第二章-建筑結構概率極限狀態(tài)設計法課件

第3章

建筑結構設計方法內容建筑結構荷載建筑結構概率極限狀態(tài)設計法結構功能及其極限狀態(tài)極限狀態(tài)設計表達式提示：荷載分類荷載代表值1第3章建筑結構設計方法內容建筑結構荷載建筑結構概第一節(jié)建筑結構荷載執(zhí)行規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）

(GBJ9-87）2第一節(jié)建筑結構荷載執(zhí)行規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50一荷載分類荷載結構自重，土壓力，預加應力樓面活載，風載、雪載、吊車荷載爆炸力，撞擊力按時間的變異永久荷載（恒載）可變荷載（活荷載）偶然荷載3荷載結構自重，土壓力，預加應力樓面活載，風載、雪載、吊車荷

二、荷載代表值荷載代表值在設計基準期內，經常作用在結構上的可變荷載結構在使用期間在正常情況下出現的最大荷載值當有兩種或兩種以上可變荷載作用在結構上時，除主導荷載外，其余荷載取小于其標準值作為代表值在結構設計時，應根據不同的設計要求采用不同的荷載數值標準值QK準永久值Qq組合值Qc頻遇值4二、荷載代表值荷載在設恒荷載標準值gk＝結構構件設計尺寸×結構構件單位體積（或面積）的重量（一）荷載標準值1、恒荷載標準值的確定5恒荷載標準值gk＝結構構件設計尺寸×結構構件單位（一）例1、求4層（3000mm層高）240mm厚墻的重量（標準值）gk解：查荷載規(guī)范得：240mm厚墻單位自重：5.24kN／m2則

gk＝4×3m×5.24kN／m2＝６２.８８kN／m6例1、求4層（3000mm層高）240mm厚墻的重量6例2求4層400mm×400mm（4200mm層高）的鋼筋砼柱的重量（標準值）gk解：查荷載規(guī)范得：鋼筋砼的容重：25kN／m3則

gk=4×0.4m×0.4m×4.2m×25kN／m3＝67.2kN7例2求4層400mm×400mm（4200mm層高）的2、活荷載標準值的確定常用民用建筑活載標準值新舊規(guī)范對比（kN／m2）項次

項目GB50009-2002

GBJ9-871住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院、病房、托兒所、幼兒園2.01.52教室、試驗室、閱覽室、會議室、醫(yī)院門診室

2.0

2.0

3廚房（1）一般的；（2）餐廳的（1）2.0（2）4.02.04浴室、原則、盥洗室（1）第1項中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.52.02.58項次項目GB50009-2002GBJ9-871住宅、屋面荷載標準值新舊規(guī)范對比

GB50009-2001GBJ9-879屋面荷載標準值新舊規(guī)范對比GBJ9-8791.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子②20mm厚水泥砂漿找平③60mm厚加氣砼保溫層④120mm厚預制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰計算簡圖l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某辦公樓屋面采用預制板，計算跨度，板寬b=1.2m。屋面作法如圖所示。求：恒載gk，活載qk

l0=3.14101.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子④120mm厚預制[解]1、恒載標準值gk①：＝0.35kN/m2②：20(kN/m3)0.02(m)＝0.40kN/m2③：60(kN/m3)0.06(m)＝0.36kN/m2④：＝2.00kN/m2⑤：17(kN/m3)0.02(m)＝0.34kN/m2＝3.4500kN/m2gk＝3.451.2＝4.14kN/m2、活載標準值qk查屋面活載（不上人屋面）得：qk=0.71.2=0.84kN/m11[解]1、恒載標準值gk①：

可變荷載準永久值qQ

KqqQQy=

QK——可變荷載標準值

——準永久值系數（二）12可變荷載準永久值qQKqqQQy=可變荷載組合值QK——可變荷載標準值——可變荷載組合值系數當風荷載與其它可變荷載組合時0.6其它情況1.0（三）13可變荷載組合值QK——可變荷載標準值當風荷載與其它可變荷載組可靠性結構的功能安全性適用性耐久性可靠度第二節(jié)建筑結構概率極限狀態(tài)設計法一結構的功能及其極限狀態(tài)（一）結構的功能14可靠性結構的功能安全性適用性耐久性可靠度第二節(jié)建建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068-2001）15建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068-2001）15失效狀態(tài)極限狀態(tài)可靠狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)

分類當結構或結構構件達到最大承載力，或達到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)時結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)（二）結構功能的極限狀態(tài)16失效狀態(tài)極限狀態(tài)可靠狀態(tài)承載能力正常使用極限狀態(tài)分類當１、超過承載能力極限狀態(tài)的情況（1）整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡17１、超過承載能力極限狀態(tài)的情況（1）整個結構或結構的一部分作（2）結構構件或連接因材料強度不足而破壞（包括疲勞破壞），或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承受荷載。18（2）結構構件或連接因材料強度不足而破壞（包括疲勞破壞），1（3）結構變?yōu)闄C動體系。19（3）結構變?yōu)闄C動體系。194、結構或結構構件喪失穩(wěn)定。204、結構或結構構件喪失穩(wěn)定。20２、超過正常使用極限狀態(tài)的情況（1）影響正常使用或外觀的變形；（2）影響正常使用或耐久性的局部破壞；（3）影響正常使用的振動；（4）影響正常使用的其他特定狀態(tài)。21２、超過正常使用極限狀態(tài)的情況（1）影響正常使用或外觀的變形二極限狀態(tài)設計表達式（一）承載能力極限狀態(tài)設計表達式22二極限狀態(tài)設計表達式（一）承載能力極限狀態(tài)設計表達式2表２－１建筑結構的安全等級討論1、的確定23表２－１建筑結構的安全等級討論1、的確定232、關于荷載的內力效應設計值S——恒載分項系數，一般情況下，取=1.2SGK——恒載標準值在計算截面上產生的內力標準值；SQiK—活載標準值在計算截面上產生的內力標準值?！奢d組合系數——第i個活載分項系數，一般情況下，取=1.4——第1個活載分項系數，一般情況下，取=1.4242、關于荷載的內力效應設計值S——恒載分項系數，一般情況下，影響R的因素3、關于結構構件的承載力設計值R結構的受力狀態(tài)材料的力學性能截面的幾何尺寸和形狀R=R（fc、fs、……）25影響R的因素3、關于結構構件的承載力設計值R結構的受力狀態(tài)（二）正常使用極限狀態(tài)表達式S——荷載的變形效應R——允許的變形值——分別表示構件的最大計算撓度和最大的計算裂縫寬度?！謩e表示構件允許撓度和允許裂縫寬度。26（二）正常使用極限狀態(tài)表達式S——荷載的變形效應R——允許討論：關于S的表達式1、荷載的短期效應組合SS=SGK+SS—荷載短期效應組合值27討論：關于S的表達式1、荷載的短期效應組合SS=SGK2、荷載的長期效應組合SL=SGK+SL——荷載長期效應組合值——荷載的準永久值系數282、荷載的長期效應組合SL=SGK+SL——荷載長期1.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子②20mm厚水泥砂漿找平③60mm厚加氣砼保溫層④120mm厚預制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰計算簡圖l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某辦公樓屋面采用預制板，計算跨度，板寬b=1.2m。屋面作法如圖所示。求：M、Ms、Ｍll0=3.14m291.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子④120mm厚預制一、求荷載效應（S=M）的設計值其中，；；則[解]由前面求解得:恒載gk＝4.14kN/m，qk=0.71.2=0.84kN/m30其中，；二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+31二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+31[例2]支承在磚墻上的鋼筋砼外伸梁，計算跨度l1=7m和l2=1.86m，上檔面?zhèn)鱽淼膅1(設計值)＝34.32kN/m，q1(設計值)＝30kN/m，q2(設計值)=100kN/m。試求(1)AB跨內的最大彎矩設計值M1,max和支座B的最大彎矩設計值

MB,max。18601851851851857000l1=7000l2=1860g=g1+g2(梁自重)[解]一、截面尺寸確定32[例2]支承在磚墻上的鋼筋砼外伸梁，計算跨度l1=7m和l二、荷載計算梁自重的設計值（包括梁兩側厚為15mm的抹灰）

g2=1.20.250.725+(1.20.0150.717)2=5.68kN/m

故梁的恒載g=g1+g2=34.32+5.68=40kN/m三、活載的最不利位置——使彎矩產生最大值ABCCAB(c)(d)q1q2q2q1gABCCAB(a)(b)結論：(1)欲使AB跨內彎矩最大，則為(a)+(b)(2)欲使支座B產生的負彎矩最大，則為(a)+(d)(3)在外伸梁中，欲使支座的-MB=-MB,max，其實與

AB跨內有無q1毫無關系(為什么)？故可為(a)+(c)33二、荷載計算三、活載的最不利位置——使彎矩產生最大值ABCC作業(yè)1、某辦公樓樓面采用預應力砼七孔板。安全等級定為二級。板長3.3m，計算跨度3.18m。板寬0.9m。七孔板自重2.04，后澆砼層厚40mm，板底摸灰層厚20mm，活荷載1.5，準永久值系數為0.4。

試計算按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計時的截面彎矩設計值。34作業(yè)1、某辦公樓樓面采用預應力砼七孔板。安全等級定為二級。32、某辦公樓樓面永久荷載引起的樓板彎矩標準值。樓面可變荷載引起的樓板彎矩標準值，建筑結構安全等級為二級。

試求樓板的彎矩設計值，短期彎矩組合和長期彎矩組合。352、某辦公樓樓面永久荷載引起的樓板彎矩標準35第3章

建筑結構設計方法內容建筑結構荷載建筑結構概率極限狀態(tài)設計法結構功能及其極限狀態(tài)極限狀態(tài)設計表達式提示：荷載分類荷載代表值36第3章建筑結構設計方法內容建筑結構荷載建筑結構概第一節(jié)建筑結構荷載執(zhí)行規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）

(GBJ9-87）37第一節(jié)建筑結構荷載執(zhí)行規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50一荷載分類荷載結構自重，土壓力，預加應力樓面活載，風載、雪載、吊車荷載爆炸力，撞擊力按時間的變異永久荷載（恒載）可變荷載（活荷載）偶然荷載38荷載結構自重，土壓力，預加應力樓面活載，風載、雪載、吊車荷

二、荷載代表值荷載代表值在設計基準期內，經常作用在結構上的可變荷載結構在使用期間在正常情況下出現的最大荷載值當有兩種或兩種以上可變荷載作用在結構上時，除主導荷載外，其余荷載取小于其標準值作為代表值在結構設計時，應根據不同的設計要求采用不同的荷載數值標準值QK準永久值Qq組合值Qc頻遇值39二、荷載代表值荷載在設恒荷載標準值gk＝結構構件設計尺寸×結構構件單位體積（或面積）的重量（一）荷載標準值1、恒荷載標準值的確定40恒荷載標準值gk＝結構構件設計尺寸×結構構件單位（一）例1、求4層（3000mm層高）240mm厚墻的重量（標準值）gk解：查荷載規(guī)范得：240mm厚墻單位自重：5.24kN／m2則

gk＝4×3m×5.24kN／m2＝６２.８８kN／m41例1、求4層（3000mm層高）240mm厚墻的重量6例2求4層400mm×400mm（4200mm層高）的鋼筋砼柱的重量（標準值）gk解：查荷載規(guī)范得：鋼筋砼的容重：25kN／m3則

gk=4×0.4m×0.4m×4.2m×25kN／m3＝67.2kN42例2求4層400mm×400mm（4200mm層高）的2、活荷載標準值的確定常用民用建筑活載標準值新舊規(guī)范對比（kN／m2）項次

項目GB50009-2002

GBJ9-871住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院、病房、托兒所、幼兒園2.01.52教室、試驗室、閱覽室、會議室、醫(yī)院門診室

2.0

2.0

3廚房（1）一般的；（2）餐廳的（1）2.0（2）4.02.04浴室、原則、盥洗室（1）第1項中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.52.02.543項次項目GB50009-2002GBJ9-871住宅、屋面荷載標準值新舊規(guī)范對比

GB50009-2001GBJ9-8744屋面荷載標準值新舊規(guī)范對比GBJ9-8791.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子②20mm厚水泥砂漿找平③60mm厚加氣砼保溫層④120mm厚預制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰計算簡圖l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某辦公樓屋面采用預制板，計算跨度，板寬b=1.2m。屋面作法如圖所示。求：恒載gk，活載qk

l0=3.14451.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子④120mm厚預制[解]1、恒載標準值gk①：＝0.35kN/m2②：20(kN/m3)0.02(m)＝0.40kN/m2③：60(kN/m3)0.06(m)＝0.36kN/m2④：＝2.00kN/m2⑤：17(kN/m3)0.02(m)＝0.34kN/m2＝3.4500kN/m2gk＝3.451.2＝4.14kN/m2、活載標準值qk查屋面活載（不上人屋面）得：qk=0.71.2=0.84kN/m46[解]1、恒載標準值gk①：

可變荷載準永久值qQ

KqqQQy=

QK——可變荷載標準值

——準永久值系數（二）47可變荷載準永久值qQKqqQQy=可變荷載組合值QK——可變荷載標準值——可變荷載組合值系數當風荷載與其它可變荷載組合時0.6其它情況1.0（三）48可變荷載組合值QK——可變荷載標準值當風荷載與其它可變荷載組可靠性結構的功能安全性適用性耐久性可靠度第二節(jié)建筑結構概率極限狀態(tài)設計法一結構的功能及其極限狀態(tài)（一）結構的功能49可靠性結構的功能安全性適用性耐久性可靠度第二節(jié)建建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068-2001）50建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068-2001）15失效狀態(tài)極限狀態(tài)可靠狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)

分類當結構或結構構件達到最大承載力，或達到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)時結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)（二）結構功能的極限狀態(tài)51失效狀態(tài)極限狀態(tài)可靠狀態(tài)承載能力正常使用極限狀態(tài)分類當１、超過承載能力極限狀態(tài)的情況（1）整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡52１、超過承載能力極限狀態(tài)的情況（1）整個結構或結構的一部分作（2）結構構件或連接因材料強度不足而破壞（包括疲勞破壞），或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承受荷載。53（2）結構構件或連接因材料強度不足而破壞（包括疲勞破壞），1（3）結構變?yōu)闄C動體系。54（3）結構變?yōu)闄C動體系。194、結構或結構構件喪失穩(wěn)定。554、結構或結構構件喪失穩(wěn)定。20２、超過正常使用極限狀態(tài)的情況（1）影響正常使用或外觀的變形；（2）影響正常使用或耐久性的局部破壞；（3）影響正常使用的振動；（4）影響正常使用的其他特定狀態(tài)。56２、超過正常使用極限狀態(tài)的情況（1）影響正常使用或外觀的變形二極限狀態(tài)設計表達式（一）承載能力極限狀態(tài)設計表達式57二極限狀態(tài)設計表達式（一）承載能力極限狀態(tài)設計表達式2表２－１建筑結構的安全等級討論1、的確定58表２－１建筑結構的安全等級討論1、的確定232、關于荷載的內力效應設計值S——恒載分項系數，一般情況下，取=1.2SGK——恒載標準值在計算截面上產生的內力標準值；SQiK—活載標準值在計算截面上產生的內力標準值?！奢d組合系數——第i個活載分項系數，一般情況下，取=1.4——第1個活載分項系數，一般情況下，取=1.4592、關于荷載的內力效應設計值S——恒載分項系數，一般情況下，影響R的因素3、關于結構構件的承載力設計值R結構的受力狀態(tài)材料的力學性能截面的幾何尺寸和形狀R=R（fc、fs、……）60影響R的因素3、關于結構構件的承載力設計值R結構的受力狀態(tài)（二）正常使用極限狀態(tài)表達式S——荷載的變形效應R——允許的變形值——分別表示構件的最大計算撓度和最大的計算裂縫寬度。——分別表示構件允許撓度和允許裂縫寬度。61（二）正常使用極限狀態(tài)表達式S——荷載的變形效應R——允許討論：關于S的表達式1、荷載的短期效應組合SS=SGK+SS—荷載短期效應組合值62討論：關于S的表達式1、荷載的短期效應組合SS=SGK2、荷載的長期效應組合SL=SGK+SL——荷載長期效應組合值——荷載的準永久值系數632、荷載的長期效應組合SL=SGK+SL——荷載長期1.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子②20mm厚水泥砂漿找平③60mm厚加氣砼保溫層④120mm厚預制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰計算簡圖l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某辦公樓屋面采用預制板，計算跨度，板寬b=1.2m。屋面作法如圖所示。求：M、Ms、Ｍll0=3.14m641.2m1.2m結構簡圖①二氈三油鋪小石子④120mm厚預制一、求荷載效應（S=M）的設計值其中，；；則[解]由前面求解得:恒載gk＝4.14kN/m，qk=0.71.2=0.84kN/m65其中，；二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+66二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+31[例2]支承在磚墻上的鋼筋砼外伸梁，計算跨度l1=7m和l2=1.86m，上檔面?zhèn)鱽淼膅1(設計值)＝34.32kN/m，q1(設計值)＝30kN/m，q2(設計值)=100kN/m。試求(1)AB跨內的最大彎矩