影劇院、 體育館、展覽館、商店、車站大廳、候車室、書庫、浴室、陽台等民用建築的樓面均布活荷載值由國家荷載規範規定。
屋面
屋面在施工、使用和維修過程中，由人群、工具和適當的堆料所產生的荷載。對於多雨地區，屋面活荷載也包括可能的屋面積水所引起的積水荷載。
屋面積灰荷載 對於在生產中有大量排灰的廠房，為考慮屋蓋結構的安全而規定的屋面荷載。如鑄造車間、煉鋼車間、燒結車間、高爐、水泥廠等以及其鄰近的建築，均應考慮屋面積灰荷載。該荷載的標準值可按灰源性質、建築物與灰源的距離、屋面形狀和清灰制度等條件來規定。
車輛荷載
運載人群和貨物的車輛施加在房屋樓面、碼頭和橋樑上的活荷載。在多層工業廠房、倉庫和汽車庫的樓面上有時要求承受汽車、鏟車等荷載。公路橋樑要求承受汽車、平板掛車、履帶車和壓路機等荷載。鐵路橋樑要求承受列車的荷載。由於車輛的型號和等級不同，施加在結構上的荷載也不相同，設計時要考慮最有代表性和控制性的車輛荷載。如公路橋樑選用的是經常地、大量地出現的汽車排列成隊，作為計算荷載；將出現機率較少的履帶車和平板掛車作為驗算荷載。汽車和列車行駛在橋面上，使橋樑受到衝擊力，設計時車輛荷載應乘以動力係數。此外，還要考慮車輛制動時的制動力、車輛在曲線上行駛的離心力、列車行駛時的橫向搖擺力以及由車輛荷載引起的土的附加側壓力（見橋樑荷載）。
吊車荷載
吊車作業時對結構引起的豎向力和水平力。工業廠房為了在生產中吊運材料和成品，在安裝檢修時吊運設備，常設定各種吊車，如橋式吊車、懸掛吊車、懸臂吊車等。吊車豎向力為吊車的最大豎向輪壓，對橋式吊車而言，可由大車橋架重、小車自重、司機操作室重量和額定最大吊重確定。一般可按吊車產品目錄的規定取用。吊車水平力為吊車車輪制動時通過軌道傳遞的剎車力，對橋式吊車而言，大車制動時產生縱向水平力；小車制動時產生橫向水平力。吊車由於軌道不直、不平行、吊車橋架剛度不夠以及吊車輪安裝位置不正、不平行等原因，使吊車沿縱向行駛時呈蛇形運動，造成大車車輪對軌道的擠壓力，稱為卡軌力。吊車由於軌道接頭高差、工件翻身等所產生的豎向衝擊作用，一般可按吊車類別、結構構件類型和部位，以及吊車重量等因素採用不同的動力係數考慮。
風荷載
雪荷載
一般雪荷載為我國（除華南地區）張拉膜結構設計控制荷載之一，組合值為0.7、頻遇值為0.6、準永久值係數按雪荷載分區I、Ⅱ、Ⅲ分別對應為0.5、0.2、0.0.
基本雪壓一般參照規範或者當地氣象記錄資料。規範給出我國部分大中城市地區10年、50年、100年基本雪壓。一般結構取50年基本雪壓，景觀小品、臨時性建築、倉儲、不重要構築物等，可按10年、30年取值，或適當調整。
基本雪壓一般參照規範或者當地氣象記錄資料。規範給出我國部分大中城市地區10年、50年、100年基本雪壓。一般結構取50年基本雪壓，景觀小品、臨時性建築、倉儲、不重要構築物等，可按10年、30年取值，或適當調整。
代表值
建築結構設計時，對不同荷載應採用不同的代表值。
對永久荷載應採用標準值作為代表值。
對可變荷載應根據設計要求採用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為代表值。
對偶然荷載應按建築結構使用的特點確定其代表值。
分項係數
荷載分項係數是設計計算中反映荷載不確定性並與結構可靠度的分項係數。荷載分項係數可按下列規定採用：
1.永久荷載的分項係數
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。
當其效應對結構有利時，應取1.0，對傾覆、滑移或漂浮驗算，應取0.9。
2.可變荷載分項係數
一般情況應取1.4。但對於標準值大於4KN/㎡的工業房屋樓面結構的活荷載，應取1.3。
設計值
荷載代表值乘以荷載分項係數後的值，稱為荷載設計值。
組合
承載能力極限狀態設計或正常使用極限狀態按標準組合設計時，對可變荷載應按組合規定採用標準值或組合值作為代表值。
可變荷載組合值，應為可變荷載標準值乘以荷載組合值係數。
正常使用極限狀態按頻遇組合設計時，應採用頻遇值、準永久值作為可變荷 載的代表值；按準永久組合設計時，應採用準永久值作為可變荷載的代表值。
可變荷載頻遇值應取可變荷載標準值乘以荷載頻遇值係數。
可變荷載準永久值應取可變荷載標準值乘以荷載準永久值係數。
基本值
荷載標準值結構設計時採用的荷載基本代表值，也就是在荷載規範中所列的各項標準荷載。標準荷載在概念上一般是指結構或構件在正常使用條件下可能出現的最大荷載值，因此它應高於經常出現的荷載值。用統計的觀點，荷載的標準值是在所規定的設計基準期內，其超越機率小於某一規定值的荷載值，也稱特徵值，是工程設計可以接受的最大值。在某些情況下，一個荷載可以有上限和下限兩個標準值。當荷載減小對結構產生更危險的效應時，應取用較不利的下限值作為標準值；反之，當荷載增加使結構產生更危險的效應時，則取上限值作為標準值。又如各種活荷載，當有足夠的觀測資料時，則應按上述標準值的定義統計確定；當無足夠的觀測資料時，荷載的標準值可結合設計經驗，根據上述的概念協定確定。
ansys
在ansys中，載荷包括邊界條件和激勵。對應不同分析類型，載荷可分為以下幾種不同種類：結構分析中常見的載荷：力、壓力、重力、位移邊界條件等；熱分析中常見的載荷：溫度、熱流速率、對流邊界條件等；磁場分析中常見的載荷：磁勢，磁通量邊界條件等；電場分析中常見的載荷：電勢（電壓）、電流、電荷和電荷密度等；流場分析中常見的載荷：流速和壓力等。
偶然荷載
偶然荷載 指的是在結構的設計使用期內偶然出現（或不出現），其數值很大、持續時間很短的荷載，如爆炸力、地震力、船隻或漂浮物撞擊力等。
其他
1、建築結構設計中涉及的作用包括直接作用（荷載）和間接作用（如地基變形、混凝土收縮、焊接變形、溫度變化或地震等引起的作用）。本詞條僅對有關荷載作出說明。
2、建築結構設計中涉及的作用或荷載，除按本規範執行外，尚應符合現行的其他國家標準的規定。
3、其他特殊荷載須按規範原則進行調查論證後取用
其他信息
雪荷載 施加在建築屋面或其他結構外露面上的積雪重量。雪荷載值S由地面積雪重量即基本雪壓So乘以屋面積雪分布係數μr確定：
S=μrSo
中國規定的基本雪壓是一般空曠平坦地面按一定重現期統計而得的年最大積雪量（相當於該一定年限基準期最大積雪重量分布的某一分位值）。根據統計，年最大地面雪壓的統計分布也可按極值Ⅰ型考慮。中國積雪情況與世界上積雪嚴重的蘇聯、日本、北歐、加拿大等國家相比，雪量不大，積雪期也短，東北和新疆北部是中國兩個高雪壓地區。此外，長江中下游也是一個高雪壓地區，但積雪期極短。對中國南方大部地區，設計中不考慮屋面的積雪問題。嚴重的屋面積雪也會引起房屋倒塌事故。屋面積雪因受到屋面形式、朝向、風力以及建築物的室內採暖或生產熱量的散發等影響，一般與氣象站在野外平坦地面所測定的積雪有一定的差別。
裹冰荷載對於如輸電塔架、線路等結構往往是一種重要荷載。由於裹冰增大了桿件、纜索的截面，或封閉了某些格構的空隙，不但使結構或構件的重量增大，而且由於結構擋風面積增大，顯著地加大了風荷載，使結構受力更為不利。
波浪荷載 也稱波浪力，是波浪對港口碼頭和海洋平台等結構所產生的作用。按繞射理論進行分析，波浪對結構物的作用由四部分組成：水流粘滯性所引起的摩阻力（與水質點速度平方成正比）；不恆定水流的慣性或結構物在水流中作變速運動所產生的附加質量力（與波浪中水質點加速度成正比）；結構物的存在對入射波浪流動場的輻射作用所產生的壓力和結構物運動對入射波浪流動場的輻射作用所引起的壓力。包括上述全部作用影響的波浪力理論稱為繞射理論。在實際工作中，常用只考慮了結構受到波浪摩阻力和質量力影響的半經驗半理論的莫里森方程分析波浪力。
機械工程中的荷載
載荷是指零件或構件工作時所承受的外力。
載荷的分類：
根據載荷性質的不同，可分為靜載荷和變載荷兩類。
·不隨時間變化或變化較緩慢的載荷稱為靜載荷，如重力，鍋爐中的壓力，螺栓擰緊後受到的拉力；
·隨時間變化的栽荷稱為變載荷，如內燃機活塞桿受到的力，機器中的齒輪受到的力等。
在計算中，將載荷分為名義載荷和計算載荷。
·根據原動機額定功率(或阻力、阻力矩)計算出來的作用於機械零件上的載荷稱為名義載荷，一般用F表示力，用T表示力矩。
·考慮機械零件在工作時有衝擊、振動和由於各種因素引起的栽荷分布不均勻等．將名義載荷修正後用於零件計算的栽荷稱為計算載荷，以Fc，Tc表示。
計算載荷與名義載荷的關係為：Fc = KFTc = KT
式中，K為載荷係數，一般取K≥1。
計算載荷的確定：
工程機械傳動系零件的主要破壞形式是疲勞破壞。零件常在滿負荷情況下工作，所受衝擊載荷較大，故應以發動機傳來的最大靜力矩與附著條件決定的力矩中的較小值作為計算力矩。
實際上附著係數是一個在很大範圍內隨地面狀況變動不定的數值，因此主要從發動機傳來的力矩作計算，附著情況的計算僅必要時作校核用。
各部件力矩的計算可如下確定：
變速箱：Mj = Mf(或MT)
式中 Mj——計算力矩；
Mf——發動機的額定力矩；
MT——變矩器的輸出力矩。
主傳動：Mj = Mfib1ηb1(或MTib1ηb1)
式中 ηb1——變速箱一擋的傳動效率。
終傳動：Mj = 0.5Mfib1ηb1izcηzc
式中 ηzc——主傳動的傳動效率。
在確定了傳動比的分配和傳動圖以後，即可設計計算傳動系各部件，如齒輪、軸、軸承等。
載荷實例：
不同學科中的載荷實例如下所述。
- ①結構分析：位移、力、壓力、溫度(熱應力)和重力。
- ②熱分析：溫度、熱流速度、對流、內部熱生成、無限表面。
- ③磁場分析：磁勢、磁通量、磁場段、源流密度、無限表面。
- ④電場分析：電勢(電壓)、電流、電荷、電荷密度、無限表面。
- ⑤流體分析；速度、壓力。
