建筑结构一四

2建筑结构的基本设计原则本章讲述了建筑结构的设计原则——概率极限状态设计法。重点应掌握结构的功能、结构的可靠性和可靠度、结构功能的极限状态、各类极限状态的标志、极限状态设计实用设计表达式的意义及用法。本章提要

建筑结构设计的任务是选择适用、经济的结构方案，并通过计算和构造处理，使结构能可靠地承受各种作用。

具体设计内容有结构选型、结构布置、结构计算与设计（包括荷载计算、内力与变形计算、截面设计、抗震计算及构造处理等）、材料用量、绘制结构施工图。

结构选型和结构布置统称为结构方案设计。本章内容2.1

结构的功能2.2

结构功能的极限状态2.3

极限状态设计法2.1结构的功能建筑结构在规定的设计使用年限内（一般按50年考虑），应满足下列功能要求：

（1）安全性

（2）适用性

（3）耐久性2.1.1结构的功能2.1.2结构的可靠性结构的安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。即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。

《建筑结构可靠度设计统一标准》对可靠度的定义是：“结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。”故结构可靠度是可靠性的概率度量。2.2结构功能的极限状态前面所说的“预定功能”，一般是以结构是否达到“极限状态”来标志的，并以此作为结构设计的准则。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，此特定状态为该功能的极限状态。极限状态实质上是结构可靠（有效）或不可靠（失效）的界限，故也称为界限状态。

承载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用于继续承载的变形。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：

（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如阳台、雨篷的倾覆）等；

（2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；（3）结构岛转变图为机如动体县系；讨

（4）结构踩或结混构构周件丧闹失稳恩定（扛如压婆屈等仿）；（5）地基齐丧失久承载会能力帅而破俗坏（辛如失担稳等矩）。正常甚使用食极限份状态这种拌极限柄状态胡对应彩于结仅构或扰结构报构件犁达到边正常揪使用衬或耐勤久性登能的膛某项埋规定主限值咏。当结狼构或棒结构文构件壶出现但下列社状态腥之一娘时，饿应认磁为超亩过了乐正常狠使用坛极限歼状态枪：（1）影响煮正常族使用狭或外层观的雷变形玩；（2）影响叼正常俱使用园或耐滩久性墓能的详局部数损坏沾（包谷括裂莫缝，宪如水话池开倘裂引痒起渗拴漏）仪；（3）影响雁正常躺使用淹的振蛮动；币

（4）影响闸正常芽使用愧的其扮它特陪定状棒态。俘

2.占3极限傲状态旁设计溪法在进畅行结弃构设晓计时勿，就策应针齐对不奥同的涛极限删状态惑，根削据结肯构的绵特点担和使湖用要涨求，真给出软具体赤的标什志及今限值层，以猪作为脸结构催设计并的依迟据。这种匀以相贺应于辩结构日各种罢功能搅要求卵的极在限状崇态作模为结竭构设斤计依方据的冤设计蒸方法责，就挡称为垮“极限围状态敏设计否法”。作用身于结界构或寸结构丝式构件活上的尾各种殊荷载仪使结昼构或罪结构友构件尿产生平的内嘱力（N、M、V、T）和姻变形猪、应呢力等售，称块为荷载至效应。荷肥载效常应可氧由力神学方颤法求尾得。例如痕，一简鱼支梁他梁长厕为l0，承塌受的晨垂直姓均布蹦线荷程载为q（已悦包括扩梁自蠢重）计，梁吩的抗追弯刚漫度为B。则捕梁跨扮中由往荷载q产生笛的弯蒙矩为M=浆1/忍8q泉l02，跨捷中挠窃度f=蜜5q申l04/(练38鼠4B诱)，支符座处岔剪力V=鄙1/脉2q铺l0。荷载净效应激与结寸构上臭的荷矿载密蛋切相烟关，妨并且刮是一器种因愿果关史系，间即没渠有荷坛载作筒用就湿没有礼荷载佳效应铲。2.术3.腰1极限臂状态尽方程2.丧3.雅1.歌1荷载担效应S结构悼或结骡构构律件抵敞抗作荐用效篮应（且本书娃仅指倍荷载棒效应庆）的凉能力态，也须即结充构或栗构件任承受梯内力及、变伶形和韵抗裂难等的淘能力头，称常为结构灭的抗如力。例如雅，一根累一定笨长的No党.2谷0工字歌钢梁枕就具芹有一斤定的摧受弯同、受享剪和凉承受偶变形泊的能清力。罗

影响扰结构制抗力赛的主黄要因袍素是喉结构揪所用泰材料带的性及能和粉结构密的几硬何参巧数。2.皮3.哲1.晴2结构锹抗力R当结条构构昏件处祥于极倡限状剪态时计，影表响结哨构可柔靠度吩的各偿种变邪量的还关系繁式称束为极限愉状态喜方程，令厚

S≤辩R将上脾式写腐成Z=累g(破S,陆R)蚊=R个-S其中Z是结韵构抗惯力与牢荷载珠效应品之差浴，称问为“功能催函数”。Z=址R-誓S也可和理解臣为结巴构构居件扣霸除荷磨载效劣应后疮，结乏构内奴部所弊具有欧的多后余抗浩力，云故也件称为柴“结构歪余力”。2.伐3.部1.需3极限岩状态窑方程当Z＞0时，结构胸处于克可靠鉴状态绒；当Z＜0时，结构佛处于絮失效馒状态味；当Z=炭0时，结构芦处于文极限鹅状态淹，则闸下式:杏

Z=时g(趋S,槐R)贿=R蒸-S酿=0就称厦为极疾限状嫩态方跟程。洋

结构窑构件似的承仪载能武力极我限状够态设傅计应惰根据镇荷载毫效应狂的基故本组协合或磁偶然脱组合披进行通，并吓以内江力和钥承载侮力的晒设计丧值来挪表达淘，其肆设计卧表达饭式为躺：格

γ0S≤建R1.结构坚重要引性系基数γ0的确叨定统一夺标准岁根据抱建筑享结构搏破坏谷可能垫产生敢的后叨果的友严重户性，字将建滚筑结丑构划班分为盘三个串安全惨等级森。对安效全等络级为昆一级而、二堤级、突三级呆的结伞构构追件，雪其结伞构构挥件的群重要启性系自数分旬别不逗应小丈于1.扩1、1.势0、0.今9。2.啦3.揉2极限陡状态遍实用屠设计杨表达菠式2.粗3.退2.别1承载卡能力敏极限榨状态匀设计腹表达鸟式2.内力温组合卷设计墓值S的确侍定考虑壶永久楼性荷井载和叨可变董荷载职共同逐作用皂所得扑的结浪构内付力值辣称为川结构均的内谅力组佳合值伯。对于晒基本上组合蛛，荷载豆效应案组合虫的设糊计值S应从天下列千组合单值中丈取最主不利撕值确倡定：楚

（1）由可祥变荷彻载效项应控榴制的缸组合程：(2吴)由永冒久荷四载效闻应控前制的颗组合券：对于帽一般父排架蛛、框戏架结哈构，基本事组合边可采尿用简蜻化规抗则，药并应捕按下娃列组序合值痒中取列最不游利值扛确定治：(1羊)由可香变荷伯载效裹应控唱制的拜组合强：(2嘴)由永意久荷网载效骡应控态制的耕组合惯仍按慨公式情（2.桥6）采堤用。（2.呜6）3.基本舍组合耀的荷占载分候项系丘数（1）永久炕荷载厘的分资项系钉数：当其总效应析对结共构不绞利时苏

——对由雾可变创荷载晒效应既控制殿的组雹合，遮取γG=1寺.2；——对由逝永久芦荷载内效应议控制济的组慢合，候取γG=1偶.3柏5。当其拾效应盼对结慢构有及利时肾

——一般谁情况肠下，燃取γG=1钳.0；——对结虏构的主倾覆验、滑惠移或橡漂浮泪验算雅，取γG=0住.9（2）可变管荷载寺的分侦项系寇数：——一般即情况势下，γQ=1左.4；——对标拦准值江大于4k摊N/鞋m2的工吼业房裕屋楼虚面结宜构的稼活荷锹载，脆取γQ=1惜.3。永久鸟荷载债分项债系数窝与永塔久荷矩载标搂准值呼的乘知积，乱称为永久川荷载喂设计哪值；可旱变荷财载分烫项系伯数与洒可变兵荷载恰标准崖值的造乘积属称为可变宏荷载闪设计幻玉值。对于宪正常晋使用威极限付状态剧，应岔根据剩不同蹲的设烤计要们求，脖采用芽荷载塑的标埋准组盯合、传频遇贵组合决和准慢永久船组合淘进行竿设计鄙，使潜变形膏、裂迹缝、锹振幅刊、基煮底应检力等村荷载马效应丑的组守合值吃符合唱下式唐的要餐求：鹊

S≤岁C（1）对于明标准斩组合坡，荷总载效知应组堆合的债设计哈值S按下突式计织算：2.肠3.偷2.洪2正常静使用植极限弦状态公设计厦表达往式（2）对于傍频遇比组合员，荷炭载效过应组济合的勺设计郑值S按下布式计被算：（3）对于弓准永坚久组砌合，矿荷载衣效应患组合糕的设绒计值S按下管式计外算：【例2.陶1】已知提由永绘久荷钞载产呆生的棋弯矩锯标准哑值Mgk=1浑1k灭N·看m，起怖控制岔作用暗的可很变荷袋载产资生的胞弯矩男标准料值Mqk=1辨6k吩N·辩m，安境全等赤级为线二级匪，求寺弯矩戚设计度值。浪

【解】本例眉中，γ0=1非.0，γG=1粱.2浸,γQ1=1棋.4引

SGk=Mgk=1兆1k竞N·霉m点

SQ1犬k=Mqk=1译6k疑N·品m瓣

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M=蹦γ0(γGSGk+γQ1SQ1胞k）=1记.0应×(胀1.奇2×死11肺+1瓣.4缘瑞×1护6)颗kN晓·m魔=3歪5.坟6k植N·夹m痰

弯矩导设计近值为35赌.6读kN津·m。【例2.裕2】某教庆学楼滋楼面疤采用万预制箩板，糊计算皱跨度l0=5搏.7用0m，板境宽0.单9m，板宇自重2.斑2k端N/肚m2。楼字面采疫用水愚磨石赏地面岭（10恭mm厚面店层，20职mm厚水佛泥砂蓬浆打跪底）巷，板友底20践mm厚抹向灰。睡楼面爬活荷盘载标夸准值糖为2.秒0k萌N/受m2。试拾求：梯①万板的左跨中妨截面把弯矩摩设计津值M;华②标准棉组合积荷载查效应堆组合消的设甲计值M；③煤频惨遇组叶合荷佛载效滤应组闲合的刚设计炎值M；④脆准减永久林组合讯荷载磨效应除组合我的设伞计值M。【解】(1幅)荷载唱标准你值①杨永久扛荷载解

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20帖mm板底挣抹灰17唯×0测.0钟2=籍0.煮34督kN丈/m2

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