第三章-结构设计方法.ppt

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1、四川大学建环学院2018.3傅昶彬课件系列—结构设计原理第3章结构设计方法主要内容3.1结构功能要求和极限状态3.2结构可靠度基本概念和设计方法3.3极限状态实用设计表达式3.4作用组合3.5结构的耐久性设计1.设计使用年限设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。设计使用年限（年）类别临时性建筑结构易于替换的结构构件普通房屋和构筑物标志性建筑和特别重要的建筑结构52550100建筑结构设计使用年限3.1结构功能要求和极限状态3.1.1结构的功能要求和其他基本要求公路桥涵结构的设计使用年限铁路桥涵

2、结构的设计使用年限为100年。类别设计使用年限（年）示例130小桥、涵洞250中桥、重要小桥3100特大桥、大桥、重要中桥1.设计使用年限港口工程结构的设计使用年限类别设计使用年限（年）示例15～10临时性港口建筑物250永久性港口建筑物3.1.1结构的功能要求和其他基本要求3.1结构功能要求和极限状态3.1.1结构的功能要求和其他基本要求2.结构的功能要求结构在规定的设计使用年限内，对安全性、适用性、耐久性的要求。结构在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；●安全性在设计规定的偶然事件发生时及发生后仍能保持

3、必需的整体稳定性。3.1结构功能要求和极限状态3.1.1结构的功能要求和其他基本要求结构在正常使用时具有良好的工作性能。●适用性在正常维护下，结构具有足够的抵御使其材料性能恶化的各种侵蚀的能力。●耐久性安全性和适用性，一般都通过设计计算来实现。耐久性很大部分尚处于研究阶段，还达不到量化计算的程度，一般是通过设计构造、施工措施和使用维护等来实现。3.1.1结构的功能要求和其他基本要求2.结构的功能要求3.设计基准期3.1.1结构的功能要求和其他基本要求为确定可变荷载作用和材料性能等的取值而选用的时间参数，即确定结构设计所

4、采用的作用统计参数（如平均值、标准差、变异系数、最大值、最小值等）时需要明确一个时间参数，该时间参数为设计基准期。我国房屋结构和港口工程结构取50年，如以50年内的一定高度的最大风速确定基本风压力、以50年内空旷地带的最大积雪深度确定基本雪压力。我国铁路桥涵和公路桥涵结构均取100年，以此统计时间确定列车荷载、汽车荷载、人群荷载、风荷载等的统计参数。4.结构设计的其他要求3.1.1结构的功能要求和其他基本要求（1）避免、消除或减少结构可能受到的危害；（2）采用对可能受到的危害反应不敏感的结构类型；（3）采用对单个构件或

5、结构的有限部分被意外移除或结构出现可接受的局部损坏时，结构的其他部分仍能保存的结构类型；（4）不宜采用无破坏预兆的结构体系；（5）使结构具有整体稳固性。3.1.2结构安全等级和结构重要性系数结构安全等级是根据结构破坏可能产生后果的严重性来划分的。工程结构的安全等级安全等级一级二级三级破坏后果很严重严重不严重公路桥涵结构的安全等级安全等级破坏后果示例结构重要性系数γ0一级重要结构特大桥、大桥、中桥、重要小桥1.1二级一般结构小桥、重要涵洞、重要挡土墙1.0三级次要结构涵洞、挡土墙、防撞护栏0.93.1.2结构安全等级和结

6、构重要性系数设计状况（1）持久设计状况，在结构使用过程中一定出现，持续期一般与设计使用年限为同一数量级；（2）短暂设计状况，适用于结构出现的临时情况，在施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况；（3）偶然设计状态，适用于结构出现的异常情况，在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况；（4）地震设计状况，适用于结构遭受地震时的情况，在抗震设防地区必须考虑地震设计状况。房屋建筑结构的安全等级安全等级破坏后果示例结构重要性系数γ0对持久设计状况和短暂设计状况对偶然设计状况和地震设计状况一级很

7、严重：对人的生命、经济、社会或环境影响很大大型公共建筑1.11.0二级严重：对人的生命、经济、社会或环境影响较大普通的住宅和办公楼等1.0三级不严重：对人的生命、经济、社会或环境影响较小小型的或临时性储存建筑等0.93.1.3结构功能的极限状态1.结构功能的极限状态定义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规定的某一功能要求，把这一特定状态称为该功能的极限状态。2.结构的功能函数和极限状态方程◆作用（荷载）效应S由作用（荷载）引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形、裂缝等。3.1.3结构功能的极限状态2

8、.结构的功能函数和极限状态方程◆作用（荷载）效应S楼面持久性活荷载频数图3.1.3结构功能的极限状态2.结构的功能函数和极限状态方程◆作用（荷载）效应SSf（S）Sko作用（荷载）效应概率密度曲线当荷载与荷载效应按线性关系对待时，荷载效应与荷载有相同的统计分布规律。3.1.3结构功能的极限状态2.结构的功能函数和极限状态方程◆抗力