恒荷载分项系数及荷载效应组合
标准值、设计值、特征值以及荷载效应组合
关于标准值、设计值、特征值(后面有荷载效应组合)2007-08-25 21:48一、原因与钢、混凝土、砌体等材料相比，土属于大变形材料，当荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐加在，很难界定出下一个真正的“极限值”，而根据现有的理论及经验的承载力计算公式，可以得出不同的值。
因此，地基极限承载力的确定，实际上没有一个通用的界定标准，也没有一个适用于一切土类的计算公式，主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整，考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。
它不仅与土质、土层埋藏顺序有关，而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地下水位的升降、地区经验的差别等等有关，不能作为土的工程特性指标。
另一方面，建筑物的正常使用应满足其功能要求，常常是承载力还有潜力可挖，而变形已达到可超过正常使用的限值，也就是变表控制了承载力。
因此，根据传统习惯，地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下，使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力，即允诺承载力，其安全系数已包括在内。
无论对于天然地基或桩基础的设计，原则均是如此。
随着《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）施行，要求抗力计算按承载能力极限状态，采用相应于极限值的“标准值”，并将过去的总安全系数一分为二，由荷载分项系数和抗力分项系数分担，这给传统上根据经验积累、采用允许值的地基设计带来了困扰。
《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）以承力的允许值作为标准值，以深宽修正后的承载力值作为设计值，引起的问题是，抗力的设计值大于标准值，与《建筑可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）规定不符，因此本次规范进行了修订。
二、对策《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）鉴于地基设计的特殊性，将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”，并加强了正常使用极限状态的研究。
而《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）也完善了正常使用极限状态的表达式，认可了地基设计中承载力计算可采用正常使用极限状态荷载效应标准组合。
用sap2000 v9进行荷载效应组合
用sap2000 v9进行荷载效应组合
以1榀桁架为例进行内力组合
作用在每个节点上的恒荷载G1=100kN
作用在每个节点上的活荷载q1=100kN
作用在每个节点上的活荷载q2=50kN
进行组合
由永久荷载效应控制的组合zu1=1.35恒荷载G1+ 1.4×0.7 活荷载q1+1.4×0.7 活荷载q2 由可变荷载效应控制的组合zu2=1.2恒荷载G1+ 1.4活荷载q1 + 1.4×0.7 活荷载q2 1 定义荷载工况
2 定义荷载自重乘数，恒荷载与活荷载均统一定义为0（因为汇集荷载时已经考虑了自重作用）
3 分别施加荷载G1 q1 q2至桁架节点
4 定义分析工况
这里的比例系数即为荷载规范里的可变荷载的分项系数，活荷载取分项系数取1.4，恒荷载的分项系数分为1.2和1.35两种，先定义为1，在进行荷载效应组合时再进行调整
恒荷载比例系数取1
活荷载比例系数取为1.4，注意：进行荷载效应标准值计算时，比例系数应定义为1.0！
5 进行荷载效应组合
由永久荷载效应控制的组合zu1=1.35恒荷载G1+ 1.4×0.7 活荷载q1+1.4×0.7 活荷载q2 进行荷载效应组合时，比例系数应为荷载规范里可变荷载的组合值系数，取为0.7，恒荷载
的分项系数1.35也在这里定义
由可变荷载效应控制的组合zu2=1.2恒荷载G1+ 1.4活荷载q1 + 1.4×0.7 活荷载q2
6 运行
根据工况和组合名称显示计算结果
将计算结果导出至excel表格。
荷载组合详解
荷载组合详解荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合” 、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么？分别用在什么情况下？1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。
两者中的分项系数取值不同，这是新规范不同老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。
在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。
2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50 ％左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是：对于裂缝控制等级为 2 级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
还有就是荷载分项系数的取值问题新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取1.35 什么时候取 1.2？1.2 恒＋1.4 活1.35 恒＋0.7*1.4 活抗浮验算时取0.9砌体抗浮取0.81.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4QG/Q>2.8所以当恒载与活载的比值大于 2.8 时,取1.35G+0.7*1.4Q否则,取1.2G+1.4Q对一般结构来说,1.楼板可取 1.2G+1.4Q2.屋面楼板可取1.35G+0.7*1.4Q3.梁柱(有墙)可取1.35G+0.7*1.4Q4.梁柱(无墙)可取1.2G+1.4Q5.基础可取1.35G+0.7*1.4Q荷载效应组合及设计要求1．什么是荷载效应？什么是荷载效应组合？一般用途的高层建筑结构承受哪些何载？答：所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。
荷载效应组合
2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
作用(或荷载)与作用(或荷载)效应组合
表4.3.1-1 各级公路桥涵的汽车荷载等级
三级公路公路 — II级
注： 本表编号1中 ， 当钢桥采用钢桥面板时 ， 永久作用效应分 项系数取1. 1； 当采用混凝土桥面板时 ， 取1.2。
表4. 1.6 永久作用效应的分项系数
混凝土和圬工结构重力（包括附加重力）
对结构的承载能力 有利时
对结构的承载能力 不利时
混凝土和圬工结 构
钢结构重力（包括结构附加重力）
混凝土的收缩及徐变作用
关于公式（4. 1.6- 1） 、（4. 1.6-2） 中的作用效应组合系数ψc， 在多数情况下 ， 桥涵结构上往往同时作用多个 荷载 ， 但是本规范确定的恒载分项系数、汽车荷载分 项系数以及赖以建立这些系数的可靠度指标 ， 是在只 有恒载和汽车荷载作用的最基本组合下确定的 ， 当结 构上作用着多于上述荷载时 ， 综合荷载效应最大值的 统计规律也发生相应的变化 ， 从而影响了结构可靠度 指标和恒载、汽车荷载分项系数的取值 。 因此 ， 在保 持可靠度指标、恒载和汽车荷载分项系数不变的情况 下 ， 对多个可变荷载参与效应组合时 ， 引入其值小于 1.0的荷载效应组合系数ψc对荷载标准值效应作等值折 减 。组合系数γc是针对可变荷载效应的不同比值 ， 通过 优化方法确定的 ， 它随参与组合的可变荷载的增加而 减小 ， 本规范给出的ψc值是经优化计算后适当提高的 数值。
汽车荷载在公路工程结构中通常被视为主导的可变作 用 ， 在设计表达式中与永久作用一样单独列出。在桥梁设计中 ， 汽车荷载分项系数按不同的作用效应 组合采用 。 当某个可变作用对结构或结构构件确实起 到主导影响（在同类效应中其值超过汽车效应） ， 则 其分项系数宜采用该作用效应组合的汽车荷载分项系 数 。对于专为承受某作用而设置的结构或装置 ， 如钢 桥的风构 ， 设计时风荷载可被视为主导作用 ， 其分项 系数取与汽车荷载同值 。但当风荷载参与与其他荷载 组合时 ， 以往将该组合作为“ 附加组合 ”考虑 ， 同时， 风荷载计入瞬时脉动风压的影响 ， 比原规范有较大增 加 ， 其分项系数只能取1. 1。
结构设计组合系数规范规定与设计使用表
结构设计组合系数规范规定与设计使用表前言实际工作中广大设计人员往往忽略了结构设计组合系数的规定，认为软件已经考虑了规范规定，而不知其中的特殊规定，在设计相关结构时没能很好调整软件的组合系数，存在一定的安全隐患，本人详细查阅了有关规范并整理如下：第一章《建筑结构荷载规范》GB 50009― 2001中有关规定3.2.3 对于基本组合，荷载效应组合的设计值S 应从下列组合值中取最不利值确定：1)由可变荷载效应控制的组合:n S=γGSGk+γQ1SQ1k+∑γQiyciSQiki=2式中γG―永久荷载的分项系数，应按第3.2.5 条采用；γQi―第i 个可变荷载的分项系数，其中γQ1 为可变荷载Q1 的分项系数，应按第3.2.5 条采用；SGK―按永久荷载标准值Gk 计算的荷载效应值；SQik―按可变荷载标准值Qik 计算的荷载效应值,其中SQ1k 为诸可变荷载效应中起控制作用者；Ψci―可变荷载Qi 的组合值系数，应分别按各章的规定采用；n―参与组合的可变荷载数。
2)由永久荷载效应控制的组合：n S=γGSGk+∑γQiyciSQiki=1注:1 基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
2 当对SQ1k 无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为SQ1k，选其中最不利的荷载效应组合。
3 当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。
3.2.4 对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则，并应按下列组合值中取最不利值确定：1)由可变荷载效应控制的组合：S=γGSGk+γQ1SQ1knS=γGSGk+0.9∑γQiSQiki=12)由永久荷载效应控制的组合仍按公式(3.2.3-2)式采用。
3.2.5 基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：1 永久荷载的分项系数：1)当其效应对结构不利时―对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；―对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；2)当其效应对结构有利时―一般情况下应取1.0；―对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。
荷载的代表值与荷载组合方法
Q1 1Qk 0 ≤ 1 ≤1k
荷载频遇值系数
5.1 荷载的代表值
5.1.4 准永久值
1. 定义 – 在结构设计基准期内，经常出现且持续时间较长的可 变荷载值。
2. 确定方法
设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间Tq=ti 与整个设计基准期T之比等于0.4确定。即Tq /T=0.4
设计基准期为T 50 年 。
各荷载分时段长度分别为：G 50 年
L1 L2 10 年
w 1 年
按 JCSS 组合法和 Turkstra 组合法给出上述荷载的可能组合。
5.2 荷载效应组合方法
JCSS组合法
(1) 荷载的分段数: rG 1 rL1 rL2 5 rW 50
(2) 荷载效应分段数按小到大排序 : SG , SL1 , SL2 , SW SG , SL2 , SL1 , SW
S3
(t
)
max
t n1
Sn
(t
)
Sm2
S1
(t0
)
max
t[0,T ]
S2
(t)
max t 2
S3
(t
)
max
t n1
Sn
(t
)
Smn
S1(t0 ) S2 (t0 ) S3(t0 )
max
t[0,T ]
Sn
(t
)
5.2 荷载效应组合方法
Sm1
max t0,T
S1
t
max
t1
S2 t
max
S m4 SG 50 S L110 S L210 SW 50
YJK执行《建筑结构可靠性设计统一标准》分项系数说明-1932版本
YJK执行《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018分项系数说明YJK1.9.3.2版本在YJK1.9.3.1的基础上增加了执行《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018的功能。
针对即将在4月1日起开始实施的《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018，我们对其分项系数的要求进行了简单的梳理。
YJK软件中，在建模、上部结构计算、砌体设计、基础设计、施工图设计模块中均有涉及分项系数的设置问题，除了建模中荷载定义外，其他模块下对于新标准的要求可以自动便捷的实现。
一、YJK1.9.3.2版本中关于新标准的自动实现1.1 前处理中关于荷载分项系数的设置前处理计算参数中的“荷载组合”下的“组合系数”页中增加“执行《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018”的选项，程序默认勾选，勾选后程序自动按照新标准中的要求形成对应的分项系数与组合，且不再考虑永久荷载为主时的分项系数1.35。
恒载分项系数取1.3，活载分项系数取1.5，风荷载分项系数取1.5（按照活荷载考虑）。
由于规范中未提及刚重比计算时的要求，所以程序提供一个选项“刚重比按1.3恒+1.5活计算”由用户决定是否按照新规范调整，程序默认不勾选，即刚重比仍然按照1.2恒+1.4活来计算。
对于地震设计状况，新标准明确要求采用地震作用的地震组合，地震组合的效应设计值应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。
按照该规范，重力荷载分项系数的默认取值为1.2。
图1 前处理参数设置注意：在这里设置的可靠度新标准相关参数将可作为后续的基础设计、施工图设计等模块第一次执行时的默认值。
执行新标准后形成的对应组合分项系数的变化：（1）恒+活图2 普通恒活组合下的荷载分项系数变化（2）风荷载图3 考虑风荷载时对应分项系数的变化（3）地震荷载图4 地震作用组合下不修改重力荷载分项系数时的变化（新旧标准一致）图5 修改重力荷载分项系数后地震组合分项系数的变化（4）人防荷载图6 人防组合下恒载分项系数的变化（5）吊车、温度荷载吊车、温度荷载的分项系数取值同活荷载。
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Ψ1.0
长期效应组合
Ψ2j第j个可变作用的准永久值系数
汽车荷载（不计冲击力）
人群荷载
风荷载
温度梯度
其他作用
Sld= + Ψ2j
Ψ2j=0.4
Ψ2j=0.4
Ψ2j=0.75
Ψ2j=0.8
Ψ2j=1.0
砌体整体稳定性，倾覆，滑移，漂浮
S= (1.2SG2K+1.4SQ1K+ )≤0.8 SG1K
有利0
组合值系数
ΨCi
频遇值系数
Ψfi
准永久系数
组合值系数
频遇值系数
准永久系数
Ψqi
组合值系数
频遇值系数
准永久系数
0.6
0.4
0
0.7
0.6
一区0.5
0.9
0.9
0.8
二区0.2
三区0
S= ·SGK+ ΨCi
（此栏为永久荷载控制）
1.2
/1.35
1.0
1.4/1.3
0
0.6
0.7
0.9
正常使用极限状态的范畴（裂缝，位移，挠度等）
S=SGK+ Ψqi
1.0
Ψqi为准永久值系数，查P10表4.1.1得出各不同荷载的系数。
0
一区0.5
0.8
二区0.2
三区0
公路桥涵正常使用极限状态设计
短期效应组合
Ψ1j第j个可变作用的频遇值系数
汽车荷载（不计冲击力）
人群荷载
风荷载
温度梯度
其他作用
Ssd= + Ψ1j
Ψ1j=0.7
Ψ1j=1.0
Ψ1j=0.75
SG1K起有利作用的永久荷载标准值的效应
SG2K起不利利作用的永久荷载标准值的效应
标准组合
S=SGK+SQ1K+ ΨCi
1.0
ΨCi为组合值系数，查P10表4.1.1得出各不同荷载的系数。
0.6
0.7
0.9
频遇组合
S=SGK+ΨfiSQ1K+ Ψqi
1.0
Ψfi为频遇值系数，查P10表4.1.1得出各不同荷载的系数。注意是：Ψfi
Ψqi=0.4
Ψqi=0.6
Ψqi=0.9
准永久组合
恒荷载分项系数
普通活荷载（决定作用）分项系数（标准值取值参P10表4.1.1）
风
雪
积灰
承载能力极限状态的范畴
基本组合
S= ·SGK+ ·SQ1K+ ΨCi
S= ·SGK+ ·SQ1K或者
S= ·SGK+0.9
（此栏为可变荷载控制）
不利1.2（或控制作用时取1.35）
有利1.0
不利1.4，但标准值大于4时取1.30