第十三章混凝土结构的基本设计原则

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1、第十三章建筑结构的基本设计原则第一节建筑结构的功能和极限状态一、建筑结构的功能要求任何建筑结构都是为了完成所要求的某些预定功能而设计的。《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）规定了建筑结构应满足以下功能：1、安全性的要求即结构应能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用（如荷载、温度变化、支座沉陷等）。在偶然作用（如地震、撞击等）发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性不致发生倒塌。2、适用性的要求即结构在正常使用期间具有良好的工作性能，例如不发生影响正常使用的过大变形或裂缝等。3、耐久性的要求即结构在正常维护下具有足够的耐久性能。

2、例如混凝土不发生严重的风化、腐蚀；钢筋不发生严重锈蚀，以免影响结构的使用寿命。结构要达到预定功能要求是针对一定时期内而言的。我们将普通房屋和构筑物设计使用年限统一规定为50年，称之为设计基准期。二、建筑结构功能的极限状态（一）极限状态的概念1、整个结构或结构的一部分能满足设计规定的某一预定功能要求，我们称Z为该功能的有效状态；反之，称之为该功能的失效状态。这种“有效”与“失效”之间必然有一特定界限状态，整个结构或结构的一部分超过这种特定界限状态就不能满足设计规定的某一功能要求，我们称此特定界限状态为该功能的极限状态。2、极限状态的分类根据结构的功能要求的不同，

3、极限状态分为两类1）承载能力极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到最人承载能力或不适于继续承载的变形。超过这一极限状态后，结构或构件不满足预定的安全性要求。当结构或构件出现下列状态Z—时,即认为超过了承载能力极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）;（2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；（3）结构转变为机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）；（5）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。2）正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限

4、值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用的其他特定状态。所有结构构件均应进行承载力（包括失稳）计算；在必要时尚应进行结构抗倾覆、抗滑移的验算；有抗震设防要求的结构尚应进行结构构件抗震的承载力计算；直接承受吊车的构件应进行疲劳验算；对使用上需要控制变形值的结构构件，应进行变形验算；对使用上要求不出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；对使用上允许出现裂缝的构件，应进行裂缝宽度验算；同时还应满足耐久性要求。第

5、二节结构的作用、作用效应和结构抗力一、结构的作用建筑物在使用期I'可内，要受到自身或外部的、直接或间接的各种作用。所谓作用是使结构或构件产生内力、变形和裂缝的各种原因。作用按其出现的方式不同可分为直接作用（如永久荷载、可变荷载…）和间接作用（如温度变形、地基沉降…）。由于工程结构常见的作用,多数是直接作用，即通常说的荷载，因此这里主要介绍荷载的分类、代表值和设计值。（一）荷载的分类结构上的荷载，按其作用时间的长短和性质，可分为三类：1、永久荷载（也称恒荷载）：即在结构使用期间（一般为50年），其值不随时间而变化,或虽有变化，但变化不大，其变化与平均值相比可以忽

6、略不计的荷载：例如结构自重、土压力、预应力等。2、可变荷载（也称为活荷载）：即在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。3、偶然荷载：此类荷载在结构使用期间不则较短的荷载，如地震、爆炸、撞击力等。（二）荷载的代表值结构设计时，应根据不同的设计要求釆用不同的荷载数值，即所谓荷载代表值。《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（以下简称《荷载规范》）给出了四种荷载的代表值：标准值、组合值、频遇值和准永久值：1、荷载标准值在建筑结构设计时，荷载标准值可作为荷载的基

7、本代表值。荷载其他代表值是以标准值乘以相应系数后得出的。荷载标准值是指结构在使用期间可能出现的最大荷载值。而在使用期间内，最大荷载值是随机变量，我们可以采用荷载最大值的概率分布的某一分位值來确定（一般取95%保证率），如办公楼的楼面活荷标准值取2.0kN/nA但是，有些荷载或因统计资料不充分，或因已有的工程经验，可以不采用分位值的办法，而采用经验确定。对于永久荷载标准值，如结构自重，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定；对常用材料和构件，其自重可参照《荷载规范》附录A采用；对于某些自重变异较大的材料和构件(如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等)

8、，自重的标准值应根据对结构的不利状态，