建筑結(jié)構(gòu)設計基本原則課件

1、2.2.1結(jié)構(gòu)的功能要求能承受正常施工和使用時的各種作用，以及偶然事件發(fā)生時，仍能保持整體穩(wěn)定性。在正常使用時，能保證具有良好的工作性能，不出現(xiàn)過大的變形和裂縫。在正常使用及維護下，具有足夠的耐久性能，不發(fā)生銹蝕和風化現(xiàn)象。安全性適用性 耐久性例如，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。 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。 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。 作用的分類：按作用時間的特點（常用）安隨空間位置的變異按結(jié)構(gòu)的反應特點2.3結(jié)構(gòu)的可靠度和極限狀態(tài)方程2.3.1作用效應和結(jié)構(gòu)抗力2

2、.3.1.1作用效應和結(jié)構(gòu)抗力的概念“作用” 能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應（內(nèi)力、變形、裂縫等）的各種原因的總稱。作用效應 結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力（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，通常稱為荷載效應。結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應的能力，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，其大小主要取決于材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)及計算模式的精確性等。2.3.2結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下完成預定功能的可能性。結(jié)構(gòu)的可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成預定功能

3、的概率。2.3.3設計基準期和設計使用年限2.3.3.1設計基準期2.3.3.2設計使用年限類別 設 計 使 用 年限（年） 示 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)即結(jié)構(gòu)在正常設計、正常施工、正常使用和維護下所應達到的使用年限。2.3.4極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)實際工程中，可能出現(xiàn)以下三種情況當時，結(jié)構(gòu)能夠完成預定的功能，處于可靠狀態(tài)。當時，結(jié)構(gòu)不能完成預定的功能，處于失效狀態(tài)。當=時，即R=S結(jié)構(gòu)處于臨界的極限狀態(tài)，稱為極限狀態(tài)方程。極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2.2.2結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超

4、過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(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)。承載能力極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)對應于結(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)主要考慮關(guān)于結(jié)構(gòu)安全性的功能。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度不夠而破壞；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）。正常使用極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)對應于結(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)對應于適用性或耐久性的功能。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)

5、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狀態(tài)等。2.4極限狀態(tài)設計表達式2.4.1承載能力極限狀態(tài)設計表達式對于基本組合，荷載效應組合的設計值S應從由可變荷載效應控制的組合和由永久荷載效應控制的組合中取最不利值確定。由可變荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合0 ：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)G ：永久荷載分項系數(shù)； SGk ：永久荷載標準值Gk 計算的荷載效應值；Qi ：第i個可變荷載的分項系數(shù)； SQik ：按可變荷載標準值Qi計算的荷載效應值;ci ：可變荷載Qi的

6、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)；荷載分項系數(shù)的取值荷載特性荷載分項系數(shù)永久荷載永久荷載效應對結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應控制的組合1.2由永久荷載效應控制的組合1.35永久荷載效應對結(jié)構(gòu)有利1.0傾覆、滑移或飄浮驗算0.9可變荷載一般情況1.4對標準值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3【例】 某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，安全等級為二級，截面尺寸bh = 200mm400mm，計算跨度 = 5m，凈跨度 =4.86m。承受均布線荷載：活荷載標準值7kN/m，恒荷載標準值10kN/m（不包括自重）。試計算按承載能力極限狀態(tài)設計時的跨中彎矩設計值和支

7、座邊緣截面剪力設計值?！窘狻坑杀聿榈没詈奢d組合值系數(shù)=0.7。安全等級為二級，則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0。 鋼筋混凝土的重度標準值為25kN/m3，故梁自重標準值為250.20.4=2 kN/m。 總恒荷載標準值gk=10+2=12kN/m 恒載產(chǎn)生的跨中彎矩標準值和支座邊緣截面剪力設計值分別為：Mgk = gkl02/8 = 1252 /8=37.5kN m Vgk=gkln/2= 124.86/2=29.16 kN活荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準值和支座邊緣截面剪力標準值分別為： Mqk = qkl02/8 =752 /8=21.875kNm Vqk=qkln/2 = 7 4.86/2 =17.01

8、 kN 本例只有一個活荷載，即為第一可變荷載。故計算由活載彎矩控制的跨中彎矩設計值時， =1.2， =1.4。由式（1.2.3）得由活荷載彎矩控制的跨中彎矩設計值和支座邊緣截面剪力標準值分別為： =1.0（1.237.5+1.421.875）=75.625 kNm計算由恒載彎矩控制的跨中彎矩設計值時， =1.35， =1.4， =0.7。得由恒載彎矩控制的跨中彎矩設計值和支座邊緣截面剪力標準值分別為： = =1.0（1.3537.5+0.71.421.875）=72.063 kNm = =1.0（1.3529.16+0.71.417.01）=56.036 kN=1.0（1.229.16+1.417.01）=58.806 kN取較大值得跨中彎矩設計值M = 75.625kNm，支座邊緣截面剪力設計值V=58.806 kN。C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、裂縫寬度等。2.4.2正常使用極限狀態(tài)設計表達式對于正常使用極限狀態(tài)，應根據(jù)