建筑結(jié)構(gòu)模塊1

建筑結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力模塊1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.1

結(jié)構(gòu)的功能要求及其極限狀態(tài)

1.2

1.3

實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式模塊1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法知識目標(biāo)（1）了解建筑結(jié)構(gòu)的功能要求。（2）熟悉建筑結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。（3）掌握極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法。1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力

1.1.1建筑結(jié)構(gòu)上的作用1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力荷載的分類永久荷載

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，其值不隨時(shí)間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。如：自身重力、土壓力、預(yù)應(yīng)力，又稱之為恒荷載?？勺兒奢d在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其值隨時(shí)間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。如：樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載，又稱之為活荷載。偶然荷載

一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短如：地震、爆炸、撞擊1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載準(zhǔn)永久值可變荷載組合值可變荷載頻遇值

荷載代表值1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力

1.1.2作用效應(yīng)（S）定義：作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形稱為作用效應(yīng)（如軸力、彎矩、剪力、扭矩、撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等），用S表示。荷載效應(yīng)：直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)。1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力

1.1.3結(jié)構(gòu)抗力（R）定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力稱為“結(jié)構(gòu)抗力”，用R表示。結(jié)構(gòu)抗力為隨機(jī)變量。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)

1.2.1設(shè)計(jì)使用年限定義：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，要規(guī)定結(jié)構(gòu)的使用期限，即要保證結(jié)構(gòu)不需要大修就能按預(yù)定目的使用的年限，稱為設(shè)計(jì)使用年限。建筑結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)，應(yīng)能承受正常施工、正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載、強(qiáng)迫變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如由于溫度及收縮引起的構(gòu)件變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的變形）等的作用。在偶然荷載（如地震、強(qiáng)風(fēng)）作用下或偶然事件（如火災(zāi)、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，構(gòu)件僅產(chǎn)生局部損壞，不會(huì)發(fā)生連續(xù)倒塌現(xiàn)象。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)

1.2.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求安全性1.1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)適用性2.建筑結(jié)構(gòu)在正常使用的荷載作用下應(yīng)具有良好的工作性能，如不發(fā)生影響正常使用的過大撓度、永久變形和動(dòng)力效應(yīng)（過大的振幅和振動(dòng)），就不會(huì)產(chǎn)生令使用者感到不安的裂縫。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)耐久性3.建筑結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)的條件下，在規(guī)定的環(huán)境中，在預(yù)定的使用期限內(nèi)應(yīng)有足夠的耐久性，如不發(fā)生由于混凝土保護(hù)層碳化或氯離子的侵入而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，以致影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。上述這些功能要求概括起來可以稱為建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，即建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間（如設(shè)計(jì)使用年限為50年）內(nèi)、規(guī)定的條件（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維修，不考慮人為過失）下完成其預(yù)定功能的能力。1.2結(jié)構(gòu)的功能要求及其極限狀態(tài)

1.2.3建筑結(jié)構(gòu)的安全等級1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)

1.2.4建筑結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)1.

（1）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、過大的滑移等）。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞）。（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因過度變形而不適于繼續(xù)承載（如受彎構(gòu)件中的少筋梁）。（4）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系（如超靜定結(jié)構(gòu)由于某些截面的屈服而形成塑性鉸，使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系）。（5）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長柱達(dá)到臨界荷載，發(fā)生壓屈）。（6）地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2.（2）影響正常使用或外觀的變形（如梁產(chǎn)生超過了撓度限值的過大的撓度）。

影響正常使用或耐久性能的局部損壞（如不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件開裂，或允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件的裂縫寬度超過了允許限值）。影響正常使用的振動(dòng)。影響正常使用的其他特定狀態(tài)（如由于鋼筋銹蝕而產(chǎn)生的沿鋼筋的縱向裂縫）。（1）

（3）

（4）1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程3.

用來描述結(jié)構(gòu)構(gòu)件完成預(yù)定功能狀態(tài)的函數(shù)稱為功能函數(shù)Z:

當(dāng)Z>0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)當(dāng)Z<0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)當(dāng)Z=0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的可靠度和可靠指標(biāo)4.可靠概率Ps

結(jié)構(gòu)能完成預(yù)定功能的概率

失效概率Pf（見下頁表格）

不能完成預(yù)定功能的概率可靠指標(biāo)β：1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)目標(biāo)可靠指標(biāo)5.為使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全和經(jīng)濟(jì)合理，確定一個(gè)公眾所能接受的建筑結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠指標(biāo)，稱為目標(biāo)可靠指標(biāo)(允許失效概率)。破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.21.3

實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式

1.3.1承載能力極限狀態(tài)計(jì)算

（1）在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法中，應(yīng)采用式（1-1）和式（1-2）計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力。γ0S≤R（1-1）R=R（fc，fs，ak，…）/γRd（1-2）（2）由可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，應(yīng)按式（1-3）進(jìn)行計(jì)算。（1-3）（3）由永久荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，應(yīng)按式（1-4）進(jìn)行計(jì)算。（1-4）1.3

實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式表1-1基本組合的荷載分項(xiàng)系數(shù)1.3

實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式

1.3.2正常使用極限狀態(tài)計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值計(jì)算1.荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值S應(yīng)按式（1-6）進(jìn)行計(jì)算（組合中的設(shè)計(jì)值僅適用于荷載與荷載效應(yīng)為線性的情況）。（1-6）標(biāo)準(zhǔn)組合是在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)根據(jù)正常使用條件可能出現(xiàn)最大可變荷載時(shí)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行組合而確定的，在一般情況下均采用這種組合值進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算。1.3

實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載頻遇組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值計(jì)算2.

荷載頻遇組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值應(yīng)按式（1-7）進(jìn)行計(jì)算（組合中的設(shè)計(jì)值僅適用于荷載與荷載效應(yīng)為線性的情況）。（1-7）

式中，ψf1為第1個(gè)可變荷載的頻遇值系數(shù)；ψqi為第i個(gè)可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)。1.3

實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載準(zhǔn)永久組