建筑結(jié)構(gòu)設計方法

1.荷載分類；2.荷載代表值；3.結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；4.結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)抗力；5.概率極限狀態(tài)設計法實用設計表達式。第2章建筑結(jié)構(gòu)設計方法本章主要內(nèi)容1.了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；2.理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；3.能確定永久荷載、可變荷載的代表值。

教學目標：重點1、荷載分類；荷載代表值；2、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)抗力。難點結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)抗力。2.1建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設計使用年限內(nèi)（一般按50年考慮），應滿足下列功能要求：

（1）安全性（2）適用性（3）耐久性2.1.1建筑結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)的功能要求

能承受正常施工和使用時的各種作用，以及偶然事件發(fā)生時，仍能保持整體穩(wěn)定性。在正常使用時，能保證具有良好的工作性能，不出現(xiàn)過大的變形和裂縫。在正常使用及維護下，具有足夠的耐久性能，不發(fā)生銹蝕和風化現(xiàn)象。＊安全性＊適用性＊耐久性例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。

結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性是結(jié)構(gòu)可靠的標志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。結(jié)構(gòu)可靠性的定義是，結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預定功能的能力。當結(jié)構(gòu)的使用年限超過設計使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報廢，但其可靠度將逐漸降低。（1）定義整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2.1.2建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)（2）分類1）承載能力極限狀態(tài)——這種極限狀態(tài)對應于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。承載能力極限狀態(tài)主要考慮關于結(jié)構(gòu)安全性的功能。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)：●結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度不夠而破壞；●整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；●結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；●結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如柱子被壓曲等）。2）正常使用極限狀態(tài)——正常使用極限狀態(tài)對應于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。這一狀態(tài)對應于適用性或耐久性的功能。

當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：●影響正常使用或外觀的變形；●影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；●影響正常使用的振動；●影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。2.2.1荷載分類及荷載代表值1.永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預應力等。2.可變荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風荷載、雪荷載、吊車荷載等。3.偶然荷載在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。2.2.1荷載分類及荷載代表值常用材料單位體積的自重（單位kN/m3）

混凝土22~24，

鋼筋混凝土24~25，

水泥砂漿20，

石灰砂漿、混合砂漿17，

普通磚18，

普通磚（機器制）19，

漿砌普通磚砌體18，

漿砌機磚砌體19。荷載標準值

（1）永久荷載標準值

按構(gòu)件尺寸和構(gòu)件單位體積自重的標準值來確定。2.2.1荷載分類及荷載代表值（1）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)項次類別標準值(kN/m2)組合值系Ψc頻偶值系Ψf準永久值系數(shù)Ψq1（1）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園（2）教室、實驗室、閱覽室、會議室、醫(yī)院門診室2.00.70.50.60.40.52食堂、辦公樓中的一般資料檔案室2.50.70.60.53（1）禮堂、劇場、影院、有固定座位的看臺（2）公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54（1）商店、展覽廳、車站、港口、機場大廳及其旅客等候室（2）無固定座位的看臺3.53.50.70.70.60.50.50.32.2.1荷載分類及荷載代表值5（1）健身房、演出舞臺（2）舞廳4.04.00.70.70.60.60.50.36（1）書庫、檔案室、儲藏室（2）密集柜書庫5.012.00.90.90.87通風機房、電梯機房7.00.90.90.88汽車通道及停車庫（1）單向板樓蓋（板跨不小于2m）客車消防車（2）雙向板樓蓋和無梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于6m×6m）客車消防車4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6（1）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）2.2.1荷載分類及荷載代表值9廚房（1）一般的（2）餐廳2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、廁所、盥洗室：（1）第1項中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.40.511走廊、門廳、樓梯：（1）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園、住宅（2）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門診部（3）消防疏散樓梯、其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312陽臺：（1）一般情況（2）當人群有可能密集時2.53.50.70.60.5注：①本表所列各項活荷載適用于一般使用條件，當使用荷載大時，應按實際情況采用。②本表各項荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。（1）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）2.2.2作用效應

作用效應——結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）和變形（如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）的總稱，用S表示。由直接作用產(chǎn)生的效應，通常稱為荷載效應。荷載效應可由力學方法求得。例如，一簡支梁梁長為l0，承受的垂直均布線荷載為q（已包括梁自重），梁的抗彎剛度為B。則梁跨中由荷載q產(chǎn)生的彎矩為M=1/8ql02，跨中撓度f=5ql04/(384B)，支座處剪力V=1/2ql0。結(jié)構(gòu)抗力——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應的能力，如構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂度等，用R表示。結(jié)構(gòu)抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有的，其大小主要取決于材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)及計算模式的精確性等。2.2.2結(jié)構(gòu)抗力2.3建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設計法建筑結(jié)構(gòu)的安全等級安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的房屋二級嚴重一般的房屋三級不嚴重次要的房屋第2章建筑結(jié)構(gòu)設計方法《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001（以下簡稱《統(tǒng)一標準》）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設計時，應根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。設計使用年限，是指設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按其預定目的使用的時期。結(jié)構(gòu)的設計使用年限分類設計使用年限示例5臨時性結(jié)構(gòu)25易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件50普通房屋和構(gòu)筑物100紀念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)2.3建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設計法第2章建筑結(jié)構(gòu)設計方法結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)（1）作用效應S作用（荷載）對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種效應，

如彎矩、剪力、軸力、變形、裂縫等

MVNfw結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗各種作用效應的能力。

如抗彎、抗剪、抗壓、抗拉、抗扭承載力

以及抗變形、抗裂縫的能力。（2）結(jié)構(gòu)抗力R2.3刪建筑結(jié)構(gòu)嗽概率極限去狀態(tài)設計雷法第2章創(chuàng)建筑結(jié)構(gòu)母設計方法有一農(nóng)夫特，能肩挑頑300斤井當給匹他300繪斤的擔子百時，

效懇應剛好等參于抗力；加當給他嶺100斤填的擔子時鴉，

效應稻小于抗力蠢；

當給促他400很斤的擔子宇時，

效掃應大于抗判力。挑擔子擠與結(jié)構(gòu)夾功能函車數(shù)2.3享建筑游結(jié)構(gòu)概叫率極限儲狀態(tài)設掠計法第2章伶建筑臂結(jié)構(gòu)設獄計方法結(jié)構(gòu)的功貿(mào)能函數(shù)當Ｚ＞0即R＞S時，結(jié)臺構(gòu)處于可靠狀觸態(tài)；

當Ｚ＜0即R＜S時，結(jié)構(gòu)外處于失效狀態(tài)；

當Ｚ=0即R=S時，結(jié)輔構(gòu)處于極限狀鵲態(tài)。關系式憲ｇ(S漁，R)滴＝R－喪S＝0雜稱籍為極限涌狀態(tài)方德程?！Y(jié)構(gòu)構(gòu)件擺重要性系擠數(shù)一級=萄1.1幟、二級粗=1.療0、三酷級=0增.9按承載貍能力極渣限狀態(tài)后設計的盜實用表捧達式實際工唇程中，哪可能出章現(xiàn)以下獲三種情貨況2.3喉建筑結(jié)構(gòu)柏概率極限亮狀態(tài)設計三法第2章淡建筑結(jié)構(gòu)笛設計方法按永久荷蜻載標準值計算的昌荷載效寨應值按可變魯荷載標彩準值唇計算的壇荷載效他應值可變荷載紫效應

中透的最大值永久荷載補分項系數(shù)第i個可變額荷載斑的分項參系數(shù)第1個可鋒變荷載幫的分項系竊數(shù)可變荷載未的組合值氧系數(shù)1）由子可變荷牛載效應位控制的爛組合2.3誦建筑洗結(jié)構(gòu)概籌率極限燃狀態(tài)設律計法第2章耀建筑結(jié)構(gòu)春設計方法2）由永褲久荷載效押應控制的裂組合恒荷載渡效應設計倘值活荷載烘效應設計牌值荷載分項系數(shù)的取值荷載特性分項系數(shù)永久

荷載永久荷載效應對結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應控制的組合1.2由永久荷載效應控制的組合1.35永久荷載效應對結(jié)構(gòu)有利1.0傾覆、滑移或飄浮驗算0.9可變

荷載一般情況1.4對標準值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3【例2.缺1】已知由享永久荷警載產(chǎn)生社的彎矩弊標準值Mgk=11部kN·糟m，起控磨制作用鍛的可變芬荷載產(chǎn)和生的彎脊矩標準吧值Mqk=16蘭kN·猶m，安全炕等級為卸二級，姿求彎矩盯設計值暑?！窘狻勘纠?，牛γ0=1.0弱，γG=1.伴2,γQ1=1.4SGk=Mgk=11摘kN·場m平SQ1k=Mqk=16尸kN·殿m則彎矩設療計值M=γ0(γGSGk+γQ1SQ1k）冠=1.很0×(估1.2正×11懇+1.熱4×1笨6)k響N·m鉤=35講.6k寫N·m彎矩設計國值為35盾.6kN周·m。第2章罵建筑遙結(jié)構(gòu)設奮計方法混凝土蔑強度設內(nèi)計值=拴混凝土饒強度標蠻準值÷砼材料僚分項系侄數(shù)γc鋼化筋強度設鈔計值=剖鋼睬筋強甲度標準框值÷鋼筋材料筍分項系數(shù)γs永久荷哈載設計妖值=永久荷火載標準拴值×永久荷載碰分項系數(shù)γg可變荷脹載設計博值=可變荷載烏標準值×可變荷專載分項逮系數(shù)γq設計值與豎標準值的售關系第一章蓬建筑煎結(jié)構(gòu)計善算基本逐原則2.1字什么是葬荷載代切表值？干永久荷泡載、可敢變荷載單的代表肉值分別葵是什么你？2.2建士筑結(jié)構(gòu)應莫滿足哪些見功能要求識？其中最挖重要的一掩項是什么酬？2.3繡什么是剩結(jié)構(gòu)功伏能的極滿限狀態(tài)飼？承載籍能力極持限狀態(tài)裹和正常靈使用極麗限狀態(tài)是的含義邀分別是外什么？2.4著試用盲結(jié)構(gòu)功軌能函數(shù)轟描述結(jié)戚構(gòu)所處食的狀態(tài)滔。習盼題2.1敲某住宅樓毒面梁，由新恒載標準幅值引起的談彎矩Mgk=45k獵N·m，齒由樓面活加荷載標準肯值引起的袋彎矩Mqk=25但kN·救m，活壤荷載組籌合值系納數(shù)ψc=0.割7，結(jié)狠構(gòu)安全灣等級為翅二級。毅試求按勒承載能策力極限靠狀態(tài)設船計時梁鄰的最大鼠彎矩設炭計值M。2.2豪某鋼訊筋混凝展土矩形虧截面簡耀支梁，界截面尺順寸b×h=200萬mm×5態(tài)00mm葡，計算跨孤度l0=4m趙，梁上嶄作用恒不載標準蒜值(不箱含自重沾)14次kN/戴m，活址荷載標甘準值9侍kN/鎖m，活舌荷載組吉合值系渡數(shù)ψc=0.7殼，梁的安裙全等級為末二級。試存計算按承責載能力極廳限狀態(tài)設陜計時的跨賊中彎矩設使計值。小組協(xié)作想思考題:9、靜夜四逐無鄰，荒份居舊業(yè)貧岸。。4月-綠234月-2近3Frid門ay,啟Apri導l28臂,20屯2310、雨中黃埋葉樹，燈綿下白頭人再。。13:1哥0:2513:擠10:鴨2513:1光04/28鼓/202薦31:趟10:2伶5PM11、以我獨伙沈久，愧任君相見頻戰(zhàn)。。4月-盼2313:畫10:遺2513:活10Apr勵-2328-A復pr-2滲312、故人斬江海別抖，幾度茄隔山川隊。。13:1莊0:2513:1燦0:2513:1雹0Frid拼ay,咐Apri彎l28吊,20首2313、乍見翻控疑夢，相染悲各問年秧。。4月-2爽34月-銜2313:渡10:諷2513:1爹0:25Apri普l28糞,20襯2314、他鄉(xiāng)生干白發(fā)，舊凱國見青山財。。28四對月20鞏231:1灶0:2號5下慈午13:1丑0:254月-2語315、比不了核得就不比籮，得不到翠的就不要潛。。。四月2共31:1側(cè)0下飛午4月-使2313:1瓦0Apri嚼l28才,20友2316、行動桑出成果汗，工作蘭出財富派。。2023脈/4/2倘813妹:10:彼2513:1害0:2528識Apr剩il博202癥317、做前，祖能夠環(huán)視嚷四周；做雷時，你只記能或者最飾好沿著以純腳為起點公的射線向搭前。。1:10獲:25撒下午1:10煮下午13:1鋪0:254月-2悔39、沒有失夫敗，只有求暫時停止齡成功！。4月-2勾34月-2慌3Frid序ay,逢Apri歷l28趁,20齒2310、很多育事情努疲力了未壓必有結(jié)定果，但裳是不努欺力卻什并么改變夾也沒有棒。。13:酸10:渡2513:京10:亡2513:1猴04/28呼/202久31:鞠10:2歷5PM11、成功原就是日諷復一日超那一點辦點小小堵努力的價積累。襪。4月-泥2313:1多0:2513:1逢0Apr賴-2328-A隔pr-2閉312、世間成船事，不求肢其絕對圓幣滿，留一螞份不足，菊可得無限朱完美。。13:1圓0:2613:撞10:布2613:1統(tǒng)0Frid炒ay,拋Apri藏l28謊,20略2313、不知帶香積寺朝，數(shù)里兼入云峰域。。4月-2慌34月-蕩2313:1搬0:2613:1眠0:26Apr他il析28,小20小2314、意志堅串強的人能甲把世界放全在手中像穗泥塊一樣胳任意揉捏籠。28四殼月20娘231:1墨0:2臥6下呈午13:活10:遍264月-2熟315、楚塞現(xiàn)三湘接恩，荊門柜九派通羽。。。四月2嚼31:10皂下午4月-2菜313:贊10Apri螞l28殿,20嫌2316、少年眼十五二插十時，津步行奪只得胡馬渾騎。。202標3/4哈/28馬13陶:10裹:2613:1慘0:2628觀Apr叢il獎202戚317、空山新協(xié)雨后，天博氣晚來秋眠。。1:10饅:26等下午1:10屆下午13:似10:女264月-亂239、楊柳鏈散和風乓，青山仗澹吾慮仿。。4月-貢234月-2熔3Fri妙day扒,A粉pri桃l2鵝8,陜202擦310、閱讀一溫切好書如卵同和過去剛最杰出的之人談話。13:1爐0:2613:長10:將2613:1眉04/28洗/202懷31:艙10:2咱