建筑結(jié)構(gòu)與識圖實(shí)用教案

1、 1.1建筑結(jié)構(gòu)(jigu)的概念及在建筑物中的功能1.建筑結(jié)構(gòu)的概念 建筑結(jié)構(gòu)是建筑物的基本組成部分，是用一定的材料建造成的具有( jyu)足夠抵抗能力的空間骨架，用于抵御自然界可能發(fā)生的各種作用力，和建筑物是分不開的有機(jī)整體。 第1頁/共108頁第一頁，共109頁。1.1建筑結(jié)構(gòu)(jigu)的概念及在建筑物中的功能2.建筑結(jié)構(gòu)的類型 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu) (1)按建筑材料劃分 砌體（包括磚砌塊、石等）結(jié)構(gòu) 木結(jié)構(gòu) 塑料結(jié)構(gòu) 充氣結(jié)構(gòu) 墻體結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu) 深梁結(jié)構(gòu) 筒體結(jié)構(gòu) (2) 按結(jié)構(gòu)型式(xn sh)劃分 拱結(jié)構(gòu) 網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 空間薄壁(包括折板)結(jié)構(gòu) 鋼索結(jié)構(gòu) 艙體結(jié)構(gòu)第2頁/共108

2、頁第二頁，共109頁。1.1建筑結(jié)構(gòu)的概念(ginin)及在建筑物中的功能2.建筑( jinzh)結(jié)構(gòu)的類型 單層結(jié)構(gòu)(多用于單層工業(yè)廠房、食堂等) (3)按體型劃分 多層結(jié)構(gòu)(一般27層) 高層結(jié)構(gòu)(一般8層以上) 大跨結(jié)構(gòu)(跨度大約在4050m以上)第3頁/共108頁第三頁，共109頁。 圖1-1 建筑結(jié)構(gòu)的各種形式(xngsh) （a）墻體結(jié)構(gòu)；(b) 框架結(jié)構(gòu)；(c) 深梁結(jié)構(gòu)；(d) 筒體結(jié)構(gòu)；(e) 拱結(jié)構(gòu)； (f) 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；(g) 空間薄壁結(jié)構(gòu)；(h) 鋼索結(jié)構(gòu)；(i) 折板結(jié)構(gòu)第4頁/共108頁第四頁，共109頁。1.1建筑(jinzh)結(jié)構(gòu)的概念及在建筑(jinzh)物中的

3、功能3.3.結(jié)構(gòu)所要解決的問題(1)(1)使骨架形成的空間能良好地服務(wù)于人類生活、生產(chǎn)(shngchn)(shngchn)的要求和人類對美觀的需要。前者是物質(zhì)的，后者是精神的。這是結(jié)構(gòu)之所以存在的根本目的。(2)(2)結(jié)構(gòu)要抵御自然界各種作用力( (地心吸力、風(fēng)力、地震力等) )，因而需要有抵抗力的功能。這是結(jié)構(gòu)之所以存在的根本原因。第5頁/共108頁第五頁，共109頁。1.1建筑(jinzh)結(jié)構(gòu)的概念及在建筑(jinzh)物中的功能(3)(3)怎樣充分發(fā)揮所采用材料的作用。這是結(jié)構(gòu)的另一重要功能。材料是結(jié)構(gòu)之所以存在的根本條件 (4)(4)結(jié)構(gòu)所要解決的問題還有其它表現(xiàn)，如連接構(gòu)造(guz

4、o) (guzo) 問題、經(jīng)濟(jì)問題等。第6頁/共108頁第六頁，共109頁。 1.2 建筑(jinzh)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用第7頁/共108頁第七頁，共109頁。1.2.1 結(jié)構(gòu)(jigu)的特點(diǎn)1.1.混凝土結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)： 1 1）強(qiáng)度高；2 2）耐久性好；3 3）耐火性好； 4 4）可模性好；5 5）整體性好；6 6）易于就地取材。 缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)自重大、抗裂性較差、一旦(ydn)(ydn)損壞修復(fù)比較困 難、施工受季節(jié)環(huán)境影響較大等。 第8頁/共108頁第八頁，共109頁。1.2.1 結(jié)構(gòu)(jigu)的特點(diǎn)2.2.砌體結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)： 1) 1)可就地取材。 2) 2)具有很好的耐火性，較好的化學(xué)穩(wěn)

5、定性和大氣穩(wěn)定。 3) 3)一般較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)約水泥和鋼材，可以節(jié) 約木材，可連續(xù)施工。 4) 4)采用砌塊(q kui)(q kui)或大型板材作墻體時，可以減輕結(jié)構(gòu)自重， 加快施工進(jìn)度，進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)和施工。 第9頁/共108頁第九頁，共109頁。 2. 2.砌體結(jié)構(gòu) 缺點(diǎn)： 1) 1)自重大。 2) 2)砌筑工作相當(dāng)繁重。 3) 3)砂漿(shjing)(shjing)和磚石間的粘結(jié)力較弱。 4) 4)粘土磚用量很大，往往占用農(nóng)田，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 5) 5)砌塊結(jié)構(gòu)造價略高于磚石結(jié)構(gòu)。 第10頁/共108頁第十頁，共109頁。1.2.1 結(jié)構(gòu)(jigu)的特點(diǎn)3.3.鋼結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)

6、: : 1) 1)鋼結(jié)構(gòu)自重輕而承載力高 。 2) 2)鋼材最接近于勻質(zhì)等向體 。 3) 3)鋼材的塑性和韌性好 。 4 4）鋼材具有(jyu)(jyu)可焊性 。 5) 5)鋼結(jié)構(gòu)具有(jyu)(jyu)不滲漏的特性 。 6) 6)鋼結(jié)構(gòu)制造工廠化、施工裝配化 。 缺點(diǎn): : 1) 1)鋼材耐腐蝕性差，應(yīng)采取防護(hù)措施 。 2) 2)鋼結(jié)構(gòu)耐熱性能好，但防火性能差 。第11頁/共108頁第十一頁，共109頁。第12頁/共108頁第十二頁，共109頁。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度高、耐久性好、強(qiáng)度高、耐久性好、抗震性好、并具可抗震性好、并具可塑性塑性自

7、重大、抗裂能力自重大、抗裂能力差、費(fèi)工費(fèi)模板差、費(fèi)工費(fèi)模板一般民用建筑、多高一般民用建筑、多高層建筑、工業(yè)廠房、層建筑、工業(yè)廠房、大跨結(jié)構(gòu)大跨結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)造價低廉、耐火性造價低廉、耐火性好、施工方便、工好、施工方便、工藝簡單、就地取材藝簡單、就地取材自重大、強(qiáng)度低、自重大、強(qiáng)度低、抗震性能差、砌筑抗震性能差、砌筑工作繁重、粘土用工作繁重、粘土用量大量大五六層以下的民用房五六層以下的民用房屋、中小廠房的沉重屋、中小廠房的沉重結(jié)構(gòu)、大型工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)、大型工業(yè)廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、重量輕、強(qiáng)度高、重量輕、質(zhì)地均勻、運(yùn)輸方質(zhì)地均勻、運(yùn)輸方便便易銹蝕、耐火性能易銹蝕、耐火性

8、能差差大跨重型結(jié)構(gòu)、受動大跨重型結(jié)構(gòu)、受動荷載結(jié)構(gòu)、可拆卸結(jié)荷載結(jié)構(gòu)、可拆卸結(jié)構(gòu)、輕型結(jié)構(gòu)、容器構(gòu)、輕型結(jié)構(gòu)、容器及其它及其它木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)取材加工方便、材取材加工方便、材質(zhì)輕且強(qiáng)度較大質(zhì)輕且強(qiáng)度較大各向異性、易燃、各向異性、易燃、易裂、易翹曲、易易裂、易翹曲、易腐蝕腐蝕大中城市基本停用大中城市基本停用第13頁/共108頁第十三頁，共109頁。1.2.2 結(jié)構(gòu)(jigu)的應(yīng)用1.1.混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用 (1) (1)房屋建筑工程 (2) (2)橋梁工程 (3) (3)特種(tzhng)(tzhng)結(jié)構(gòu)與高聳結(jié)構(gòu) (4) (4)水利及其他工程 第14頁/共108頁第十四頁，共109頁。第15

9、頁/共108頁第十五頁，共109頁。第16頁/共108頁第十六頁，共109頁。2.砌體結(jié)構(gòu)(1)一般(ybn)民用建筑中的基礎(chǔ)、內(nèi)外墻、柱、過梁、屋蓋和地溝等構(gòu)件。(2)在工業(yè)廠房中，用來砌筑圍護(hù)墻、煙囪、料斗、地溝、管道支架、對滲水性要求不高的水池等特殊結(jié)構(gòu)。(3)農(nóng)村建筑如豬圈、糧倉等。(4)在交通運(yùn)輸方面，砌體結(jié)構(gòu)除可用于橋梁，隧道外，各式地下渠道，涵洞，擋土墻也常用砌筑。(5)在水利建設(shè)方面，可以用石料砌筑壩、堰和渡槽等。第17頁/共108頁第十七頁，共109頁。3.3.鋼結(jié)構(gòu) (1) (1)重型工業(yè)廠房 (2) (2)大跨度結(jié)構(gòu) (3) (3)高聳(o sn)(o sn)結(jié)構(gòu)和高層建

10、筑 (4) (4)受動力荷載作用的結(jié)構(gòu) (5) (5)可拆卸和移動的結(jié)構(gòu) (6) (6)容器和管道 (7) (7)輕型鋼結(jié)構(gòu) (8) (8)其他建筑物 第18頁/共108頁第十八頁，共109頁。第19頁/共108頁第十九頁，共109頁。第20頁/共108頁第二十頁，共109頁。第21頁/共108頁第二十一頁，共109頁。第22頁/共108頁第二十二頁，共109頁。1.3 結(jié)構(gòu)(jigu)的極限狀態(tài)設(shè)計方法第23頁/共108頁第二十三頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)要求與極限狀態(tài)1.1.結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)(gngnng)要求要求 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目的：采

11、用最經(jīng)濟(jì)的手段，使結(jié)構(gòu)在規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目的：采用最經(jīng)濟(jì)的手段，使結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成各項(xiàng)預(yù)定功能定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成各項(xiàng)預(yù)定功能(gngnng)(gngnng)的要求。的要求。 “ “規(guī)定的時間規(guī)定的時間”是指我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是指我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBJ6884GBJ6884）規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期（）規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期（T T），我國?。?，我國取T=50T=50年。年。 “ “規(guī)定的條件規(guī)定的條件”是指正常設(shè)計、正常施工、正常使用的條是指正常設(shè)計、正常施工、正常使用的條件，即不考慮人為的過失。件，即不考慮人為的過失。 “ “各項(xiàng)預(yù)定功能各項(xiàng)預(yù)定功

12、能(gngnng)”(gngnng)”包括結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。包括結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。第24頁/共108頁第二十四頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求與極限(jxin)狀態(tài)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)預(yù)定功能的具體要求如下。結(jié)構(gòu)各項(xiàng)預(yù)定功能的具體要求如下。1 1安全性安全性結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下，應(yīng)該結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下，應(yīng)該(ynggi)(ynggi)能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用，能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用，包括荷載、外加變形、約束變形等作用。而且，在偶然荷包括荷載、外加變形、約束變形等作用。而且，在偶然荷載作用下或偶然事件發(fā)生時（如地震、強(qiáng)風(fēng)、爆炸等）結(jié)載作用下或偶然事件發(fā)生時（如地震、

13、強(qiáng)風(fēng)、爆炸等）結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持必要的整體穩(wěn)定性，不致倒塌；構(gòu)應(yīng)能保持必要的整體穩(wěn)定性，不致倒塌；2 2適用性適用性結(jié)構(gòu)在正常使用時應(yīng)能滿足預(yù)定的使用要求，具有良好的結(jié)構(gòu)在正常使用時應(yīng)能滿足預(yù)定的使用要求，具有良好的工作性能，其變形、裂縫或振動等均不超過規(guī)定的限度；工作性能，其變形、裂縫或振動等均不超過規(guī)定的限度；3 3耐久性耐久性結(jié)構(gòu)在正常使用、正常維護(hù)的情況下應(yīng)有足夠的耐久性能，結(jié)構(gòu)在正常使用、正常維護(hù)的情況下應(yīng)有足夠的耐久性能，不致因材性變化或外界侵蝕而影響預(yù)期的使用年限。不致因材性變化或外界侵蝕而影響預(yù)期的使用年限。第25頁/共108頁第二十五頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能(gn

14、gnng)要求與極限狀態(tài)以上三個方面的功能總稱為建筑結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠性用可靠度來進(jìn)行定量描述，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率(gil)，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度，結(jié)構(gòu)的可靠度是衡量結(jié)構(gòu)可靠性的重要指標(biāo)。結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價投資越大。如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡，就是設(shè)計方法要解決的問題。第26頁/共108頁第二十六頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)(jigu)的功能要求與極限狀態(tài)2.2.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)在使用期間的工作情況稱為結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)在使用期間的工作情況稱為結(jié)構(gòu)的“工作狀態(tài)工作狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作稱為結(jié)構(gòu)能夠滿足功

15、能要求而良好地工作稱為結(jié)構(gòu)“可靠可靠”或或“有有效效”，反之則結(jié)構(gòu)，反之則結(jié)構(gòu)“不可靠不可靠”或或“失效失效”，區(qū)分結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的，區(qū)分結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的可結(jié)與失效的標(biāo)志是可結(jié)與失效的標(biāo)志是“極限狀態(tài)極限狀態(tài)”。極限狀態(tài)：極限狀態(tài)：若整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)，若整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)，就不能滿足設(shè)計就不能滿足設(shè)計(shj)(shj)的某一功能要求，則此特定的狀的某一功能要求，則此特定的狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)失態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)失效與可靠之間的臨界狀態(tài)。效與可靠之間的臨界狀態(tài)。第27頁/共108頁第二十七頁，共109頁。1.3.

16、1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求(yoqi)與極限狀態(tài)(1)(1)承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 這類極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件（包括連接）達(dá)到最大承載力或達(dá)這類極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件（包括連接）達(dá)到最大承載力或達(dá)到不能承載的過大變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列情況之一時，即認(rèn)為超過到不能承載的過大變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列情況之一時，即認(rèn)為超過了承載能力極限狀態(tài)：了承載能力極限狀態(tài)： 1 1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去了平衡。）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去了平衡。 2 2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度的）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過材料強(qiáng)度而破壞（

17、包括疲勞破壞），或因過度的塑性變形而不能繼續(xù)承載。塑性變形而不能繼續(xù)承載。 3 3）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某些）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某些(mu xi)(mu xi)截面發(fā)生塑性轉(zhuǎn)動，從而使結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動體系。截面發(fā)生塑性轉(zhuǎn)動，從而使結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動體系。 4 4）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定。如細(xì)長壓桿達(dá)到穩(wěn)定臨界荷載后壓屈失穩(wěn)破壞。）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定。如細(xì)長壓桿達(dá)到穩(wěn)定臨界荷載后壓屈失穩(wěn)破壞。第28頁/共108頁第二十八頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求(yoqi)與極限狀態(tài)第29頁/共108頁第二十九頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求與極限(jxin)狀態(tài)(2)(2)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)

18、這類極限狀態(tài)對于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到這類極限狀態(tài)對于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到(d do)(d do)正常使用或正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定限值。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列耐久性的某項(xiàng)規(guī)定限值。當(dāng)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(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)。狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)。 1 1）影響正常使用或有礙觀瞻的變形。）影響正常使用或有礙觀瞻的變形。 2 2）影響正常使用或耐久性能的局部破壞。）影響正常使用或耐久性能的局部破壞。 3 3）影響正常使用的振動。）影響正常使用的振動。 4 4）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。第30頁/共108頁第三十頁，共109頁。1.3

19、.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)要求與極限狀態(tài)上述兩類極限狀態(tài)中：上述兩類極限狀態(tài)中：承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的安全性功能結(jié)構(gòu)的安全性功能正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的適用性功能和結(jié)構(gòu)的適用性功能和 耐久性功能耐久性功能 根據(jù)上述兩類極限狀態(tài)設(shè)計的要求，對于根據(jù)上述兩類極限狀態(tài)設(shè)計的要求，對于一般結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，均應(yīng)進(jìn)行承載力計算、穩(wěn)定計一般結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，均應(yīng)進(jìn)行承載力計算、穩(wěn)定計算和剛度算和剛度(n d)(n d)計算。至于是否還要進(jìn)行計算。至于是否還要進(jìn)行疲勞、傾覆或滑移計算，以及抗裂度及裂縫寬度疲勞、傾覆或滑移計算，以及抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算，則需根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，不同的受

20、力特點(diǎn)，驗(yàn)算，則需根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，不同的受力特點(diǎn)，不同的使用要求等具體情況而定。不同的使用要求等具體情況而定。 第31頁/共108頁第三十一頁，共109頁。1.3.1 建筑(jinzh)結(jié)構(gòu)的功能要求與極限狀態(tài)3.3.作用效應(yīng)作用效應(yīng)S S 和結(jié)構(gòu)抗力和結(jié)構(gòu)抗力R R 作用：指使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形、應(yīng)力、應(yīng)變的所有原因。作用：指使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形、應(yīng)力、應(yīng)變的所有原因。 作用分為：作用分為： 直接作用直接作用: : 指施加在結(jié)構(gòu)上的集中荷載和分布荷載，即永久荷載和可變荷載等。指施加在結(jié)構(gòu)上的集中荷載和分布荷載，即永久荷載和可變荷載等。 間接作用間接作用: : 指引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的其

21、他作用，如地震作用、基礎(chǔ)沉降指引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的其他作用，如地震作用、基礎(chǔ)沉降(chnjing)(chnjing)、混凝土收縮、溫度變化、焊接變形等?；炷潦湛s、溫度變化、焊接變形等。第32頁/共108頁第三十二頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求(yoqi)與極限狀態(tài)作用效應(yīng)作用效應(yīng)S S 指荷載、地震、溫度、不均勻指荷載、地震、溫度、不均勻(jnyn)(jnyn)沉降等因素作用于結(jié)沉降等因素作用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，在結(jié)構(gòu)內(nèi)所產(chǎn)生的內(nèi)力和變形（如軸力、彎矩、剪力、扭構(gòu)構(gòu)件上，在結(jié)構(gòu)內(nèi)所產(chǎn)生的內(nèi)力和變形（如軸力、彎矩、剪力、扭矩、撓度、轉(zhuǎn)角和裂縫等），當(dāng)矩、撓度、轉(zhuǎn)角和裂縫等），

22、當(dāng)“作用作用”為為“荷載荷載”時，其效應(yīng)也可時，其效應(yīng)也可稱荷載效應(yīng)。稱荷載效應(yīng)。 荷載與荷載效應(yīng)之間一般可按線性關(guān)系考慮。即荷載與荷載效應(yīng)之間一般可按線性關(guān)系考慮。即 S =CQ S =CQ 式中，常數(shù)式中，常數(shù)C C為荷載效應(yīng)系數(shù)。由于結(jié)構(gòu)上的作用是不確定的隨機(jī)為荷載效應(yīng)系數(shù)。由于結(jié)構(gòu)上的作用是不確定的隨機(jī)變量，所以作用效應(yīng)一般說來也是一個隨機(jī)變量。變量，所以作用效應(yīng)一般說來也是一個隨機(jī)變量。第33頁/共108頁第三十三頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)(jigu)的功能要求與極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力R R 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件(gujin)(gujin)承受內(nèi)力和變形的

23、能力（如承受內(nèi)力和變形的能力（如構(gòu)件構(gòu)件(gujin)(gujin)的承載能力、剛度等）。的承載能力、剛度等）。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)構(gòu)件(gujin)(gujin)抗力是材料性能（溫度、變形模量等物理抗力是材料性能（溫度、變形模量等物理力學(xué)性能），幾何參數(shù)以及計算模式的函數(shù)，考慮到材料的變異性，力學(xué)性能），幾何參數(shù)以及計算模式的函數(shù)，考慮到材料的變異性，構(gòu)件構(gòu)件(gujin)(gujin)幾何特征的不定性和計算模式的不定性，由這些因幾何特征的不定性和計算模式的不定性，由這些因素綜合而成的結(jié)構(gòu)抗力也是一個隨機(jī)變量。素綜合而成的結(jié)構(gòu)抗力也是一個隨機(jī)變量。第34頁/共108頁第三十四頁，共109頁。1.3

24、.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求(yoqi)與極限狀態(tài)4.4.結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)及極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)及極限狀態(tài)方程 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作狀態(tài)可以用作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作狀態(tài)可以用作用效應(yīng)(xioyng)S(xioyng)S和結(jié)構(gòu)抗力和結(jié)構(gòu)抗力R R的關(guān)系式來描述，的關(guān)系式來描述，這種表達(dá)式稱為結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，以這種表達(dá)式稱為結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，以Z Z表示這個函數(shù)，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時的表達(dá)式稱為極限狀態(tài)方程。表示這個函數(shù)，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時的表達(dá)式稱為極限狀態(tài)方程。 R=S R=S 可表示為可表示為 Z=R-S=g Z=R-S=g（R R，S S）第35頁/共108頁第三

25、十五頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求與極限(jxin)狀態(tài)可以用來表示結(jié)構(gòu)的三種工作狀態(tài)：可以用來表示結(jié)構(gòu)的三種工作狀態(tài)： 當(dāng)當(dāng) Z0 Z0時時, ,結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài); ; 當(dāng)當(dāng) Z0 ZSRS是非確是非確定性問題。定性問題。第36頁/共108頁第三十六頁，共109頁。1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求與極限(jxin)狀態(tài)第37頁/共108頁第三十七頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式1結(jié)構(gòu)可靠(kko)度理論(1)隨機(jī)變量的分析和處理1)隨機(jī)變量的參數(shù)統(tǒng)計 平均值 （1-1） 式中： 第i個隨機(jī)變量值； 隨機(jī)變量的個數(shù)。

26、nxnii1NoImageixn第38頁/共108頁第三十八頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式(2)(2)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差 （1-2） (3)(3)變異系數(shù)變異系數(shù) （1-3） 1)(12nxnii第39頁/共108頁第三十九頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式2）正態(tài)分布曲線 結(jié)構(gòu)的作用、作用效應(yīng)(xioyng)和 抗力的實(shí)際分布情況是很 復(fù)雜的，但統(tǒng)計分析表明， 它們有的服從正態(tài)分布， 有的通過數(shù)學(xué)變換可以化 為當(dāng)量正態(tài)分布。正態(tài)分 布曲線是數(shù)理統(tǒng)計中最常用的曲線（圖2-1）。 第40頁/共108頁第四十頁，

27、共109頁。1.3.2 概率極限(jxin)狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 曲線方程式中： 隨機(jī)變量； 隨機(jī)變量的頻率密度；即隨機(jī)變量在橫坐標(biāo)某一區(qū)段 上出現(xiàn)(chxin)的百分率（或稱頻率）與該區(qū)段長度的比值。x222)(21)(xexfxx)(xf第41頁/共108頁第四十一頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 曲線特征a.曲線對稱于 ；b.曲線只有一個峰值(fn zh)點(diǎn) ；c.當(dāng) 趨于 或 時， 趨于零；d.對稱軸左右兩邊各有一個反彎點(diǎn)，反彎點(diǎn)距峰值(fn zh)點(diǎn)水平距離為 ，它也對稱于對稱軸。 x)(fx)(xf第42頁/共108頁第四十二頁，共

28、109頁。1.3.2 概率極限(jxin)狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 特征值 我們通常要求出現(xiàn)(chxin)的事件不大于或不小于某一數(shù)值，這個數(shù)值就稱為特征值。 （1-5）式中： 特征值； 與特征值取值保證率相應(yīng)的系數(shù)。 kf第43頁/共108頁第四十三頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式 圖1-3 概率分布與特征值第44頁/共108頁第四十四頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式（2）結(jié)構(gòu)的可靠度、失效概率、可靠指標(biāo) 概率極限狀態(tài)設(shè)計法又稱近似概率法。近似概率法的基本概念是從概率的觀點(diǎn)(gundin)來研究結(jié)構(gòu)的可靠性。把結(jié)構(gòu)在

29、規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的可能性大小用概率來表示，并定義這概率為結(jié)構(gòu)的可靠度。結(jié)構(gòu)可靠度就是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。第45頁/共108頁第四十五頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定功能結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定功能(gngnng)(gngnng)（RSRS）的概率即為）的概率即為“可靠概率可靠概率”。不能完成。不能完成功能功能(gngnng)(RS)(gngnng)(RS)的概率即為的概率即為“失效概失效概率率”。顯然二者是互補(bǔ)的。即。顯然二者是互補(bǔ)的。即 （1 16 6）1fsPP第46頁/共108頁第四十六頁，共109頁。1.3.2

30、概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 假定功能函數(shù)中僅包含兩個正態(tài)分步的基本變量R和S，且相互獨(dú)立。由于(yuy)R和S是正態(tài)分布的隨機(jī)變量，其平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為 、 和 、 。所以功能函數(shù)也是正態(tài)分布，其平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為： (1-7) RSSR22SRzSRz第47頁/共108頁第四十七頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 Z0 Z0 部分的面積就部分的面積就 是失效是失效(sh xio)(sh xio)概率概率PfPf， 即即 Pf=P(Z0) Pf=P(Z0)。 結(jié)構(gòu)的失效結(jié)構(gòu)的失效(sh xio)(sh xio)概率概率PfPf 與

31、功能函數(shù)與功能函數(shù)Z Z的平均的平均 值值 至原點(diǎn)的距離至原點(diǎn)的距離 有關(guān)，令有關(guān)，令 。 由圖可見由圖可見 與與PfPf之間之間 存在著相應(yīng)的關(guān)系，存在著相應(yīng)的關(guān)系， 小小PfPf則大），則大）， 值大則值大則PfPf小。因此小。因此 和和PfPf一樣，可作為衡量一樣，可作為衡量結(jié)構(gòu)可靠性的一個指標(biāo)，故稱結(jié)構(gòu)可靠性的一個指標(biāo)，故稱 為結(jié)構(gòu)的為結(jié)構(gòu)的“可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)” 可靠指標(biāo)與結(jié)構(gòu)失效可靠指標(biāo)與結(jié)構(gòu)失效(sh xio)(sh xio)概率之間有一定的對應(yīng)關(guān)概率之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。系。 f(Z)zzPfZ = R - Szzz第48頁/共108頁第四十八頁，共109頁。1.3.2 概率極限

32、狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式 表1.1 表fP第49頁/共108頁第四十九頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 （3）目標(biāo)可結(jié)指標(biāo)及安全等級 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的重要性不同，即一旦結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞對生命財產(chǎn)的危害程度以及對社會影響的不同，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)將建筑結(jié)構(gòu)劃分為三個安全等級：破壞后果很嚴(yán)重的重要建筑物，安全等級為一級；破壞后果嚴(yán)重的一般(ybn)工業(yè)與民用建筑為二級；破壞后果不嚴(yán)重的次要建筑為三級。其相應(yīng)的承載能力極限狀態(tài)的目標(biāo)可靠指標(biāo)見下表1.2。 第50頁/共108頁第五十頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式破壞類型安

33、全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7 脆性破壞 4.23.73.2第51頁/共108頁第五十一頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式（4）概率設(shè)計法 當(dāng)荷載（作用）的效應(yīng)(xioyng)S及結(jié)構(gòu)的抗力R的概率模型和統(tǒng)計參數(shù)為已知時，可利用公式（1-8）計算。對于一般常見結(jié)構(gòu)，直接采用目標(biāo)可靠指標(biāo)值來進(jìn)行設(shè)計是沒有必要的，過于繁瑣。我國規(guī)范采用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式。第52頁/共108頁第五十二頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式2分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計法（1）分項(xiàng)系數(shù) 研究表明，目標(biāo)可靠度指標(biāo)可以通過三個分項(xiàng)系數(shù)來表達(dá)，這三個分項(xiàng)系

34、數(shù)是：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，材料(cilio)分項(xiàng)系數(shù)，荷載分項(xiàng)系數(shù)。第53頁/共108頁第五十三頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式1） 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 考慮建筑物破壞后果（危機(jī)(wij)人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴(yán)重性，在計算結(jié)構(gòu)件截面承載力時引入與建筑物安全等級有關(guān)的分項(xiàng)系數(shù)；即結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，其取值見下表： 表1.3 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)第54頁/共108頁第五十四頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式2）材料分項(xiàng)系數(shù) 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 材料的強(qiáng)度檢驗(yàn)指標(biāo)就是材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值，用 表示，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是材料強(qiáng)度的主要依據(jù)

35、，也是生產(chǎn)中對材料強(qiáng)度提出質(zhì)量要求(yoqi)的主要依據(jù)。主要用于正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。各種材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值詳見附錄。 材料分項(xiàng)系數(shù) 材料分項(xiàng)系數(shù)等于材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值與材料強(qiáng)度的設(shè)計值之比值，其值大于1。亦即材料強(qiáng)度的設(shè)計值等于它的標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)，而材料分項(xiàng)系數(shù)是大于1的。故材料強(qiáng)度的設(shè)計值小于它的標(biāo)準(zhǔn)值。Kf第55頁/共108頁第五十五頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 混凝土的強(qiáng)度設(shè)計值 （1-9） 鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計值 （1-10） 砌體的強(qiáng)度設(shè)計值 (1-11)式中： 混凝土的材料分項(xiàng)系數(shù) ，取為1.4； 鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)，其取值與鋼筋的

36、種類和級 別有關(guān)，例如熱軋級鋼筋，1.15；熱軋級鋼 筋，1.1； 砌體結(jié)構(gòu)的材料性能分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下，宜 按施工控制(kngzh)等級為B級考慮，取1.6；當(dāng)為C級 時，取1.8；cckcffssksfffkffcsf第56頁/共108頁第五十六頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式3）荷載分項(xiàng)系數(shù) 荷載是指結(jié)構(gòu)上的直接作用。荷載的基本分類是按荷載隨時間(shjin)的變異情況來進(jìn)行的，有恒荷載、活荷載和偶然荷載三類。恒荷載，也稱永久荷載，用符號G表示；在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間(shjin)變化，或其變化與平均值比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于

37、限制的荷載。例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等活荷載，也稱可變荷載，用符號Q來表示；在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間(shjin)變化，且變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。例如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。偶然荷載,在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間(shjin)很短的荷載。例如爆炸力、撞擊力等。第57頁/共108頁第五十七頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 荷載的代表值 荷載的主要代表值有標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對不同荷載采用(ciyng)不同的代表值。 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 活荷載根據(jù)設(shè)

38、計要求標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值 或準(zhǔn)永久值； 偶然荷載按建筑結(jié)構(gòu)使用特點(diǎn)確定。第58頁/共108頁第五十八頁，共109頁。1.3.2 概率極限(jxin)狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 荷載標(biāo)準(zhǔn)值加下角碼K表示， 、 。是荷載的基本(jbn)代表值；正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件短期的變形以及抗裂或裂縫寬度時，都采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值：對結(jié)構(gòu)自重，可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸與材料單位體積的自重計算確定。對于自重變異較大的材料和構(gòu)件（如現(xiàn)場制作的保溫材料、混凝土薄壁構(gòu)件等），自重的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)對結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)，取上限值或下限值。常用材料和構(gòu)件可參考附錄?；詈奢d的標(biāo)準(zhǔn)值：其中樓面活荷載、屋面活荷載和積

39、灰荷的標(biāo)準(zhǔn)值見附錄采用。KGKQ第59頁/共108頁第五十九頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式 風(fēng)荷載作用于建筑物的外表面，對建筑物的表面形成壓力或吸力。風(fēng)荷載的大小與房屋高度、房屋體型及周圍環(huán)境等因素有關(guān)(yugun)。作用在房屋上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算： （1-12）0zszk第60頁/共108頁第六十頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式式中：式中： 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN/kN/； Z Z高度處的風(fēng)振系數(shù)。它是考慮脈動風(fēng)壓對高度處的風(fēng)振系數(shù)。它是考慮脈動風(fēng)壓對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響的系數(shù)。按荷載規(guī)范規(guī)定取值；結(jié)構(gòu)

40、產(chǎn)生不利影響的系數(shù)。按荷載規(guī)范規(guī)定取值； 風(fēng)載體型系數(shù)。它與建筑物的體型、尺寸風(fēng)載體型系數(shù)。它與建筑物的體型、尺寸等幾何性質(zhì)有關(guān)，按荷載規(guī)范規(guī)定的圖表等幾何性質(zhì)有關(guān)，按荷載規(guī)范規(guī)定的圖表(tbio)(tbio)確定；確定； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)。它與建筑物的高度及風(fēng)壓高度變化系數(shù)。它與建筑物的高度及建筑場地的地面粗糙程度有關(guān)，按荷載規(guī)范規(guī)定表格確建筑場地的地面粗糙程度有關(guān)，按荷載規(guī)范規(guī)定表格確定；定； 基本風(fēng)壓，基本風(fēng)壓，kN/kN/。按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)。按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范給出的范給出的5050年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于0.3 kN/0.3 kN/。kZSZ0第61頁/

41、共108頁第六十一頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 雪荷載雪荷載(hzi)(hzi)作用在屋面上，屋面水作用在屋面上，屋面水平投影面上的雪荷載平投影面上的雪荷載(hzi)(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值按下式標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：計算： （1-1-1313）式中式中 雪荷載雪荷載(hzi)(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)值，kN/kN/； 屋面積雪分布系數(shù)。它與屋面類別屋面積雪分布系數(shù)。它與屋面類別有關(guān)，按荷載有關(guān)，按荷載(hzi)(hzi)規(guī)范規(guī)定圖表確定；規(guī)范規(guī)定圖表確定； 基本雪壓，基本雪壓，kN/kN/?；狙簯?yīng)按。基本雪壓應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)荷載建筑結(jié)構(gòu)荷載(hzi)(hzi)規(guī)范

42、中給出的規(guī)范中給出的5050年一遇的雪壓采用。年一遇的雪壓采用。0sSrkksr0s第62頁/共108頁第六十二頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式 荷載組合值這是對活荷載而言的，當(dāng)作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載不只一個(y )而是兩個或兩個以上時，各個活荷載都同時達(dá)到各自的標(biāo)準(zhǔn)值，其可能性是不大的，因此一般情況下可以減小一些。為了方便，采用荷載組合值系數(shù) 乘以活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值來表達(dá)活荷載的組合值 。 1。荷載組合值 主要用于承載能力極限狀態(tài)的基本組合中，也用于正常使用極限狀態(tài)的短期效應(yīng)組合中。kccQQkccQQkccQQkccQQkccQQ第63頁/共108頁第六十三

43、頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 荷載準(zhǔn)永久值對活荷載中出現(xiàn)的頻率比較大，持續(xù)時間比較長的那部分活荷載要考慮其荷載長期效應(yīng)的影響。為了方便，采用準(zhǔn)永久值系數(shù)(xsh) 乘以活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值來表達(dá)上述的那一部分活荷載，稱為荷載的準(zhǔn)永久值 。 1。各種活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)(xsh)取值詳見附錄。荷載準(zhǔn)永久值 主要用于正常使用極限狀態(tài)的長期效應(yīng)組合。kqqQQkqqQQkqqQQkqqQQkqqQQ第64頁/共108頁第六十四頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式 荷載分項(xiàng)系數(shù)(xsh)荷載分項(xiàng)系數(shù)(xsh)等于荷載的設(shè)計值

44、與荷載的標(biāo)準(zhǔn)值的比值，一般情況下大于1。即荷載的設(shè)計值等于荷載分項(xiàng)系數(shù)(xsh)乘以荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，荷載分項(xiàng)系數(shù)(xsh)一般大于1，故一般情況下，荷載的設(shè)計值大于它的標(biāo)準(zhǔn)值。在按第一類極限狀態(tài)，即承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，都采用荷載的設(shè)計值。恒荷載的設(shè)計值 （1-14）活荷載的設(shè)計值 （1-15）KGGGKQQQ第65頁/共108頁第六十五頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式a恒荷載(hzi)的分項(xiàng)系數(shù)的取值：當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時 對由可變荷載(hzi)效應(yīng)控制的組合： =1.2； 對由永久荷載(hzi)效應(yīng)控制的組合： =1.35；當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)

45、構(gòu)有利時 =1.0；驗(yàn)算傾覆和滑移時 =0.9。GGGG第66頁/共108頁第六十六頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式b活荷載的分項(xiàng) 系數(shù)的取值一般(ybn)情況下 =1.4樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值4 時， =1.3。QQQ2/mKN第67頁/共108頁第六十七頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式（2）實(shí)用設(shè)計表達(dá)式1) 承載能力極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計表達(dá)式 （1-16）式中： 重要性系數(shù)： S 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值； R結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計值。RS 00第68頁/共108頁第六十八頁，共109頁。1.3.2 概率極限

46、(jxin)狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式對于基本(jbn)組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)從下列組合值中取最不利值確定： 可變荷載效應(yīng)控制的組合 (1-17) 永久荷載效應(yīng)控制的組合 （1-18）QikciniQiKQQGKGSSSS211QikciniQiGKGSSS1第69頁/共108頁第六十九頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡化規(guī)則，并應(yīng)按下列組合值中取最不利(bl)值確定 可變荷載效應(yīng)控制的組合 (1-19) （1-20） 永久荷載效應(yīng)控制的組合 KQQGKGSSS11QikniQiGKGSSS19 . 0Qikcin

47、iQiGKGSSS1第70頁/共108頁第七十頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式第71頁/共108頁第七十一頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(shj)法及其實(shí)用表達(dá)式2) 正常使用極限狀態(tài)表達(dá)式 對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求(yoqi)，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，設(shè)計表達(dá)式如下： S （1-21）式中： C結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求(yoqi)的規(guī)定限 值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應(yīng)力 等的限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的 規(guī)定采用。C第72頁/共108頁第七十二頁，共109頁。1.3.2 概率(

48、gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 三類荷載組合(zh)公式：正常使用極限狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)組合(zh)公式 （1-22） 正常使用極限狀態(tài)的頻遇組合(zh)公式 （1-23）正常使用極限狀態(tài)的準(zhǔn)永久組合(zh)公式 （1-24） QikciniKQGKSSSS21QikqiniKQfGKSSSS211QikqiniGKSSS1第73頁/共108頁第七十三頁，共109頁。1.3.2 概率極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式式中 符號(fho)含義同上： 可變荷載的組合值系數(shù)，其值詳見附錄； 可變荷載的頻遇值系數(shù)，其值詳見附錄； 可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)，其值詳見附錄。ci1fqi第74頁/共

49、108頁第七十四頁，共109頁。1.3.2 概率極限(jxin)狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 正常使用極限狀態(tài)的荷載組合直接算式 實(shí)際工程中述及的正常使用極限狀態(tài)，主要用于下列三種情況： 構(gòu)件的撓度及裂縫寬度計算。 高層建筑的層間位移計算。 地基(dj)土的承載力和沉降縫驗(yàn)算。第75頁/共108頁第七十五頁，共109頁。1.3.2 概率極限(jxin)狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式構(gòu)件的撓度及裂縫寬度計算。計算構(gòu)件的撓度及裂縫寬度時荷載組合(zh)的直接算式鋼梁的撓度計算：標(biāo)準(zhǔn)組合(zh) （1-25）鋼筋混凝土梁的撓度及裂縫寬度分別按下列公式計算：標(biāo)準(zhǔn)組合(zh) （1-26）準(zhǔn)永久組合(zh) （1

50、-27）式中： 可變荷載（樓面活荷載）的準(zhǔn)永久值系數(shù)，按荷 載規(guī)范取用，詳見附錄，一般取0.30.5。QKGKSSSQKGKSSSQKqGKSSSq第76頁/共108頁第七十六頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式高層建筑的層間位移計算。計算高層建筑層間位移時荷載組合(zh)的直接算式由于“高層規(guī)程”及“高鋼規(guī)程”規(guī)定的層間位移角限值，是針對單一的風(fēng)荷載或水平地震作用情況下的層間位移，因此可不與永久荷載及其他可變荷載進(jìn)行組合(zh)。 風(fēng)荷載作用下 （1-28）wkSS 第77頁/共108頁第七十七頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用

51、表達(dá)式地基土的承載力和沉降縫驗(yàn)算。驗(yàn)算地基土的承載力及按單樁承載力確定樁數(shù)時，“地基規(guī)范”對此規(guī)定按正常使用極限狀態(tài)(zhungti)下，取用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。樓面活荷載為主要可變荷載時： （1-29） 風(fēng)荷載為主要可變荷載時： （1-30）對于式（1-29）及式（1-30）中的 ，地基規(guī)范中未規(guī)定，按荷載規(guī)范的規(guī)定可乘以樓面活荷載折減系數(shù) （詳見附表），對此，建議在式（1-29、30）中予以考慮。wkwQkGkkSSSS6 . 0wQkcwkGkkSSSS7 . 0cQkS第78頁/共108頁第七十八頁，共109頁。1.3.2 概率(gil)極限狀態(tài)設(shè)計法及其實(shí)用表達(dá)式 驗(yàn)算地基土的沉降(

52、chnjing)量時 地基規(guī)范對此規(guī)定按正常使用極限狀態(tài)下，取用荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合。 （1-31） 式中： 準(zhǔn)永久值系數(shù)，按荷載規(guī)范的規(guī)定取值， 一般樓面活荷載取0.30.5，不考慮風(fēng)荷載的 效應(yīng)。QkqGkkSSSq第79頁/共108頁第七十九頁，共109頁。1.4 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)耐久性規(guī)定第80頁/共108頁第八十頁，共109頁。1.4 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)耐久性規(guī)定1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題1.4.2 延長混凝土結(jié)構(gòu)使用年限(ninxin)的措施1.4.3 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計及耐久性規(guī)定第81頁/共108頁第八十一頁，共109頁。1.4 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)耐久

53、性規(guī)定1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題可分成鋼材問題和混凝土問題兩大類: 1)鋼材問題:鋼筋的銹蝕，氫脆、應(yīng)力(yngl)腐蝕、疲勞、低溫脆斷等。 2)混凝土問題：堿骨料反應(yīng)和環(huán)境作用，環(huán)境作用可分成化學(xué)物質(zhì)侵蝕、凍融損傷、機(jī)械物理損傷等。第82頁/共108頁第八十二頁，共109頁。1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的耐久性問題1鋼筋的銹蝕問題鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)最常見和量最大的耐久的問題。在下列三種情況下鋼筋表面的鈍化膜可遭到破壞：混凝土碳化（中性化）、混凝土遭受氯污染(wrn)和環(huán)境中缺氧。第83頁/共108頁第八十三頁，共109頁。1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jig

54、u)的耐久性問題2.鋼筋的其他問題除了銹蝕問題外，鋼筋還有氫脆、低溫冷脆、應(yīng)力腐蝕和疲勞等問題。(1)氫脆是指氫原子進(jìn)入鋼筋的內(nèi)部，使鋼筋局部產(chǎn)生較高的內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生脆斷。(2)低溫冷脆是鋼結(jié)構(gòu)常見的問題。北方(bifng)室外的鋼結(jié)構(gòu)，如橋梁、鋼儲倉等，有出現(xiàn)低溫冷脆破壞的事例。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)低溫冷脆的問題，主要出現(xiàn)在鋼筋搭接不合理和出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位。(3)應(yīng)力腐蝕破壞使鋼材在高應(yīng)力狀態(tài)下的腐蝕斷裂破壞。第84頁/共108頁第八十四頁，共109頁。1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的耐久性問題3.混凝土的凍融破壞概念：在環(huán)境溫度下降和升高的作用下，混凝土孔隙中的溶液凍結(jié)與融化會使混凝

55、土產(chǎn)生凍融破壞。這種破壞是混凝土微觀結(jié)構(gòu)損傷的逐漸積累造成的宏觀破壞。破壞的前期是混凝土強(qiáng)度降低，彈性模量降低，接著是混凝土由表及里的剝落。我國部分地區(qū)(dq)地區(qū)(dq)室外混凝土結(jié)構(gòu)存在凍融損傷問題，北方問題更為明顯，特別是與環(huán)境水接觸較多的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件問題相對嚴(yán)重，如電廠的通風(fēng)冷卻塔、水廠的水池、建筑物外露的陽臺、水工結(jié)構(gòu)、港工結(jié)構(gòu)等。當(dāng)混凝土孔隙溶液中含有一定量氯離子時，混凝土的凍融破壞加劇。一般陳之為“鹽凍 ”。海港工程、使用化冰鹽的混凝土高速公路、城市立交橋和停車場等均有這類問題。第85頁/共108頁第八十五頁，共109頁。1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的耐久性問題4.化學(xué)物質(zhì)的

56、侵蝕 化學(xué)物質(zhì)的侵蝕可分成酸性侵蝕、堿侵蝕和硫酸鹽侵蝕三大類。(1)酸性物質(zhì)對混凝土中水泥水化物有侵蝕作用，使其中的氫氧化鈣變成可溶性的鈣鹽，使混凝土喪失強(qiáng)度。典型的酸性物質(zhì)侵蝕的損傷特征為：混凝土呈黃色，水泥水化物剝落，粗骨料外露或剝落。(2)固體的堿對混凝土的侵蝕作用較小，而熔融狀的堿或堿的濃溶液對水泥的水化物有侵蝕作用。其侵蝕作用主要有化學(xué)侵蝕和結(jié)晶侵蝕?；瘜W(xué)侵蝕是堿溶液與水泥水化物之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)，生成膠結(jié)力不強(qiáng)且易為堿液浸析的產(chǎn)物。結(jié)晶侵蝕是有堿溶液滲入混凝土的孔隙，形成具有膨脹力的結(jié)晶體，使混凝土被脹裂并逐漸剝落。第86頁/共108頁第八十六頁，共109頁。

57、1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的耐久性問題(3)硫酸鹽一般是指硫酸鈉和硫酸鎂等。硫酸鹽通常存在于地下水和土壤中，硫酸鹽是海水中主要的化學(xué)成分之一。一些(yxi)工業(yè)廠房中硫酸鹽侵蝕也比較嚴(yán)重。硫酸鹽溶液與水泥水化物中氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏和硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土被脹裂并逐漸剝落。第87頁/共108頁第八十七頁，共109頁。1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的耐久性問題5.堿骨料反應(yīng) 堿骨料反應(yīng)是指水泥水化過程(guchng)中釋放出來的堿金屬與骨料中的堿活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成的混凝土破壞。破壞形式主要有兩種：堿一硅酸反應(yīng)和堿一碳酸鹽反應(yīng)。 堿一硅酸反應(yīng)是指堿

58、性溶液與骨料中的硅酸類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成凝膠體。凝膠體與混凝土中的氫氧化鈣及其他水泥水化物中的鈣離子反應(yīng)生成鈣硅或堿一鈣一硅混合物。這種混合物吸水后體積膨脹，使周圍的水泥石受到較大的應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。第88頁/共108頁第八十八頁，共109頁。1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的耐久性問題6.其他損傷除了上述問題外，混凝土還會有機(jī)械物理損傷、大氣侵蝕、生物侵蝕、溶蝕等問題。(1)機(jī)械物理損傷包括(boku)磨損、空蝕、沖撞等。(2)沿混凝土表面高速流動的氣體或水流會產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，在負(fù)壓區(qū)的混凝土?xí)a(chǎn)生空蝕破壞，破壞的特征是成片的混凝土手拉破壞。(3)在工業(yè)建筑中和道橋上經(jīng)常出現(xiàn)沖撞損傷。(4)大氣

59、侵蝕作用除了酸雨、空氣污染的損傷外，長期的雨水沖淋和風(fēng)沙影響也會造成混凝土的損傷。(5)長期浸泡在流動的水中的混凝土，其氫氧化鈣等有效成分會被水溶解并帶走，使混凝土的強(qiáng)度減低，隨后產(chǎn)生破壞。(6)生物損傷常見于海洋環(huán)境和城市排污工程。第89頁/共108頁第八十九頁，共109頁。1.4.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的耐久性問題7.耐久性問題的特點(diǎn)多數(shù)損傷發(fā)展的速度較慢，往往需要若干年甚至幾十年的時間。耐久性問題是多種因素共同影響的結(jié)果。大多數(shù)損傷是由構(gòu)件表面(biomin)開始的，所以有人稱耐久性問題是“混凝土結(jié)構(gòu)的皮膚病”。第90頁/共108頁第九十頁，共109頁。1.4.2 延長混凝土結(jié)構(gòu)使用

60、年限(ninxin)的措施1.避免水分的侵襲(1)大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題都與水有關(guān)。在干燥環(huán)境中，即使保護(hù)層混凝土完全(wnqun)碳化，鋼筋也不會銹蝕。(2)水是氯離子及其他有害化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的載體(3)干燥的混凝土凍融破壞和堿骨料反應(yīng)的速度極慢。(4) 解決環(huán)境水問題的主要措施是減少水分與構(gòu)件接觸的構(gòu)造措施和排水措施。構(gòu)件表面涂刷防水涂料、設(shè)置裝飾層、防雨水挑檐、防濺隔板以及檐口的滴水等都可起到防止水與構(gòu)件接觸的作用。盡快排水可避免水分侵入混凝土內(nèi)部較深和很快干燥，減少其影響深度和作用時間。第91頁/共108頁第九十一頁，共109頁。1.4.2 延長混凝土結(jié)構(gòu)使用年限(nin