建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則載荷分類及載荷代表值實(shí)用教案

1、重重 點(diǎn)點(diǎn) 1、荷載分類；荷載代表值； 2、結(jié)構(gòu)(jigu)的功能；結(jié)構(gòu)(jigu)功能的極限狀態(tài)； 3、結(jié)構(gòu)(jigu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)(jigu)抗力。難難 點(diǎn)點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)(xioyng)和結(jié)構(gòu)抗力。第1頁/共28頁第一頁，共29頁。1.1.1 1.1.1 荷載分類荷載分類按隨時(shí)間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三按隨時(shí)間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三類類(sn li)(sn li)： 1. 1.永久荷載永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，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(shí)間變化，或者其變化與平均值相比可其值不隨時(shí)間變化，或者其變化與平均值相

2、比可忽略不計(jì)的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力忽略不計(jì)的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。等。 1.1 荷載分類荷載分類(fn li)及荷載代表值及荷載代表值第2頁/共28頁第二頁，共29頁。2.2.可變荷載可變荷載也稱為(chn wi)(chn wi)活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。3.3.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(shí)間很短的荷載稱為(chn wi)(chn wi)偶然荷載。第3頁/共28頁第三頁，共29頁。1.1.2 1.1.2 荷載代表值荷載代表值1.1.荷載代表值荷載代表值定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于不同

3、的荷載和不同的定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于不同的荷載和不同的設(shè)計(jì)情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載設(shè)計(jì)情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。代表值。2.2.荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(jzhn)(jzhn)期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值, ,它是荷載的基本代它是荷載的基本代表值。表值。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(jzhn)(jzhn)期期為確定可變荷載代表為確定可變荷載代表值而選定的時(shí)間參數(shù)，一般取為值而選定的時(shí)間參數(shù)，一般取為5050年。年。第4頁/共28頁第四頁，共29頁。（1 1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷

4、載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修，固定設(shè)備的重量。一般可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體積（或面積）的自重標(biāo)準(zhǔn)值確定。對(duì)于自重變異性較大(jio d)(jio d)的材料，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)其對(duì)結(jié)構(gòu)有利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。 例 取鋼筋混凝土單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為25 kN/m325 kN/m3，則截面尺寸為200200500mm500mm的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.20.20.50.525=2.5kN/m25=2.5kN/m。第5頁/共28頁第五頁，共29頁。（2 2）可變荷載(hzi)(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值民用建筑樓面均布活荷載(hzi)(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值及其組合

5、值、頻偶值和永久值系數(shù)按表1.1.11.1.1采用。 1 1）可變荷載(hzi)(hzi)準(zhǔn)永久值定義：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達(dá)到或超過的那部份荷載(hzi)(hzi)值（總的持續(xù)時(shí)間不低于2525年），稱為可變荷載(hzi)(hzi)準(zhǔn)永久值。可變荷載(hzi)(hzi)準(zhǔn)永久值可表示為qqk k ，其中k k為可變荷載(hzi)(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值，qq為可變荷載(hzi)(hzi)準(zhǔn)永久值系數(shù)。qq值見表1.1.11.1.1。第6頁/共28頁第六頁，共29頁。2 2）可變荷載組合值定義：兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，除主導(dǎo)(zhdo)(zhdo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標(biāo)準(zhǔn)

6、值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。可變荷載組合值可表示為cck k 。其中c c 為可變荷載組合值系數(shù)，其值按表1.1.11.1.1查取。第7頁/共28頁第七頁，共29頁。3 3）可變荷載頻遇值定義(dngy)(dngy)：對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值（總的持續(xù)時(shí)間不低于5050年），稱為可變荷載頻遇值。可變荷載頻遇值可表示為ffk k。其中ff為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按表1.1.11.1.1查取。第8頁/共28頁第八頁，共29頁。荷載頻遇值 可變荷載頻遇值是正常使用極限狀態(tài)按頻遇組合設(shè)計(jì)

7、所采用的一種可變荷載代表值。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，荷載達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時(shí)間僅為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的一小部分。 可變荷載頻遇值應(yīng)取可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載頻遇值系數(shù)。荷載頻遇值系數(shù)見荷載規(guī)范表達(dá)(biod)到荷載值的頻率越大，頻遇值系數(shù)越大，頻遇值亦越大。如：書庫頻遇值系數(shù)為0.9，住宅頻遇值系數(shù)為0.57。 頻遇組合目前僅在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用。 第9頁/共28頁第九頁，共29頁。1.2 建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)法1.2.1 極限(jxin)狀態(tài) 1. 1.結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)的功能要求 （1 1）結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)的安全等級(jí) 建筑結(jié)構(gòu)(jigu)(j

8、igu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)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(huì)影響等）的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級(jí)。 根據(jù)破壞后果的嚴(yán)重程度，建筑結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)劃分為三個(gè)安全等級(jí)。 第10頁/共28頁第十頁，共29頁。表1.2.1 建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)安全等級(jí)破壞后果建筑物類型一級(jí)很嚴(yán)重重要的房屋二級(jí)嚴(yán)重一般的房屋三級(jí)不嚴(yán)重次要的房屋第11頁/共28頁第十一頁，共29頁。（2 2）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(shj)(shj)使用年限 定義：房屋建筑在正常設(shè)計(jì)(shj)(shj)、正常施工、正常使用和維 護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的持久年限。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(shj)(shj)使用年限 應(yīng)

9、按下表采用。類別類別 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 使使 用用 年限（年）年限（年） 示示 例例 15臨時(shí)性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)第12頁/共28頁第十二頁，共29頁。（3 3）結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)(gngnng)要求 1 1）結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)(gngnng)要求 功能要求適用性耐久性安全性第13頁/共28頁第十三頁，共29頁。 安全性結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用的條件(tiojin)下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件（如強(qiáng)烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致

10、發(fā)生連續(xù)倒塌。 適用性結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能。例如，不會(huì)出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動(dòng)；不會(huì)產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。第14頁/共28頁第十四頁，共29頁。耐久性結(jié)構(gòu)在正常(zhngchng)維護(hù)條件下具有足夠的耐久性能，即在正常(zhngchng)維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常(zhngchng)使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限。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(hù)層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。第15頁/共28頁第十五頁，共29頁。2 2）結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度的概念結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的總 稱。結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定條件下，完成

11、 預(yù)定功能的概率。規(guī)定時(shí)間指設(shè)計(jì)使用(shyng)(shyng)年限；規(guī)定條件指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用(shyng)(shyng)和正常維護(hù)，不包括錯(cuò)誤設(shè)計(jì)、錯(cuò)誤施工和違反原來規(guī)定的使用(shyng)(shyng)情況。 第16頁/共28頁第十六頁，共29頁。結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。注意1：結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)使用年限長(zhǎng)短有關(guān)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的時(shí)間基準(zhǔn)。注意2：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖與結(jié)構(gòu)使用壽命有聯(lián)系，但不等同。當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計(jì)使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報(bào)廢，但其可靠度將逐漸(zhjin)降低。第17頁/共28頁

12、第十七頁，共29頁。2.2.結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)（1 1）定義整個(gè)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(shè)計(jì)(shj)(shj)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(jxin)狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)第18頁/共28頁第十八頁，共29頁。（2 2）分類 1 1）承載能力極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)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(zhyo)(zhyo)考慮關(guān)于結(jié)構(gòu)安全性的功能。第19頁/共28頁第十九頁，共29頁。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為(rnwi)超過了承載能力極限狀態(tài)：

13、結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料(cilio)強(qiáng)度不夠而破壞；整個(gè)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(jī)動(dòng)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）。第20頁/共28頁第二十頁，共29頁。2）正常使用極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)(duyng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。這一狀態(tài)對(duì)應(yīng)(duyng)于適用性或耐久性的功能。第21頁/共28頁第二十一頁，共29頁。 當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)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(jb)損壞（包括裂縫）； 影響正常使用的振動(dòng)； 影響正常使用的其他特定

14、狀態(tài)等。第22頁/共28頁第二十二頁，共29頁。3.3.結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)的功能函數(shù)（1 1）作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)抗力的概念 作用效應(yīng) 結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力(nil)（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(yīng)，通常稱為荷載效應(yīng)。第23頁/共28頁第二十三頁，共29頁。 （2 2）結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)(gngnng)函數(shù) SRRSgZ),(1.2.1)結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)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(zhyo)取決于材料性

15、能、構(gòu)件幾何參數(shù)及計(jì)算模式的精確性等。第24頁/共28頁第二十四頁，共29頁。實(shí)際工程中，可能(knng)(knng)出現(xiàn)以下三種情況第25頁/共28頁第二十五頁，共29頁。小小 結(jié)：結(jié)： 1. 1. 荷載分類、荷載代表值的概念及種荷載分類、荷載代表值的概念及種類；類； 2. 2. 永久荷載、可變荷載的代表值；永久荷載、可變荷載的代表值； 3. 3. 作用效應(yīng)作用效應(yīng)(xioyng)(xioyng)、結(jié)構(gòu)抗力的、結(jié)構(gòu)抗力的概念；概念； 4. 4. 結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義。結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義。作業(yè)布置：作業(yè)布置： 預(yù)預(yù) 習(xí)：思考題習(xí)：思考題1.41.4、1.51.5； 思考題：思考題：1.1 1.1 、1.2 1.2 。第26頁/共28頁第二十六頁，共29頁。 結(jié)束！結(jié)束！謝謝謝謝(xi xie)大家！大家！第27頁/共28頁第二十七頁，共29頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第28頁/共28頁第二十八頁，共2