建筑結(jié)構(gòu)模塊1

建筑結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力模塊1建筑結(jié)構(gòu)設計方法

1.1

結(jié)構(gòu)的功能要求及其極限狀態(tài)

1.2

1.3

實用設計表達式模塊1建筑結(jié)構(gòu)設計方法知識目標（1）了解建筑結(jié)構(gòu)的功能要求。（2）熟悉建筑結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。（3）掌握極限狀態(tài)設計的計算方法。1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力

1.1.1建筑結(jié)構(gòu)上的作用1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力荷載的分類永久荷載

在結(jié)構(gòu)設計使用年限內(nèi)，其值不隨時間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。如：自身重力、土壓力、預應力，又稱之為恒荷載。可變荷載在結(jié)構(gòu)設計基準期內(nèi)其值隨時間而變化，其變化與平均值不可忽略的荷載。如：樓面活荷載、風荷載、雪荷載、吊車荷載，又稱之為活荷載。偶然荷載

一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短如：地震、爆炸、撞擊1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力永久荷載標準值可變荷載標準值可變荷載準永久值可變荷載組合值可變荷載頻遇值

荷載代表值1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力

1.1.2作用效應（S）定義：作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形稱為作用效應（如軸力、彎矩、剪力、扭矩、撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等），用S表示。荷載效應：直接作用產(chǎn)生的效應。1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力

1.1.3結(jié)構(gòu)抗力（R）定義：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力稱為“結(jié)構(gòu)抗力”，用R表示。結(jié)構(gòu)抗力為隨機變量。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)

1.2.1設計使用年限定義：設計結(jié)構(gòu)時，要規(guī)定結(jié)構(gòu)的使用期限，即要保證結(jié)構(gòu)不需要大修就能按預定目的使用的年限，稱為設計使用年限。建筑結(jié)構(gòu)在預定的使用期限內(nèi)，應能承受正常施工、正常使用時可能出現(xiàn)的各種荷載、強迫變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如由于溫度及收縮引起的構(gòu)件變形受到約束時產(chǎn)生的變形）等的作用。在偶然荷載（如地震、強風）作用下或偶然事件（如火災、爆炸）發(fā)生時和發(fā)生后，構(gòu)件僅產(chǎn)生局部損壞，不會發(fā)生連續(xù)倒塌現(xiàn)象。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)

1.2.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求安全性1.1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)適用性2.建筑結(jié)構(gòu)在正常使用的荷載作用下應具有良好的工作性能，如不發(fā)生影響正常使用的過大撓度、永久變形和動力效應（過大的振幅和振動），就不會產(chǎn)生令使用者感到不安的裂縫。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)耐久性3.建筑結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護的條件下，在規(guī)定的環(huán)境中，在預定的使用期限內(nèi)應有足夠的耐久性，如不發(fā)生由于混凝土保護層碳化或氯離子的侵入而導致鋼筋銹蝕，以致影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。上述這些功能要求概括起來可以稱為建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，即建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間（如設計使用年限為50年）內(nèi)、規(guī)定的條件（正常設計、正常施工、正常使用和維修，不考慮人為過失）下完成其預定功能的能力。1.2結(jié)構(gòu)的功能要求及其極限狀態(tài)

1.2.3建筑結(jié)構(gòu)的安全等級1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)

1.2.4建筑結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)1.

（1）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、過大的滑移等）。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞）。（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因過度變形而不適于繼續(xù)承載（如受彎構(gòu)件中的少筋梁）。（4）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系（如超靜定結(jié)構(gòu)由于某些截面的屈服而形成塑性鉸，使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系）。（5）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細長柱達到臨界荷載，發(fā)生壓屈）。（6）地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)2.（2）影響正常使用或外觀的變形（如梁產(chǎn)生超過了撓度限值的過大的撓度）。

影響正常使用或耐久性能的局部損壞（如不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件開裂，或允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件的裂縫寬度超過了允許限值）。影響正常使用的振動。影響正常使用的其他特定狀態(tài)（如由于鋼筋銹蝕而產(chǎn)生的沿鋼筋的縱向裂縫）。（1）

（3）

（4）1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程3.

用來描述結(jié)構(gòu)構(gòu)件完成預定功能狀態(tài)的函數(shù)稱為功能函數(shù)Z:

當Z>0時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)當Z<0時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)當Z=0時，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的可靠度和可靠指標4.可靠概率Ps

結(jié)構(gòu)能完成預定功能的概率

失效概率Pf（見下頁表格）

不能完成預定功能的概率可靠指標β：1.2建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)目標可靠指標5.為使結(jié)構(gòu)設計安全和經(jīng)濟合理，確定一個公眾所能接受的建筑結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠指標，稱為目標可靠指標(允許失效概率)。破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.21.3

實用設計表達式

1.3.1承載能力極限狀態(tài)計算

（1）在極限狀態(tài)設計法中，應采用式（1-1）和式（1-2）計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力。γ0S≤R（1-1）R=R（fc，fs，ak，…）/γRd（1-2）（2）由可變荷載控制的效應設計值，應按式（1-3）進行計算。（1-3）（3）由永久荷載控制的效應設計值，應按式（1-4）進行計算。（1-4）1.3

實用設計表達式表1-1基本組合的荷載分項系數(shù)1.3

實用設計表達式

1.3.2正常使用極限狀態(tài)計算荷載標準組合的效應設計值計算1.荷載標準組合的效應設計值S應按式（1-6）進行計算（組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況）。（1-6）標準組合是在設計基準期內(nèi)根據(jù)正常使用條件可能出現(xiàn)最大可變荷載時的荷載標準值進行組合而確定的，在一般情況下均采用這種組合值進行正常使用極限狀態(tài)的驗算。1.3

實用設計表達式荷載頻遇組合的效應設計值計算2.

荷載頻遇組合的效應設計值應按式（1-7）進行計算（組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況）。（1-7）

式中，ψf1為第1個可變荷載的頻遇值系數(shù)；ψqi為第i個可變荷載的準永久值系數(shù)。1.3

實用設計表達式荷載準永久組