建筑结构设计的基本原则

本桥桥是是跨跨越越elbe河的的运运河河桥桥，，位位于于柏柏林林附附近近的的Magdeburg城，，本本照照片片是是剪剪彩彩当当天天拍拍摄摄的的。。第3章建建筑筑结结构构设设计计的的基基本本原原则则大纲纲要要求求※1、理理解解并并掌掌握握结结构构设设计计的的基基本本要要求求；；※2、理理解解结构构上上的的作作用用、、作作用用效效应应、、结结构构抗抗力力的概概念念；；※3、理理解解结结构构极限限状状态态设计计方方法法及及结构构可可靠靠度度的含含义义；；※3、掌握握荷载载的的分分类类、、荷荷载载的的代代表表值值、、荷荷载载的的标标准准值值与与设设计计值值的计计算算方方法法及及在在设设计计中中的的应应用用；；4、了了解解结结构构耐久久性性的规规定定及及提提高高耐耐久久性性的的措措施施。。§3.1结构构的的功功能能和和极极限限状状态态？3.1.1、建建筑筑结结构构的的功功能能使所所设设计计的的结结构构能能满足足各各种种预预定定的的功功能能要求求。。

建筑结构预定功能

耐久性

安全性

适用性1、安安全全性性建筑筑结结构构在在正正常常施施工工和和正正常常使使用用时时应应能能承受受可可能能出出现现的的各各种种荷荷载载、、外外加加变变形形、、约约束束变变形形的的作作用用，，以以及及在偶偶然然事事件件（（地震震、、火火灾灾、、冲冲撞撞）发发生生时时及及发发生生后后，，仍仍能能保保持持必必须须的的整整体体稳稳定定性性，，不不发发生生倒倒塌塌或或连连续续破破坏坏。。2、适适用用性性建筑筑结结构构在在正正常常使使用用时时，，应应能能满满足足预预定定的的使使用用要要求求，，如如不不发发生生影影响响正正常常使使用用的的变形形和和裂裂缝缝宽宽度度。3、耐耐久久性性建筑筑结结构构在在正正常常维维护护下下，，材材料料性性能能虽虽随随时时间间变变化化，，如如不不发发生生由由于于保护护层层碳碳化化或或裂裂缝缝宽宽度度开开展展过过多多导导致致钢钢筋筋锈锈蚀蚀，，混混凝凝土土不不发发生生严严重重风风化化、、老老化化、、腐腐蚀蚀而而影影响响结结构构的的使使用用寿寿命命。。安徽徽暴暴雪雪压压塌塌合合肥肥5000平方方米米厂厂房房倒倒塌塌河南南省省体体育育馆馆，，遭遭九九级级风风破破坏坏。。风灾灾图图片片3、地地震震1978年7月28日，，唐唐山山市市文文化化路路青青年年宫宫，，为为砖砖混混结结构构的的二二层层楼楼房房，，除除四四根门门柱柱外外，，全全部部坍坍塌塌1978年7月28日唐唐山山7.8级大大地地震震京沈沈铁铁路路胥胥各各庄庄段段铁铁路路被被毁毁1998年美美国国土土木木工工程程学学会会报报告告，，美美国国现现有有29%以上上桥桥梁梁和1/3以上上的的道道路路老老化化，，有有2100座水水坝坝不不安安全全，，估估计计需需有有1.3万亿亿美美元元改善善其其安安全全状状态态。。美国国每每年年基基础础设设施施修修复复费费用用约约为为这这些些设设施施总总资资产产的的10%！发达达国国家家土土建建设设施施耐耐久久性性问问题题造造成成的的年年损损失失，，约约占占GDP的1.5~2%，其其中中主主要要是是混凝凝土土结结构构的的耐耐久久性性破破坏坏。我国国土土建建工工程程耐耐久久性性现现状状民民用用房房屋屋干干湿湿交交替替的的室室外外构构件件过早早锈锈蚀蚀；；结构构耐久久性性的的规规定定1、30－40年工工业业厂厂房房；；20－30年大大修修海海港港码码头头；；2、10－20年大大修修浪浪溅溅区区最最严严重重桥桥梁梁除除冰冰盐盐侵侵蚀蚀；；3、10－20年大修隧道。。渗漏严重钢筋筋保护层过薄薄！混凝凝土等级过低低！钢筋过细！断面过过薄！提高结构的耐耐久性宁波北仑港码码头混凝土土梁（建成后11年）3.1.2、结构的极限限状态整个结构或结结构的一部分分超过某一特定状态就不能满足设设计规定的某一功能要求，此状态态为该功能的的极限状态。※（一）承载力力极限状态1、整个结构或或结构的一部部分作为刚体体失去平衡（（如倾覆等））；2、结构构件或或连接因超过过材料强度而而破坏（包括括疲劳破坏））或因过度变变形而不适于于继续承载；；3、结构转变为为机动体系4、结构或结结构构件丧失失稳定（如如压屈等）；；5、地基丧失承承载能力而破破坏（如失稳稳等）；※(二）正常使用用极限状态1、影响正常使使用或外观的的变形；2、影响正常使使用耐久性能能的局部破坏坏（包括裂缝缝）；3、影响正常使使用的振动；；4、影响正常使使用的其他特特定的状态。。（1）过大的变形形会造成房屋屋内部粉刷层层剥落、填充充墙、隔断墙墙开裂及屋面面积水等后果果；（2）水池、油罐罐等结构开裂裂会引起渗漏漏现象；（3）过大裂缝会会影响结构耐耐久性；（4）过大变形和和裂缝也将会会使用户心里里上产生不安安全；（5）过大晃动或或振动引起人人们心里上的的不安，无法法正常学习和和工作。这几座呢?世界十大“濒濒危”建筑这几座呢?世界“濒危””建筑这几座呢?世界“濒危””建筑以下何项不属属于承载能力力极限状态()A结构的一部分分出现倾覆B梁出现过大的的挠度C梁出现裂缝D钢筋生锈属属于耐久性性练习：答案：BCD※一、结构上上的作用荷载温度变化地基沉降直接作用间接作用3.2~3.3结构的可靠度度和极限状态态方程1.作用效应和结结构抗力※按时间分(1)永久荷载------(2)可变荷载------(3)偶然荷载------如结构自重、、土压力、预预应力如楼面活荷载载、吊车荷载载、风荷载、、雪荷载、温温度变化等。。如爆炸力、撞撞击力、罕遇遇的地震等。。※（一）荷载分分类※（二）荷载的的代表值※1、荷载标准值值是指结构在使使用期间，在在正常情况下下可能出现的的最大荷载值（使其保证率率达到95%）而确定的。。它是基本的代表值值，其它的代表表值都是以它它为基础计算算的。※（1）永久荷载标标准值Gk——尺寸和材料容容重（查荷载载规范）。※（2）可变荷载标标准值Qk查荷载规范楼面活载风载雪载载积灰荷载地震作用屋面施工检修荷载吊车荷载表1民用建筑楼面面均布活荷载载标准值及其其组合值、频频遇值和准永永久值系数（（P30）表1民用建筑楼面面均布活荷载载标准值及其其组合值、频频遇值和准永永久值系数（（P30）2、可变荷载准准永久值Qq指可变荷载中中比较呆滞的部分值，即即指经常作用于结结构的这样一一部分活载值值。3、荷载频遇值值Qf对可变荷载，，在设计基准准期内，其超越的总时间间为规定的较较小比率或超超越次数为规规定次数的荷荷载值。4、荷载组合值值Qc由荷载引起的的结构内力,如轴力、弯矩、、剪力、扭矩矩等，称荷载作作用效应,用S表示。※二、荷载的作作用效应S三、结构抗力R(resistance)结构构件的截截面形式、尺尺寸以及材料料等级确定以以后，各截面面将具有一定定的抵抗作用效应应的能力。（一）影响抗抗力的主要因因素有1、材料性能的不确定性2、几何参数的不确定性3、计算模式的不确定性强度、变形模量等——构件尺寸等——抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等——适用性耐久性安全性结构的可靠性结构设计就是实现可靠性与经济性的最佳平衡指结构在规定的时间内内，在规定的条件下下，完成预定功功能的能力。规定的条件：：是指正常设计计、正常施工工和正常使用用的条件。规定的时间：：是指设计使用用年限。※2、结构的可靠靠性与可靠度度※结构可靠度结构在规定的的时间内，在在规定的条件件下，完成预定功能能概率。3.设计基准期和和设计使用年年限设计基准期T分析结构可靠靠度时，为确确定可变作用用及与时间有有关的材料性性能等取值而而选用的时间间参数。T=50年。1、设计使用年年限是指设计规定定的结构或结结构构件不需需进行大修即即可按其预定定目的使用的的时期。类别设计使用年限（年）示例15临时性结构225易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑物设计使用年限限分类设计使用年限限的概念不同于于实际寿命、耐久年限或设计基准期。补充：结构的的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋根据结构破坏坏可能产生的的后果，即危危及人的生命命、造成的经经济损失、产产生社会影响响等的严重程程度确定。建筑物中各类类结构构件的安安全等级宜与整个结构的安安全等级相同，但允许对部分结构构构件根据其重重要程度和综综合效益进行行适当的调整。4、极限状态方方程当功能函数中中仅包括作用用效应R和结构抗力S两个基本变量量时，可得：：当时，结构处于可靠状态当时，结构处于失效状态当时，结构处于极限状态可靠指标是度量结构可可靠性的一种种量化的指标，其值值越大，失效效概率就越小小，结构就越越可靠，它与与结构失效概概率在数值上上一一对应的的关系。1.4结构构件的可可靠指标与目目标可靠指标标3.23.74.2脆性破坏2.73.23.7延性破坏级二级一级安全等级破坏类型表结构可靠性指标与失效概率的一一对应关系※一、承载能力力极限状态设设计表达式（一）设计表表达式※§1.5极限状态设计计表达式———结构构件的重要性系数，对安全等