Ch3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理

1、第3章 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理本章內(nèi)容本章內(nèi)容3.1 荷載分類(lèi)及荷載代表值荷載分類(lèi)及荷載代表值3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 作用于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的各種荷載使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的內(nèi)力（N、M、V、T）和變形、應(yīng)力等，稱(chēng)為荷載效應(yīng)。荷載效應(yīng)可由力學(xué)方法求得。 例如，一簡(jiǎn)支梁梁長(zhǎng)為l0，承受的垂直均布線荷載為q（已包括梁自重），梁的抗彎剛度為B。則梁跨中由荷載q產(chǎn)生的彎矩為M=1/8ql02，跨中撓度f(wàn)=5ql04/(384B)，支座處剪力V=1/2ql0。 荷載效應(yīng)與結(jié)構(gòu)上的荷載密切相關(guān)，并且是一種因果關(guān)系，即沒(méi)有荷載作用就沒(méi)有荷載效應(yīng)。 3.1.1 荷載效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力荷載效應(yīng)與結(jié)

2、構(gòu)抗力1 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)S 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗作用效應(yīng)（本書(shū)僅指荷載效應(yīng)）的能力，也即結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受內(nèi)力、變形和抗裂等的能力，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的抗力。 影響結(jié)構(gòu)抗力的主要因素是結(jié)構(gòu)所用材料的性能和結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)。 2 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力R3.2 3.2 荷載分類(lèi)及荷載代表值荷載分類(lèi)及荷載代表值1 1）永久荷載）永久荷載永久荷載亦稱(chēng)恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)永久荷載亦稱(chēng)恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載，如結(jié)構(gòu)間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。2 2）可變荷載）可變荷載可變荷

3、載也稱(chēng)為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)可變荷載也稱(chēng)為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)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(chē)荷載等。荷載、屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車(chē)荷載等。3 3）偶然荷載）偶然荷載 在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載稱(chēng)為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。持續(xù)時(shí)間很短的荷載稱(chēng)為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。1 1 荷載分類(lèi)荷載分類(lèi)荷載代表值荷載代表值 2 2 荷載代表值荷載代表值

4、定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于不同的荷載和不同的設(shè)計(jì)情定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于不同的荷載和不同的設(shè)計(jì)情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值概率的最大荷載值,它是荷載的基本代表值。它是荷載的基本代表值。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為確定可變荷載代表值而選定的時(shí)間為確定可變荷載代表值而選定的時(shí)間參數(shù)，一般取為參數(shù)，一般取為50年。年。1 1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值）荷載標(biāo)準(zhǔn)值 常用材料單位體積的自重（單位常用材料單位體積的自重（單位kN/mkN/m3 3）混凝土混凝

5、土22-2422-24，鋼筋混凝土鋼筋混凝土24-2524-25，水泥砂漿水泥砂漿2020，石灰砂漿、混合砂漿石灰砂漿、混合砂漿1717，普通磚普通磚1818，普通磚（機(jī)器制）普通磚（機(jī)器制）1919，漿砌普通磚砌體漿砌普通磚砌體1818，漿砌機(jī)磚砌體漿砌機(jī)磚砌體1919。 1)1)荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （1 1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 按構(gòu)件尺寸和構(gòu)件單位體積自重的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)確定。按構(gòu)件尺寸和構(gòu)件單位體積自重的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)確定。 （2 2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（民用（民用樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值

6、和永久值系數(shù)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(xiàng)項(xiàng)次次類(lèi)類(lèi) 別別標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m(kN/m2 2) )組合組合值系值系 c c頻偶頻偶值系值系 f f準(zhǔn)永久準(zhǔn)永久值系數(shù)值系數(shù) q q1 1（1 1）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院）住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園病房、托兒所、幼兒園（2 2）教室、實(shí)驗(yàn)室、閱覽室、會(huì)議室、）教室、實(shí)驗(yàn)室、閱覽室、會(huì)議室、醫(yī)院門(mén)診室醫(yī)院門(mén)診室2.02.00.70.70.50.50.60.60.40.40.50.52 2食堂、辦公樓中的一般資料檔案室食堂、辦公樓中的一般資料檔案室2.52.50.70.70.60.60.

7、50.53 3（1 1）禮堂、劇場(chǎng)、影院、有固定座位的）禮堂、劇場(chǎng)、影院、有固定座位的看臺(tái)看臺(tái)（2 2）公共洗衣房）公共洗衣房3.03.03.03.00.70.70.70.70.50.50.60.60.30.30.50.54 4（1 1）商店、展覽廳、車(chē)站、港口、機(jī)場(chǎng)）商店、展覽廳、車(chē)站、港口、機(jī)場(chǎng)大廳及其旅客等候室大廳及其旅客等候室（2 2）無(wú)固定座位的看臺(tái)）無(wú)固定座位的看臺(tái)3.53.53.53.50.70.70.70.70.60.60.50.50.50.50.30.35 5（1 1）健身房、演出舞臺(tái)）健身房、演出舞臺(tái)（2 2）舞廳）舞廳4.04.04.04.00.70.70.70.70.6

8、0.60.60.60.50.50.30.36 6（1 1）書(shū)庫(kù)、檔案室、儲(chǔ)藏室）書(shū)庫(kù)、檔案室、儲(chǔ)藏室（2 2）密集柜書(shū)庫(kù)）密集柜書(shū)庫(kù)5.05.012.012.00.90.90.90.90.80.87 7通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房7.07.00.90.90.90.90.80.88 8汽車(chē)通道及停車(chē)庫(kù)汽車(chē)通道及停車(chē)庫(kù)（1 1）單向板樓蓋（板跨不小于）單向板樓蓋（板跨不小于2m2m）客車(chē)客車(chē)消防車(chē)消防車(chē)（2 2）雙向板樓蓋和無(wú)梁樓蓋（柱網(wǎng)）雙向板樓蓋和無(wú)梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于尺寸不小于6m6m6m6m）客車(chē)客車(chē)消防車(chē)消防車(chē) 4.04.035.035.02.52.520.020.00.70.

9、70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.60.60.60.60.6（2 2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（民用（民用樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）9 9廚房（廚房（1 1）一般的）一般的（2 2）餐廳）餐廳2.02.04.04.00.70.70.70.70.60.60.70.70.50.50.70.71010浴室、廁所、盥洗室：浴室、廁所、盥洗室：（1 1）第）第1 1項(xiàng)中的民用建筑項(xiàng)中的民用建筑（2 2）其他民用建筑）其他民用建筑2.02.02.52.50.70.70.70.70.50.5

10、0.60.60.40.40.50.51111走廊、門(mén)廳、樓梯：走廊、門(mén)廳、樓梯：（1 1）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼）宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園、住宅兒園、住宅（2 2）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門(mén)診部）辦公樓、教室、餐廳、醫(yī)院門(mén)診部（3 3）消防疏散樓梯、其他民用建筑）消防疏散樓梯、其他民用建筑2.02.02.52.53.53.50.70.70.70.70.70.70.50.50.60.60.50.50.40.40.50.50.30.31212陽(yáng)臺(tái)：陽(yáng)臺(tái)：（1 1）一般情況）一般情況（2 2）當(dāng)人群有可能密集時(shí)）當(dāng)人群有可能密集時(shí)2.52.53.53.50.70.70.60.6

11、0.50.5注：注：本表所列各項(xiàng)活荷載適用于一般使用條件，當(dāng)使用荷載大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。本表所列各項(xiàng)活荷載適用于一般使用條件，當(dāng)使用荷載大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。本表各項(xiàng)荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。本表各項(xiàng)荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。（2 2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（民用（民用樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）注：注：不上人的屋面，當(dāng)使用荷載大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。不上人的屋面，當(dāng)使用荷載大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用。 上人的屋面，當(dāng)兼作其他用途時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷載采用；上人的屋面，當(dāng)兼作其他用途時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷載采用； 對(duì)于因屋面排水不暢、

12、堵塞等引起積水荷載，應(yīng)采取構(gòu)造措施對(duì)于因屋面排水不暢、堵塞等引起積水荷載，應(yīng)采取構(gòu)造措施 加以防加以防 止，必要時(shí)應(yīng)按積水的可能深度確定屋面活荷載。止，必要時(shí)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。屋頂花園活荷載不包括花圃土石等材料自重。（2 2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（民用（民用屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）民用建筑屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)民用建筑屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)項(xiàng)項(xiàng)次次類(lèi)類(lèi) 別別標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m(kN/m2 2) )組合組合值系值系 c c頻偶頻偶值

13、系值系 f f準(zhǔn)永久準(zhǔn)永久值系數(shù)值系數(shù) q q1 1不上人的屋面不上人的屋面0.50.50.70.70.50.50 02 2上人的屋面上人的屋面2.02.00.70.70.50.50.40.43 3屋頂花園屋頂花園3.03.00.70.70.60.60.50.52 2）可變荷載準(zhǔn)永久值）可變荷載準(zhǔn)永久值 在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達(dá)到或超過(guò)的那部份荷載值（總的在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達(dá)到或超過(guò)的那部份荷載值（總的持續(xù)時(shí)間不低于持續(xù)時(shí)間不低于2525年），稱(chēng)為可變荷載準(zhǔn)永久值。年），稱(chēng)為可變荷載準(zhǔn)永久值?？勺兒奢d準(zhǔn)永久值可表示為可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為 q qk k ，其中，其中k k為可變荷載標(biāo)為可變荷載標(biāo)

14、準(zhǔn)值，準(zhǔn)值， q q為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。 q q值見(jiàn)前表。值見(jiàn)前表。3 3）可變荷載組合值）可變荷載組合值 兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，除主導(dǎo)兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，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，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。 可變荷載組合值可表示為可變荷載組合值可表示為 c ck k 。其中。其中 c c 為可變荷載為可變荷載組合值系數(shù)，其值按前表查取。

15、組合值系數(shù)，其值按前表查取。4 4）可變荷載頻遇值）可變荷載頻遇值 對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)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（總的持續(xù)時(shí)的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值（總的持續(xù)時(shí)間不低于間不低于5050年），稱(chēng)為可變荷載頻遇值。年），稱(chēng)為可變荷載頻遇值。可變荷載頻遇值可表示為可變荷載頻遇值可表示為 f fk k。其中。其中 f f為可變荷載頻遇為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按前表查取。值系數(shù)，其值按前表查取。3.2 3.2 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（1 1）結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)）結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)建筑結(jié)構(gòu)可靠度

16、設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50068-2001GB50068-2001（以下簡(jiǎn)稱(chēng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(huì)影響等）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(huì)影響等）的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級(jí)。的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級(jí)。 1 1 極限狀態(tài)極限狀態(tài)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)安全等級(jí)安全等級(jí)破壞后果破壞后果建筑物類(lèi)型建筑物類(lèi)型一級(jí)一級(jí)很?chē)?yán)重很?chē)?yán)重重要的房屋重要的房屋二級(jí)二級(jí)嚴(yán)重嚴(yán)重一般的房屋一般的房屋三級(jí)三級(jí)不嚴(yán)重不嚴(yán)重次要的房屋次

17、要的房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限分類(lèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限分類(lèi)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)使使 用用 年年 限限 示示 例例5 5臨時(shí)性結(jié)構(gòu)臨時(shí)性結(jié)構(gòu)2525易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件5050普通房屋和構(gòu)筑物普通房屋和構(gòu)筑物100100紀(jì)念性建筑和紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)特別重要的建筑結(jié)構(gòu)（2 2）設(shè)計(jì)使用年限，是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)）設(shè)計(jì)使用年限，是指設(shè)計(jì)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(shí)期。行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。 （3 3）結(jié)構(gòu)的功能要求）結(jié)構(gòu)的功能要求 能承受正常施工和使用時(shí)的各種作用，以及能承受正常施工和使用時(shí)的各種作用，以及偶然事件發(fā)生時(shí)，仍能保持整體

18、穩(wěn)定性。偶然事件發(fā)生時(shí)，仍能保持整體穩(wěn)定性。在正常使用時(shí)，能保證具有良好的工作性能，在正常使用時(shí)，能保證具有良好的工作性能，不出現(xiàn)過(guò)大的變形和裂縫。不出現(xiàn)過(guò)大的變形和裂縫。在正常使用及維護(hù)下，具有足夠的耐久性能，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。不發(fā)生銹蝕和風(fēng)化現(xiàn)象。安全性安全性適用性適用性耐久性耐久性例如，不會(huì)出現(xiàn)影響正常使用的過(guò)大變形或振動(dòng)；不會(huì)產(chǎn)生使使用者感到例如，不會(huì)出現(xiàn)影響正常使用的過(guò)大變形或振動(dòng)；不會(huì)產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。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)件的鋼筋不致因保例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞

19、，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護(hù)層過(guò)薄或裂縫過(guò)寬而銹蝕等。護(hù)層過(guò)薄或裂縫過(guò)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。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。 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(chēng)為結(jié)構(gòu)的可結(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(chēng)為結(jié)構(gòu)的可靠性?？啃浴?結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。 結(jié)構(gòu)可靠性的定義是，結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功結(jié)構(gòu)可靠性的定義是，結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的能力。能的能力。 注意：注意：1、結(jié)構(gòu)可靠

20、度與結(jié)構(gòu)使用年限長(zhǎng)短有關(guān)。、結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)使用年限長(zhǎng)短有關(guān)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 使用年限為計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的時(shí)間基準(zhǔn)。使用年限為計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的時(shí)間基準(zhǔn)。 2、當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報(bào)、當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報(bào) 廢，但其可靠度將逐漸降低。廢，但其可靠度將逐漸降低。（3 3）結(jié)構(gòu)的功能要求）結(jié)構(gòu)的功能要求 2. 2. 結(jié)構(gòu)功能的結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)極限狀態(tài) （1 1）承載能力承載能力極限狀態(tài)極限狀態(tài)針對(duì)安全性針對(duì)安全性如：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失如：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失 去穩(wěn)定；去穩(wěn)定； 結(jié)構(gòu)

21、構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度不夠而壞；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度不夠而壞； 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系； 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定等。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定等。定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)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)計(jì)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(chēng)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(lèi)：稱(chēng)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(lèi)：結(jié)構(gòu)超過(guò)承載能力結(jié)構(gòu)超過(guò)承載能力極限狀態(tài)的示例極限狀態(tài)的示例2. 2. 結(jié)構(gòu)功能的結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)極限狀態(tài) （

22、2 2）正常使用正常使用極限狀態(tài)極限狀態(tài)針對(duì)適用性和耐久性針對(duì)適用性和耐久性如：出現(xiàn)影響正常使用或外觀的變形；如：出現(xiàn)影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性的局部損壞；影響正常使用或耐久性的局部損壞； 影響正常使用的振動(dòng)。影響正常使用的振動(dòng)。工程設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，工程設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，再按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。再按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。3.3.結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) （1 1）作用效應(yīng)）作用效應(yīng)S S作用（荷載）對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種效應(yīng)，作用（荷載）對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種效應(yīng)，如彎矩、剪力、軸力、變形、裂縫等如彎矩、剪力、軸力、變形、裂

23、縫等 M V N f w結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗各種作用效應(yīng)的能力。結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗各種作用效應(yīng)的能力。如抗彎、抗剪、抗壓、抗拉、抗扭承載力如抗彎、抗剪、抗壓、抗拉、抗扭承載力以及抗變形、抗裂縫的能力。以及抗變形、抗裂縫的能力。（2 2）結(jié)構(gòu)抗力）結(jié)構(gòu)抗力R R3.3.結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) SRRSgZ),(當(dāng)當(dāng)0 0 即即 R RS S 時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)0 0 即即 R RS S 時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)= = 0 0 即即 R R = =S S 時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。 關(guān)系式關(guān)系式(S(S，R)R)R RS S0 0 稱(chēng)

24、為極限狀態(tài)方程。稱(chēng)為極限狀態(tài)方程。4 4 實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式（1 1）實(shí)用表達(dá)式：）實(shí)用表達(dá)式：SRSR R R結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值，即抗力設(shè)計(jì)值結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值，即抗力設(shè)計(jì)值 SS荷載效應(yīng)基本組合或偶然組合的設(shè)計(jì)值荷載效應(yīng)基本組合或偶然組合的設(shè)計(jì)值（2 2）荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值）荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值 S S 對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S S應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)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。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。 ：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)

25、使：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為用年限為100100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.11.1；對(duì)安全等；對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為5050年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.01.0；對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為5 5年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于不應(yīng)小于0.90.9；在抗震設(shè)計(jì)中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。；在抗震設(shè)計(jì)中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。0)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS1 1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合）由可變荷

26、載效應(yīng)控制的組合G ：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)；：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)； SGk ：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk 計(jì)算的荷載效應(yīng)值；計(jì)算的荷載效應(yīng)值；Qi ：第：第i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)； SQik ：按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qi計(jì)算的荷載效應(yīng)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值;ci ：可變荷載：可變荷載Qi的組合值系數(shù)，民用建筑樓面均布活的組合值系數(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)；荷載、屋面均布活荷載的組合值系數(shù)；)(k2k11k0iQciniiQQQGGSSSS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(duì)結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.

27、2由永久荷載效應(yīng)控制的組合1.35永久荷載效應(yīng)對(duì)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(duì)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應(yīng)用以上兩個(gè)公式時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：應(yīng)用以上兩個(gè)公式時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，參與組當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，參與組合的可變荷載僅限于豎向荷載。合的可變荷載僅限于豎向荷載。)(10QikciniQiGkGSSS2 2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合）由永久荷載效應(yīng)控制的組合荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值荷載特性荷載特性分項(xiàng)系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)永久永久荷載荷載永久荷載效應(yīng)對(duì)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利

28、結(jié)構(gòu)不利由可變荷載效應(yīng)控制的組合由可變荷載效應(yīng)控制的組合1.21.2由永久荷載效應(yīng)控制的組合由永久荷載效應(yīng)控制的組合1.351.35永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利1.01.0傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算傾覆、滑移或飄浮驗(yàn)算0.90.9可變可變荷載荷載一般情況一般情況1.41.4對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m4kN/m2 2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.31.3 【例】【例】 某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，安全等級(jí)為二級(jí)，截某辦公樓鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，安全等級(jí)為二級(jí)，截面尺寸面尺寸b bh h = 200mm= 200mm400mm400mm，計(jì)

29、算跨度，計(jì)算跨度 l ln n= = 5m5m，凈跨度，凈跨度 l l0 0 =4.86m=4.86m。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。承受均布線荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值7kN/m7kN/m，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值10kN/m10kN/m（不包括自重）。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的跨中（不包括自重）。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值。彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值?！窘狻坑杀怼窘狻坑杀?.1.11.1.1查得活荷載組合值系數(shù)查得活荷載組合值系數(shù)=0.7=0.7。安全等級(jí)為二級(jí)，則結(jié)構(gòu)重要。安全等級(jí)為二級(jí)，則結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)性系數(shù)=1.0=1.0。 鋼筋混

30、凝土的重度標(biāo)準(zhǔn)值為鋼筋混凝土的重度標(biāo)準(zhǔn)值為25kN/m25kN/m3 3，故梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為，故梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為25250.20.20.4=2 0.4=2 kN/mkN/m。 總恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值總恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值g gk k=10+2=12kN/m=10+2=12kN/m 恒載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和支座邊緣截面剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：恒載產(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： MMg gk k = g= gk kl l0 02 2/8/8 = 12= 125 52 2 /8=37.5kNm /8=37.5kNm V Vgkgk= =g gk kl ln/2=/2= 12124.86/2=29.16

31、 kN4.86/2=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)值分別為：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)值分別為： Mqk = = qk kl l 0 02 2/8/8 =7=75 52 2 /8=21.875kNm /8=21.875kNm Vgk= =qk kl ln/2 = 7 /2 = 7 4.86/2 =17.01 kN4.86/2 =17.01 kN 本例只有一個(gè)活荷載，即為第一可變荷載。故計(jì)算由活載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)本例只有一個(gè)活荷載，即為第一可變荷載。故計(jì)算由活載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值時(shí)，值時(shí)， GG=1.2=1.2， QQ=Q1Q

32、1=1.4=1.4。由式（。由式（1.2.31.2.3）得由活荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值）得由活荷載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值分別為：和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值分別為：0(GMgk+ Q1Mq1k) = 0(GMgk+ QMqk) =1.0(1.237.5+1.421.875)=75.625 kNm0(GVgk+ Q1Vq1k) = 0(GVgk+ QVqk) =1.0(1.229.16+1.417.01)=75.625 kNm取較大值得跨中彎矩設(shè)計(jì)值取較大值得跨中彎矩設(shè)計(jì)值M = 75.625kNm，支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值，支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值V=58.806 kN 計(jì)算由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值時(shí)，計(jì)算由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值時(shí)， GG=1.35=1.35， QQ =1.4 =1.4， c c =0.7 =0.7。由式。由式（1.2.41.2.4）得由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值分別為：）得由恒載彎矩控制的跨中彎矩設(shè)計(jì)值和支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值分別為： 0(GMgk+ c QMqk) =1.0(1.3537.5+0.71.42