建筑結構的基本設計原則課件

第2章建筑結構的

基本設計原則結構上的“作用”使結構或構件產(chǎn)生效應(內力、變形等)的各種原因的總稱直接作用間接作用是指直接以力的不同集結形式（集中力或均布力）施加在結構上的作用，通常也稱為荷載。

是指能夠引起結構外加變形和約束變形，從而產(chǎn)生內力效應的各種原因。

可變荷載(活荷載)永久荷載(恒荷載)在結構設計基準期內，其作用量值隨時間而變化，其變化幅度與平均值相比不可忽略不計的荷載在結構設計基準期內，其作用量值不隨時間變化，或其變化幅度與平均值相比可以忽略不計的荷載.(隨時間的變異性分類)荷載的分類偶然荷載在結構設計基準期內不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載，荷載標準值

荷載標準值是指在結構使用期間，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。

永久荷載標準值Gk可按結構構件的設計尺寸和材料重力密度計算確定，《荷載規(guī)范》中給出了常用材料和構件的自重。可變荷載標準值Qk可直接查《荷載規(guī)范》得出。

可變荷載組合值

當結構承受兩種或兩種以上可變荷載時，考慮它們同時達到各自最大值的可能性很小，故除主導的可變荷載外，其他可變荷載均乘以小于1.0的組合系數(shù)作為可變荷載組合值。

可變荷載組合值＝可變荷載標準值×荷載組合值系數(shù)ψC

荷載組合值系數(shù)可由《荷載規(guī)范》查得可變荷載頻遇值

可變荷載在設計基準期內在結構上偶而出現(xiàn)的較大荷載，稱為可變荷載頻遇值。其具有持續(xù)時間較短或發(fā)生次數(shù)較少的特點。

可變荷載頻遇值＝可變荷載標準值×荷載頻遇值系數(shù)ψf

荷載頻遇值系數(shù)可由《荷載規(guī)范》查得

荷載效應S荷載效應是指由荷載在結構上產(chǎn)生的各種內力（彎矩、剪力等）和變形（撓度、裂縫等）的統(tǒng)稱。

一般情況:S=CQ[例]簡支梁承受均布荷載q作用，計算跨度為l，由力學計算可知其跨中彎矩

M＝，支座剪力V＝。

M與V

Sq

Q

與C

荷載設計值及荷載分項系數(shù)荷載類別荷載特征荷載分項系數(shù)永久荷載當其效應對結構不利時對由可變荷載效應控制的組合對由永久荷載效應控制的組合1.21.35當其效應對結構有利時一般情況下對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算1.00.9可變荷載一般情況下對標準值＞4kN／m2的工業(yè)房屋樓面活荷載1.41.3荷載設計值＝荷載分項系數(shù)×荷載標準值

由于荷載是隨機變量，考慮其有超過荷載標準值的可能性，設計時將荷載標準值乘以一個大于1的調整系數(shù)。它比荷載的標準值具有更大的可靠度。結構抗力R結構抗力是指結構或構件承受各種荷載效應的能力，即承載能力和抗變形能力。

R=R(fc,fs,αk…)結構抗力也是一個隨機變量，影響因素主要有材料性能（強度、變形模量等物理力學性能）、構件幾何參數(shù)、配筋情況以及計算模式的精確性等。適用性安全性結構在正常使用期間應具有良好的工作性能。例如，不發(fā)生過大的變形、振幅、過寬的裂縫等，以免影響正常使用。

結構應能承受在正常施工和正常使用的情況下可能出現(xiàn)的各種作用，在設計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，結構仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。

結構的功能要求耐久性結構在正常使用和正常維護條件下應具有足夠的耐久性能，以保證結構能夠正常使用到預定的設計使用期限。

結構設計的目的就是使所設計的結構在規(guī)定的設計使用年限內，用最經(jīng)濟的手段獲得預定條件下滿足設計所預期的各種功能的要求。

結構的可靠性在規(guī)定的時間內（設計使用年限），在規(guī)定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和維修），結構完成預定功能（安全性、適用性、耐久性）的能力

是指結構在設計使用年限內，在正常設計、施工、使用和維護的條件下完成預定功能的概率。

安全性、適用性、耐久性的統(tǒng)稱結構的可靠度

結構完成預定功能的能力不能事先確定，只能用概率來描述。設計基準期和設計使用年限類別設計使用年限（年）示例11～5臨時性建筑225易于替換的結構構件

350普通房屋和構筑物

4100及以上紀念性建筑和特別重要的建筑結構

是為確定荷載代表值及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)（我國取用的設計基準期為50年）。必須說明：當結構的使用年限達到或超過設計基準期后，并不意味結構立即報廢，而只意味結構的可靠度將逐步降低。

是設計規(guī)定的一個期限，是指按規(guī)定指標設計的建筑結構或構件，在正常施工、正常使用和維護下，不需進行大修即可達到其預定功能要求的使用年限。

適用性安全性Z＜0,即R＜S耐久性Z＞0,即R＞S承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)

Z=g(R,S)=R-S功能函數(shù)結構抗力荷載效應Z=0,即R=S可靠狀態(tài)極限狀態(tài)

失效狀態(tài)結構可靠工作的基本條件為:Z≥0或R≥S承載能力極限狀態(tài)實用設計表達式

γ0S≤R

結構重要性系數(shù)

結構構件抗力設計值R＝R（fc，fs，αk…）

荷載效應組合設計值

一般排架、框架結構，可采用簡化公式：

安全等級為三級（或５年

）γ0≥０.９安全等級為一級（或100年及以上

）γ0≥1.1

安全等級為二級（或５０年

）γ0≥1.０由永久荷載效應控制的組合：

由可變荷載效應控制的組合：

正常使用極限狀態(tài)實用設計表達式

《統(tǒng)一標準》規(guī)定：計算時荷載及材料強度均取標準值，不再考慮荷載和材料分項系數(shù)，也不考慮結構的重要性系數(shù)γ0。設計表達式

S≤C

荷載效應組合值S，應根據(jù)不同的設計目的，分別按荷載效應的標準組合、頻遇組合和準永久組合進行設計。結構構件達到正常使用要求的規(guī)定限值C，例如變形限值、裂縫寬度限值等。地震波

地震時振動以波的形式從震源向各個方向傳播并釋放能量，這就是地震波。

地震波體波面波縱波橫波由震源向外傳遞的壓縮波,這種波質點振動的方向與波的前進方向一致,其特點是周期短、振幅小、傳播速度快,能引起地面上下顛簸（豎向振動）。由震源向外傳遞的剪切波,其質點振動的方向與波的前進方向垂直,其特點是周期長、振幅大、傳播速度較慢,能引起地面水平搖晃。體波經(jīng)地層界面多次反射傳播到地面后,又沿地面?zhèn)鞑サ拇紊?其特點是周期長、振幅大、衰減較體波慢，能引起地面建筑的水平振動。地震波的傳播以縱波最快，橫波次之，面波最慢。

地震震級

地震震級是衡量一次地震本身強弱程度的指標。震級每增加一級，地震所釋放出的能量約增加30倍。一般地說，2級以下的地震，人們是感覺不到的，因此稱為微震；2～4級的地震，在震中附近地區(qū)的人就有感覺，稱為有感地震；5級以上的地震，會對地面上的建筑物造成不同程度的破壞，稱為破壞性地震；7級以上的地震，則稱為強烈地震；8級以上的地震，稱為特大地震。地震烈度

地震烈度是指某一地區(qū)的地表和建筑物在一次地震時受到影響的強弱程度。一次地震只有一個震級，然而同一次地震對不同地區(qū)的影響卻不同，隨著距離震中的遠近不同會出現(xiàn)多種不同的烈度。一般來說，距震中距離越近，地震烈度越高。我國采用12度地震烈度區(qū)劃，6～9度需設防?？拐鹪O防烈度是按國家批準權限審批或頒布的作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。

抗震設防標準

甲類建筑在6～8度設防區(qū)應本地區(qū)按設防烈度提高一度計算地震作用和采取抗震構造措施，當為9度區(qū)時，應作專門研究。乙類建筑按本地區(qū)設防烈度進行抗震計算，抗震構造措施提高一度考慮。丙類建筑的抗震計算與構造措施均按本地區(qū)設防烈度考慮。丁類建筑按本地區(qū)設防烈度進行抗震計算，抗震構造措施可適當降低要求（設防烈度為6度時不再降低）?？拐鹪O防烈度為6度時，除另有規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算?？拐鹪O防目標

我國《抗震規(guī)范