山大建筑結(jié)構(gòu)課件 第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則

1、 1 . 荷載分類；荷載分類； 2 . 荷載代表值；荷載代表值； 3 . 結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)的功能； 4 . 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)； 5 . 結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力；結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力； 6 . 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。 第二章第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 1. 1. 了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類； 2. 2. 理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義； 3. 3. 能確定永久荷載、可變荷

2、載的代表值。能確定永久荷載、可變荷載的代表值。 第第 一一 講講教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：重重 點(diǎn)點(diǎn) 1、荷載分類；荷載代表值；、荷載分類；荷載代表值； 2、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)； 3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。難難 點(diǎn)點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。2.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)2.1.1 結(jié)構(gòu)的功能要求（1 1）結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)）結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能

3、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)。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)劃分為三個(gè)安全等級(jí)。根據(jù)破壞后果的嚴(yán)重程度，建筑結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)安全等級(jí)。 表2.1.1 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 （2 2）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 定義：定義：房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、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)使用年限護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的持久年限。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年

4、限 應(yīng)按下表采用。應(yīng)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)（3 3）結(jié)構(gòu)的功能要求）結(jié)構(gòu)的功能要求 1 1）結(jié)構(gòu)的功能要求）結(jié)構(gòu)的功能要求 功能要求功能要求適用性適用性耐久性耐久性安全性安全性 安全性安全性結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用的條件下，能結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用的條件下，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)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，仍能保持烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發(fā)生時(shí)

5、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發(fā)生必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。連續(xù)倒塌。 適用性適用性結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能。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)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。生使使用者感到不安的裂縫寬度等。耐久性耐久性結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性能，結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性能，即在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年即在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限。例如，結(jié)構(gòu)材

6、料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土限。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。構(gòu)件的鋼筋不致因保護(hù)層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。2.1.2 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)（1 1）定義）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)規(guī)定的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，足設(shè)計(jì)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)。該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)（2 2）分類）分類 1）承載

7、能力極限狀態(tài)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)主要考慮關(guān)于載能力極限狀態(tài)主要考慮關(guān)于結(jié)構(gòu)安全性結(jié)構(gòu)安全性的功能。的功能。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)為超過了承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度不夠而破結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度不夠而破壞；壞；整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失整個(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）；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)轉(zhuǎn)

8、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（如柱子被結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如柱子被壓曲等）。壓曲等）。2）正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。這一構(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)于狀態(tài)對(duì)應(yīng)于適用性或耐久性適用性或耐久性的功能。的功能。 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)：了正常使用極限狀態(tài)： 影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常

9、使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）； 影響正常使用的振動(dòng)；影響正常使用的振動(dòng)； 影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。2.2.1 2.2.1 結(jié)構(gòu)上的作用與荷載按隨時(shí)間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為按隨時(shí)間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三類：以下三類： 1.1.永久荷載永久荷載 Dead LoadDead Load永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用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，或者其變化與平期間，其值不隨時(shí)間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、均值相比可忽略不計(jì)的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。土壓力、預(yù)應(yīng)力等。 2.2

10、 結(jié)構(gòu)上的作用和作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的作用和作用效應(yīng)Vertical: Gravity2.2.可變荷載可變荷載 Live LoadLive Load可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨可變荷載也稱為活荷載，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。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)間很短的荷載稱為偶然荷載。且持續(xù)時(shí)間很短的荷載稱為偶然荷載。紐約曼哈頓管線爆炸 偶然荷載：爆炸偶然荷載：爆炸熱荷載 Thermal loa

11、ds. 結(jié)構(gòu)隨溫度變化膨脹或收縮 若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，破壞。 例：穹頂熱膨脹和收縮 Expand and Contract of Dome沉降荷載Settlement loads 結(jié)構(gòu)不均勻沉降（各部分重量懸殊，土壤壓縮性差異） 防止沉降：沉降縫地震荷載 Seismic loads 由地面運(yùn)動(dòng)造成 結(jié)構(gòu)上部反應(yīng)較大 橫向荷載 (Lateral Load)Lateral: Earthquake2.2.2 2.2.2 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)作用效應(yīng) 作用效應(yīng)作用效應(yīng) 結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）和和變形變

12、形（如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）的總稱（如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）的總稱，用，用S 表示。由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)，通常稱為表示。由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)，通常稱為荷載效應(yīng)。荷載效應(yīng)。結(jié)構(gòu)抗力結(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，其大小主要取決于表示。結(jié)構(gòu)抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有的，其大小主要取決于材料性能材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)構(gòu)件幾何參數(shù)及及計(jì)算模式的精計(jì)算模式的精確性等確性等。2.3 2.3 結(jié)構(gòu)抗力的基本概念結(jié)構(gòu)抗力的基本概念結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力R正態(tài)分布概率密度曲線正態(tài)分布概率密度

13、曲線由概率論可知，頻率密度的積分為概率。由于各頻率之和等于由概率論可知，頻率密度的積分為概率。由于各頻率之和等于1，即，即圖中正態(tài)曲線與橫坐標(biāo)包圍的面積等于圖中正態(tài)曲線與橫坐標(biāo)包圍的面積等于1，即：，即：1)( dxxfP1）平均值:它它表示隨機(jī)變量取值的集中位置。平均值愈大，則分布曲線的高峰點(diǎn)離開縱坐標(biāo)軸的水平距離愈遠(yuǎn)。2）標(biāo)準(zhǔn)差:它表示隨機(jī)變量的離散程度。標(biāo)準(zhǔn)差愈大時(shí)，分布曲線愈扁平，說明變量分布的離散性愈大。3）變異系數(shù):它表示隨機(jī)變量取值的相對(duì)離散程度。mx變異系數(shù)：1)(:121nxxnxxniimniim標(biāo)準(zhǔn)差平均值對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如何設(shè)計(jì)的安全呢？對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如何設(shè)計(jì)的安

14、全呢？荷載取值越大荷載取值越大，內(nèi)力值就越大，構(gòu)件截面尺寸也愈大，結(jié)構(gòu)愈安全；，內(nèi)力值就越大，構(gòu)件截面尺寸也愈大，結(jié)構(gòu)愈安全；材料強(qiáng)度取值越低材料強(qiáng)度取值越低，結(jié)構(gòu)所需截面越大，結(jié)構(gòu)所需截面越大，結(jié)構(gòu)愈安全結(jié)構(gòu)愈安全)645. 11 (645. 1mmkfff)645. 11 (645. 1mmkSSS荷載標(biāo)準(zhǔn)值：荷載標(biāo)準(zhǔn)值：材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：1.645保證率系數(shù)。保證率系數(shù)。荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)際荷載低于標(biāo)準(zhǔn)值的概率為實(shí)際荷載低于標(biāo)準(zhǔn)值的概率為95；材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)際強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)際強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)值的概率為的概率為95；Sm Sm+1.645fm-1.645 f

15、m2.2.3 2.2.3 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)于不同的荷載和不同的設(shè)計(jì)情況，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，該量值即荷載代表值。應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。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)期內(nèi)具有一定概定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值率的最大荷載值, ,它是荷載的基本代表值。它是荷載的基本代表值。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為確定可變荷載代表值而選定的時(shí)間參為確定可變荷載代表值而選定的時(shí)間參數(shù)，一般取為數(shù)，一般取為5050年。年。永久荷載主要

16、是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修，固定設(shè)備的重永久荷載主要是結(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。積（或面積）的自重標(biāo)準(zhǔn)值確定。對(duì)于自重變異性較大的材料，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)其對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)于自重變異性較大的材料，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。有利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。 例例 取鋼筋混凝土單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為取鋼筋混凝土單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為25 kN/m25 kN/m3 3，則，則截面尺寸為截面尺寸為200200500mm50

17、0mm的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值為值為0.20.20.50.525=2.5kN/m25=2.5kN/m。民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)按附表永久值系數(shù)按附表5-25-2采用。采用。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值（總的持續(xù)時(shí)間不低于（總的持續(xù)時(shí)間不低于2525年），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。年），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值?？勺兒奢d準(zhǔn)永久值可表示為可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為q qk k ，其中，其中k k為可變荷為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值

18、，載標(biāo)準(zhǔn)值，q q為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。q q值見附表值見附表5-2 5-2 。定義：定義：兩種或兩種以上兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標(biāo)準(zhǔn)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，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。此即可變荷載組合值?？勺兒奢d組合值可表示為可變荷載組合值可表示為c ck k 。其中。其中c c 為可變荷載為可變荷載組合值系數(shù)，其值按附表組合值系數(shù)，其值按附表5-25

19、-2查取。查取。定義：對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間定義：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（為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值（總的持總的持續(xù)時(shí)間不低于續(xù)時(shí)間不低于5050年年），稱為可變荷載頻遇值。），稱為可變荷載頻遇值?？勺兒奢d頻遇值可表示為可變荷載頻遇值可表示為f fk k。其中。其中f f為可變荷載頻為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按表遇值系數(shù)，其值按表1.1.11.1.1查取。查取。結(jié)構(gòu)功能的表達(dá)結(jié)構(gòu)功能的表達(dá) S 作用效應(yīng)作用效應(yīng) Action Effect 結(jié)構(gòu)上的作用是結(jié)構(gòu)上的作用是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形和裂縫

20、的原因的總稱，分為直接作用和間接作用，作用效應(yīng)即為使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形和裂縫的原因的總稱，分為直接作用和間接作用，作用效應(yīng)即為作用作用引起的構(gòu)件內(nèi)力。引起的構(gòu)件內(nèi)力。R 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 Resistant 結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力，如受彎承載力結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力，如受彎承載力Mu、受剪承載力、受剪承載力Vu、容許撓度、容許撓度f、容許裂縫寬度、容許裂縫寬度w。S R 失效失效 2.4 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 2.4.1 2.4.1 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) SRRSgZ),(2.6)實(shí)際工程中，可能出現(xiàn)以下三種情況實(shí)際工程中，可能出現(xiàn)以下三種情況2.4.4

21、 2.4.4 實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式（2 2）荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值）荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值 S S對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)從由可變荷應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利值確定。值確定。 1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合）由可變荷載效應(yīng)控制的組合2.4 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 ：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為用年限為100100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于年及以上的

22、結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.11.1；對(duì)安全等級(jí)；對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為5050年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.01.0；對(duì)安；對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為5 5年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于于0.90.9；在抗震設(shè)計(jì)中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。；在抗震設(shè)計(jì)中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。0)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS(2.11)G ：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，按表：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，按表2.4.1 采用；采用； SGk ：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk 計(jì)算的荷載效應(yīng)值；計(jì)

23、算的荷載效應(yīng)值；Qi ：第：第i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；按表個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；按表2.4.1 采用；采用； SQik ：按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qi計(jì)算的荷載效應(yīng)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值;ci ：可變荷載：可變荷載Qi的組合值系數(shù)，民用建筑樓面均布活的組合值系數(shù)，民用建筑樓面均布活 荷載、屋面均布活荷載的組合值系數(shù)；荷載、屋面均布活荷載的組合值系數(shù)；)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS荷載特性荷載特性荷載分項(xiàng)系數(shù)荷載分項(xiàng)系數(shù)永久荷載永久荷載永久荷載效應(yīng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利對(duì)結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)控制的組合1.2由永久荷載效由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)

24、控制的組合1.35永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利1.0傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算0.9可變荷載可變荷載一般情況一般情況1.4對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3表2.4.1 荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值 當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。載。 )(10QikciniQiGkGSSS2 2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合）由永久荷載效應(yīng)控制的組合(2.12) 應(yīng)用（應(yīng)用（2.112.11）、式（）、式（2.122.

25、12）時(shí)應(yīng)注意以下問題：）時(shí)應(yīng)注意以下問題： 混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用內(nèi)力表達(dá)式。此時(shí)，式（混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用內(nèi)力表達(dá)式。此時(shí)，式（2.11）、式（）、式（2.12）實(shí)質(zhì)上就）實(shí)質(zhì)上就是永久荷載和可變荷載同時(shí)作用時(shí)，在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）是永久荷載和可變荷載同時(shí)作用時(shí)，在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）的組合，其目標(biāo)是求出結(jié)構(gòu)可能的最大內(nèi)力。例如跨度為的組合，其目標(biāo)是求出結(jié)構(gòu)可能的最大內(nèi)力。例如跨度為l0的簡(jiǎn)支梁，在跨中集中荷載的簡(jiǎn)支梁，在跨中集中荷載F作作用下的跨中最大彎矩用下的跨中最大彎矩M=Fl0/4 ，在均布荷載，在均布荷載q作用下的跨

26、中最大彎矩作用下的跨中最大彎矩 M=ql02/8。彎矩彎矩 ，這也就是式中的計(jì)算方法。，這也就是式中的計(jì)算方法。 2081qlM 【例例2.1】 某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，安全等級(jí)為二級(jí)，截面尺寸某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，安全等級(jí)為二級(jí)，截面尺寸bh = 200mm400mm，計(jì)算跨度，計(jì)算跨度 = 5m，凈跨度，凈跨度 =4.86m。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值值7kN/m，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值10kN/m（不包括自重）。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的（不包括自重）。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值?？?/p>

27、中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值。0lnlBnlAFAFBmKNqk/7mKNgk/100l200400 【例例2.1】 某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，安全等級(jí)為二級(jí)，截面尺寸某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，安全等級(jí)為二級(jí)，截面尺寸bh = 200mm400mm，計(jì)算跨度，計(jì)算跨度 = 5m，凈跨度，凈跨度 =4.86m。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值值7kN/m，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值10kN/m（不包括自重）。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的（不包括自重）。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值?？缰袕澗卦O(shè)計(jì)值和支座邊

28、緣截面剪力設(shè)計(jì)值。0lnllABFAFBmKNqk/7mKNgk/10mKNqk/7lFAFBABxqxqlFS2222qxxqlM2ql2ql82qlmKNgk/10)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS【解解】查得活荷載組合值系數(shù)查得活荷載組合值系數(shù)=0.7。安全等級(jí)為二級(jí)，。安全等級(jí)為二級(jí)，則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0。 鋼筋混凝土的重度標(biāo)準(zhǔn)值為鋼筋混凝土的重度標(biāo)準(zhǔn)值為25kN/m3，故梁自重標(biāo)準(zhǔn)值，故梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為為250.20.4=2 kN/m。 總恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值總恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=10+2=12kN/m 恒載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)恒載產(chǎn)生的

29、跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值分別為：值分別為：Mgk = gkl02/8 = 1252 /8=37.5kN m Vgk=gkln/2= 124.86/2=29.16 kN)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS 活荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)活荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：值分別為： Mqk = qkl02/8 =752 /8=21.875kNm Vgk=qkln/2 = 7 4.86/2 =17.01 kN 本例只有一個(gè)活荷載，即為第一可變荷載。故計(jì)算由活本例只有一個(gè)活荷載，即為第一可變荷載。故計(jì)算由活載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值

30、時(shí)，載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值時(shí)， =1.2， =1.4。由式。由式（2.11）得由活荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣）得由活荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為： = G1QQ）（k11k0qQgGMM）（kk0qQgGMM=1.0（1.237.5+1.421.875）=75.625 kNm)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS = =1.0（1.229.16+1.417.01）=58.806 kN計(jì)算由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值時(shí)，計(jì)算由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值時(shí)， =1.35， =1.4， =0.7。由式（。由式（2.1

31、2）得由恒載彎矩控制的）得由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為： =1.0（1.3537.5+0.71.421.875）=72.063 kNm =1.0（1.3529.16+0.71.417.01）=56.036 kN）（k11k0qQgGVV）（kk0qQgGVVGQc）kck0(qQgGMM）kck0(qQgGMM)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS 取較大值得跨中彎矩設(shè)計(jì)值取較大值得跨中彎矩設(shè)計(jì)值M = 75.625kNm，支座邊緣截，支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值面剪力設(shè)計(jì)值V=58.806 kN。3 3）一般

32、排架、框架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化表達(dá)式）一般排架、框架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化表達(dá)式對(duì)一般排架、對(duì)一般排架、，可不區(qū)分第一可變荷載和第，可不區(qū)分第一可變荷載和第i i個(gè)可變荷載，并采用相同的組合值系數(shù)，個(gè)可變荷載，并采用相同的組合值系數(shù)，其荷載效應(yīng)組合設(shè)其荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值取由可變荷載效應(yīng)控制和由永久荷載效應(yīng)控制的組合值計(jì)值取由可變荷載效應(yīng)控制和由永久荷載效應(yīng)控制的組合值中的最不利值。中的最不利值。由可變荷載效應(yīng)控制的組合按下式計(jì)算：由可變荷載效應(yīng)控制的組合按下式計(jì)算： k11kQQGGSSS（2.13）由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按式（由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按式（2.11）采用。）采用。k1k9 .0QiniQiGGSSS(2.14) （1 1）實(shí)用表達(dá)式）實(shí)用表達(dá)式 對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)，采用，采用荷載效應(yīng)的荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合頻遇組合或或準(zhǔn)永久組合準(zhǔn)永久組合，按下列設(shè)計(jì)，按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)：表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)： SC (1.2.7)式中式中S變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值；變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值； C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、裂縫寬度等。裂縫寬度等。標(biāo)準(zhǔn)