第2章建筑结构设计基本原理.ppt

工程结构（2）,第二章建筑结构设计基本原理,主要内容,掌握结构的作用、作用效应、结构抗力了解荷载的分类掌握荷载的代表值（难点）掌握结构功能要求了解结构的可靠度理论掌握极限状态设计方法（难点）,3）荷载分项系数荷载是随机变量，有可能超过荷载标准值，在承载能力极限状态设计中将荷载标准值乘以一个大于1的系数。,2.2结构的功能及概率极限状态设计法,2.2.2结构的功能要求,2.2.3结构功能的极限状态,1、结构的功能函数及有关概念,2.2.4极限状态设计法和设计表达式,2、实用设计表达式,结构（structure）,1.建筑结构是指在建筑物（包括构筑物）中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。建筑结构因所用的建筑材料不同，可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。,2.建筑结构是指在建筑物（包括构筑物）中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。建筑结构因所用的建筑材料不同，可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。,作用（action）,作用：使结构或构件产生内力或变形的原因。,直接作用：结构自重、楼面恒荷载、楼面活荷载、屋面雪荷载、风荷载等间接作用：地震、基础沉降、混凝土收缩等,作用效应（effectofanaction）,作用效应：由作用引起的结构或构件的内力、变形、裂缝、沉降等指标。,结构抗力（resistance）,结构抗力：结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力。,影响抗力的主要因素有：材料性能的不确定性几何尺寸的不确定性计算模式的不确定性,永久荷载（恒载）,可变荷载,偶然荷载,在设计基准期内其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。,如结构自重等。,在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。,在设计基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。,如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、等。,如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。,荷载分类,按时间的变异分类,固定荷载,可动荷载,在结构上具有固定分布的荷载。其特点是在结构上出现的空间位置固定不变，但其值可能具有随机性。,在结构上一定范围内可以任意分布的荷载。,如房屋建筑楼面上位置固定的设备荷载、屋盖上的水箱等。,如楼面的人员荷载、吊车荷载等。,荷载分类,按空间位置的变异分类：,静态荷载,动态荷载,使结构产生的加速度可以忽略不计的荷载。,使结构产生的加速度不可忽略不计的荷载。在结构分析时一般均应考虑其动力效应。,如结构自重、住宅或办公楼的楼面活荷载,如吊车荷载、地震作用、大型动力设备的作用、高耸结构上的风荷载等。,荷载分类,按结构的反应特点分类：,荷载代表值,代表值：设计中根据不同的要求采用的值。对永久荷载采用标准值为代表值。对可变荷载根据设计要求分别采用标准值、频遇值、准永久值或组合值为代表值。,荷载代表值,标准值：正常情况下可能出现的最大荷载。频遇值：准永久值：组合值：,结构功能要求,结构可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。规定的时间是指设计使用年限。规定的条件是指正常设计、正常施工和正常使用的条件。预定功能指满足结构的安全性、适用性和耐久性要求。,结构构件的可靠性,具有足够的承载力,安全性,适用性,耐久性,在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形,在一定时期内维持其安全性和适用性的能力,承载能力极限状态,正常使用极限状态,结构功能要求,结构的安全等级(safetyclass),结构的安全等级根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成的经济损失、产生社会影响等的严重程度确定。,建筑结构的安全等级,结构的极限状态(limitstate),整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态实质上是区分结构可靠与失效的界限。,极限状态分为两类：,承载能力极限状态,正常使用极限状态,安全性,适用性、耐久性,通常对结构构件先按承载能力极限状态进行承载能力计算，然后根据使用要求按正常使用极限状态进行变形、裂缝宽度或抗裂等验算。,当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态,整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移等）；结构构件或其连接部因材料强度不够而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）。,当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：,影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特定状态。,结构的功能函数(performancefunction),按极限状态方法设计建筑结构时，要求所设计的结构具有一定的预定功能，这可用包括各有关变量在内的结构功能函数来表达，即,当时，,结构处于可靠状态,当时，,当时，,结构处于失效状态,结构处于极限状态,功能函数,结构的状态,承载能力极限状态设计表达式,按荷载效应的基本组合或偶然组合，采用下列极限状态设计表达式：,结构重要性系数；,结构构件抗力的设计值；,荷载效应组合的设计值。,基本组合：荷载效应组合的设计值应从下列组合中取最不利值确定：,可变荷载效应控制组合,永久荷载效应控制组合,承载能力极限状态设计表达式,承载能力极限状态设计表达式,荷载设计值：荷载分项系数与荷载标准值的乘积。荷载分项系数：荷载可能超载，考虑必要的安全储备，在承载力极限状态的计算中，将荷载标准值乘以大于1的荷载分项系数，得到该荷载的设计值。,例题,某宿舍走道简化为简支梁模型，l0=2.4m；板自重、水磨石地面、涂料粉刷板底层组成永久荷载标准值gK3.5KN/m2,楼走道可变荷载qK？，求可变荷载效应控制的跨中截面弯矩设计值。,正常使用极