建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則載荷分類及載荷代表值實用教案

1、重重 點點 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 點點結(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間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三按隨時間的變異，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，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相

2、比可忽略不計的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力忽略不計的荷載。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)計時，對于不同

3、的荷載和不同的定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于不同的荷載和不同的設(shè)計情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載設(shè)計情況，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.荷載標準值荷載標準值定義：荷載標準值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準定義：荷載標準值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準(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)計基準設(shè)計基準(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間參數(shù)，一般取為值而選定的時間參數(shù)，一般取為5050年。年。第4頁/共28頁第四頁，共29頁。（1 1）永久荷載標準值永久荷

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)計尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體積（或面積）的自重標準值確定。對于自重變異性較大(jio d)(jio d)的材料，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)其對結(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準值為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準值為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)標準值民用建筑樓面均布活荷載(hzi)(hzi)標準值及其組合

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)準永久值定義：在設(shè)計基準期內(nèi)經(jīng)常達到或超過的那部份荷載(hzi)(hzi)值（總的持續(xù)時間不低于2525年），稱為可變荷載(hzi)(hzi)準永久值?？勺兒奢d(hzi)(hzi)準永久值可表示為qqk k ，其中k k為可變荷載(hzi)(hzi)標準值，qq為可變荷載(hzi)(hzi)準永久值系數(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作用于結(jié)構(gòu)上時，除主導(zhdo)(zhdo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標準

6、值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標準值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值?？勺兒奢d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)：對可變荷載，在設(shè)計基準期內(nèi)，其超越的總時間為規(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)時間不低于5050年），稱為可變荷載頻遇值?？勺兒奢d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

7、所采用的一種可變荷載代表值。在設(shè)計基準期內(nèi)，荷載達到和超過該值的總持續(xù)時間僅為設(shè)計基準期的一小部分。 可變荷載頻遇值應(yīng)取可變荷載標準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(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)計法設(shè)計法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 建筑結(jié)構(gòu)(jigu)(j

8、igu)設(shè)計時，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)濟損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。 根據(jù)破壞后果的嚴重程度，建筑結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)劃分為三個安全等級。 第10頁/共28頁第十頁，共29頁。表1.2.1 建筑結(jié)構(gòu)的安全等級安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的房屋二級嚴重一般的房屋三級不嚴重次要的房屋第11頁/共28頁第十一頁，共29頁。（2 2）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(shj)(shj)使用年限 定義：房屋建筑在正常設(shè)計(shj)(shj)、正常施工、正常使用和維 護下所應(yīng)達到的持久年限。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(shj)(shj)使用年限 應(yīng)

9、按下表采用。類別類別 設(shè)設(shè) 計計 使使 用用 年限（年）年限（年） 示示 例例 15臨時性結(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)計規(guī)定的偶然事件（如強烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發(fā)生時和發(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)在正常使用時具有良好的工作性能。例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(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)維護條件下具有足夠的耐久性能，即在正常(zhngchng)維護條件下結(jié)構(gòu)能夠正常(zhngchng)使用到規(guī)定的設(shè)計使用年限。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)定時間指設(shè)計使用(shyng)(shyng)年限；規(guī)定條件指正常設(shè)計、正常施工、正常使用(shyng)(shyng)和正常維護，不包括錯誤設(shè)計、錯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)使用年限長短有關(guān)。統(tǒng)一標準以結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為計算結(jié)構(gòu)可靠度的時間基準。注意2：結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限雖與結(jié)構(gòu)使用壽命有聯(lián)系，但不等同。當結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報廢，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(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)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達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。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為(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)強度不夠而破壞；整個結(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動體系；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)對應(yīng)(duyng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。這一狀態(tài)對應(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。 當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認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； 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)及計算模式的精確性等。第24頁/共28頁第二十四頁，共29頁。實際工程中，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：思考題習：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