鋼結構1章第2節(jié)

第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法一、結構設計的原則1、目標（1）技術先進，經濟合理，安全適用，確保質量。（2）承受各種作用，滿足功能要求；

安全性:承受作用,保持穩(wěn)定,不倒塌;

適用性:工作性能良好,滿足使用要求;

耐久性:隨時間仍能滿足使用要求。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法2、作用（S）（1）使結構產生效應(內力、變形、應力、應變等)各種原因的總稱,

直接作用:荷載間接作用:變形(溫度,沉降,地震等)

永久作用：可變作用：偶然作用：（2）荷載恒載(G)，活載(Q)，風載(W);靜載,動載。（3）作用效應(S):作用引起的內力和變形：荷載效應：S=CQ第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法3、抗力（R）（1）結構承受作用的能力(承載能力、剛度等)，屬結構特性參量；（2）與結構形式、幾何參數(shù)、材料性能(強度、彈性模量)和計算模型有關。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法4、功能（1）設計基準期（一般50年，也有100年和25年），（2）滿足功能要求：安全性(S<R)，適用性，耐久性。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法二、鋼結構設計方法:

容許應力設計法（TJ17-74）極限狀態(tài)設計法（GBJ17-88/GB50017-2003）

1、容許應力設計法:

K—安全系數(shù)，鋼結構取1.4~1.7

存在問題:1）“安全系數(shù)”含義不嚴謹;2）無法區(qū)別荷載性質;3）不區(qū)別材料性能;4）無法區(qū)別結構的重要性。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法2、極限狀態(tài)設計法:(1)極限狀態(tài)

1）滿足功能的臨界狀態(tài)S=R；

2）承載能力極限狀態(tài)—不發(fā)生破壞、倒塌、失穩(wěn)、傾覆；

構件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結構和構件喪失穩(wěn)定，結構轉為機動體系和結構傾覆。

3）正常使用極限狀態(tài)—不發(fā)生過大變形、振動、裂縫。

影響結構、構件和非結構構件正常使用或外觀的變形，

影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括混凝土裂縫)。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法(2)隨機變量

作用、作用效應和抗力隨機分布；

標準值，設計值。(3)功能函數(shù)Z=R-S(隨機變量）

Z>0，或R>S，安全狀態(tài)；

Z<0，或R<S，失效狀態(tài)；

Z=0，或R=S，極限狀態(tài)一次二階矩（隨機變量的平均值、方差）第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法(4)可靠度指標

可靠度—度量結構可靠性的指標；安全度—度量結構安全性的指標；可靠概率（Ps），失效概率（Pf）:Ps+Pf=1,

可靠度指標的確定采用了校準法

計算復雜。(5)結構安全等級（建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068）

結構重要性分三級（一級、二級、三級）

一般工業(yè)與民用建筑鋼結構的安全等級為二級,特殊另定。

結構安全等級與可靠度指標b和失效概率Pf的關系破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.7(1.08x10-4)3.2(6.87x10-4)2.7(3.47x10-3)脆性破壞4.2(1.34x10-5)3.7(1.08x10-4)3.2(6.87x10-4)第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法三、設計表達式1、統(tǒng)計變量：

標準值，設計值，分項系數(shù)；

恒載SG=gGSGk；活載SQ=gQSQk；抗力R=Rk/gR2、荷載組合：

設計基準期內荷載的最不利組合，即考慮若干種荷載共同作用引起的荷載組合。

承載能力極限狀態(tài)：應考慮荷載效應的基本組合，必要時尚應考慮荷載效應的偶然組合；

正常使用極限狀態(tài)：應考慮荷載效應的標準值，對鋼與混凝土組合梁，尚應考慮準永久組合。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法3、由可變荷載效應控制的組合表達式（承載能力極限狀態(tài))gG=永久(恒)荷載分項系數(shù)：一般情況下取1.2，當其效應對結構有利時取1.0，對抗傾覆和滑移有利的可取0.9

；gQ1,gQi=可變荷載分項系數(shù)：一般情況下取取1.4，有時取1.3(樓面活荷載標準值大于等于4kN/m2)

；gR=結構構件抗力分項系數(shù)：取1.087(Q235,Q345)~1.111(Q390)。yci=第i個可變荷載組合值系數(shù)：有風荷載組合時取0.6，其它荷載組合系數(shù)取0.7、0.9、0.95、1.0(高聳建筑物（0.2）和特殊情況另定);go=結構重要性指標：go=1.1(一級);go=1.0(二級);

go=0.9(三級)。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法

4、由永久荷載效應控制的組合：當永久荷載的效應對結構不利時取gG=1.35

5、框架、排架結構由可變荷載效應控制時

承載能力極限狀態(tài)的簡化應力計算式：一般情況下y=0.90，當只有一個可變荷載時，取y=1.0第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法6、正常使用極限狀態(tài)設計表達式有風載參與組合時y=0.85；w為限制值（變形、剛度）一般表達式：簡化表達式：第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法注意：

1）計算構件強度、連接強度以及構件穩(wěn)定性時，應采用荷載設計值（荷載標準值乘以荷載分項系數(shù)）；

2）計算疲勞和變形時，應采用荷載標準值（不考慮荷載分項系數(shù)）；

3）對于直接承受動力荷載的結構：在計算強度和穩(wěn)定性時，動力荷載設計值應乘以動力系數(shù)，在計算疲勞和變形時，動力荷載設計值不乘以動力系數(shù)。第一章緒論第二節(jié)鋼結構設計基本方法四、鋼結構設計過程1、結構方案：結構體系，材料，構件布置；2、荷載計算：恒、活、風、雪、吊車、地震等；3、荷載