低层轻钢骨架住宅设计——工程计算II（14）
五 、基本设计标准
（一）、结构安全和完整性
建筑物，以及它所有的部件都应该安全的抵抗设计数据所指定的荷载组合导致的结构行为和荷载影响。应该把结构部件、系统和连接设计成连续的荷载路径，并且能够通过结构来侧向和垂直转移设计荷载，最终到达地面。应该把建筑物设计成结构系统的任何一个部件或要素的局部失效都不应该突如其来的直接和灾难性的伤害到主结构。
注：对于结构设计的基本目标来说，结构安全和完整性的基本标准是与生俱来的。安全要求设计荷载导致的压力不超过结构构件和连接的能力，以抵抗带有合理的安全富裕所导致的应力。通常，安全意味着较低的失效概率。尽管可以把安全的概念放在解析公式里，并合并成不同的设计格式（即ASD或LRFD），但要作为“目标”来为设计制定出可以接受的安全水平还只是想象中的事情，那是要大量的依赖于解释过往的成功或不成功设计和施工习惯。在住宅设计方面，结构安全在很大程度上还是工程科学和规范开发的处女地。结构完整性是比安全更需要关注的领域，并且结构完整性还牵涉到所执行的设计习惯所想要得到的安全水平和将极端荷载（超出设计意图）造成的后果适当的减低到最小程度。因此，为了达到全面的结构完整性，提供带有想要的安全水平的连续荷载路径的“常识”概念就是极为重要的。它暗示着在结构系统里没有“不牢固的连接”存在这样一个不切实际地和谐设计的目标。它也为力的平衡提供了类似的基本原理。结构完整性也暗示失效不应该让损坏扩大，而是应该与失效原因的性质成比例。这种设计概念就是大家知道的冗余。通常都是把典型的轻骨架住宅考虑为非常高的多余结构，并且通常不去做专门的冗余评估。
（二）、结构适用性
相对于建筑物想要的用途，居住和功能来说，结构部件和系统应该提供足够的刚度，以限制其它可能超出标准期望值的挠度、侧向漂浮、变形和振动。作为选择，可以由业主指定或特殊设计的适用性标准来取代“标准期望值”。
注：对于安全来说，结构适用性是次要的标准，并且可以理想的考虑为十分独立的设计目的。从来就很少把它作为必要的设计考虑。在正常使用条件或“工况荷载”下，对于可以接收的建筑物系统和部件的功能，通常是打算提供结构适用性。
为安全目的而指定的设计荷载是不必要供适用性的规定使用。然而，为方便起见，通常是用和安全目的同样的设计荷载来评估适用性限制（即挠度限制）。在这样的情况下，评估就是“校核”，在工况荷载条件下提供合理的功能。
（三）、耐久性
基本的设计标准是基于假定指定的材料、建筑物设计、安装和维护，这将在建筑物想要的寿命期间之内，导致足够的结构安全和适用性。
注：耐久性是重要的设计标准，并且可以考虑为随时间而定的结构安全和完整性。耐久性的规定是直接涉及到结构期望的寿命、它的原始成本和它的运行和维护成本。耐久性不能容易的分析、试验或预测，并且它非常的依赖于所选择的材料、建筑详图（即保护悬挑、挡雨板等）和场地特有的气候或地面条件（即来自海洋方向的盐雾、土壤硫酸盐等等）。结构设计应该考虑这些因素在建筑物的长期结构完整性方面的影响。在大多数建筑规范里，都颁布了一些涉及耐久性的习惯或标准，通常都反应了过往的经验。
（四）、结构评估方法
结构评估方法应该使用在下面“分析”部分里描述的分析方法，测试要符合下面“试验”部分，传统的施工习惯要符合下面“传统的施工习惯”部分或这些方法的组合。
⒈ 分析
应该采用合理的分析方法，包括但不局限于附录B里的这些方法，或按照当地建筑规范的要求来评估建筑物的系统和要素的结构抵抗。设计分析应该采用根据本章第二节或当地建筑物规范确定的设计荷载和荷载组合。
⒉ 试验
出于结构评估或设计验证的目的，应该根据经过验证的试验方法，通过试验来评估要素或组件的结构抵抗。试验样本和荷载条件应该符合所经历的实际最终用途。应该进行足够数量的试验，以涵盖期待的材料和组件特性的范围，要充分的证明结构特性的可变性和范围，要和想要的试验数据应用范围相称。对于允许应力设计（ASD）而言，允许设计值应该建立在试验数据的基础上，并在与经过验证的材料设计规范、标准和可以接受的设计习惯取得合理的一致时，合并为安全系数。对于荷载和抵抗系数设计（LRFD）或强度设计而言，应该在试验数据的基础上，在与经过验证的材料设计规范和标准取得合理的一致时，建立设计值和抵抗系数。
注：通常，经过验证的材料设计规范都收录有标准处理的有关的材料试验数据，在设计程序的开发中，伴随着采用简单模型（即简单支撑的梁或柱子要素）的独立结构要素的分析。在本书里，这些规范和标准所是把确定的材料设计值合并成安全系数（ASD），抵抗系数（LRFD）和其它必要的材料特性调整系数。然而，涉及到结构组件或系统所要考虑的设计资料经常缺乏，或可能不代表特殊的最终用途条件以及所设计的特殊系统的实际结构能力（强度）和刚度。尽管这部分只提供了一般性的指导，但作为设计验证方法，特别是当现行实践、规范、标准或制造商数据可能无法提供有效、准确或完全基于设计的数据时，它还是打算引起对传统的“验证试验”习惯的重视。
⒊ 传统的施工习惯
根据当地建筑规范，应该把住宅建造说明性的施工规定考虑为可以接受的设计方法。在超出了这样的规定的范围限制的地方，应该根据上面的分析或试验部分来评估整个建筑物或某些受到影响的部分。
注：在住宅建筑设计时，都是例行公事的采用经过规范核准的说明性的（预先设计好的或认为符合的）施工方案。然而，设计师必须要校核，使用的条件不得超过应用范围限制。
第一节 荷载组合
一 、概要
采用的设计方法基于允许应力设计（ASD）或荷载和抵抗系数（强度）设计（LRFD），设计荷载组合就应该符合表8-1。应该根据第三节 静荷载（D）到第八节地震荷载（E）来确定表8-1的荷载组合里使用的单独荷载。对于住宅建筑物的设计来说，通常采用的荷载组合都规定在表8-2里。
注：这部分和表8-1的荷载组合都是打算供住宅建筑物设计使用的，采用的材料设计规范列在附录B里，包括，但是不局限于木材、混凝土、钢材和砌块等设计规范。ASD荷载组合的组合荷载配比在某种意义上已经和LRFD格式里荷载的配比取得一致。与现有的采用ASD格式的规范和设计规范里采用的配比相比较，这个配比将导致更加现实的应用ASD荷载组合。因此，某些ASD荷载组合的计算荷载会相当小。1.6风荷载系数是相当新的，部分原因是它基于采用阵风风速，这要好过在美国老的设计风速图里发现的最大风速英里风速值。
注：
① 对于本书里没有提及的荷载组合（洪水荷载、雨水荷载等），请参考ASCE 7-98或赵阳等人编著，重庆大学出版社2001年出版的《荷载与结构设计方法》。
二、负荷减低
除了在第四节活荷载（L）里允许的活荷载之外，表8-1的荷载组合不允许采用负荷减低来解决多个
瞬间荷载。
注：因为已经把多个瞬间荷载的足够配比包括在表8-1和8-2的ASD和LRFD荷载组合里面了，所以
在本书里不接受针对多个瞬间荷载施加的额外的减少（即采用0.75荷载减少系数）。
三 、允许应力增加
除了当证明特殊的材料或结构系统对荷载的时间响应是有道理的时候，否则对于风和地震荷载条件来说，表8-1的荷载组合不允许再增加应用允许材料应力值。
注：在本书里，对于风和地震荷载来说，不允许再增加应用三分之一的允许应力，因为在表8-1和表8-2里已经考虑了过去的习惯，有着足够的ASD荷载组合的配比。
第三节静荷载（D）
正如在表8-3a和b里显示的一样，静荷载应该是基于建筑物里实际所用的材料或普通所用的材料和建筑物的估计重量和密度。
注：为方便起见，给设计师提供了各种各样的建筑材料静荷载值。这些值都是基于典型的习惯，定义在各种各样的原始资料里，例如《住宅结构设计指南》（Residential Structural Design Guide2000 Edition）和ASCE 7-98。设计师应该采用代表实际建筑的静荷载值。
第四节活荷载（L）
一 、概要
活荷载应该基于表8-4里提供的数值。
注：表8-4的活荷载代表着典型的习惯，但是可能违反了有关的地方建筑规范要求。实际上，对于没有高出参考水准面之上1219mm（即在倒塌事件里的最小的危险）的露台和阳台来说，露台和阳台值允许采用1915N/m2荷载。与在活荷载的分配上不充分想必，大多数露台和阳台故障都是由不适当的详图和连接到住宅结构的设计导致的。
二、集中荷载
应该把集中荷载施加到与应用场合一致的小的表面面积上，并且应该直接在所考虑的要素或组件位置上产生最大可能的荷载影响。不需要同时施加集中活荷载和均布活荷载。
三、最小阁楼荷载
根据本节的“多层”活荷载规定，当与其它的活荷载一道考虑时，按照第二节的荷载组合要求，应该允许减少没有储藏的阁楼活荷载。除了设计阁楼楼层构件的目的之外，没有储藏的阁楼活荷载不应该包括在第二节的荷载组合里。打算作为居住的阁楼应该采用楼层要求的活荷载来设计。
注：当考虑其它的屋顶和楼层活荷载的组合影响时，通常不包括阁楼活荷载。与合理的荷载的配比一致，在确定第二把手节的荷载组合的活荷载成分时，本书要求考虑带有储藏的阁楼活荷载。
四、活荷载减少
（一）附属楼层区域
每个限定的楼层都可以根据下面的公式，允许采用减少的均布楼层活荷载来设计给定楼层上支撑大于18.58m2附属楼层区域的结构构件：
式中
AT——楼层表面的附属区域，单位为m2，由结构构件支撑着；
L0——从表8-4里查到的楼层活荷载。
注：在表8-4里的楼层均布活荷载值是基于18.58m2的楼层面积。当所考虑的楼层面积大于18.58m2时，可能要在整个面积上减少大的均布活荷载。活荷载减少公式就是专门为住宅居住做的特殊调整。在现有建筑规范和标准里使用的公式是基于商业建筑的。
注：
① 把“没有储藏”的阁楼考虑为没有足够的通道或空地的阁楼空间，当作为储西藏域使用时，就必须要拥有足够的通道或空地。对于没有储藏的阁楼来说，考虑到在建造、维护和相关的活动期间的安全功能，479N/m2最小阁楼活荷载只是打算用来设计阁楼构件（即天花托梁）。
② 把一部分阁楼区域考虑为易出入的储西藏域。
③ 对于没有高出参考水准面之上1219mm的露台和阳台来说，露台荷载应该允许把露台看作是内部楼层区域（即1915N/m2）。