3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)的功能要求一結(jié)構(gòu)的功能要求65課件講解

3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)的功能要求適用性耐久性結(jié)構(gòu)在正常使用期間應(yīng)具有良好的工作性能。例如，不發(fā)生過(guò)大的變形、振幅、過(guò)寬的裂縫等，以免影響正常使用。結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下應(yīng)具有足夠的耐久性能，以保證結(jié)構(gòu)能夠正常使用到預(yù)定的設(shè)計(jì)使用期限。安全性結(jié)構(gòu)應(yīng)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(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的就是使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，用最經(jīng)濟(jì)的手段獲得預(yù)定條件下滿足設(shè)計(jì)所預(yù)期的各種功能的要求。一、結(jié)構(gòu)的功能要求3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（設(shè)計(jì)使用年限），在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維修），結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能（安全性、適用性、耐久性）的能力是指結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常設(shè)計(jì)、施工、使用和維護(hù)的條件下完成預(yù)定功能的概率。安全性、適用性、耐久性的統(tǒng)稱結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的能力不能事先確定，只能用概率來(lái)描述。結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的可靠度3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法一、結(jié)構(gòu)的功能要求表3-3結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限分類類別設(shè)計(jì)使用年限（年）示例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)3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法二、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

結(jié)構(gòu)能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求且能夠良好的工作，我們稱之為該功能處于可靠狀態(tài)；反之，稱之為該功能處于失效狀態(tài)。這種“可靠”與“失效”之間必然存在某一特定的界限狀態(tài)，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)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)定限值安全性實(shí)用性耐久性3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)特定狀態(tài)可靠度可靠失效極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)能夠滿足功能要求不能滿足功能要求結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定限值時(shí)的狀態(tài)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)承載的變形時(shí)的狀態(tài)3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載效應(yīng)是指由荷載在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的各種內(nèi)力（彎矩、剪力等）和變形（撓度、裂縫等）的統(tǒng)稱。荷載效應(yīng)S3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式結(jié)構(gòu)抗力R結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受各種荷載效應(yīng)的能力，即承載能力和抗變形能力。結(jié)構(gòu)抗力的影響因素主要有材料性能（強(qiáng)度、變形模量等物理力學(xué)性能）、構(gòu)件幾何參數(shù)、配筋情況以及計(jì)算模式的精確性等。3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式（一）極限狀態(tài)方程

結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作狀態(tài)可以用作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R的關(guān)系式來(lái)描述：

式中：Z——結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)功能函數(shù)；R——結(jié)構(gòu)抗力;S——作用效應(yīng)。Z＞0R＞S結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)Z＜0R＜S結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)Z＝0R＝S結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式（二）承載能力極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用下列表達(dá)式:γ0S≤R結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值安全等級(jí)為三級(jí)（或５年）γ0≥０.９安全等級(jí)為一級(jí)（或100年及以上）γ0≥1.1安全等級(jí)為二級(jí)（或５０年）γ0≥1.０結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值R＝R（fc，fs，αk…）3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式（二）承載能力極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用下列表達(dá)式:表3-4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)1.1很嚴(yán)重重要的房屋二級(jí)1.0嚴(yán)重一般的房屋三級(jí)0.9不嚴(yán)重次要的房屋3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值S對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)從下列組合中取最不利值確定：（1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

（2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合：

(3-4)(3-5a)

式中3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

式中3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式（3）對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，式(3-5a)可采用下列簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)表達(dá)式：

(3-5b)

式中3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法表3-5荷載分項(xiàng)系數(shù)荷載類別荷載特征永久荷載當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合對(duì)由永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)控制的組合1.21.35當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)

一般情況對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算1.00.9可變荷載一般情況對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值＞4kN/m2的工業(yè)房屋樓面活荷載1.41.33.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式（三）正常使用極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)：

(3-6)

式中3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式2.荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值對(duì)正常使用狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同設(shè)計(jì)目的，分別按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1）荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合：（2）荷載的頻遇組合：

(3-7)(3-8)3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法三、極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式（3）荷載的準(zhǔn)永久組合：

(3-9)

式中3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法【例3-1】某鋼筋混凝土辦公樓矩形截面簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨度L0=6m，梁上的永久荷載（包含自重）標(biāo)準(zhǔn)值gK=12kN/m，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qK=5kN/m，安全等級(jí)為二級(jí)，分別按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的各項(xiàng)組合計(jì)算梁跨中彎矩設(shè)計(jì)值。（1）均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值gK和qK作用下的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：解永久荷載作用下可變荷載作用下

3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法（2）承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的跨中彎矩設(shè)計(jì)值：解

【例3-1】某鋼筋混凝土辦公樓矩形截面簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨度L0=6m，梁上的永久荷載（包含自重）標(biāo)準(zhǔn)值gK=12kN/m，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qK=5kN/m，安全等級(jí)為二級(jí)，分別按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的各項(xiàng)組合計(jì)算梁跨中彎矩設(shè)計(jì)值。3.2建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

解

按標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)：按頻遇組合時(shí)：