建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則實(shí)用教案

1、 2.2.1結(jié)構(gòu)的功能(gngnng)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(boch)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(bin xng)和裂縫。在正常使用及維護(hù)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(hù)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。 第1頁/共24頁第一頁，共25頁。作用的分類：按作用時間的特點(diǎn)（常用）安隨空間位置的

2、變異按結(jié)構(gòu)(jigu)的反應(yīng)特點(diǎn)2.3結(jié)構(gòu)(jigu)的可靠度和極限狀態(tài)方程2.3.1作用效應(yīng)(xioyng)和結(jié)構(gòu)抗力2.3.1.1作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念“作用” 能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)（內(nèi)力、變形、裂縫等）的各種原因的總稱。第2頁/共24頁第二頁，共25頁。 作用效應(yīng)(xioyng) 結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）和變形（如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）的總稱，用S 表示。由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)(xioyng)，通常稱為荷載效應(yīng)(xioyng)。結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，如構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂度等，用R表示(biosh)。結(jié)構(gòu)抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有的，

3、其大小主要取決于材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)及計算模式的精確性等。第3頁/共24頁第三頁，共25頁。 2.3.2結(jié)構(gòu)( jigu)的可靠性和可靠度結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件(tiojin)下完成預(yù)定功能的可能性。結(jié)構(gòu)的可靠(kko)度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率。第4頁/共24頁第四頁，共25頁。 2.3.3設(shè)計基準(zhǔn)(jzhn)期和設(shè)計使用年限 2.3.3.1設(shè)計基準(zhǔn)(jzhn)期 2.3.3.2設(shè)計使用年限類別 設(shè) 計 使 用 年限（年） 示 例 15臨時性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)即結(jié)構(gòu)在

4、正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護(hù)下所應(yīng)達(dá)到(d do)的使用年限。第5頁/共24頁第五頁，共25頁。 2.3.4極限狀態(tài)方程 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) 實(shí)際工程中，可能出現(xiàn) 以下三種情況 當(dāng)時，結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定的功能，處于(chy)可靠狀態(tài)。 當(dāng)時，結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定的功能，處于(chy)失效狀態(tài)。 當(dāng)=時，即R=S結(jié)構(gòu)處于(chy)臨界的極限狀態(tài)，稱為極限狀態(tài)方程。SRRSgZ),(第6頁/共24頁第六頁，共25頁。極限(jxin)狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2.2.2結(jié)構(gòu)的極限(jxin)狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過某一特定(tdng)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

5、久性）要求，該特定(tdng)狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。第7頁/共24頁第七頁，共25頁。 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(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)( jx)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)(jigu)或結(jié)構(gòu)(jigu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了承載能力極限狀態(tài)：第8頁/共24頁第八頁，共25頁。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度(qingd)不夠而破壞；整個(zhngg)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)(jigu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)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）。第9頁/共24頁第九頁，共25頁。 正常(zh

6、ngchng)使用極限狀態(tài) 正常(zhngchng)使用極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常(zhngchng)使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。這一狀態(tài)對應(yīng)于適用性或耐久性的功能。第10頁/共24頁第十頁，共25頁。當(dāng)結(jié)構(gòu)( jigu)或結(jié)構(gòu)( jigu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：影響正常使用或外觀(wigun)的變形； 影響正常使用(shyng)或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用的振動；影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。第11頁/共24頁第十一頁，共25頁。 2.4極限(jxin)狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式 2.4.1承載能力極限(jxin)狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式RS 0第12

7、頁/共24頁第十二頁，共25頁。 對于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S應(yīng)從(yn cn)由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利值確定。 由可變荷載效應(yīng)控制的組合 由永久荷載效應(yīng)控制的組合)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS)(10QikciniQiGkGSSS第13頁/共24頁第十三頁，共25頁。0 ：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)G ：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)； SGk ：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk 計算的荷載效應(yīng)(xioyng)值；Qi ：第i個可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)； SQik ：按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qi計算的荷載效應(yīng)(xioyng)值;ci ：可變荷載Qi的組合值系數(shù)，民用建筑樓面均

8、布活 荷載、屋面均布活荷載的組合值系數(shù)；第14頁/共24頁第十四頁，共25頁。荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載特性荷載分項(xiàng)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(yàn)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第15頁/共24頁第十五頁，共25頁。 【例】 某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面( jimin)簡支梁，安全等級為二級，截面( jimin)尺寸bh = 200mm400mm，計算跨度 = 5m，凈跨度 =4.86m。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值7kN/m，恒荷載

9、標(biāo)準(zhǔn)值10kN/m（不包括自重）。試計算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的跨中彎矩設(shè)計值和支座邊緣截面( jimin)剪力設(shè)計值。第16頁/共24頁第十六頁，共25頁?！窘狻坑杀聿榈没詈奢d組合值系數(shù)=0.7。安全等級為二級，則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0。 鋼 筋 混 凝 土 的 重 度 標(biāo) 準(zhǔn) 值 為 2 5 k N / m 3 ， 故 梁 自 重 標(biāo) 準(zhǔn) 值 為250.20.4=2 kN/m。 總恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=10+2=12kN/m 恒載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和支座邊緣截面(jimin)剪力設(shè)計值分別為：Mgk = gkl02/8 = 1252 /8=37.5kN m Vgk=gkln/2= 124.

10、86/2=29.16 kN第17頁/共24頁第十七頁，共25頁?；詈奢d(hzi)產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為： Mqk = qkl02/8 =752 /8=21.875kNm Vqk=qkln/2 = 7 4.86/2 =17.01 kN 本例只有一個活荷載(hzi)，即為第一可變荷載(hzi)。故計算由活載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值時， =1.2， =1.4。由式（1.2.3）得由活荷載(hzi)彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為： =1.0（1.237.5+1.421.875）=75.625 kNmG1QQ）（k11k0qQgGMM第18頁/共24頁

11、第十八頁，共25頁。計算由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值時， =1.35， =1.4， =0.7。得由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值和支座(zh zu)邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為： = =1.0（1.3537.5+0.71.421.875）=72.063 kNm = =1.0（1.3529.16+0.71.417.01）=56.036 kN）（k11k0qQgGVVQcG）kck0(qQgGMM）kck0(qQgGMM=1.0（1.229.16+1.417.01）=58.806 kN第19頁/共24頁第十九頁，共25頁。 取較大(jio d)值得跨中彎矩設(shè)計值M = 75.625kNm，支座邊緣截面

12、剪力設(shè)計值V=58.806 kN。第20頁/共24頁第二十頁，共25頁。 C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到(d do)正常使用要求所規(guī)定的限值，如變形、裂縫寬度等。2.4.2正常使用(shyng)極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式對于(duy)正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，按下列設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計：SC 式中S變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計值；第21頁/共24頁第二十一頁，共25頁。 1）對于標(biāo)準(zhǔn)組合(zh)，其荷載效應(yīng)組合(zh)的表達(dá)式為: 2) 對于頻遇組合(zh)，其荷載效應(yīng)組合(zh)的表達(dá)式為:k2k1kiQniciQGSSSSkQ2qk11fkiniiQGSSSS第22頁/共24頁第二十二頁，共25頁。 3）對于準(zhǔn)永久組合，荷載(hzi)效應(yīng)組合的表達(dá)式為:QikniqiGkSSS1第23頁/共24頁第二十三頁，共25頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第24頁/共24頁第二十四頁，共25頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)2.2.1結(jié)構(gòu)的功能要求。第2頁/共24頁。由直接作用產(chǎn)生(chnsh