鋼結(jié)構(gòu)1章第2節(jié)

第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法一、結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則1、目標(biāo)（1）技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用，確保質(zhì)量。（2）承受各種作用，滿足功能要求；

安全性:承受作用,保持穩(wěn)定,不倒塌;

適用性:工作性能良好,滿足使用要求;

耐久性:隨時間仍能滿足使用要求。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法2、作用（S）（1）使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)(內(nèi)力、變形、應(yīng)力、應(yīng)變等)各種原因的總稱,

直接作用:荷載間接作用:變形(溫度,沉降,地震等)

永久作用：可變作用：偶然作用：（2）荷載恒載(G)，活載(Q)，風(fēng)載(W);靜載,動載。（3）作用效應(yīng)(S):作用引起的內(nèi)力和變形：荷載效應(yīng)：S=CQ第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法3、抗力（R）（1）結(jié)構(gòu)承受作用的能力(承載能力、剛度等)，屬結(jié)構(gòu)特性參量；（2）與結(jié)構(gòu)形式、幾何參數(shù)、材料性能(強度、彈性模量)和計算模型有關(guān)。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法4、功能（1）設(shè)計基準(zhǔn)期（一般50年，也有100年和25年），（2）滿足功能要求：安全性(S<R)，適用性，耐久性。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法:

容許應(yīng)力設(shè)計法（TJ17-74）極限狀態(tài)設(shè)計法（GBJ17-88/GB50017-2003）

1、容許應(yīng)力設(shè)計法:

K—安全系數(shù)，鋼結(jié)構(gòu)取1.4~1.7

存在問題:1）“安全系數(shù)”含義不嚴(yán)謹(jǐn);2）無法區(qū)別荷載性質(zhì);3）不區(qū)別材料性能;4）無法區(qū)別結(jié)構(gòu)的重要性。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法2、極限狀態(tài)設(shè)計法:(1)極限狀態(tài)

1）滿足功能的臨界狀態(tài)S=R；

2）承載能力極限狀態(tài)—不發(fā)生破壞、倒塌、失穩(wěn)、傾覆；

構(gòu)件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為機動體系和結(jié)構(gòu)傾覆。

3）正常使用極限狀態(tài)—不發(fā)生過大變形、振動、裂縫。

影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，

影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括混凝土裂縫)。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法(2)隨機變量

作用、作用效應(yīng)和抗力隨機分布；

標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計值。(3)功能函數(shù)Z=R-S(隨機變量）

Z>0，或R>S，安全狀態(tài)；

Z<0，或R<S，失效狀態(tài)；

Z=0，或R=S，極限狀態(tài)一次二階矩（隨機變量的平均值、方差）第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法(4)可靠度指標(biāo)

可靠度—度量結(jié)構(gòu)可靠性的指標(biāo)；安全度—度量結(jié)構(gòu)安全性的指標(biāo)；可靠概率（Ps），失效概率（Pf）:Ps+Pf=1,

可靠度指標(biāo)的確定采用了校準(zhǔn)法

計算復(fù)雜。(5)結(jié)構(gòu)安全等級（建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50068）

結(jié)構(gòu)重要性分三級（一級、二級、三級）

一般工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全等級為二級,特殊另定。

結(jié)構(gòu)安全等級與可靠度指標(biāo)b和失效概率Pf的關(guān)系破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.7(1.08x10-4)3.2(6.87x10-4)2.7(3.47x10-3)脆性破壞4.2(1.34x10-5)3.7(1.08x10-4)3.2(6.87x10-4)第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法三、設(shè)計表達(dá)式1、統(tǒng)計變量：

標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計值，分項系數(shù)；

恒載SG=gGSGk；活載SQ=gQSQk；抗力R=Rk/gR2、荷載組合：

設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載的最不利組合，即考慮若干種荷載共同作用引起的荷載組合。

承載能力極限狀態(tài)：應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時尚應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合；

正常使用極限狀態(tài)：應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，對鋼與混凝土組合梁，尚應(yīng)考慮準(zhǔn)永久組合。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法3、由可變荷載效應(yīng)控制的組合表達(dá)式（承載能力極限狀態(tài))gG=永久(恒)荷載分項系數(shù)：一般情況下取1.2，當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時取1.0，對抗傾覆和滑移有利的可取0.9

；gQ1,gQi=可變荷載分項系數(shù)：一般情況下取取1.4，有時取1.3(樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于等于4kN/m2)

；gR=結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力分項系數(shù)：取1.087(Q235,Q345)~1.111(Q390)。yci=第i個可變荷載組合值系數(shù)：有風(fēng)荷載組合時取0.6，其它荷載組合系數(shù)取0.7、0.9、0.95、1.0(高聳建筑物（0.2）和特殊情況另定);go=結(jié)構(gòu)重要性指標(biāo)：go=1.1(一級);go=1.0(二級);

go=0.9(三級)。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法

4、由永久荷載效應(yīng)控制的組合：當(dāng)永久荷載的效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時取gG=1.35

5、框架、排架結(jié)構(gòu)由可變荷載效應(yīng)控制時

承載能力極限狀態(tài)的簡化應(yīng)力計算式：一般情況下y=0.90，當(dāng)只有一個可變荷載時，取y=1.0第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法6、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式有風(fēng)載參與組合時y=0.85；w為限制值（變形、剛度）一般表達(dá)式：簡化表達(dá)式：第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法注意：

1）計算構(gòu)件強度、連接強度以及構(gòu)件穩(wěn)定性時，應(yīng)采用荷載設(shè)計值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項系數(shù)）；

2）計算疲勞和變形時，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不考慮荷載分項系數(shù)）；

3）對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)：在計算強度和穩(wěn)定性時，動力荷載設(shè)計值應(yīng)乘以動力系數(shù)，在計算疲勞和變形時，動力荷載設(shè)計值不乘以動力系數(shù)。第一章緒論第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法四、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程1、結(jié)構(gòu)方案：結(jié)構(gòu)體系，材料，構(gòu)件布置；2、荷載計算：恒、活、風(fēng)、雪、吊車、地震等；3、荷載