鐵塔標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)宣貫建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及風(fēng)荷載簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1鐵塔鐵塔(tit)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)宣貫建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)宣貫建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及風(fēng)荷載簡(jiǎn)介方法及風(fēng)荷載簡(jiǎn)介第一頁(yè)，共22頁(yè)。1概述(i sh)第1頁(yè)/共22頁(yè)第二頁(yè)，共22頁(yè)。 N構(gòu)件的內(nèi)力； S截面幾何特性； s鋼材屈服強(qiáng)度； K總安全系數(shù)； 構(gòu)件的計(jì)算(j sun)應(yīng)力式中： 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、明確缺點(diǎn)：太籠統(tǒng)。各構(gòu)件的可靠程度各不相同，而整個(gè)(zhngg)結(jié)構(gòu)取決于可靠度最小的構(gòu)件 2-1容許應(yīng)力法第2頁(yè)/共22頁(yè)第三頁(yè)，共22頁(yè)。kffffkQQ QQ 材料強(qiáng)度(qingd)概率：荷載(hzi)概率：kfkQ材料強(qiáng)度和荷載的標(biāo)準(zhǔn)值kQ材料強(qiáng)度和荷載的平均值kQ材料強(qiáng)度和荷載的標(biāo)準(zhǔn)差kQ材

2、料強(qiáng)度和荷載的保證系數(shù)2-2半概率法第3頁(yè)/共22頁(yè)第四頁(yè)，共22頁(yè)。以結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)（強(qiáng)度、穩(wěn)定、疲勞、變形等）為依據(jù)，對(duì)影響結(jié)構(gòu)安全度的諸因素以數(shù)理統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析。其實(shí)質(zhì)是半概率、半經(jīng)驗(yàn)的極限狀態(tài)計(jì)算方法優(yōu)點(diǎn)(yudin)：對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的處理有所改進(jìn)缺點(diǎn)：對(duì)荷載、材料性能等的處理都取一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定值，因?yàn)檫@對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的研究?jī)H處于以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的定性分析階段 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)荷載求得的內(nèi)力； 屈服(qf)強(qiáng)度； 構(gòu)件幾何特性； 分別為荷載系數(shù)、材料系數(shù)和調(diào)整系數(shù)式中： 安全系數(shù)； 鋼材的允許(ynx)應(yīng)力2-2半概率法第4頁(yè)/共22頁(yè)第五頁(yè)，共22頁(yè)。2-3一次二階矩極限狀態(tài)(zhung

3、ti)設(shè)計(jì)法 第5頁(yè)/共22頁(yè)第六頁(yè)，共22頁(yè)。3 概率(gil)極限設(shè)計(jì)方法第6頁(yè)/共22頁(yè)第七頁(yè)，共22頁(yè)。 式中 Z=g() 結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)函數(shù)； xi(i=1,2,n) 影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可靠度的基本變量?jī)H有作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R兩個(gè)基本變量時(shí)結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)函數(shù)可表為： 荷載效應(yīng)S：取決于各種荷載（恒載、活載、風(fēng)、地震作用、 溫度變化等） 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力或抗力R：取決于材料、構(gòu)件的幾何特性等 3 概率極限設(shè)計(jì)方法第7頁(yè)/共22頁(yè)第八頁(yè)，共22頁(yè)。若以ps表示結(jié)構(gòu)(jigu)的可靠度 則： 若以pf表示結(jié)構(gòu)的失效概率 則： 3 概率極限設(shè)計(jì)方法第8頁(yè)/共22頁(yè)第九

4、頁(yè)，共22頁(yè)。正態(tài)分布概率密度曲線中Z的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差存在(cnzi)下述關(guān)系： 3 概率極限設(shè)計(jì)(shj)方法第9頁(yè)/共22頁(yè)第十頁(yè)，共22頁(yè)。由：有：由于(yuy)的計(jì)算只采用分布的特征值，即一階原點(diǎn)矩（均值）Z和二階中心矩（方差）Z2，對(duì)非線性函數(shù)只取線性項(xiàng)，而不考慮Z的全分布，故稱(chēng)此法為一次二階矩法3 概率極限(jxin)設(shè)計(jì)方法第10頁(yè)/共22頁(yè)第十一頁(yè)，共22頁(yè)。與pf對(duì)應(yīng)(duyng)表格不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)(zhungti)的可靠指標(biāo)3 概率極限設(shè)計(jì)(shj)方法第11頁(yè)/共22頁(yè)第十二頁(yè)，共22頁(yè)。3.3設(shè)計(jì)表達(dá)式建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50068)規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)

5、件的極限狀態(tài)(zhungti)設(shè)計(jì)表達(dá)式，應(yīng)根據(jù)各種極限狀態(tài)(zhungti)的設(shè)計(jì)要求，采用有關(guān)的荷載代表值、材料性能標(biāo)準(zhǔn)值、幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值以及各種分項(xiàng)系數(shù)等表達(dá)。 KGGKQQKRRSS簡(jiǎn)單荷載分項(xiàng)系數(shù)(xsh)設(shè)計(jì)式：RK 抗力(kn l)標(biāo)準(zhǔn)值SGK按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的永久荷載（G）效應(yīng)值SQK按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的可變荷載（Q）效應(yīng)值 分項(xiàng)系數(shù)式中： 3 概率極限設(shè)計(jì)方法第12頁(yè)/共22頁(yè)第十三頁(yè)，共22頁(yè)。分項(xiàng)系數(shù) 以可靠指標(biāo)為基礎(chǔ)用概率(gil)設(shè)計(jì)法求出KRR3 概率極限(jxin)設(shè)計(jì)方法第13頁(yè)/共22頁(yè)第十四頁(yè)，共22頁(yè)?？勺兒奢d效應(yīng)(xioyng)控制的組合：0112nGGKQQ K

6、QiciQiKif 可變荷載效應(yīng)(xioyng)控制的組合：01nGGKQiciQiKif 承載能力極限狀態(tài)(zhungti)荷載效應(yīng)的基本組合3 概率極限設(shè)計(jì)方法第14頁(yè)/共22頁(yè)第十五頁(yè)，共22頁(yè)。正常使用(shyng)極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合 12nGKQ KciQiKi vGK 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的變形值vQ1K 起控制作用的第一個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的變形值vQiK 其他(qt)第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的變形值v 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的容許變形值式中： 3 概率(gil)極限設(shè)計(jì)方法第15頁(yè)/共22頁(yè)第十六頁(yè)，共22頁(yè)。4.1概述鐵塔上的荷載相應(yīng)也分下列兩類(lèi):永久荷載：鐵塔塔身自重、固定設(shè)

7、備自重等?？勺兒奢d：風(fēng)荷載、平臺(tái)活荷載、裹冰荷載、地震作用等。而起控制作用的是風(fēng)荷載。 空氣流動(dòng)形成的風(fēng)遇到建筑物時(shí)氣流受阻，風(fēng)速改變，則在阻擋氣流運(yùn)動(dòng)的建筑物表面上形成了風(fēng)壓（壓力和吸力），這種風(fēng)力作用稱(chēng)為風(fēng)荷載。 風(fēng)的作用是不規(guī)則的，風(fēng)壓隨著風(fēng)速、風(fēng)向的變化而不停的改變，是隨機(jī)性的，即是一種隨著時(shí)間而波動(dòng)的動(dòng)力荷載。為了(wi le)便于分析，在設(shè)計(jì)中一般把風(fēng)壓看成靜荷載。將實(shí)際的風(fēng)壓分解為穩(wěn)定風(fēng)壓與脈動(dòng)風(fēng)壓。 第16頁(yè)/共22頁(yè)第十七頁(yè)，共22頁(yè)。4.2風(fēng)荷載(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算：Wk= zszWo式中： wk風(fēng)荷載(hzi)標(biāo)準(zhǔn)值

8、(kN/m2)； z高度z 處的風(fēng)振系數(shù)；s風(fēng)荷載(hzi)體型系數(shù)；z風(fēng)壓高度變化系數(shù)；Wo基本風(fēng)壓(kN/)。 第17頁(yè)/共22頁(yè)第十八頁(yè)，共22頁(yè)。4.3風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)反映了風(fēng)壓隨高度變化的規(guī)律。對(duì)于平坦或稍有起伏的地形，風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類(lèi)別按規(guī)范中表7.2.2確定。地面粗糙度可分為A、B、C、D 四類(lèi)：A 類(lèi)指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B 類(lèi)指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C 類(lèi)指有密集建筑群的城市市區(qū)；D 類(lèi)指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。風(fēng)壓高度變化系數(shù)修正：對(duì)于特殊地形，比如較高的山峰、山坡、山間盆地、谷

9、地、海島等，規(guī)范中提出按要求(yoqi)對(duì)風(fēng)壓高度變化系數(shù)進(jìn)行修正。 第18頁(yè)/共22頁(yè)第十九頁(yè)，共22頁(yè)。4.4風(fēng)荷載體型系數(shù) 風(fēng)荷載體型系數(shù)即建筑物表面受到的風(fēng)壓與大氣中的氣流風(fēng)壓之比。它描述(mio sh)了房屋表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力的分布規(guī)律，主要與房屋的體型和尺度有關(guān)，也與周?chē)h(huán)境和地面粗糙度有關(guān)。風(fēng)荷載體型系數(shù)應(yīng)按規(guī)范中表7.3.1確定。第19頁(yè)/共22頁(yè)第二十頁(yè)，共22頁(yè)。4.5風(fēng)陣系數(shù)風(fēng)振是脈動(dòng)風(fēng)壓對(duì)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的動(dòng)力現(xiàn)象。在脈動(dòng)風(fēng)壓作用下，結(jié)構(gòu)不僅會(huì)發(fā)生順風(fēng)向風(fēng)振，而且會(huì)伴隨著產(chǎn)生橫風(fēng)向振動(dòng)，甚至還會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，但對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響，主要是順風(fēng)向風(fēng)振。 規(guī)范規(guī)定對(duì)于基本自振周期T1大于0.25s 的工程結(jié)構(gòu)，如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu),以及對(duì)于高度大于30m 且高寬比大于1.5 的高柔房屋，均應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)發(fā)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響。風(fēng)振計(jì)算應(yīng)按隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行(jnxng)，結(jié)構(gòu)的自振周期應(yīng)按結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算。 對(duì)于單管塔，需根據(jù)規(guī)范7.6規(guī)定考慮塔身的橫向風(fēng)陣作用。第20頁(yè)/共22頁(yè)第二十一頁(yè)，共22頁(yè)。4.6基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓系以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地面10m高統(tǒng)