建筑结构课件002.ppt

1.荷载分类；2.荷载代表值；3.结构的功能；4.结构功能的极限状态；5.结构上的作用、作用效应和结构抗力；6.概率极限状态设计法实用设计表达式。,第一章建筑结构的荷载及设计方法,1.了解掌握荷载分类、荷载代表值的概念及种类；2.理解结构的功能及其极限状态的含义；3.能确定永久荷载、可变荷载的代表值。,第一讲,教学目标：,重点,1、荷载分类；荷载代表值；2、结构的功能；结构功能的极限状态；3、结构上的作用、作用效应和结构抗力。,难点,结构上的作用、作用效应和结构抗力。,1.1.1荷载分类根据作用形式，结构上的荷载可分为以下2类：1.直接作用以力的形式直接施加在结构上，如结构自重，施工荷载，风荷载，雪荷载等。2.间接作用以变形形式施加在结构师，如地震，基础沉降，混凝土收缩，温度变化等,1.1荷载分类及荷载代表值,1.1.1荷载分类按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类：1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。如结构自重、土压力、预应力等。结构自重：设计尺寸X单位自重例如：100厚现浇钢筋砼板，,1.1荷载分类及荷载代表值,0.1x25=2.5kN/m2,2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。如楼面活荷载，屋面活荷载，雪荷载，风荷载，吊车荷载等,楼面活荷载的折减面积越大，楼层越多，活载满布且同时达到最大值的可能性也越小。,从属面积：梁两侧各延伸1/2梁间距范围内的实际面积,1.图中哪些是框架主梁，哪些是次梁？2.L1的从属面积和活荷载折减系数是多少？3.KL2的从属面积和活荷载折减系数是多少？,从属面积：梁两侧各延伸1/2梁间距范围内的实际面积,屋面活荷载,雪荷载,湖北武汉地区，基本雪压：,0.5kN/m2,双坡屋顶，角度30度，积雪均匀分布，积雪系数：,0.8,sk=uss0=0.5X0.8=0.4kN/m2,风荷载,基本风压,风压高度变化系数,风载体型系数,风振系数,基本风压w0,湖北武汉地区，基本风压：,0.35kN/m2,湖北荆州地区，基本风压：,0.30kN/m2,风压高度变化系数uz,15号教学楼，假设楼高18.45米，风压高度变化系数：,B类，,体型系数us,15号教学楼，假设楼高18.45米，体型系数：,迎风面us=0.8,风振系数用于悬臂结构高度大于30m且高宽比大于1.5的高耸房屋,15号教学楼，假设楼高18.45米，风振系数：,z=1,风压：,3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。如爆炸力，撞击力等,1.1.2荷载代表值1.荷载代表值定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况，应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。分为：标准值、组合值、频遇值和准永久值2.荷载标准值定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。设计基准期为确定可变荷载代表值而选定的时间参数，一般取为50年。,1.1.2荷载代表值2.荷载标准值定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值，其他代表值可由此值乘以相应系数得到。设计基准期为确定可变荷载代表值而选定的时间参数，一般取为50年。,例如：住宅楼，100厚现浇钢筋砼板，自重25kN/m3，,0.1x25=2.5kN/m2,恒载标准值为,活载标准值为,2.0kN/m2,（1）永久荷载标准值永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修，固定设备的重量。一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。例取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25kN/m3，则截面尺寸为200500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的自重标准值为,0.20.525=2.5kN/m。,（2）可变荷载标准值民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和永久值系数按表1.1.1采用。1）可变荷载准永久值定义：在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值（总的持续时间不低于25年），称为可变荷载准永久值。可变荷载准永久值可表示为qk，其中k为可变荷载标准值，q为可变荷载准永久值系数。q值见表1.1.1。,2）可变荷载组合值定义：两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。可变荷载组合值可表示为ck。其中c为可变荷载组合值系数，其值按表1.1.1查取。,3）可变荷载频遇值定义：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值（总的持续时间不低于50年），称为可变荷载频遇值。可变荷载频遇值可表示为fk。其中f为可变荷载频遇值系数，其值按表1.1.1查取。,1.2建筑结构极限状态设计法,1.2.1极限状态,1.结构的功能要求（1）结构的安全等级建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。根据破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。,（2）结构的设计使用年限定义：房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限应按下表采用。,（3）结构的功能要求1）结构的功能要求,安全性结构在正常施工和正常使用的条件下，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件（如强烈地震、爆炸、车辆撞击等）发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。适用性结构在正常使用时具有良好的工作性能。例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。,耐久性结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能，即在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。,2）结构的可靠性和可靠度的概念结构可靠性结构的安全性、适用性和耐久性的总称。结构可靠度结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反原来规定的使用情况。,结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。注意1：结构可靠度与结构使用年限长短有关。统一标准以结构的设计使用年限为计算结构可靠度的时间基准。注意2：结构的设计使用年限虽与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。,2.结构功能的极限状态（1）定义整个结构或结构的一部份，超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。,极限状态,（2）分类1）承载能力极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性的功能。,当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：,结构构件或连接因材料强度不够而破坏；整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定（如柱子被压曲等）。,2）正常使用极限状态正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。这一状态对应于适用性或耐久性的功能。,当结构或结构构件出现下列状态之一时，即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能的局部损坏（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等。,3.结构的功能函数,（1）作用效应和结构抗力的概念,作用效应结构上的各种作用，在结构内产生的内力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）和变形（如挠度、转角、裂缝等）的总称，用S表示。由直接作用产生的效应，通常称为荷载效应。,（2）结构的功能函数,(1.2.1),结构抗力结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗