工程结构第二章建筑结构的设

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1、第二章建筑结构的设计标准和设计方法第一节设计基准期和设计使用年限设计基准期：与荷载、材料统计有关设计使用年限：为可靠度服务7/22/20211第二节结构的功能要求、作用和抗力安全等级破坏后的影响程度建筑物的类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要的建筑物结构的安全等级建筑结构应根据破坏时可能产生的后果严重与否，区分不同的安全等级。7/22/20212结构的功能要求：1、安全2、适用3、耐久7/22/20213结构上的作用◎直接作用：荷载◎间接作用：混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等作用在结构上并使结构产生的内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭

2、矩等）、变形、裂缝等作用称为作用效应或荷载效应。荷载和荷载效应之间通常按某种关系相联系。7/22/20214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G在结构设计基准期内，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。(2)可变荷载Q在结构设计基准期内，其值随时间而变化，其变化与平均值不可忽略的荷载。(3)偶然荷载Q在结构设计基准期内不一定出现，但一旦出现其值很大且作用时间很短的荷载。7/22/20215荷载的标准值定义将荷载视为随机变量，采用数理统计的方法加以处理而得到的具有一定概率的最大荷载值确定a.结构的自重可根据结构的

3、设计尺寸和材料的重力密度确定；b.可变荷载常与时间有关，在缺少大量统计材料的条件下，可近似按随机变量来考虑。7/22/20216结构的可靠度、失效概率结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率（或者达不到预定功能的概率--失效概率）。因此，结构的可靠度是用结构完成预定功能的概率的大小来定量描述的。可靠度是可靠性的概率的度量。概念7/22/20217极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的要求，该状态称为该功能的极限状态。结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。区分结构

4、“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”。7/22/202181.承载力能力极限状态：超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求。结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）结构塑性变形过大而不适于继续使用结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）7/22/202192.正常使用极限状态超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等

5、）；过大的振动（不舒适）；其他正常使用要求。7/22/202110极限状态方程S——荷载效应结构上的各种作用（如荷载、不均匀沉降、温度变形、收缩变形、地震等）产生的效应总和（如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度w等）R——结构抗力结构抵抗作用效应的能力(如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w])S=S(Q)--------力学的主要内容R=R(fc,fy,A,h0,As,…)--------本课程的主要内容7/22/202111结构的极限状态可用下面的极限状态函数表示：Z=R-S(极限状态方程)对应的：Z=R-S>0时，结构处

6、于可靠状态；Z=R-S=0时，　结构达到极限状态；Z=R-S<0时，结构处于失效（破坏）状态。在结构设计中，不仅仅只考虑结构的承载能力，有时还要考虑结构的适用性和耐久性，则极限状态方程可推广为：7/22/202112以概率理论为基础的极限状态设计法由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。7/22/202113实用设计表达式原因：概率极限状态设计法计算繁复，某些统计数据也不齐全。对于一般常见的工程结构，直接采用可靠指标进行设计并无必要。由于设计人员以往已

7、习惯于采用安全系数这种形式来进行计算，因此，《建筑结构设计统一标准》提出了一种便于实际使用的设计表达式，即实用设计表达式。实用设计表达式中采用了以荷载和材料强度的标准值以及相应的“分项系数”来表示的方式。分项系数7/22/202114极限状态实用设计表达式的一般形式可变荷载分项系数γQ永久荷载分项系数γG组合值系数ΨC荷载｛永久荷载G可变荷载Q｛对结构影响有大有小一般不会同时发生2-14a2-14b7/22/202115正常使用极限状态实用设计表达式正常使用极限状态，可靠度要求可适当降低，不需乘分项系数，也不考虑结构重要性系数γ0按正常使用极限状态设