建筑結(jié)構(gòu)一四

2建筑結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則本章講述了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則——概率極限狀態(tài)設(shè)計法。重點應掌握結(jié)構(gòu)的功能、結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)、各類極限狀態(tài)的標志、極限狀態(tài)設(shè)計實用設(shè)計表達式的意義及用法。本章提要

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務是選擇適用、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案，并通過計算和構(gòu)造處理，使結(jié)構(gòu)能可靠地承受各種作用。

具體設(shè)計內(nèi)容有結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)計算與設(shè)計（包括荷載計算、內(nèi)力與變形計算、截面設(shè)計、抗震計算及構(gòu)造處理等）、材料用量、繪制結(jié)構(gòu)施工圖。

結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。本章內(nèi)容2.1

結(jié)構(gòu)的功能2.2

結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)2.3

極限狀態(tài)設(shè)計法2.1結(jié)構(gòu)的功能建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)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結(jié)構(gòu)的功能2.1.2結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力。

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》對可靠度的定義是：“結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率?！惫式Y(jié)構(gòu)可靠度是可靠性的概率度量。2.2結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)前面所說的“預定功能”，一般是以結(jié)構(gòu)是否達到“極限狀態(tài)”來標志的，并以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的準則。整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)實質(zhì)上是結(jié)構(gòu)可靠（有效）或不可靠（失效）的界限，故也稱為界限狀態(tài)。

承載力極限狀態(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用于繼續(xù)承載的變形。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，應認為超過了承載能力極限狀態(tài)：

（1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如陽臺、雨篷的傾覆）等；

（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；（3）結(jié)構(gòu)島轉(zhuǎn)變圖為機如動體縣系；討

（4）結(jié)構(gòu)踩或結(jié)混構(gòu)構(gòu)周件喪鬧失穩(wěn)恩定（扛如壓婆屈等仿）；（5）地基齊喪失久承載會能力帥而破俗壞（辛如失擔穩(wěn)等矩）。正常甚使用食極限份狀態(tài)這種拌極限柄狀態(tài)胡對應彩于結(jié)僅構(gòu)或擾結(jié)構(gòu)報構(gòu)件犁達到邊正常揪使用襯或耐勤久性登能的膛某項埋規(guī)定主限值詠。當結(jié)狼構(gòu)或棒結(jié)構(gòu)文構(gòu)件壺出現(xiàn)但下列社狀態(tài)腥之一娘時，餓應認磁為超畝過了樂正常狠使用壇極限殲狀態(tài)槍：（1）影響煮正常族使用狹或外層觀的雷變形玩；（2）影響叼正常俱使用園或耐灘久性墓能的詳局部數(shù)損壞沾（包谷括裂莫縫，憲如水話池開倘裂引癢起滲拴漏）儀；（3）影響雁正常躺使用淹的振蠻動；幣

（4）影響閘正常芽使用愧的其扮它特陪定狀棒態(tài)。俘

2.占3極限傲狀態(tài)旁設(shè)計溪法在進暢行結(jié)棄構(gòu)設(shè)曉計時勿，就策應針齊對不奧同的濤極限刪狀態(tài)惑，根削據(jù)結(jié)肯構(gòu)的綿特點擔和使湖用要漲求，真給出軟具體赤的標什志及今限值層，以豬作為臉結(jié)構(gòu)催設(shè)計并的依遲據(jù)。這種勻以相賀應于辯結(jié)構(gòu)日各種罷功能攪要求卵的極在限狀崇態(tài)作模為結(jié)竭構(gòu)設(shè)斤計依方據(jù)的冤設(shè)計蒸方法責，就擋稱為垮“極限圍狀態(tài)敏設(shè)計否法”。作用身于結(jié)界構(gòu)或寸結(jié)構(gòu)絲式構(gòu)件活上的尾各種殊荷載儀使結(jié)晝構(gòu)或罪結(jié)構(gòu)友構(gòu)件尿產(chǎn)生平的內(nèi)囑力（N、M、V、T）和姻變形豬、應呢力等售，稱塊為荷載至效應。荷肥載效常應可氧由力神學方顫法求尾得。例如痕，一簡魚支梁他梁長廁為l0，承塌受的晨垂直姓均布蹦線荷程載為q（已悅包括擴梁自蠢重）計，梁吩的抗追彎剛漫度為B。則捕梁跨扮中由往荷載q產(chǎn)生笛的彎蒙矩為M=漿1/忍8q泉l02，跨捷中撓竊度f=蜜5q申l04/(練38鼠4B誘)，支符座處岔剪力V=鄙1/脈2q鋪l0。荷載凈效應激與結(jié)寸構(gòu)上臭的荷礦載密蛋切相煙關(guān)，妨并且刮是一器種因愿果關(guān)史系，間即沒渠有荷壇載作筒用就濕沒有禮荷載佳效應鏟。2.術(shù)3.腰1極限臂狀態(tài)盡方程2.喪3.雅1.歌1荷載擔效應S結(jié)構(gòu)悼或結(jié)騾構(gòu)構(gòu)律件抵敞抗作薦用效籃應（且本書娃僅指倍荷載棒效應慶）的涼能力態(tài)，也須即結(jié)充構(gòu)或栗構(gòu)件任承受梯內(nèi)力及、變伶形和韻抗裂難等的淘能力頭，稱常為結(jié)構(gòu)滅的抗如力。例如雅，一根累一定笨長的No黨.2谷0工字歌鋼梁枕就具芹有一斤定的摧受彎同、受享剪和涼承受偶變形泊的能清力。羅

影響擾結(jié)構(gòu)制抗力賽的主黃要因袍素是喉結(jié)構(gòu)揪所用泰材料帶的性及能和粉結(jié)構(gòu)密的幾硬何參巧數(shù)。2.皮3.哲1.晴2結(jié)構(gòu)鍬抗力R當結(jié)條構(gòu)構(gòu)昏件處祥于極倡限狀剪態(tài)時計，影表響結(jié)哨構(gòu)可柔靠度吩的各償種變邪量的還關(guān)系繁式稱束為極限愉狀態(tài)喜方程，令厚

S≤辯R將上脾式寫腐成Z=累g(破S,陸R)蚊=R個-S其中Z是結(jié)韻構(gòu)抗慣力與牢荷載珠效應品之差浴，稱問為“功能催函數(shù)”。Z=址R-誓S也可和理解臣為結(jié)巴構(gòu)構(gòu)居件扣霸除荷磨載效劣應后瘡，結(jié)乏構(gòu)內(nèi)奴部所弊具有歐的多后余抗浩力，云故也件稱為柴“結(jié)構(gòu)歪余力”。2.伐3.部1.需3極限巖狀態(tài)窯方程當Z＞0時，結(jié)構(gòu)胸處于克可靠鑒狀態(tài)絨；當Z＜0時，結(jié)構(gòu)佛處于絮失效饅狀態(tài)味；當Z=炭0時，結(jié)構(gòu)蘆處于文極限鵝狀態(tài)淹，則閘下式:杏

Z=時g(趨S,槐R)賄=R蒸-S釀=0就稱廈為極疾限狀嫩態(tài)方跟程。洋

結(jié)構(gòu)窯構(gòu)件似的承儀載能武力極我限狀夠態(tài)設(shè)傅計應惰根據(jù)鎮(zhèn)荷載毫效應狂的基故本組協(xié)合或磁偶然脫組合披進行通，并嚇以內(nèi)江力和鑰承載侮力的曬設(shè)計喪值來挪表達淘，其肆設(shè)計臥表達飯式為躺：格

γ0S≤建R1.結(jié)構(gòu)堅重要引性系基數(shù)γ0的確叨定統(tǒng)一奪標準歲根據(jù)抱建筑享結(jié)構(gòu)搏破壞谷可能墊產(chǎn)生敢的后叨果的友嚴重戶性，字將建滾筑結(jié)丑構(gòu)劃班分為盤三個串安全慘等級森。對安效全等絡(luò)級為昆一級而、二堤級、突三級呆的結(jié)傘構(gòu)構(gòu)追件，雪其結(jié)傘構(gòu)構(gòu)揮件的群重要啟性系自數(shù)分旬別不逗應小丈于1.擴1、1.勢0、0.今9。2.啦3.揉2極限陡狀態(tài)遍實用屠設(shè)計楊表達菠式2.粗3.退2.別1承載卡能力敏極限榨狀態(tài)勻設(shè)計腹表達鳥式2.內(nèi)力溫組合卷設(shè)計墓值S的確侍定考慮壺永久樓性荷井載和叨可變董荷載職共同逐作用皂所得撲的結(jié)浪構(gòu)內(nèi)付力值辣稱為川結(jié)構(gòu)均的內(nèi)諒力組佳合值伯。對于曬基本上組合蛛，荷載豆效應案組合蟲的設(shè)糊計值S應從天下列千組合單值中丈取最主不利撕值確倡定：楚

（1）由可祥變荷徹載效項應控榴制的缸組合程：(2吳)由永冒久荷四載效聞應控前制的顆組合券：對于帽一般父排架蛛、框戲架結(jié)哈構(gòu)，基本事組合邊可采尿用簡蜻化規(guī)抗則，藥并應捕按下娃列組序合值癢中取列最不游利值扛確定治：(1羊)由可香變荷伯載效裹應控唱制的拜組合強：(2嘴)由永意久荷網(wǎng)載效騾應控態(tài)制的耕組合慣仍按慨公式情（2.橋6）采堤用。（2.嗚6）3.基本舍組合耀的荷占載分候項系丘數(shù)（1）永久炕荷載厘的分資項系釘數(shù)：當其總效應析對結(jié)共構(gòu)不絞利時蘇

——對由霧可變創(chuàng)荷載曬效應既控制殿的組雹合，遮取γG=1寺.2；——對由逝永久蘆荷載內(nèi)效應議控制濟的組慢合，候取γG=1偶.3柏5。當其拾效應盼對結(jié)慢構(gòu)有及利時腎

——一般誰情況腸下，燃取γG=1鉗.0；——對結(jié)虜構(gòu)的主傾覆驗、滑惠移或橡漂浮淚驗算雅，取γG=0住.9（2）可變管荷載寺的分偵項系寇數(shù)：——一般即情況勢下，γQ=1左.4；——對標攔準值江大于4k攤N/鞋m2的工吼業(yè)房裕屋樓虛面結(jié)宜構(gòu)的稼活荷鍬載，脆取γQ=1惜.3。永久鳥荷載債分項債系數(shù)窩與永塔久荷矩載標摟準值呼的乘知積，亂稱為永久川荷載喂設(shè)計哪值；可旱變荷財載分燙項系伯數(shù)與灑可變兵荷載恰標準崖值的造乘積屬稱為可變宏荷載閃設(shè)計幻玉值。對于憲正常晉使用威極限付狀態(tài)劇，應岔根據(jù)剩不同蹲的設(shè)烤計要們求，脖采用芽荷載塑的標埋準組盯合、傳頻遇貴組合決和準慢永久船組合淘進行竿設(shè)計鄙，使?jié)撟冃胃?、裂跡縫、鍬振幅刊、基煮底應檢力等村荷載馬效應丑的組守合值吃符合唱下式唐的要餐求：鵲

S≤歲C（1）對于明標準斬組合坡，荷總載效知應組堆合的債設(shè)計哈值S按下突式計織算：2.腸3.偷2.洪2正常靜使用植極限弦狀態(tài)公設(shè)計廈表達往式（2）對于傍頻遇比組合員，荷炭載效過應組濟合的勺設(shè)計鄭值S按下布式計被算：（3）對于弓準永堅久組砌合，礦荷載衣效應患組合糕的設(shè)絨計值S按下管式計外算：【例2.陶1】已知提由永繪久荷鈔載產(chǎn)呆生的棋彎矩鋸標準啞值Mgk=1渾1k滅N·看m，起怖控制岔作用暗的可很變荷袋載產(chǎn)資生的胞彎矩男標準料值Mqk=1辨6k吩N·辯m，安境全等赤級為線二級匪，求寺彎矩戚設(shè)計度值。浪

【解】本例眉中，γ0=1非.0，γG=1粱.2浸,γQ1=1棋.4引

SGk=Mgk=1兆1k競N·霉m點

SQ1犬k=Mqk=1譯6k疑N·品m瓣

則彎南矩設(shè)飛計值愁

M=蹦γ0(γGSGk+γQ1SQ1胞k）=1記.0應×(脹1.奇2×死11肺+1瓣.4緣瑞×1護6)顆kN曉·m魔=3歪5.墳6k植N·夾m痰

彎矩導設(shè)計近值為35賭.6讀kN津·m?！纠?.裕2】某教慶學樓滋樓面疤采用萬預制籮板，糊計算皺跨度l0=5搏.7用0m，板境寬0.單9m，板宇自重2.斑2k端N/肚m2。樓字面采疫用水愚磨石賞地面嶺（10恭mm厚面店層，20職mm厚水佛泥砂蓬漿打跪底）巷，板友底20踐mm厚抹向灰。睡樓面爬活荷盤載標夸準值糖為2.秒0k萌N/受m2。試拾求：梯①萬板的左跨中妨截面把彎矩摩設(shè)計津值M;華②標準棉組合積荷載查效應堆組合消的設(shè)甲計值M；③煤頻慘遇組葉合荷佛載效濾應組閑合的剛設(shè)計炎值M；④脆準減永久林組合訊荷載磨效應除組合我的設(shè)傘計值M?！窘狻?1幅)荷載唱標準你值①楊永久扛荷載解

水磨偏石地悔面0.受65榆kN棚/m2

20帖mm板底掙抹灰17唯×0測.0鐘2=籍0.煮34督kN丈/m2

板自呆重2.羨2k轟N/餐m2

作用口在板吵上的噸永久蘆荷載尋線荷飼載標譽準值察為gk=(編0.魂65扒+0映.3舒4+辣2.剪2)沿×0被.9片=2貪.8斯71塔kN旱/m端

②掘可變咱活荷弓載洗

qk=2省.0獸×0焰.9膏=1養(yǎng).8禍kN悅/m扣

繳

(2皇)板的鵝跨中使截面糊彎矩頃設(shè)計潮值永久倍荷載缸產(chǎn)生裕的彎抹矩標棒準值豎

Mgk=1別/8顏gk認l02=1蛇1.屋66贈kN肯·m騎

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可變粘荷載液產(chǎn)生評的彎真矩標數(shù)準值老

Mqk=1喉/8域qk趨l02=7茅.3蕉1勢kN膛·m軋

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