建筑結構基本原理

1、建筑結構基本原理1.1 1.1 荷載分類及荷載代表值荷載分類及荷載代表值 第一章 建筑結構計算基本原則1.永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結構使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載，如結構自重、土壓力、預應力等。2.可變荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結構使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風荷載、雪荷載、吊車荷載等。3.偶然荷載在結構使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。1.1 1.1 荷載分類及荷載代表值荷載分類及荷載代表值 第一章 建筑結構計算基本

2、原則常用材料單位體積的自重（單位kN/m3）混凝土2224，鋼筋混凝土2425，水泥砂漿20，石灰砂漿、混合砂漿17，普通磚18，普通磚（機器制）19，漿砌普通磚砌體18，漿砌機磚砌體19。 荷載標準值 （1）永久荷載標準值 按構件尺寸和構件單位體積自重的標準值來確定。 1.1 1.1 荷載分類及荷載代表值荷載分類及荷載代表值 第一章 建筑結構計算基本原則（1）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)項項次次類類 別別標準值標準值(kN/m(kN/m2 2) )組合組

3、合值系值系 c c頻偶頻偶值系值系 f f準永久準永久值系數(shù)值系數(shù) q q1 1（1 1）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園病房、托兒所、幼兒園（2 2）教室、實驗室、閱覽室、會議室、）教室、實驗室、閱覽室、會議室、醫(yī)院門診室醫(yī)院門診室2.02.00.70.70.50.50.60.60.40.40.50.52 2食堂、辦公樓中的一般資料檔案室食堂、辦公樓中的一般資料檔案室2.52.50.70.70.60.60.50.53 3（1 1）禮堂、劇場、影院、有固定座位的）禮堂、劇場、影院、有固定座位的看臺看臺（2 2）公共洗衣房）公共洗衣房3.03.0

4、3.03.00.70.70.70.70.50.50.60.60.30.30.50.54 4（1 1）商店、展覽廳、車站、港口、機場）商店、展覽廳、車站、港口、機場大廳及其旅客等候室大廳及其旅客等候室（2 2）無固定座位的看臺）無固定座位的看臺3.53.53.53.50.70.70.70.70.60.60.50.50.50.50.30.31.1 1.1 荷載分類及荷載代表值荷載分類及荷載代表值 第一章 建筑結構計算基本原則5 5（1 1）健身房、演出舞臺）健身房、演出舞臺（2 2）舞廳）舞廳4.04.04.04.00.70.70.70.70.60.60.60.60.50.50.30.36 6（1

5、 1）書庫、檔案室、儲藏室）書庫、檔案室、儲藏室（2 2）密集柜書庫）密集柜書庫5.05.012.012.00.90.90.90.90.80.87 7通風機房、電梯機房通風機房、電梯機房7.07.00.90.90.90.90.80.88 8汽車通道及停車庫汽車通道及停車庫（1 1）單向板樓蓋（板跨不小于）單向板樓蓋（板跨不小于2m2m）客車客車消防車消防車（2 2）雙向板樓蓋和無梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸）雙向板樓蓋和無梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于不小于6m6m6m6m）客車客車消防車消防車 4.04.035.035.02.52.520.020.00.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70

6、.70.70.70.70.70.70.60.60.60.60.60.60.60.6（1）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）1.1 1.1 荷載分類及荷載代表值荷載分類及荷載代表值 第一章 建筑結構計算基本原則9 9廚房（廚房（1 1）一般的）一般的（2 2）餐廳）餐廳2.02.04.04.00.70.70.70.70.60.60.70.70.50.50.70.71010浴室、廁所、盥洗室：浴室、廁所、盥洗室：（1 1）第）第1 1項中的民用建筑項中的民用建筑（2 2）其他民用建筑）其他民用建筑2.02.02.52.50.70.70.70.70.50.50.60.60.40.4

7、0.50.51111走廊、門廳、樓梯：走廊、門廳、樓梯：（1 1）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園、住宅兒園、住宅（2 2）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門診部）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門診部（3 3）消防疏散樓梯、其他民用建筑）消防疏散樓梯、其他民用建筑2.02.02.52.53.53.50.70.70.70.70.70.70.50.50.60.60.50.50.40.40.50.50.30.31212陽臺：陽臺：（1 1）一般情況）一般情況（2 2）當人群有可能密集時）當人群有可能密集時2.52.53.53.50.70.70.60.60.50.5注：本表所列

8、各項活荷載適用于一般使用條件，當使用荷載大時，應按實際情況采用。本表各項荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。（1）可變荷載標準值（民用樓面均布活荷載標準值按下表采用）1.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構的安全等級建筑結構的安全等級安全等級安全等級破壞后果破壞后果建筑物類型建筑物類型一級一級很嚴重很嚴重重要的房屋重要的房屋二級二級嚴重嚴重一般的房屋一般的房屋三級三級不嚴重不嚴重次要的房屋次要的房屋 第一章 建筑結構計算基本原則建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068-2001（以下簡稱統(tǒng)一標準）規(guī)定，建筑結構設計時，應根據(jù)結構破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命

9、、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。 設計使用年限，是指設計規(guī)定的結構或結構構件不需進行大修即可按其預定目的使用的時期。 結構的設計使用年限分類結構的設計使用年限分類設設計計使使 用用 年年 限限 示示 例例5 5臨時性結構臨時性結構2525易于替換的結構構件易于替換的結構構件5050普通房屋和構筑物普通房屋和構筑物100100紀念性建筑和紀念性建筑和特別重要的建筑結構特別重要的建筑結構1.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則結構的功能要求 能承受正常施工和使用時的各種作用，以及偶然事件發(fā)生時，仍能保持整體穩(wěn)定

10、性。在正常使用時，能保證具有良好的工作性能，不出現(xiàn)過大的變形和裂縫。在正常使用及維護下，具有足夠的耐久性能，不發(fā)生銹蝕和風化現(xiàn)象。安全性適用性耐久性例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。 例如，結構材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。 即結構僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。 1.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則結構的安全性、適用性和耐久性是結構可靠的標志，總稱為結構的可靠性。 結構的可靠度是結構可靠性的概率度量，即對結構可靠性的定量描述。

11、 結構可靠性的定義是，結構在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預定功能的能力。 當結構的使用年限超過設計使用年限后，并不意味著結構就要報廢，但其可靠度將逐漸降低。 1.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則結構功能的極限狀態(tài) （1）承載能力極限狀態(tài)（2）正常使用極限狀態(tài)針對安全性如：整個結構或結構的一部分作為剛體失去穩(wěn)定； 結構構件或連接因材料強度不夠而破壞； 結構轉變?yōu)闄C動體系； 結構或結構構件喪失穩(wěn)定等。針對適用性和耐久性如：出現(xiàn)影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性的局部損壞； 影響正常使用的振動。1.2 1.2 建筑結構概率極

12、限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則結構的功能函數(shù) （1）作用效應 S作用（荷載）對結構產(chǎn)生的各種效應，如彎矩、剪力、軸力、變形、裂縫等 M V N f w結構構件抵抗各種作用效應的能力。如抗彎、抗剪、抗壓、抗拉、抗扭承載力以及抗變形、抗裂縫的能力。（2）結構抗力 R1.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則有一農(nóng)夫，能肩挑300斤當給他300斤的擔子時，效應剛好等于抗力；當給他100斤的擔子時，效應小于抗力；當給他400斤的擔子時，效應大于抗力。挑擔子與結構功能函數(shù)1.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計

13、法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則結構的功能函數(shù) SRRSgZ),(當0 即 RS 時，結構處于可靠狀態(tài)；當0 即 RS 時，結構處于失效狀態(tài)；當= 0 即 R =S 時，結構處于極限狀態(tài)。 關系式(S，R)RS0 稱為極限狀態(tài)方程。結構構件重要性系數(shù)一級=1.1、二級=1.0、三級=0.90按承載能力極限狀態(tài)設計的實用表達式 RS 01.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則k2k11kiQciniiQQQGGSSSS按永久荷載標準值計算的荷載效應值按可變荷載標準值計算的荷載效應值 可變荷載效應中的最大值 永久荷

14、載分項系數(shù)第i個可變荷載的分項系數(shù) 第1個可變荷載的分項系數(shù) 可變荷載的組合值系數(shù) 1）由可變荷載效應控制的組合1.2 1.2 建筑結構概率極限狀態(tài)設計法建筑結構概率極限狀態(tài)設計法 第一章 建筑結構計算基本原則2）由永久荷載效應控制的組合)(10QikciniQiGkGSSS恒荷載效應設計值活荷載效應設計值荷載分項系數(shù)的取值荷載分項系數(shù)的取值荷載特性荷載特性分項系數(shù)分項系數(shù)永久永久荷載荷載永久荷載效應永久荷載效應對結構不利對結構不利由可變荷載效應控制的組合由可變荷載效應控制的組合1.21.2由永久荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合1.351.35永久荷載效應對結構有利永久荷載效應對結構

15、有利1.01.0傾覆、滑移或飄浮驗算傾覆、滑移或飄浮驗算0.90.9可變可變荷載荷載一般情況一般情況1.41.4對標準值大于對標準值大于4kN/m4kN/m2 2的工業(yè)房屋樓面結構的活荷載取的工業(yè)房屋樓面結構的活荷載取1.31.3 第一章 建筑結構計算基本原則1.2 什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？1.4 建筑結構應滿足哪些功能要求？其中最重要的一項是什么？1.6 什么是結構功能的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的含義分別是什么？1.7 試用結構功能函數(shù)描述結構所處的狀態(tài)。習 題1.1 某住宅樓面梁，由恒載標準值引起的彎矩Mgk=45kNm，由樓面活荷載標準值引起的彎