Berechnung der Stahlkonstruktionslast ist die Grundlage für sicheres, langlebiges und kosteneffizientes Gebäudedesign. Egal, ob Sie ein Lagerhaus, eine Fabrik oder eine vorgefertigte PEB-Struktur entwerfen: Wenn Sie wissen, wie Sie Lasten berechnen und kombinieren, gewährleisten Sie strukturelle Stabilität und die Einhaltung globaler Standards.
Dieser Leitfaden erläutert alle wichtigen Aspekte der Lastgestaltung – einschließlich Arten von Lasten (tot, lebendig, Wind, Schnee, Kran und seismisch), Prinzipien der Lastkombination, Und praktische Designanalyse Methoden mit modernen Tools wie STAADPRO und Tekla. Es umfasst auch gemeinsame Herausforderungen in der Lastabschätzung und Softwaregenauigkeit, zusammen mit Lösungen für die Praxis von zertifizierten Herstellern angewendet.
Als Profi Hersteller von Stahlkonstruktionen und PEBSteelPRO PEB integriert Konstruktion, Fertigung und Qualitätssicherung für sichere und optimierte Strukturen. Lesen Sie weiter und erfahren Sie, wie eine korrekte Lastanalyse komplexe Konstruktionsdaten in zuverlässige, fabrikfertige Gebäudelösungen umwandelt.
Belastungsarten in Stahlkonstruktionen
Bei der Konstruktion von Stahlkonstruktionen Die Lastberechnung ist der entscheidende Schritt Das bestimmt die Sicherheit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit eines Gebäudes. Verschiedene Arten von Lasten haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Struktur. Daher ist das Verständnis ihres Verhaltens für eine präzise PEB-Konstruktion von entscheidender Bedeutung.
Bei SteelPRO PEBwenden unsere Ingenieure diese Belastungsprinzipien bei der Konstruktion von Industrielager, Fabriken und modulare Gebäude in mehr als 30 Ländern.
Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die häufigsten Lastarten im Stahlbau, mit typische Entwurfsparameter und globale Codereferenzen (GB50009, ASCE 7, Eurocode 3) um sichere und effiziente Berechnungen zu unterstützen.
| Lasttyp | Typischer Wertebereich (KN/m²) | Allgemeine Anwendung |
| Eigenlast | 0,10–0,20 | Dach + strukturelles Eigengewicht |
| Nutzlast | 0,30–0,50 | Dach- oder Bodenfläche |
| Windlast | ≥0,30 | Industrie- und Hochhaus-PEBs |
| Schneelast | 0,20–1,00 | Kalte oder Bergregionen |
| Kranlast | Variable | Schwerlast-Industriewerkstätten |
1. Eigenlast
Die Eigenlast umfasst das statische Gewicht des starren Rahmens sowie das Gewicht von Komponenten wie Dachpaneel, Pfetten, Dämmwatte und anderen. Nachfolgend sind einige typische Eigenlastwerte aufgeführt:
- Pfette + Dachplatte (0,5mm Dicke): 0,10 KN/m²
- Pfette + Dachplatte (0,5 mm Dicke) + Dachunterspannplatte (0,5 mm Dicke): 0,15 KN/m²
- Pfette + Sandwichplatte: 0,15 KN/m²
Die genaue Eigenlastberechnung muss auf die jeweiligen Gegebenheiten abgestimmt sein. Bei der Installation zahlreicher Abhängevorrichtungen auf dem Dach darf das Gewicht der Träger, die diese Vorrichtungen verbinden und tragen, nicht außer Acht gelassen werden und muss in die Eigenlastberechnung des Daches einbezogen werden.
2. Verkehrslast und Dachhängelast
Dachnutzlast: Bei der Verwendung eines Leichtdachs aus gewelltem Stahlblech sollte der Standardwert der vertikalen Nutzlast des Dachs 0,5 kN/m² betragen (Hinweis: Wenn der starre Rahmen oder die Pfette nur eine Variable hat und die tragende Fläche 60 m² überschreitet, kann die Nutzlast für den Stahlrahmen 0,3 kN/m² betragen).
Dachhängelast: Die Dachlast kann, einschließlich Sprinkler, Rohre, Lampen usw., in die Nutzlast des Dachs einbezogen werden.
Häufig verwendete Lastwerte für Dachaufhängungen können wie folgt bezeichnet werden:
- Gipskartondecke 0,15 KN/m2
- Klimakanal 0,05 KN/m2
- Beleuchtung 0,05 KN/m2
- Sprinkler 0,15 kN/m2
Da das Dachsystem aus Leichtstahlkonstruktionen sehr leicht ist, ist es bei der Verwendung von Konstruktionssoftware wie STS (die keine Berücksichtigung von Aufhängungslasten erlaubt) sinnvoller, die Kernlast der Dachaufhängung in die Nutzlast einzubeziehen. Wird die Dachaufhängungslast in der Eigenlast berücksichtigt, ist die Konstruktion bei Kombination aus Eigenlast und Windlast unsicher.
3. Schneelast
Bei der Betrachtung der Schneelast ist zu beachten:
- Es ist notwendig, μr zu berücksichtigen – den Schneeverteilungskoeffizienten auf dem Dach gemäß Code 50009-2001. Der Grundschneedruck multipliziert mit dem Schneeakkumulationskoeffizienten ergibt den Standardwert der Schneelast.
- Bei der Bemessung der tragenden Bauteile der Gebäudekonstruktion und des Daches kann die Verteilung der Schneeansammlung nach folgenden Vorgaben berücksichtigt werden:
- Dachplatten und Pfetten werden entsprechend der ungünstigsten Situation einer ungleichmäßigen Schneeverteilung eingesetzt;
- Dachstühle und Bogenschalen können entsprechend der gleichmäßigen Verteilung der Schneeansammlung über die gesamte Spannweite, der ungleichmäßigen Verteilung der Schneeansammlung bzw. der gleichmäßigen Verteilung der Schneeansammlung über eine halbe Spannweite angepasst werden.
- Rahmen und Stützen können entsprechend der gleichmäßigen Verteilung der Schneeansammlung über die gesamte Spannweite angepasst werden.
4. Windlast
Der Windlastformkoeffizient des Portalrahmens kann gemäß dem „Building Structure Load Code“ (GB50009-2001) oder dem „Technical Code for Lightweight Steel Structure of Portal Frame“ (CECS102:2002) ermittelt werden. Bitte beachten Sie Folgendes:
- Der Basiswinddruck sollte entsprechend dem 50-jährigen Winddruck gemäß Anhang D.4 des Lastcodes übernommen werden, darf jedoch nicht weniger als 0,3 kN/m2 betragen.
- Nicht alle Portalrahmen können gemäß CECS verwendet werden. Der Portalcode gilt nur für: Dachneigung α ≤ 10, durchschnittliche Dachhöhe ≤ 18 m, Verhältnis von Haushöhe zu -breite ≤ 1 und Traufhöhe ≤ die horizontale Mindestgröße des Hauses;
- Wenn der Säulenfuß gelenkig ist und das l/h des Rahmens kleiner als 2,3 ist und der Säulenfuß starr verbunden ist und das l/h kleiner als 3,0 ist, ist es sicherer, den in GB50009 angegebenen Windlastkörperformkoeffizienten für die Rahmenkonstruktion zu verwenden, während die Verwendung des Werts von GB50009 in anderen Fällen zu einer unsicheren Konstruktion führt;
- In jedem Fall sollte die algebraische Summe der Wandformkoeffizienten auf beiden Seiten des horizontalen Rahmens nicht kleiner als 1,2 sein.
5. Kranlast
Die vertikale Last von Brücken- (Balken-) oder Hängekranen ist entsprechend der ungünstigen Lage des Krans zu berücksichtigen; die horizontale Last kann bei Handkranen und Elektrohebezeugen vernachlässigt werden.
6. Erdbebenlast
Bei hoher seismischer Verstärkungsintensität, großer Gebäudespannweite und -höhe oder bei vielen schwankenden Stützen in der Breite kann die horizontale Erdbebenwirkung gemäß dem „Building Seismic Design Code“ unter der Kombination aus starrem Rahmen und Erdbeben links und rechts überprüft werden. Bei der Berechnung kann das Dämpfungsverhältnis mit 0,05 angenommen werden.
4. Sonstige Belastungen
7. Sonstige Belastungen
Zusätzlich zu den oben genannten allgemeinen Belastungen können auf Stahlkonstruktionen auch einige besondere Belastungen einwirken.
Thermische Belastungen: Durch Temperaturschwankungen bedingte Ausdehnung und Kontraktion von Materialien können zu Spannungen in der Struktur führen. Die Auswirkungen thermischer Belastungen können durch den Einbau von Dehnungsfugen oder flexiblen Verbindungselementen gemildert werden.
Explosionslast: Die durch die Explosion erzeugte Aufprallkraft wird üblicherweise bei der Konstruktion von Hochsicherheitsgebäuden verwendet.
Baulast: Während des Bauprozesses entstehende temporäre Belastungen, wie etwa Baugeräte, Materialstapelung usw.
Schwingungsbelastung: Belastung durch mechanische Geräte, Verkehr oder andere externe Vibrationsquellen.
Korrosionsbelastung: Verschlechterung der Materialleistung durch Umweltkorrosion, was indirekt zu einer Erhöhung der strukturellen Belastung führt.
Bei der Stahlkonstruktionsplanung ist die Lastanalyse ein wichtiger Schritt, um die Sicherheit und Stabilität des Gebäudes zu gewährleisten. Ob Eigenlast, Nutzlast, Umweltlast oder andere Sonderlasten – wir bieten Ihnen umfassende Analyse- und Konstruktionslösungen. Bei Fragen zur Lastanalyse oder Konstruktion kontaktieren Sie uns gerne. Wir sind für Sie da!
Stahlkonstruktion Lastkombination
Warum brauchen wir eine Lastkombination?
Im realen Stahlbau sind Gebäude oft mehrere Lasteffekte wirken gleichzeitig. Die Konstruktion unter einer einzigen Lastbedingung kann das wahre Verhalten während des Betriebs nicht widerspiegeln.
Bei SteelPRO PEB, unser Ingenieurteam führt Lastkombinationssimulationen mit STAADPRO und Tekla, genaue Modellierung der Interaktion von Eigenlasten, Nutzlasten, Windlasten und Erdbebenlasten, um beides zu optimieren Sicherheit und Materialeffizienz.
Dieser praktische Ansatz stellt sicher, dass jeder PEB-Strukturdesign trifft nicht nur GB50009, ASCE 7 und Eurocode 3 Standards, sondern erreicht auch Kosteneffizienz durch verfeinerte Kombinationsverhältnisse und Sicherheitsfaktoren.
Häufige Lastkombinationen
- Eigenlast + Nutzlast: Dies ist die häufigste Lastkombination, die verwendet wird, um die statische und dynamische Last der Struktur unter normalen Nutzungsbedingungen zu berücksichtigen.
- Windlast + Schneelast: Wird häufig bei Hochhäusern oder Freiluftanlagen verwendet, wobei die Überlagerung von Wind- und Schneelast berücksichtigt wird.
- Erdbebenlast + Eigenlast: Berücksichtigen Sie in erdbebengefährdeten Gebieten die Stabilität der Struktur unter Erdbebeneinwirkung und die kombinierte Wirkung der konstanten Last.
Durch integrierte Analyse wertet das System von SteelPRO PEB automatisch mehrere Lastfälle um die strukturelle Leistung vorherzusagen und die wirtschaftlichste und sicherste Konfiguration – ein entscheidender Faktor bei Lagerhallen mit großer Spannweite und industriellen PEB-Projekten.
Die Auslegung von Lastkombinationen muss den lokalen Bauvorschriften (wie ASCE, europäischen Normen usw.) entsprechen. Diese Vorschriften haben spezifische Anforderungen an Lastkombinationen basierend auf regionalen Besonderheiten formuliert, um eine sichere und wirtschaftliche Konstruktion zu gewährleisten. Die Einhaltung der Vorschriften kann nicht nur die Sicherheit der Struktur verbessern, sondern auch Überdimensionierungen vermeiden und Kosten sparen.
Benötigen Sie professionelle Hilfe bei Ihrer Lastkombination oder Strukturplanung?
Kontaktieren Sie unsere zertifizierten Ingenieure für eine kostenlose Beratung oder fordern Sie ein Muster an PEB-Lastkombinationsbericht basierend auf den Parametern Ihres Projekts.
Lastanalyse und Bemessung von Stahlkonstruktionen
Finite-Elemente-Analyse (FEA)
Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ist eine Kernwerkzeug im Design-Workflow von SteelPRO PEB, wodurch unsere Ingenieure die reale Spannungsverteilung unter kombinierten Lasten simulieren und visualisieren können – einschließlich Eigen-, Nutz-, Wind- und Erdbebenkräften. Mit STAADPRO, Tekla und ETABS, erstellen wir präzise Modelle, die Spannungspunkte frühzeitig erkennen und so dazu beitragen, Materialverschwendung zu reduzieren und die Sicherheits-Kosten-Verhältnis jedes Stahlbauprojekts.
Balken- und Säulenkonstruktion
Balken und Säulen bilden die strukturelles Rückgrat jedes Stahlgebäudes. Bei SteelPRO PEB werden diese Komponenten mit Fertigungspräzision im Auge. Unsere Strukturmodelle werden direkt umgewandelt in fertigungsfertige Zeichnungen für CNC-Schneiden und Roboterschweißen in unserem ISO-zertifizierten Werk. Dadurch wird sichergestellt, dass jedes tragende Element genau die berechnete Leistung erbringt und Fehler zwischen Entwurf und Konstruktion vor Ort minimiert werden.
Die Last wird von den Balken auf die Stützen übertragen:
- Die Funktion von Balken besteht darin, Lasten (z. B. das Gewicht des Bodens, von Personen oder Möbeln) zu tragen und diese dann auf Stützen abzuleiten. Diese leiten die Lasten anschließend auf das Fundament weiter. Achten Sie bei der Konstruktion auf eine gleichmäßige Lastübertragung, um strukturelle Ungleichgewichte zu vermeiden.
Auswahl der Balken- und Stützengröße:
- Die Größe von Balken und Stützen sollte entsprechend der Belastungsgröße bestimmt werden. Ist die Größe zu klein, bietet sie möglicherweise keine ausreichende Unterstützung, während eine zu große Größe zu Materialverschwendung führt. Ingenieure müssen die richtige Größe basierend auf der Belastung und den Vorschriften wählen.
Beispielsweise muss ein Fabrikträger schwerere Geräte tragen und muss daher größer sein oder aus stärkerem Stahl bestehen, während ein Träger für Wohnhäuser kleiner sein kann.
Fundamentdesign
Das Fundament muss Lasten effizient übertragen und ausgleichen mit der Bodentragfähigkeit. Das Ingenieurteam von SteelPRO PEB führt Boden- und Strukturinteraktionsbewertungen durch, um gleichmäßige Setzung und Haltbarkeit zu gewährleisten. Bei komplexen Bodenverhältnissen integrieren wir Pfahl- oder Plattengründungen innerhalb des Designmodells und stellt sicher, dass das gesamte System – von Stahlrahmen zum Fundament – funktioniert als eine zusammenhängende Einheit.
Lastübertragung auf den Boden:
- Das Fundament muss die Last gleichmäßig auf den Boden verteilen können. Berücksichtigen Sie bei der Planung die Tragfähigkeit des Bodens und stellen Sie sicher, dass das Fundament das Gewicht der gesamten Struktur tragen kann.
Ungleichmäßiges Setzen verhindern:
- Wenn verschiedene Teile des Fundaments unterschiedlich schnell absinken, kann dies zum Kippen oder sogar zum Einsturz des Hauses führen. Um dies zu verhindern, berücksichtigen Ingenieure bei der Planung des Fundaments die Bodenverhältnisse und die Lastverteilung. In Gebieten mit weichem Boden können beispielsweise Pfahlgründungen eingesetzt werden, um die Last auf tiefere, stabilere Bodenschichten zu übertragen.
Durch Finite-Elemente-Analyse, die richtige Balken- und Säulenkonstruktion und eine solide Fundamentkonstruktion können Ingenieure sicherstellen, dass Stahlkonstruktionen in einer Vielzahl von Situationen sicher und zuverlässig sind.
Jedes Design geliefert von SteelPRO PEB durchläuft einen vollständigen internen Überprüfungszyklus – von FEA-Simulation Zu Fertigungsüberprüfung, wodurch sichergestellt wird, dass jeder Lastpfad sicher, herstellbar und für globale Baustandards optimiert ist. SteelPRO PEB-Brücken sind nach ISO und CE zertifiziert Konstruktionsdesign und industrielle Produktion, liefert effiziente, langlebige und werkseitig gesicherte Stahlkonstruktionen weltweit.
Herausforderungen der Lastberechnung für Stahlkonstruktionen
Unsicherheit der Lastabschätzung
Nutz- und Umweltlasten wie Wind, Schnee und seismische Effekte schwanken in realen Projekten stark, was eine genaue Vorhersage schwierig macht.
Um dieses Problem zu lösen, Die Ingenieure von SteelPRO PEB wenden variable Lastsimulationen und probabilistische Sicherheitsfaktoren an, wodurch sichergestellt wird, dass jede Struktur auch unter den unvorhersehbarsten Bedingungen zuverlässig bleibt.
Unsere Designmethodik ist ausgerichtet auf GB50009, ASCE 7 und Eurocode 3, wodurch ein einheitlicher Standard für globale Projekte bereitgestellt wird.
Komplexität der Lastkombinationen
In komplexen Projekten mehrere Lastkombinationen – tote, lebendige, Wind-, Schnee- und sogar seismische – können sich überlappen und gegenseitig verstärken.
Die integrierte Designplattform von SteelPRO PEB nutzt STAADPRO Lastkombinationsmatrizen Hunderte möglicher Interaktionsfälle zu testen und dabei automatisch die Worst-Case-Szenario für sicheres und wirtschaftliches Design.
Softwarebeschränkungen
Obwohl Software die Präzision fördert, menschliches Fachwissen und Datengenauigkeit bleiben entscheidendDer Engineering-Workflow von SteelPRO PEB umfasst dreistufige Validierung – Überprüfung der Designeingaben, Simulationsvergleich und Fertigungsüberprüfung – um Berechnungsfehler zu vermeiden und die Datenintegrität während des gesamten Projektlebenszyklus zu gewährleisten.
Wie haben wir diese Schwierigkeiten überwunden?
Als professioneller Stahlkonstruktionslieferant sind wir uns der Herausforderungen bei der Lastberechnung bewusst.
Bei SteelPRO PEBkombinieren wir fortschrittliche Simulationssoftware, jahrzehntelange Designkompetenz und ISO-zertifizierte Fertigung, um Lastberechnungen zu liefern, die sowohl genau als auch baubar sind.
Mit über Über 1.000 abgeschlossene Projekte weltweit und 24 Produktionslinien Produktion von bis zu 120.000 Tonnen jährlichUnser integrierter Ansatz stellt sicher, dass jede Berechnung direkt auf die tatsächliche Leistung eingeht.
Jede Struktur wird einer mehrstufigen Überprüfung unterzogen – von der Modellsimulation bis zur Überprüfung vor Ort – um sicherzustellen maximale Sicherheit, minimaler Abfall und nachweisbare Zuverlässigkeit.
Darüber hinaus überprüft das Team die Daten mehrmals, um sicherzustellen, dass jeder Schritt korrekt ist, und bietet den Kunden letztendlich sichere und wirtschaftliche Lösungen für Stahlkonstruktionen.
Was ist der Unterschied zwischen Eigenlast und Nutzlast?
Die Eigenlast bezeichnet das permanente Gewicht der Struktur selbst, einschließlich Balken, Stützen und Bodenplatten, das konstant bleibt. Die Nutzlast hingegen stellt das variable Gewicht dar, das sich während der Nutzung ändern kann, wie z. B. das Gewicht von Personen, Möbeln und Geräten. Einfacher ausgedrückt ist die Eigenlast das „feste Gewicht“, während die Nutzlast das „veränderliche Gewicht“ bezeichnet.
Wie wirkt sich die Windlast auf Hochhäuser mit Stahlkonstruktion aus?
Die Auswirkungen der Windlast auf Hochhäuser spiegeln sich hauptsächlich in horizontalen Kräften wider. Starke Winde erzeugen Druck oder Sog auf der Gebäudeoberfläche, was zu Erschütterungen oder sogar Verformungen der Struktur führen kann. Daher müssen Windlasten bei der Konstruktion von Stahlhochhäusern besonders berücksichtigt werden, um die Stabilität und den Komfort des Gebäudes bei starkem Wind zu gewährleisten.
Wie berechnet man seismische Belastungen auf Stahlkonstruktionen?
Bei der Berechnung seismischer Belastungen müssen das seismische Gebiet, das Gebäudegewicht und die Tragwerksplanung berücksichtigt werden. Die üblicherweise verwendete Formel lautet: Seismische Belastung = Gebäudegewicht × seismische Beschleunigung × Tragwerkskoeffizient. Die spezifische Berechnung muss den lokalen Erdbebenspezifikationen entsprechen, um die Sicherheit des Bauwerks im Erdbebenfall zu gewährleisten.
