建筑的結(jié)構(gòu)一教案設(shè)計1

1、實用標(biāo)準(zhǔn)文案第2、3次課教學(xué)整體設(shè)計課 題第1章 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則授課時間第 周 星期（月 日）第節(jié)課時4授課類型理論課（）實驗課（）實訓(xùn)課（）習(xí)題課（）討論課（）現(xiàn)場教學(xué)（）其它：教學(xué)資源掛圖（）模型（）實物（）多媒體（）音像（）報紙（）其它：教學(xué)方法講授法（）討論法（）啟發(fā)式（）案例教學(xué)法（）現(xiàn)場教學(xué)法（） 角色扮演法（）項目教學(xué)法（）情境教學(xué)法（）其它：教學(xué)目標(biāo)（包括職業(yè)素質(zhì)、能力、知識目標(biāo)）理解三種荷載及四種荷載代表值的概念；理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；掌握永久 荷載、可變荷載代表值的確定方法；能正確應(yīng)用概略極限狀態(tài)實用設(shè)計表達(dá)式。重點、難點教學(xué)重點：三種荷載及四種荷載代表值

2、的概念；結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義；荷載代表值 的確定方法教學(xué)難點：鋼筋與混凝土共同工作的原因。教學(xué)設(shè)計授課思路簡述：（圍繞所選用教學(xué)方法分條編寫授課步驟，要涵蓋課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、師生活動安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)效果檢測等主要環(huán)節(jié)。）1、課前準(zhǔn)備預(yù)習(xí)以卜思考題：1、什么是永久荷裁、可變荷載和偶然荷裁？2、什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？3、建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期與設(shè)計使用年限有何區(qū)別？設(shè)計使用年限分為哪幾類？4、建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足哪些功能要求？其中最重要的一項是什么？5、結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度的定義分別是什么？二者間有何聯(lián)系和區(qū)別？6、什么是結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)

3、？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的含義分別是什 么？7、試用結(jié)構(gòu)功能函數(shù)描述結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)。8、永久荷載、可變荷載的荷載分項系數(shù)分別為多少？2、課程導(dǎo)入由上節(jié)課作用中間接作用，即作用可分為直接作用和間接作用。其中直接作用即習(xí)慣上所 說的荷載，引入建筑結(jié)構(gòu)計算從荷載統(tǒng)計開始。3、師生活動安排以提問的方式，啟發(fā)學(xué)生們進(jìn)行思考。4、教學(xué)效果監(jiān)測課程剩余5分鐘時，隨堂練習(xí)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排：1、提問：(1)舉例說明哪些是永久荷載、可變荷載和偶然荷載？(2)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期與設(shè)計使用年限有何區(qū)別？設(shè)計使用年限分為哪幾類？(3)永久荷載、可變荷載的荷載分項系數(shù)分別為多少？(4)什么是荷載代表值？永

4、久荷載、可變荷載的代表值分別是什么？2、思考：(1)建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足哪些功能要求？其中最重要的一項是什么？(2)結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度的定義分別是什么？二者間有何聯(lián)系和區(qū)別？(3)什么是結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)？承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的含義分別是什么？(4)試用結(jié)構(gòu)功能函數(shù)描述結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)。課后作業(yè)與思考題：(根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計鞏固性作業(yè)、項目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書及網(wǎng)站)1、鞏固性作業(yè)：習(xí)題集第 1章。2、預(yù)習(xí)性作業(yè)：預(yù)習(xí)第 2章。教學(xué)后記：精彩文檔教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計實施步驟及時間分配）步驟1:組織教學(xué)（ 分鐘）1、師生問好2、班長報告出勤步驟2:導(dǎo)入新課（ 分鐘）緒論中已述及

5、，結(jié)構(gòu)上的作用可分為直接作用和間接作用。其中直接作用即習(xí)慣上所說的荷載，它是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力系。步驟3:知識講授 1.1含例題2道（ 分鐘）第1章建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則 1.1荷載分類及荷載代表值一、荷載分類按隨時間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三類：（一）永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值 相比可忽略不計的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。（二）可變荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值 相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載等。（三）偶然荷載在結(jié)構(gòu)使用期

6、間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。二、荷載代表值荷載是隨機(jī)變量，任何一種荷載的大小都有一定的變異性。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于不同的荷載和不同的設(shè)計情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001 （以下簡稱荷載規(guī)范）規(guī)定，對永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；對可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值；對 偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點確定其代表值。本書僅介紹永久荷載和可變荷載的代表值。（一）荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用于結(jié)構(gòu)上荷載的大小具有變異性。例如，對于結(jié)構(gòu)自重等永久荷載，雖可事先根據(jù)

7、 結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸和材料單位重量計算出來，但施工時的尺寸偏差， 材料單位重量的變異性等原因，致使結(jié)構(gòu)的實際自重并不完全與計算結(jié)果相吻合。至于可變荷載的大小，其不定因素 則更多。荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值，它是荷載的基本代表值。這里所說的設(shè)計基準(zhǔn)期，是為確定可變荷載代表值而選定的時間參數(shù)，一般取為50年。1、永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修、固定設(shè)備的重量。由于結(jié)構(gòu)或非承重構(gòu)件的自重的變異性不大，一般以其平均值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值，即可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體積(或面積)的自重標(biāo)準(zhǔn)值確定。對于自重變異性較大的材料，在設(shè)計中應(yīng)根 據(jù)其對結(jié)構(gòu)有

8、利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。常用材料和構(gòu)件的單位自重見荷載規(guī)范。現(xiàn)將幾種常用材料單位體積的自重(單位kN/m3)摘錄如下：混凝土 2224 ,鋼筋混凝土 2425 ,水泥砂漿20,石灰砂漿、混合砂漿 17,普通科18,普通磚(機(jī)器制)19,漿砌普通磚砌體 18,漿砌機(jī)磚砌體19。例如，取鋼筋混凝土單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為25 kN/m3,則截面尺寸為 200X 500mm的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.2 X 0.5 X 25=2.5kN/m。2 、可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值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)應(yīng)按表1.1.1采用。W 少 psi psai 普西

9、表1.1.1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 次類另I標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)組合值系 數(shù)少c頻偶值系數(shù)少f準(zhǔn)永久值 系數(shù)少q1(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(jī)場大 廳及其旅客等候室(2)無固定座位的看臺3.53.50.70.70.60.50.50.35(1)健身房

10、、演出舞臺(2)舞廳4.04.00.70.70.60.60.50.36(1)書庫、檔案室、儲臧室5.00.90.90.8(2)密集柜書庫12.07通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房7.00.90.90.8汽車通道及停車庫：(1)單向板樓蓋(板跨不小于 2m)客車4.00.70.70.6消防車35.00.70.70.68(2)雙向板樓蓋和無梁樓蓋(柱網(wǎng)尺寸不小于 6mix 6mj)客車消防車2.50.70.70.620.00.70.70.6廚房：(1) 一般的2.00.70.60.59(2)餐廳4.00.70.70.7浴室、廁所、盥洗室：10(1)第1項中的民用建筑(2)其他民用建筑2.00.70.50.42.

11、50.70.60.5走廊、門廳、樓梯：(1)宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼11兒園、住宅2.00.70.50.4(2)辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門診部2.50.70.60.5(3)消防疏散樓梯、其他民用建筑3.50.70.50.3陽臺：(1) 一般情況2.5123.50.70.60.5(2)當(dāng)人群有可能密集時注：本表所列各項活荷載適用于一般使用條件，當(dāng)使用荷載大時，應(yīng)按實際情況采用。本表各項荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載?？紤]到構(gòu)件的負(fù)荷面積越大，樓面每1m2面積上活荷載在同一時刻都達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)值的可能性越小，因此，荷載規(guī)范規(guī)定，設(shè)計樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時，表 1.1.1中的樓面活 荷載標(biāo)準(zhǔn)值

12、在下列情況下應(yīng)乘以規(guī)定的折減系數(shù)：(1)設(shè)計樓面梁時的折減系數(shù)實用標(biāo)準(zhǔn)文案11)項當(dāng)樓面梁從屬面積超過25m20.9;第1 (2)7項當(dāng)樓面梁從屬面積超過50m2時應(yīng)取0.9 ;第8項對單向板樓蓋的次梁和槽形板的縱肋應(yīng)取0.8 ;對單向板樓蓋白主梁應(yīng)取0.6;對雙向板樓蓋的梁應(yīng)取 0.8。第912項應(yīng)采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。(2)設(shè)計墻、柱和基礎(chǔ)時的折減系數(shù) 第1 (1)項應(yīng)按表1.1.2規(guī)定采用； 第1 (2)7項采用與其樓面梁相同的折減系數(shù)； 第8項對單向板樓蓋取 0.5 ;對雙向板樓蓋取 0.8 ; 第912項采用與所屬房屋類別相同的折減系數(shù)。表1.1.2活荷載按樓層的折減系數(shù)

13、墻、柱、基礎(chǔ)計算截面以上的層數(shù)123456892020計算截面以上各樓層活荷載總和的折減系數(shù)1.00(0.9)0.850.700.650.600.55注：當(dāng)樓面梁的從屬面積超過25m 2時，采用括號內(nèi)的系數(shù)。上面提及的樓面的從屬面積，是指向梁兩側(cè)各延伸1/2梁間距的范圍內(nèi)實際面積。房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷載，應(yīng)按表 1.1.3采用。其余可變荷載，如工業(yè)建筑樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、廠房屋面積灰荷載等詳見 荷 載規(guī)范。表1.1.3屋囿均布活荷裁項次類別標(biāo)準(zhǔn)值,2、(kN/m)組合值系數(shù)4c頻偶值系數(shù)W準(zhǔn)永久值系數(shù)少q1不上人的屋面0.50.70.502上人的屋面2.00.7

14、0.50.43屋頂花園3.00.70.60.5注：不上人的屋面，當(dāng)施工荷載較大時，應(yīng)按實際情況采用;上人的屋面，當(dāng)兼作其他用途時，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷載采用；對于因屋面排水不暢、堵塞等引起等積水荷載，應(yīng)采取構(gòu)造措施加以防止；必要時, 精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案應(yīng)按積水的可能深度確定屋面活荷載；屋頂花園活荷載不包括花圃土石等材料自重。（二）可變荷載準(zhǔn)永久值可變荷載在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)會隨時間而發(fā)生變化，并且不同可變荷載在結(jié)構(gòu)上的變化情況不一樣。如住宅樓面活荷載，人群荷載的流動性較大，而家具荷載的流動性則相對較小。在 設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達(dá)到或超過的那部份荷載值（總的持續(xù)時間不低于25年），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。它對

15、結(jié)構(gòu)的影響類似于永久荷載。 可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為少qQk ,其中Qk為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，少q為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。少q的值見表1.1.1、表1.1.3 。例如住宅的樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2kN/m2,準(zhǔn)永久值系數(shù) q=0.4,則活荷載準(zhǔn)永久值為一 一 一一 .一-22X0.4=0.8 kN/m 。（三）可變荷載組合值兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結(jié)構(gòu)上時，所有可變荷載同時達(dá)到其單獨出現(xiàn)時可能達(dá)到的最大值的概率極小，因此，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為 代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值?？勺兒奢d組合值可表示為巾cQk。其中巾c為可變荷

16、載組合值系數(shù)，其值按表1.1.1、表1.1.3查取。（四）可變荷載頻遇值對可變荷載，在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻 率的荷載值稱為可變荷載頻遇值。 換言之，可變荷載頻遇值是指在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)被超越的總 時間僅為設(shè)計基準(zhǔn)期一小部份的荷載值?？勺兒奢d頻遇值可表示為巾fQk。其中巾f為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按表 1.1.1、表1.1.3查取。 步驟4:知識講授 1.2 （ 分鐘） 1.2 筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計法 一、極限狀態(tài)（一）結(jié)構(gòu)的功能要求1、結(jié)構(gòu)的安全等級建筑物的重要程度是根據(jù)其用途決定的。不同用途的建筑物，發(fā)生破壞后所引起的生命財產(chǎn)損失是不一樣的。建筑結(jié)構(gòu)

17、可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50068-2001 （以下簡稱統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì) 損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級。根據(jù)破壞后果的嚴(yán)重程度，建筑 結(jié)構(gòu)劃分為三個安全等級。建筑結(jié)構(gòu)安全等級的劃分應(yīng)符合表1.2.1的要求。影劇院、體育館和高層建筑等重要的工業(yè)與民用建筑的安全等級為一級，大量的一般工業(yè)與民用建筑的安全等級為二級，次要建筑的安全等級為三級。紀(jì)念性建筑及其他有特殊要求的建筑，其安全 等即可根據(jù)具體情況另行確定。表1.2.1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/、嚴(yán)

18、重次要的房屋2、結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是要使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)能完成預(yù)期的全部功能 要求。所謂設(shè)計使用年限，是指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的 使用的時期。換言之，設(shè)計使用年限就是房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護(hù) 下所應(yīng)達(dá)到的持久年限。結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限應(yīng)按表1.2.2采用。表1.2.2結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限分類類另I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)3、結(jié)構(gòu)的功能要求建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足安全性、適用性和耐久性三項功能要求。安全性指結(jié)構(gòu)在

19、正常施工和正常使用的條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計規(guī)定的偶然事件（如強(qiáng)烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發(fā)生時和發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn) 定性，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。適用性指結(jié)構(gòu)在正常使用時具有良好的工作性能。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。耐久性指結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性能，即在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計使用年限。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。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)可靠性 的定

20、義是，結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，在規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的能力。但在各種隨機(jī)因素的 影響下，結(jié)構(gòu)完成的能力不能事先確定，只能用概率來描述。為此，我們引入結(jié)構(gòu)可靠度的 概念，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)，在規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的概率。在這里，規(guī)定時間指設(shè) 計使用年限；規(guī)定條件指正常設(shè)計、正常施工、正常使用和正常維護(hù)，不包括錯誤設(shè)計、錯 誤施工和違反原來規(guī)定的使用情況；預(yù)定功能指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。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)可靠度與結(jié)構(gòu)使用年限長短有關(guān)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為計算結(jié)構(gòu)可靠度的時間基準(zhǔn)。應(yīng)當(dāng)注意，結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限雖與結(jié)構(gòu)使用壽命有聯(lián)系

21、，但不等同。 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。（二）結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)能滿足功能要求，稱結(jié)構(gòu)“可靠”或“有效”， 否則稱結(jié)構(gòu)“不可靠”或“失效”。 區(qū)分結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)“可靠”與“失效”的界限是“極限狀態(tài)”。因此，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可定義為：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)。結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分為以下兩類：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(dá)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。超過這一狀態(tài)，

22、便不能滿足安全性的功能。 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(rèn)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(qiáng)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）（圖 121a ）;結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系（圖121b、c）;結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如柱子被壓曲 等）（圖 1.1d）。圖1.2.1結(jié)構(gòu)超過承載能力極限狀態(tài)的示例精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案將造成結(jié)構(gòu)全部或部分破壞或倒塌，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件一旦超過承載能力極限狀態(tài)，人員傷亡或重大經(jīng)濟(jì)損失，因此，在設(shè)計中對所有結(jié)構(gòu)和構(gòu)件都必須按承載力極限狀態(tài)進(jìn)行 計算，并保證具有足夠的可靠度。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)

23、件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。超過這一狀態(tài)，便不能滿足適用性或耐久性的功能。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(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用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。雖然超過正常使用極限狀態(tài)的后果一般不如超過承載能力極限狀態(tài)那樣嚴(yán)重，但也不可忽視。例如過大的變形會造成房屋內(nèi)粉刷層剝落，門窗變形，屋面積水等后果；水池和油罐 等結(jié)構(gòu)開裂會引起滲漏等等。工程設(shè)計時，一般先按承載力極限狀態(tài)設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件，再按正常使用極限狀態(tài)驗算。（三）結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)及有關(guān)概念1、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念作用效應(yīng)

24、是指結(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)，通常稱為荷載效應(yīng)。結(jié)構(gòu)抗力是結(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。結(jié)構(gòu)抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有的，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。圖1.2.2結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)的示意1、結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)結(jié)構(gòu)的工作性能可用下列結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z來描述。為簡化起見，僅以荷載效應(yīng) S和結(jié)構(gòu)抗力R兩個基本變量來表達(dá)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，則有 精彩文檔(121 )2 氣(S =R-S上式中，荷載效應(yīng) S和結(jié)構(gòu)抗力R均為隨機(jī)變量，其函數(shù) Z也是一

25、個隨機(jī)變量。實際工 程中，可能出現(xiàn)以下三中情況(圖 1.2.2 ):當(dāng)Z0即R S時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng) Z 0即RvS時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當(dāng) Z = 0即R=S時，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。關(guān)系式g (S, R = R S= 0稱為極限狀態(tài)方程。二、實用設(shè)計表達(dá)式現(xiàn)行規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算。(一)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計的實用表達(dá)式1 、實用表達(dá)式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：S&R(122 )式中R-結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計值，即抗力設(shè)計值；S荷載效應(yīng)基本組合或偶然組合的設(shè)計值。荷載效應(yīng)的基本組合，是指承載能力極限狀態(tài)計算時，永

26、久荷載和可變荷載的組合；而荷載效應(yīng)的偶然組合則是永久荷載、可變荷載和一個偶然荷載的組合。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，一般考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時尚應(yīng)考慮偶然組合。下面僅介紹荷載效應(yīng)基 本組合設(shè)計值的表達(dá)式，對于荷載效應(yīng)偶然組合的設(shè)計值可參閱有關(guān)規(guī)范。2、荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值 S荷載規(guī)范規(guī)定，對于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S應(yīng)從由可變荷載效應(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。(1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合t =打(r g a + / 酬 s +Z y 點2 0G(1.2.3)式中 力結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)

27、小于 1.1 ;對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為 50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不 應(yīng)小于1.0;對安全等級為三級或設(shè)計使用年限為 5年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于 0.9; 在抗震設(shè)計中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。f G一永久荷載分項系數(shù)，按表 1.2.3采用；國一按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 。卜計算的荷載效應(yīng)值；了。一第i個可變荷載的分項系數(shù)，按表 1.2.3采用;s徽一按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q也計算的荷載效應(yīng)值，其中8。山為諸可變荷載效應(yīng)中最大值；Wd可變荷載Oi的組合值系數(shù)，民用建筑樓面均布活荷載、屋面均布活荷載的組合值系數(shù)按表1.1.1、表1.1.3采用;A!一參與組合的可變荷載數(shù)。表1.2.3荷載分項系數(shù)的取

28、值荷載特性荷載分項系數(shù) 1永久荷 載永久何載效應(yīng)對結(jié)構(gòu) 不利由可變荷裁效應(yīng)控制的組合1.2由永久荷載效應(yīng)控制的組合1.35永久何載效應(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pT情況1.4對標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m的工業(yè)房屋樓回結(jié)構(gòu)的活何載取1.3（2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合見s=幾（,莽僦+S 丫/時）7（1.2.4 ）應(yīng)用（1.2.3 ）、式（1.2.4 ）時應(yīng)注意以下問題：當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。式中丫 gSgk為永久荷載效應(yīng)設(shè)計值，丫 Q1S1K和70%山上效應(yīng)設(shè)計值。相應(yīng)地，丫 GGk稱為永久荷載的設(shè)計值，丫 Q1Q1K和7

29、苜購0詆分別為第一可變荷載和第i個可變荷載的設(shè)計值?？梢?，荷載設(shè)計值是荷載代表值與荷載分項系數(shù)的乘積。通常，集中恒載、均布恒載設(shè)計值分別用 G和g表示，集中活荷載、均布活荷載設(shè)計值分別用Q和q表示?；炷两Y(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用內(nèi)力表達(dá)式。此時，式（1.2.3 ）、式（1.2.4 ）實質(zhì)上就是永久荷載和可變荷載同時作用時，在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力 （軸力、彎矩、剪力、扭矩等）的組合，其目標(biāo)是求出結(jié)構(gòu)可能的最大內(nèi)力。在建筑力學(xué)課程里，我們已熟知各種結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算方法，例如跨度為口的簡支梁，在跨中集中荷載F作用下的跨中最大彎矩4,在均布荷載年作用下的跨中最大彎矩 =，*，這也就是式中SgK SQk的計算方

30、法。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計采用應(yīng)力表達(dá)，式（1.2.3 ）、式（1.2.4 ）實質(zhì)上就是永久荷載和可變荷 載同時作用時，在構(gòu)件截面上產(chǎn)生的最大應(yīng)力?，F(xiàn)在通過下例進(jìn)一步說明荷載效應(yīng)的計算方法。步驟5:例題講解（ 分鐘）【例1.2.1】 某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，安全等級為二級，截面尺寸bXh二200m/400mm 計算跨度0 =5m凈跨度=4.86m。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 7kN/m, 永久荷載標(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剪力設(shè)計值?！窘狻坑杀?.1.1查得活荷載組合值系數(shù) W =0.7。安全等級為二級，則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 內(nèi)

31、=1.0鋼筋混凝土的重度標(biāo)準(zhǔn)值為25kN/m3,故梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為 25X 0.2 X 0.4=2 kN/m總永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 gk=10+2=12kN/m永久荷載產(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：Mgk =，g/ = 3X 12X52 =37.5kN m-xl2x2|.36-=29.16 kN活荷載產(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)值分另IJ為： 1Mk =彳q/；=1x7X52 =21.875kN mrr- gJn- x 7 x 4 8 6通=_= _=17.01 kN本例只有一個活荷載，即為第一可變荷載。故計算由可變荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計 值時，%=1.2 ,與

32、-44=1.4。由式（1.2.3 ）得由可變荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值和支座邊緣截面剪力設(shè)計值分別為：一 一I一.=1.0 X (1.2 X37.5+1.4 X21.875) =75.625 kN m-： . if=1，=1.0 X (1.2 X29.16+1.4 X17.01 )=58.806 kN計算由永久荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計值時，%? =1.35, ，0=1.4,供=0.7。由式精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案（124 ）得由永久荷載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:為（了行川曲+/口反曲）=1.0 X （1.35 X37.5+0.7 X 1.4 X21.875） =72.063 kN m為（外取命 +孔值取款）=1.0 X （1.35 X 29.16+0.7 X1.4 X 17.01 ）=56.036 kN取較大值得跨中彎矩設(shè)計值M = 75.625kN m1支座邊緣截面剪力設(shè)計值=58.806 kN。上例中只有一個可變荷載，計算較簡單。當(dāng)結(jié)構(gòu)上同時作用兩個或兩個以上可變荷載時，需要判別其中哪一個可變