建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

1.荷載分類；2.荷載代表值；3.結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；4.結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力；5.概率極限狀態(tài)設(shè)計法實用設(shè)計表達式。第2章建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法本章主要內(nèi)容1.了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；2.理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；3.能確定永久荷載、可變荷載的代表值。

教學(xué)目標(biāo)：重點1、荷載分類；荷載代表值；2、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)；3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。難點結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。2.1建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)（一般按50年考慮），應(yīng)滿足下列功能要求：

（1）安全性（2）適用性（3）耐久性2.1.1建筑結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)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(fēng)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(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。

結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性是結(jié)構(gòu)可靠的標(biāo)志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。結(jié)構(gòu)可靠性的定義是，結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的能力。當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報廢，但其可靠度將逐漸降低。（1）定義整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2.1.2建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)（2）分類1）承載能力極限狀態(tài)——這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。承載能力極限狀態(tài)主要考慮關(guān)于結(jié)構(gòu)安全性的功能。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，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)：●結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度不夠而破壞；●整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；●結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；●結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如柱子被壓曲等）。2）正常使用極限狀態(tài)——正常使用極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。這一狀態(tài)對應(yīng)于適用性或耐久性的功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件出出現(xiàn)下下列狀狀態(tài)之之一時時，即即認為為超過過了正正常使使用極極限狀狀態(tài)：：●影響正正常使使用或或外觀觀的變變形；；●影響正正常使使用或或耐久久性能能的局局部損損壞（（包括括裂縫縫）；；●影響正正常使使用的的振動動；●影響正正常使使用的的其他他特定定狀態(tài)態(tài)等。。2.2.1荷荷載分分類及及荷載載代表表值1.永久荷載永久荷荷載亦亦稱恒恒荷載載，是是指在在結(jié)構(gòu)構(gòu)使用用期間間，其其值不不隨時時間變變化，，或者者其變變化與與平均均值相相比可可忽略略不計計的荷荷載，，如結(jié)結(jié)構(gòu)自自重、、土壓壓力、、預(yù)應(yīng)應(yīng)力等等。2.可變荷載可變荷荷載也也稱為為活荷荷載，，是指指在結(jié)結(jié)構(gòu)使使用期期間，，其值值隨時時間變變化，，且其其變化化值與與平均均值相相比不不可忽忽略的的荷載載，如如樓面面活荷荷載、、屋面面活荷荷載、、風(fēng)荷荷載、、雪荷荷載、、吊車車荷載載等。。3.偶然荷載在結(jié)構(gòu)構(gòu)使用用期間間不一一定出出現(xiàn)，，而一一旦出出現(xiàn)，，其量量值很很大且且持續(xù)續(xù)時間間很短短的荷荷載稱稱為偶偶然荷荷載，，如爆爆炸力力、撞撞擊力力等。。2.2.1荷荷載分分類及及荷載載代表表值常用材材料單單位體體積的的自重重（單單位kN/m3）混混凝凝土22~24，鋼鋼筋筋混凝凝土24~25，水水泥泥砂漿漿20，石石灰灰砂漿漿、混混合砂砂漿17，，普普通磚磚18，普普通通磚（（機器器制））19，漿漿砌砌普通通磚砌砌體18，，漿漿砌機機磚砌砌體19。。荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值（1））永久久荷載載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值按構(gòu)件件尺寸寸和構(gòu)構(gòu)件單單位體體積自自重的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值來來確定定。2.2.1荷載載分類類及荷荷載代代表值值（1））可變變荷載載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值（民用樓面均布活荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值按按下表采用））民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)項次類別標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)組合值系Ψc頻偶值系Ψf準(zhǔn)永久值系數(shù)Ψq1（1）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園（2）教室、實驗室、閱覽室、會議室、醫(yī)院門診室2.00.70.50.60.40.52食堂、辦公樓中的一般資料檔案室2.50.70.60.53（1）禮堂、劇場、影院、有固定座位的看臺（2）公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54（1）商店、展覽廳、車站、港口、機場大廳及其旅客等候室（2）無固定座位的看臺3.53.50.70.70.60.50.50.32.2.1荷荷載分類及荷荷載代表值5（1）健身房、演出舞臺（2）舞廳4.04.00.70.70.60.60.50.36（1）書庫、檔案室、儲藏室（2）密集柜書庫5.012.00.90.90.87通風(fēng)機房、電梯機房7.00.90.90.88汽車通道及停車庫（1）單向板樓蓋（板跨不小于2m）客車消防車（2）雙向板樓蓋和無梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于6m×6m）客車消防車4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6（1）可變荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值（民用樓面均布活荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值按按下表采用））2.2.1荷荷載分類及荷荷載代表值9廚房（1）一般的（2）餐廳2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、廁所、盥洗室：（1）第1項中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.40.511走廊、門廳、樓梯：（1）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園、住宅（2）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門診部（3）消防疏散樓梯、其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312陽臺：（1）一般情況（2）當(dāng)人群有可能密集時2.53.50.70.60.5注：①本表所所列各項活荷荷載適用于一一般使用條件件，當(dāng)使用荷荷載大時，應(yīng)應(yīng)按實際情況況采用。②本表各項荷荷載不包括隔隔墻自重和二二次裝修荷載載。（1）可變荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值（民用樓面均布活荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值按按下表采用））2.2.2作作用效應(yīng)作用效應(yīng)——結(jié)構(gòu)上的各種種作用，在結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的的內(nèi)力（軸力、彎矩矩、剪力、扭扭矩等）和變形（如撓度、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角、裂縫等等）的總稱，用S表示。由直接接作用產(chǎn)生的的效應(yīng)，通常常稱為荷載效效應(yīng)。荷載效應(yīng)可由由力學(xué)方法求求得。例如，一簡支梁梁長長為l0，承受的垂直直均布線荷載載為q（已包括梁自自重），梁的的抗彎剛度為為B。則梁跨中由由荷載q產(chǎn)生生的彎矩為M=1/8ql02，跨中撓度f=5ql04/(384B)，支座處剪力力V=1/2ql0。結(jié)構(gòu)抗力——結(jié)構(gòu)或或構(gòu)件承受作作用效應(yīng)的能能力，如構(gòu)件件的承載力、、剛度、抗裂裂度等，用R表示。結(jié)構(gòu)抗抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)部固有的，，其大小主要要取決于材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)數(shù)及計算模式的精精確性等。2.2.2結(jié)結(jié)構(gòu)抗力2.3建筑筑結(jié)構(gòu)概率極極限狀態(tài)設(shè)計計法建筑結(jié)構(gòu)的安全等級安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴(yán)重重要的房屋二級嚴(yán)重一般的房屋三級不嚴(yán)重次要的房屋第2章建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方方法《建筑結(jié)構(gòu)可可靠度設(shè)計統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001（以下簡簡稱《統(tǒng)一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》）規(guī)定定，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破破壞可能產(chǎn)生生的后果（危危及人的生命命、造成經(jīng)濟濟損失、產(chǎn)生生社會影響等等）的嚴(yán)重性性，采用不同同的安全等級。設(shè)計使用年限限，是指設(shè)計規(guī)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不不需進行大修修即可按其預(yù)預(yù)定目的使用用的時期。結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限分類設(shè)計使用年限示例5臨時性結(jié)構(gòu)25易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件50普通房屋和構(gòu)筑物100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)2.3建筑筑結(jié)構(gòu)概率極極限狀態(tài)設(shè)計計法第2章建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方方法結(jié)構(gòu)的功能函函數(shù)（1）作用效效應(yīng)S作用（荷載））對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生生的各種效應(yīng)應(yīng)，

如彎矩、剪力、、軸力、變形形、裂縫等MVNfw結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗抗各種作用效效應(yīng)的能力。。

如抗彎、抗剪、、抗壓、抗拉拉、抗扭承載力

以及及抗變形、抗裂裂縫的能力。（2）結(jié)構(gòu)抗抗力R2.3建筑筑結(jié)構(gòu)概率極極限狀態(tài)設(shè)計計法第2章建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方方法有一農(nóng)夫，，能肩挑300斤當(dāng)當(dāng)給他他300斤斤的擔(dān)子時時，

效應(yīng)應(yīng)剛好等于于抗力；當(dāng)當(dāng)給他100斤的的擔(dān)子時，，

效應(yīng)小小于抗力；；

當(dāng)給他他400斤斤的擔(dān)子時時，

效應(yīng)應(yīng)大于抗力力。挑擔(dān)子與結(jié)結(jié)構(gòu)功能函函數(shù)2.3建建筑結(jié)構(gòu)概概率極限狀狀態(tài)設(shè)計法法第2章建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計方法結(jié)構(gòu)的功能能函數(shù)當(dāng)Ｚ＞0即R＞S時，結(jié)構(gòu)處處于可靠狀態(tài)；

當(dāng)Ｚ＜0即R＜S時，結(jié)構(gòu)處處于失效狀態(tài)；

當(dāng)Ｚ=0即R=S時，結(jié)構(gòu)處處于極限狀態(tài)。關(guān)系式ｇ(S，R)＝R－S＝0稱稱為極限限狀態(tài)方程程?！Y(jié)構(gòu)構(gòu)件重重要性系數(shù)數(shù)一級=1.1、二級級=1.0、三級=0.9按承載能力力極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計的實實用表達式式實際工程中中，可能出出現(xiàn)以下三三種情況2.3建建筑結(jié)構(gòu)概概率極限狀狀態(tài)設(shè)計法法第2章建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計方法按永久荷載載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載載效應(yīng)值按可變荷載載標(biāo)準(zhǔn)值計計算的荷荷載效應(yīng)值值可變荷載效效應(yīng)

中的的最大值永久荷載分分項系數(shù)第i個可變荷載載

的分項項系數(shù)第1個可變變荷載的的分項系數(shù)數(shù)可變荷載的的組合值系系數(shù)1）由可變變荷載效應(yīng)應(yīng)控制的組組合2.3建建筑結(jié)構(gòu)概概率極限狀狀態(tài)設(shè)計法法第2章建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計方法2）由永久久荷載效應(yīng)應(yīng)控制的組組合恒荷載效效應(yīng)設(shè)計值值活荷載效效應(yīng)設(shè)計值值荷載分項系數(shù)的取值荷載特性分項系數(shù)永久

荷載永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.2由永久荷載效應(yīng)控制的組合1.35永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利1.0傾覆、滑移或飄浮驗算0.9可變

荷載一般情況1.4對標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3【例2.1】已知由永久久荷載產(chǎn)生生的彎矩標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值Mgk=11kN·m，起控制作作用的可變變荷載產(chǎn)生生的彎矩標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值Mqk=16kN·m，安全等級級為二級，，求彎矩設(shè)設(shè)計值?！窘狻勘纠?，γγ0=1.0，，γG=1.2,γQ1=1.4SGk=Mgk=11kN·mSQ1k=Mqk=16kN·m則彎矩設(shè)計計值M=γ0(γGSGk+γQ1SQ1k）=1.0×(1.2×11+1.4×16)kN··m=35.6kN·m彎矩設(shè)計值值為35.6kN··m。第2章建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計方法混凝土強度度設(shè)計值=

混凝凝土強度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值÷砼材料分項項系數(shù)γc鋼筋筋強度設(shè)計計值=

鋼筋筋強強度標(biāo)準(zhǔn)值值÷鋼筋材料分分項系數(shù)γs永久荷載設(shè)設(shè)計值=永久荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值×永久荷載分分項系數(shù)γg可變荷載設(shè)設(shè)計值=可變荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值×可變荷載分分項系數(shù)γq設(shè)計值與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)關(guān)系第一章建建筑結(jié)構(gòu)計計算基本原原則2.1什么么是荷載代代表值？永永久荷載、、可變荷載載的代表值值分別是什什么？2.2建筑筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿滿足哪些功功能要求？？其中最重重要的一項項是什么？？2.3什么么是結(jié)構(gòu)功功能的極限限狀態(tài)？承承載能力極極限狀態(tài)和和正常使用用極限狀態(tài)態(tài)的含義分分別是什么么？2.4試試用結(jié)構(gòu)功功能函數(shù)描描述結(jié)構(gòu)所所處的狀態(tài)態(tài)。習(xí)題2.1某某住宅樓面面梁，由恒恒載標(biāo)準(zhǔn)值值引起的彎彎矩Mgk=45kN·m，由由樓面活荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值值引起的彎彎矩Mqk=25kN·m，活活荷載組合合值系數(shù)ψc=0.7，，結(jié)構(gòu)安全全等級為二二級。試求求按承載能能力極限狀狀態(tài)設(shè)計時時梁的最大大彎矩設(shè)計計值M。2.2某某鋼筋混凝凝土矩形截截面簡支梁梁，截面尺尺寸b×h=200mm×500mm，，計算跨度度l0=4m，梁梁上作用恒恒載標(biāo)準(zhǔn)值值(不含自自重)14kN/m，活荷載載標(biāo)準(zhǔn)值9kN/m，活荷載載組合值系系數(shù)ψc=0.7，，梁的安全全等級為二二級。試計計算按承載載能力極限限狀態(tài)設(shè)計計時的跨中中彎矩設(shè)計計值。小組協(xié)協(xié)作思思考題題:9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。14:18:4614:18:4614:1812/8/20222:18:46PM11、以我獨沈久久，愧君相見見頻。。12月-2214:18:4614:18Dec-2208-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。14:18:4614:18:4614:18Thursday,December8,202213、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。12月-2212月-2214:18:4614:18:46December8,202214、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國國見青青山。。。08十十二二月20222:18:46下下午14:18:4612月月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月222:18下下午午12月月-2214:18December8,202216、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2022/12/814:18:4614:18:4608December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。2:18:46下午2:18下下午14:18:4612月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結(jié)果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。14:18:4614:18:4614:1812/8/20222:18:46PM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點點小小努努力的積累。。。12月-2214:18:4614:18Dec-2208-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。14:18:4614:18:4614:18Thursday,December8,202213、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。12月-2212月-2214:18:4614:18:46December8,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。08十十二月20222:18:46下午午14:18:4612月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月222:18下午午12月-2214:18December8,202216、少年十十五二十十時，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/814:18:4614:18:4608December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。2:18:46下午午2:18下午午14:18:4612月-229、楊柳散和風(fēng)風(fēng)，青山澹吾吾慮。。12月-2212月-22Thursday,December8,202210、閱讀讀一切切好書書如同同和過過去最最杰出出的人人談話話。14:18:47