建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法課件

1、第二章 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計方法,1,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,主要內(nèi)容 第一節(jié) 設(shè)計基準(zhǔn)期和設(shè)計使用年限 第二節(jié) 結(jié)構(gòu)的功能要求、作用和抗力 第三節(jié) 結(jié)構(gòu)可靠度理論和極限狀態(tài)設(shè)計法 第四節(jié) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計的一般內(nèi)容,2,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,第一節(jié) 設(shè)計基準(zhǔn)期和設(shè)計使用年限,一、設(shè)計使用年限(design working life) 設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)期目的使用的時期,即房屋結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和正常維護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的使用年限，如達(dá)不到這個年限則意味著在設(shè)計、施工、使用與維修的某一環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了非正常情況，應(yīng)查找原因,GB500682001

2、規(guī)定：結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限分類,3,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,二、 設(shè)計基準(zhǔn)期(design reference period) 為確定可變作用及時間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時間參數(shù),建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2011）所采用的設(shè)計基準(zhǔn)期為50年,設(shè)計基準(zhǔn)期不等同于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限。但對于普通房屋和構(gòu)筑物，設(shè)計使用年限和設(shè)計基準(zhǔn)期均為50年,4,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,第二節(jié) 結(jié)構(gòu)的功能要求、作用和抗力,一、結(jié)構(gòu)的功能要求 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求： 在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用 在正常使用時具有良好的工作性能 在正常維護(hù)下具有足

3、夠的耐久性 在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必要的整體穩(wěn)定性,項、 項 結(jié)構(gòu)安全性的要求,結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間（設(shè)計使用年限）內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計、正常施工、正常使用），完成預(yù)定功能的能力 結(jié)構(gòu)的可靠性，包括結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性,項 結(jié)構(gòu)適用性的要求,項 結(jié)構(gòu)耐久性的要求,5,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,二、作用 1、“結(jié)構(gòu)上的作用”的定義 施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形（地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化、焊接等）的原因的總稱 action 施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載 直接作用(direct action) 引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因 間

4、接作用(indirect action,6,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,2、“結(jié)構(gòu)上的作用”的分類 按隨時間的變異分類 永久作用 在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間而變化，或其變化值與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的作用 permanent action 【例如】結(jié)構(gòu)自重，土壓力、預(yù)加力、基礎(chǔ)沉降、焊接、水的浮力、混凝土收縮及徐變作用等 可變作用 在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間而變化，且其變化值與平均值相比不可以忽略不計的作用 variable action 【 例如】 安裝荷載、樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、溫度作用等,7,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,偶然作用 在結(jié)構(gòu)

5、使用期間，不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間較短的作用 accidental action 【例如】 地震作用（地震力和地震加速度等）、爆炸、船舶或漂流物的撞擊作用、汽車撞擊作用等,8,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,按隨空間位置的變異分類 固定作用 在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分布 fixed action 【例如】工業(yè)與民用建筑樓面上的固定設(shè)備荷載、結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重等 可動作用 在結(jié)構(gòu)空間位置上的一定范圍內(nèi)可以任意分布 free action 【例如】工業(yè)與民用建筑樓面上的人員荷載、吊車荷載等,9,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類 靜態(tài)作用 不使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生加速度，或

6、產(chǎn)生的加速度可以忽略不計 static action 【例如】結(jié)構(gòu)自重、住宅與辦公樓的樓面活荷載等 動態(tài)作用 使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度 dynamic action 【例如】地震、吊車荷載、設(shè)備振動、作用于高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等,10,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,3、荷載分類 按作用時間的長短和性質(zhì) 永久荷載(permanent load) 在結(jié)構(gòu)使用期間 ，其值不隨時間而變化，或雖有變化，但變化不大，且其變化值與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。 恒載(dead load) 【例如】結(jié)構(gòu)自重，土壓力、預(yù)應(yīng)力等 可變荷載(variable load) 在結(jié)

7、構(gòu)使用期間 ，其值隨時間而變化，且其變化值與平均值相比不可以忽略不計的荷載。 活載(live load) 【例如】樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等 偶然荷載accidental load 在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大，作用時間則較短的荷載。 【例如】爆炸力、撞擊力等,11,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,三、作用效應(yīng)（effect of an action） 由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)（如:內(nèi)力、變形和裂縫等），稱為作用效應(yīng) 由荷載引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力、變形，稱為荷載效應(yīng),跨中彎矩,支座剪力,跨中撓度,作用效應(yīng),作用效應(yīng)系數(shù),荷載,作用效

8、應(yīng)可根據(jù)材料力學(xué)或結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計算,作用效應(yīng)=作用效應(yīng)系數(shù)作用隨機(jī)變量,作用效應(yīng)系數(shù)與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的支承情形、跨度、截面幾何特性有關(guān),12,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,四、抗力 1、 “結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力”定義 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外加作用的各種能力 Resistance R 2、 結(jié)構(gòu)抗力層次 整體結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力 構(gòu)件截面抗力 截面各點(diǎn)的抗力,13,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,3、影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的因素 材料性能f (material property) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各種物理力學(xué)性能 - 強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等 幾何參數(shù)a (geometrical parameter) 寬度、有效高度、面積、

9、面積矩、抵抗矩、慣性矩等； 計算模式p (calculating model) R=f (f,a,p,.)“第二篇 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計”中介紹,14,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,一、結(jié)構(gòu)的可靠度 定義 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間（設(shè)計使用年限）內(nèi)，在規(guī)定的條件（正常設(shè)計、正常施工、正常使用）下，完成預(yù)定功能的的概率 結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量 結(jié)構(gòu)可靠度是以正常設(shè)計、正常施工、正常使用為條件的，不考慮人為過失的影響。 人為過失應(yīng)通過其他措施予以避免,第三節(jié) 結(jié)構(gòu)可靠度理論和極限狀態(tài)設(shè)計法,15,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,1） 極限狀態(tài)方程 基本變量: 作用效應(yīng)S、結(jié)構(gòu)抗力R 隨機(jī)變量 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) Z=g

10、(R,S)=R-S 極限狀態(tài)方程 Z=g(R,S)=R-S= 0,S,R,Z=R-S= 0,Z0 可靠區(qū),Z0 失效區(qū),0,二、結(jié)構(gòu)可靠度理論簡介,16,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,2）結(jié)構(gòu)可靠度的度量 結(jié)構(gòu)可靠度滿足 Z0具有相當(dāng)大的概率 或 Z0具有相當(dāng)小的概率 結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率 P s=P (Z0) 可靠概率 結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率P f=P (Z0 ) 失效概率 P s +P f =1 P f =1- P s 采用失效概率P f來度量結(jié)構(gòu)的可靠度,17,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線 N(0 ,1,正態(tài)分布曲線 N( ,18,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,可

11、靠概率、失效概率和可靠度指標(biāo),3）結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo) 若R N(R , R)，S N(S , S) ，且R、S 相互獨(dú)立,Z=R-S N(z , z) ， z = R - S ， 2z= 2R + 2S,19,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,z / z P f P s,結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo),P f =1- (,P s +P f =1,可用結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo) 來度量結(jié)構(gòu)的可靠性,20,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,4）建筑結(jié)構(gòu)的安全等級 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(jì)損失、產(chǎn)生社會影響等)的嚴(yán)重性 一級、二級、三級 建筑物中各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級，宜與整個結(jié)構(gòu)的安全等級相同。 對其中部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全

12、等級可進(jìn)行調(diào)整，但不得低于三級,表2-4 建筑結(jié)構(gòu)的安全等級（GB50068,21,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,確定考慮的因素： 公眾心理 =2.5 4.0 對工程結(jié)構(gòu)，在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，Pf 510-3 結(jié)構(gòu)較安全 Pf 510-4 結(jié)構(gòu)安全 Pf 510-5 結(jié)構(gòu)很安全 結(jié)構(gòu)重要性 結(jié)構(gòu)的安全等級（一級、二級、三級） 結(jié)構(gòu)破壞性質(zhì) 脆性結(jié)構(gòu)的應(yīng)高于延性結(jié)構(gòu)的 延性破壞 結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞前有明顯的變形或其他預(yù)兆 脆性破壞 結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞前無明顯的變形或其他預(yù)兆 社會經(jīng)濟(jì)承受力,5）結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠指標(biāo),結(jié)構(gòu)可靠 經(jīng)濟(jì),22,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,GB50068-2001 規(guī)定值 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)

13、件的可靠度分析（采用“校準(zhǔn)法”），并考慮使用經(jīng)驗和經(jīng)濟(jì)因素等確定。 安全等級（一級、二級、三級） 破壞類型（延性破壞、脆性破壞,表2-5 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力極限狀態(tài)的可靠指標(biāo) （ GB50068,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068）以建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級時延性破壞的值作為基準(zhǔn)，其他情況下相應(yīng)增減0.5,23,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,可靠指標(biāo)與失效概率運(yùn)算值pf的關(guān)系,24,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,三、極限狀態(tài)、極限狀態(tài)方程 “極限狀態(tài)(limit state)”定義 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)(達(dá)到極限承載力；失穩(wěn)；變形、裂縫寬度超過某一規(guī)定限制等)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的

14、某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)失效的臨界狀態(tài) “極限狀態(tài)”分類 承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài),25,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形,承載能力極限狀態(tài)標(biāo)志 （1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡 （2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)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)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動機(jī)構(gòu) （4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定性 (5) 地基喪失承載力而破壞,保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全性,26,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的

15、某項規(guī)定限值,正常使用極限狀態(tài)標(biāo)志 （1）影響正常使用或外觀的變形 （2）影響正常使用或耐久性的局部破壞(包括裂縫) （3）影響正常使用的振動 （4）影響正常使用的其它特定狀態(tài)（例：滲漏、腐蝕、凍害等,保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的適用性、耐久性,27,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計狀態(tài)（根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用中的環(huán)境條件和影響） 1、持久狀況 在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(一般與設(shè)計使用年限為同一數(shù)量級)的狀況。 2、短暫狀況 在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計使用年限相比，持續(xù)期很短的狀況。如施工和維修等。 3、偶然狀況 在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，

16、如火災(zāi)、爆炸、撞擊等。 建筑結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計狀況應(yīng)分別進(jìn)行承載力極限狀態(tài)設(shè)計 1、對三種狀況，均應(yīng)進(jìn)行承載力極限狀態(tài)設(shè)計 2、對持久狀況，尚應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計 3、對短暫狀況，可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計,28,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,四、規(guī)范設(shè)計表達(dá)式 （一）承載能力設(shè)計表達(dá)式 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 0 S R 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計值 作用效應(yīng)組合設(shè)計值 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 0 對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1，即0 1.1 對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0，即0 1.0 對安全等級為三級或設(shè)計使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)

17、件，不應(yīng)小于0.9，即0 0.9 考慮不同投資主體對建筑結(jié)構(gòu)可靠度的要求可能不同，允許0 1.1 、 1.0、 0.9,29,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值R,R =R（ R ，f k，ak，.）= Rk / R,荷載效應(yīng)組合設(shè)計值S,1） 基本組合,由可變荷載效應(yīng)控制的組合,由永久荷載效應(yīng)控制的組合,取最不利值,注意,當(dāng)對SQi k 無法明顯判斷時，輪次以各可變荷載效應(yīng)為SQ1 k ，選其中最不利的荷載組合,當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載,30,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,其中， G 永久荷載分項系數(shù) Q可變荷載分項系數(shù) SG k 永

18、久荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值， SG k =CG Gk SQ k 可變荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值， SQ k =CQ Qk Gk 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Qk可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ci第i個可變荷載的組合系數(shù),承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式,31,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡化規(guī)則,1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合,2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合,取最不利值,簡化設(shè)計表達(dá)式中采用的荷載組合系數(shù),一般情況下可取=0.90,當(dāng)只有一個可變荷載時，取 =1.0,32,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,二）正常使用極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的適用性、耐久性 允許其出現(xiàn)的概率高于承載能力極限狀態(tài) 采

19、用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)永久組合 S C C結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值，例如變形f lim、裂縫寬度w lim等,頻遇組合,荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S,標(biāo)準(zhǔn)組合 標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合設(shè)計值S,準(zhǔn)永久組合,荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S,f1 SQ1 k在頻遇組合中起控制作用的一個可變荷載頻遇值效應(yīng),qiSQi k 第i個可變荷載準(zhǔn)永久值效應(yīng),33,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,表2-2 混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別（GB50010-2010,34,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,表2-6 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值（mm,注：1 對處于年平均相對濕度小于60%地區(qū)一類環(huán)境的受彎構(gòu)件，

20、其最大裂縫寬度限值可采用括號內(nèi)的數(shù)值 2 在一類環(huán)境下，對鋼筋混凝土屋架、托架及需作疲勞驗算的吊車梁，其最大裂縫寬度限值應(yīng)取0.20mm；對鋼筋混凝土屋架梁和托梁，其最大裂縫寬度限值應(yīng)取為0.30mm 3 對于處于四、五類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其裂縫控制要求應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定 4 表中的最大裂縫寬度限值為用于驗算荷載作用引起的最大裂縫寬度,35,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,表2-7 受彎構(gòu)件的撓度限制,注：1 表中l(wèi)0為構(gòu)件的計算跨度；計算懸臂構(gòu)件的撓度限值時，其計算跨度l0按實(shí)際懸臂長度2倍取用 2 表中括號內(nèi)的數(shù)值適用于使用上對撓度有較高要求的構(gòu)件 3 構(gòu)件制作的起拱值和預(yù)加力所產(chǎn)生的

21、反拱值，不宜超過構(gòu)件在相應(yīng)荷載組合作用下的計算撓度值,36,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,三) 設(shè)計表達(dá)式中各分項系數(shù)確定 1、荷載分項系數(shù)（ G 、 Q ）確定 以恒載+一個可變荷載的簡單情況確定 S *G+S *Q=R * G S G k+ Q S Qk=R k/ R (S *G、S *Q 、 R *)可靠度指標(biāo)及各基本變量平均值、均方差有關(guān)。 G 、 Q 及R值，則按極限狀態(tài)設(shè)計達(dá)設(shè)計所得的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度指標(biāo) 與目標(biāo)可靠指標(biāo)不一致。當(dāng) - 達(dá)最小時， G 、 Q 即為所求,37,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,永久荷載分項系數(shù)G （1）當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時 G =1.2（由可變荷載效應(yīng)控

22、制的組合） G =1.35（由永久荷載效應(yīng)控制的組合） （2）當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時 G =1.0（一般情況下） G =0.9（結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗算） 可變荷載分項系數(shù)Q Q =1.4（一般情況下） Q =1.3（標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載,38,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,2、抗力分項系數(shù)R的確定,按規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計時，最優(yōu)的抗力分項系數(shù)R,SQk/SGk=0.1、0.25、0.5、1.0、2.0,S = G SGk + Q SQk,R*k某一值和目標(biāo)可靠指標(biāo)下，按概率法確定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值,39,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,3、荷載組合值系數(shù) c

23、 的確定 設(shè)計中G 、 Q 按最簡單組合確定，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受兩種或兩種以上可變荷載時， G 、 Q 不變，引入組合系數(shù)c對可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減，使計算得到的1與按簡單組合情況下可靠度指標(biāo)具有最佳一致性 GB50068 c取值 c =0.6 （風(fēng)荷載） c =0.7 （其他可變荷載） 任何情況下 c f （頻遇值系數(shù),40,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計的一般內(nèi)容,一、結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容 建筑設(shè)計主要是建筑物的建筑功能與造型設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是考慮選擇什么材料，采用什么型式的構(gòu)件才能安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)地組建這幢建筑。實(shí)質(zhì)上，結(jié)構(gòu)設(shè)計是針對作用于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上的各種荷載及

24、這些荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)，使建筑物在施工與使用期間處于安全可靠狀態(tài)，確保建筑物的正常使用。 二、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本步驟 結(jié)構(gòu)選型 結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件計算 單個構(gòu)件的設(shè)計計算 繪制結(jié)構(gòu)施工圖,41,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,結(jié)構(gòu)選型（見第一章內(nèi)容） 結(jié)構(gòu)選型的原則 依據(jù)建筑物的使用特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ牧瞎?yīng)，工業(yè)廢料的利用情況，當(dāng)?shù)氐氖┕l件和具體工程地質(zhì)條件等因素，經(jīng)過細(xì)致的分析比較，遵照使用、經(jīng)濟(jì)、合理的原則選定。 結(jié)構(gòu)布置 建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件的類型、數(shù)量、位置，布置在結(jié)構(gòu)平面圖上，形成結(jié)構(gòu)布置圖。 建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括：屋蓋、樓蓋、墻、柱、基礎(chǔ)等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以及根據(jù)房屋的需要設(shè)置門窗過梁、雨篷、

25、陽臺、樓梯、圈梁、構(gòu)造柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 結(jié)構(gòu)布置圖的作用： （1）檢查、比較結(jié)構(gòu)構(gòu)件的傳力路徑是否合理； （2）盡量減小各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨度，以節(jié)約用料，降低工程造價； （3）可以統(tǒng)計工程所需的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的種類、數(shù)量，區(qū)分哪些構(gòu)件可以選用定型構(gòu)件，哪些需要特殊設(shè)計； （4）可以明確哪些需要作特殊設(shè)計的構(gòu)件種類，軸線位置，承受荷載的型式、大小，為今后單個構(gòu)件的設(shè)計提供計算簡圖的資料； （5）可以根據(jù)具體情況反映建筑物中各種結(jié)構(gòu)變形縫（伸縮縫、沉降縫、抗震縫）的位置,42,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件計算（計算簡圖確定） 計算簡圖必須滿足兩個基本要求： （1）能正確反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際工作情況；

26、 （2）便于計算分析。 計算簡圖內(nèi)容 （1）結(jié)構(gòu)的型式（單跨、多跨、鉸支、固定、剛架、框架、供、桁架等） （2）計算跨度（單跨、多跨、不等跨等） （3）荷載作用形式、位置、大小 計算簡圖的簡化步驟 （1）構(gòu)件簡化； （2）支座的簡化與計算跨度； （3）荷載簡化與荷載計算,43,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,1）構(gòu)件簡化 單個構(gòu)件的簡化一般都用構(gòu)件的縱向軸線來表示 梁、板、柱及墻等構(gòu)件縱軸線為直線，在計算簡圖中就用相應(yīng)的直線來表示； 曲梁、拱等構(gòu)件的縱軸線為曲線，在計算簡圖中則用相應(yīng)的曲線來表示,構(gòu)件簡化,44,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,組合構(gòu)件或構(gòu)件整體（由單個構(gòu)件連接）的簡化 將其內(nèi)部的

27、單個構(gòu)件用縱軸線表示，其內(nèi)部各構(gòu)件之間的連接（鉸接點(diǎn)、剛節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行簡化,鋼筋混凝土三鉸剛架的節(jié)點(diǎn),45,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,2）支座的簡化與計算跨度 支座簡化（可動鉸支座、不動鉸支座和固定支座 ） 凡能阻止構(gòu)件支承端產(chǎn)生豎向移動，但不能阻止構(gòu)件自由轉(zhuǎn)動和左右移動的支座稱為可動鉸支座，又稱輥軸支座（圖,a) (b) (c) (d) 可動鉸支座,凡能阻止構(gòu)件支承端產(chǎn)生豎向移動和左右移動，但不能阻止構(gòu)件發(fā)生轉(zhuǎn)動的支座稱為不動鉸支座，又稱固定鉸支座（圖,a) (b) (c) (d) 不可動鉸支座,46,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,常見鉸支座的構(gòu)造形式,47,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,既

28、能阻止構(gòu)件支承端產(chǎn)生豎向移動和左右移動，又能阻止構(gòu)件發(fā)生轉(zhuǎn)動的支座稱為固定支座（圖,常見固定支座的構(gòu)造形式,a) (b) (c) (d) 固定支座,48,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,應(yīng)特別注意： 當(dāng)采用不同的配筋措施時，將出現(xiàn)不同的支承條件。不同的支承條件將得出不同的結(jié)構(gòu)計算簡圖，構(gòu)件的內(nèi)力也將完全不同。 計算跨度 計算跨度的取值 =支座反力作用點(diǎn)間的距離,梁、板的計算跨度,49,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,50,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,3）荷載簡化與荷載計算 荷載簡化 荷載簡圖的形式：通常有線荷載（均布荷載、三角形荷載和梯形荷載）、集中荷載和力偶,荷載簡圖,51,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計方法,荷載計算 各類荷載按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2011）的規(guī)定取用。 應(yīng)注意： （1）荷載代表值設(shè)計中用以驗證極限狀態(tài)所采用的荷載值，包括標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值 （2）荷載標(biāo)準(zhǔn)值 恒載標(biāo)準(zhǔn)值Gk=結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定的尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體積的自重 （P30 表2-8常用材料和構(gòu)件的自重應(yīng)記?。?可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qk = 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2011）的規(guī)定取用 （P31 表2-9 主要民用建筑樓面均布活荷