建筑結(jié)構(gòu)建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)72課件講解

建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫建筑結(jié)構(gòu)主講教師：楊建寧/Contents目錄項(xiàng)目二設(shè)計(jì)基本原理2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求、極限狀態(tài)2.2設(shè)計(jì)原理2.3極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式2.4例題作用的概念與類型使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力（應(yīng)力）、變形（位移、應(yīng)變）和裂縫的各種原因的總稱。

◎直接作用：荷載

◎間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異沉降、地震等作用在結(jié)構(gòu)上并使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力（如彎矩、剪力、軸向力、扭矩等）、變形、裂縫等作用稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。1.作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R設(shè)計(jì)原理2.22.荷載的分類按作用時(shí)間的長短和性質(zhì)，荷載分為三類：永久荷載：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，其值不隨時(shí)間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。可變荷載：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其值隨時(shí)間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。偶然荷載：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其值很大且作用時(shí)間很短的荷載。按作用空間位置的變異分為：固定荷載、可動(dòng)荷載。按作用結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分為：靜態(tài)荷載、動(dòng)態(tài)荷載。設(shè)計(jì)原理2.2直接作用或間接作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形稱為作用效應(yīng)。直接作用引起的稱為荷載效應(yīng),用S表示。內(nèi)力：軸力、彎矩、剪力、扭矩；變形：撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫。3.作用效應(yīng)S設(shè)計(jì)原理2.2作用效應(yīng)取決于作用的方式及結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的幾何尺寸及支承條件。簡支梁在跨中一集中荷載作用下跨中彎矩例：簡支梁在均布荷載作用下跨中彎矩S=(Q)c–––荷載效應(yīng)系數(shù)Q–––荷載S設(shè)計(jì)原理2.2

結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，用R表示。如構(gòu)件的承載能力、剛度。結(jié)構(gòu)抗力的影響因素材料性能（強(qiáng)度、彈性模量）材料幾何參數(shù)（構(gòu)件尺寸）計(jì)算模式（基本假設(shè)，計(jì)算公式）結(jié)構(gòu)的抗力具有隨機(jī)性。4.結(jié)構(gòu)抗力R設(shè)計(jì)原理2.2結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)表示：

Z=R-S對應(yīng)的：Z=R-S>0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)，此時(shí)稱為極限狀態(tài)方程；Z=R-S<0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效（破壞）狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅僅只考慮結(jié)構(gòu)的承載能力，有時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，則極限狀態(tài)方程可推廣為：設(shè)計(jì)原理2.22.結(jié)構(gòu)按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)（1）可靠度、失效概率及可靠指標(biāo)

由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都會(huì)有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。

失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小。當(dāng)失效概率Pf小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。該失效概率限值稱為容許失效概率[Pf]。失效概率Pf=P(S>R)設(shè)計(jì)原理2.2Skf(S)，f(R)S，RRkS及R概率分布曲線設(shè)計(jì)原理2.2結(jié)構(gòu)的效應(yīng)S及結(jié)構(gòu)的抗力R均符合正態(tài)分布，因此結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)也符合正態(tài)分布。如圖：圖中Z<0部分(陰影)面積即為失效概率Pf圖2-1fz(Z)pf

z

z

zZ設(shè)計(jì)原理2.2Pf

計(jì)算復(fù)雜，但(由圖看出)均值

Z向右移Pf

減小，可靠度加大。令

越大，Pf越小

，結(jié)構(gòu)越可靠。故稱為可靠度指標(biāo)。

設(shè)計(jì)原理2.2結(jié)構(gòu)功能函數(shù)

Z=R-SPf=P(S>R)=P(Z<0)b—可靠指標(biāo)設(shè)計(jì)原理2.2在確定結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)

時(shí)，應(yīng)該使結(jié)構(gòu)的失效概率降低到人們可以接受的程度，做到既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理?！督y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：[

]稱為設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)，其取值與構(gòu)件的破壞類型及結(jié)構(gòu)的重要性有關(guān)。

[

]（2）

目標(biāo)可靠指標(biāo)及安全等級設(shè)計(jì)原理2.2結(jié)構(gòu)構(gòu)