荷載與設計方法PPT課件

1、可變荷載(活荷載)永久荷載(恒荷載)在結構設計基準期內，其作用量值隨時間而變化，其變化幅度與平均值相比不可忽略不計的荷載 在結構設計基準期內，其作用量值不隨時間變化，或其變化幅度與平均值相比可以忽略不計的荷載. (隨時間的變異性分類)荷載的分類偶然荷載在結構設計基準期內不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載， 第1頁/共18頁 荷載代表值荷載代表值 結構或構件設計時，需針對不同設計目的對荷載賦予一個規(guī)定的量值，該量值即為荷載代表值。 永久荷載采用標準值為代表值。 可變荷載采用標準值、組合值、頻遇值和準永久值為代表值。偶然荷載按使用的特點確定代表值。 其中荷載標準值為基本代表值。

2、第2頁/共18頁荷載標準值荷載標準值 荷載標準值是指在結構使用期間，在荷載標準值是指在結構使用期間，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。 永久荷載標準值G Gk k可按結構構件的設計尺寸和材料重力密度計算確定，荷載規(guī)范中給出了常用材料和構件的自重。可變荷載標準值Q Qk k可直接查荷載規(guī)范得出。 第3頁/共18頁可變荷載組合值可變荷載組合值當結構承受兩種或兩種以上可變荷載時，當結構承受兩種或兩種以上可變荷載時，考慮它們同時達到各自最大值的可能性很小，考慮它們同時達到各自最大值的可能性很小，故除主導的可變荷載外，其他可變荷載均乘以故除主導的可變荷載外，其他可變荷載均

3、乘以小于小于1.01.0的組合系數(shù)作為可變荷載組合值。的組合系數(shù)作為可變荷載組合值。 可變荷載組合值可變荷載標準值荷載組合值系數(shù)C C 荷載組合值系數(shù)可由荷載規(guī)范查得 第4頁/共18頁可變荷載頻遇值可變荷載頻遇值 可變荷載在設計基準期內在結構上偶而可變荷載在設計基準期內在結構上偶而出現(xiàn)的較大荷載，稱為可變荷載頻遇值。其出現(xiàn)的較大荷載，稱為可變荷載頻遇值。其具有持續(xù)時間較短或發(fā)生次數(shù)較少的特點。具有持續(xù)時間較短或發(fā)生次數(shù)較少的特點。 可變荷載頻遇值可變荷載標準值荷載頻遇值系數(shù)f f 荷載頻遇值系數(shù)可由荷載規(guī)范查得 第5頁/共18頁可變荷載準永久值可變荷載準永久值在設計基準期內經(jīng)常作用的可變荷載，

4、在設計基準期內經(jīng)常作用的可變荷載，稱可變荷載準永久值。其具有總持續(xù)時間較稱可變荷載準永久值。其具有總持續(xù)時間較長的的特點，對結構的影響類似于永久荷載。長的的特點，對結構的影響類似于永久荷載。 可變荷載準永久值可變荷載標準值荷載準永久值系數(shù) 荷載準永久值系數(shù)可由荷載規(guī)范查得 第6頁/共18頁荷載效應荷載效應S S荷載效應是指由荷載在結構上產(chǎn)生的各種內力（彎矩、剪力等）和變形（撓度、裂縫等）的統(tǒng)稱。 一般情況: S=CQ 例 簡支梁承受均布荷載q q作用，計算跨度為l l，由力學計算可知其跨中彎矩 M M ，支座剪力V V 。 M M 與 V V S S q q Q Q 與 C 281qlql21

5、281ll21第7頁/共18頁荷載設計值及荷載分項系數(shù)荷載設計值及荷載分項系數(shù)荷載設計值荷載分項系數(shù)荷載設計值荷載分項系數(shù)荷載標準值荷載標準值 由于荷載是隨由于荷載是隨機變量，考慮其有機變量，考慮其有超過荷載標準值的超過荷載標準值的可能性，設計時將可能性，設計時將荷載標準值乘以一荷載標準值乘以一個大于個大于1 1的調整系的調整系數(shù)數(shù) 。它比荷載的。它比荷載的標準值具有更大的標準值具有更大的可靠度?？煽慷取：奢d類別荷載類別荷載特征荷載特征荷載分項荷載分項 系數(shù)系數(shù)永久荷載永久荷載當其效應對結構不利時當其效應對結構不利時對由可變荷載效應控制的組合對由可變荷載效應控制的組合對由永久荷載效應控制的組合

6、對由永久荷載效應控制的組合1.21.21.351.35當其效應對結構有利時當其效應對結構有利時一般情況下一般情況下對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算1.01.00.90.9可變荷載可變荷載一般情況下一般情況下對標準值對標準值4kN4kNm m2 2的工業(yè)房屋樓的工業(yè)房屋樓面活荷載面活荷載1.41.41.31.3第8頁/共18頁結構抗力結構抗力R R結構抗力是指結結構抗力是指結構或構件承受各構或構件承受各種荷載效應的能種荷載效應的能力，即承載能力力，即承載能力和抗變形能力。和抗變形能力。 R = RR = R( (f fc c,f,fs s,k k)結構抗力也是一個隨機變量

7、，影響因素主要有材料性能（強度、變形模量等物理力學性能）、構件幾何參數(shù)、配筋情況以及計算模式的精確性等。第9頁/共18頁材料強度的取值材料強度的取值材料強度設計值材料強度標準值材料強度設計值材料強度標準值/ /材料分項系數(shù)材料分項系數(shù) 考慮由于材料考慮由于材料強度的變異以強度的變異以及幾何參數(shù)和及幾何參數(shù)和設計模式的不設計模式的不定性可能使結定性可能使結構抗力進一步構抗力進一步降低的不利影降低的不利影響。響。 根據(jù)標準試根據(jù)標準試件用標準試件用標準試驗方法測得驗方法測得的具有的具有9595以上保證率以上保證率的強度值，的強度值， 材料分項系材料分項系數(shù)根據(jù)結構數(shù)根據(jù)結構可靠度分析，可靠度分析，

8、并考慮材料并考慮材料質量的分布質量的分布規(guī)律和一定規(guī)律和一定的保證率確的保證率確定定。 由規(guī)范或附錄直接查用由規(guī)范或附錄直接查用第10頁/共18頁適用性安全性結構在正常使用期間應具有良好的工作性能。例如，不發(fā)生過大的變形、振幅、過寬的裂縫等，以免影響正常使用。 結構應能承受在正常施工和正常使用的情況下可能出現(xiàn)的各種作用，在設計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，結構仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。 結構的功能要求耐久性結構在正常使用和正常維護條件下應具有足夠的耐久性能，以保證結構能夠正常使用到預定的設計使用期限。 結構設計的目的就是使所設計的結構在規(guī)定的設計使用年限內，用最經(jīng)濟的手段獲得預定

9、條件下滿足設計所預期的各種功能的要求。 第11頁/共18頁結構的可靠性結構的可靠性在規(guī)定的時間內（設計使用年限），在規(guī)定的條件下在規(guī)定的時間內（設計使用年限），在規(guī)定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和維修），結構完（正常設計、正常施工、正常使用和維修），結構完成預定功能（安全性、適用性、耐久性）的能力成預定功能（安全性、適用性、耐久性）的能力 是指結構在設計使用年限內，在正常設計、施工、使用和維護的條件下完成預定功能的概率。 安全性、適用性、耐久性的統(tǒng)稱結構的可靠度結構的可靠度 結構完成預定功能的能力不能事先確定，只能用概率來描述。 第12頁/共18頁設計基準期和設計使用年限設計基準期和

10、設計使用年限 是為確定荷載代表是為確定荷載代表值及與時間有關的值及與時間有關的材料性能等取值而材料性能等取值而選用的時間參數(shù)選用的時間參數(shù)（我國取用的設計（我國取用的設計基準期為基準期為5050年）。年）。必須說明：當結構必須說明：當結構的使用年限達到或的使用年限達到或超過設計基準期后，超過設計基準期后，并不意味結構立即并不意味結構立即報廢，而只意味結報廢，而只意味結構的可靠度將逐步構的可靠度將逐步降低。降低。類別類別設計使用年限（年）設計使用年限（年）示示 例例1 11 15 5臨時性建筑臨時性建筑2 22525易于替換的結構構件易于替換的結構構件 3 35050普通房屋和構筑物普通房屋和構

11、筑物 4 4100100及以上及以上紀念性建筑和特別重紀念性建筑和特別重要的建筑結構要的建筑結構 是設計規(guī)定的一個期限，是指按規(guī)定指標是設計規(guī)定的一個期限，是指按規(guī)定指標設計的建筑結構或構件，在正常施工、正設計的建筑結構或構件，在正常施工、正常使用和維護下，不需進行大修即可達到常使用和維護下，不需進行大修即可達到其預定功能要求的使用年限。其預定功能要求的使用年限。 第13頁/共18頁結構功能的極限狀態(tài)結構功能的極限狀態(tài) 能夠滿足功能要求能夠滿足功能要求不能滿足功能要求不能滿足功能要求特定狀態(tài)特定狀態(tài)可靠度可靠度可靠失效極限狀態(tài)極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限

12、狀態(tài) 結構或結構結構或結構構件達到最構件達到最大承載能力大承載能力或不適于繼或不適于繼續(xù)承載的變續(xù)承載的變形時的狀態(tài)形時的狀態(tài) 結構或結構結構或結構構件達到正構件達到正常使用或耐常使用或耐久性的某項久性的某項規(guī)定限值時規(guī)定限值時的狀態(tài)的狀態(tài) 第14頁/共18頁適用性適用性安全性安全性 Z0,即即R S耐久性耐久性Z0,即即R S承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) Z=g(R,S)=R-S功能函數(shù)功能函數(shù)結構抗力結構抗力荷載效應荷載效應Z=0,即即R=S可靠狀態(tài)可靠狀態(tài)極限狀態(tài)極限狀態(tài) 失效狀態(tài)失效狀態(tài)結構可靠工作的基本條件為結構可靠工作的基本條件為:Z0:Z0或或

13、RSRS第15頁/共18頁承載能力極限狀態(tài)實用設計表達式承載能力極限狀態(tài)實用設計表達式 0S R 結構重要性系數(shù)結構重要性系數(shù) 結構構件抗力結構構件抗力設計值設計值RR（fc，fs，k） 荷載效應荷載效應組合組合設計值設計值 一般排架、框架結構，可采用簡化公式：一般排架、框架結構，可采用簡化公式： 安全等級為三級（或安全等級為三級（或年年 ）0.安全等級為一級（或安全等級為一級（或100年及以上年及以上 ）01.1 安全等級為二級（或安全等級為二級（或年年 ）01.由永久荷載效應控制的組合：由永久荷載效應控制的組合： 由可變荷載效應控制的組合：由可變荷載效應控制的組合： 第16頁/共18頁正常使用極限狀態(tài)實用設計表達式正常使用極限狀態(tài)實用設計表達式 統(tǒng)一標準統(tǒng)一標準規(guī)定：計算時荷載及材料強度均取標準值，不再考慮荷載和材料分規(guī)定：計算時荷載及材料強度均取標準值，不再考慮荷載和材料分項系數(shù)，也不考慮結構的重要性系數(shù)項系數(shù)，也不考慮結構的重要性系數(shù)0 0。