建筑结构设计基本原理

建筑结构设计基本原理1.结构上的荷载2.极限状态设计法CH.2建筑结构设计基本原理2.1建筑物结构的荷载作用（S）（或荷载）作用效应施加在结构上的集中或分布荷载，称为作用——直接作用引起结构外加变形或约束变形的原因——间接作用——由作用引起的结构或构件的反应结构抗力（R）——结构或结构构件承受作用效应的能力qVM2.1.1基本概念——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。也称恒荷载或恒载。比如结构自重或土压力等。——在设计基准期内，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷载以及稳定变化等。——在设计基准期内不一定出现，而一旦出现,其量值很大且持续时间很短的荷载。比如地震、爆炸及撞击等。永久荷载可变荷载偶然荷载2.1.2荷载分类按时间的变异分类按空间位置的变异分类固定荷载——在结构空间位置上具有固定的分布，自重等；可动荷载——在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。静态荷载——对结构不产生动力效应，或小的可以忽略；动态荷载——对结构产生动力效应，且不可以忽略。按结构的反应分类——结构设计时，对于不同的荷载和设计情况，应采用不同的代表值。2.1.3荷载的代表值永久荷载代表值——只有一个代表值，即它的标准值。可变荷载代表值——应根据不同的设计要求采用不同的荷载值作为其代表值。对于结构自重，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。对于某些自重变异较大的材料构件，自重的标准值应根据对结构的不利状态，取上限值或下限值。永久荷载的代表值——应根据设计要求，分别取如下不同的荷载值作为其代表值。——荷载基本代表值。指在结构使用期间，在正常情况下出现具有一定保证率的最大荷载。——当结构同时承受两种或两种以上可变荷载时，除主导荷载（产生荷载效应最大的荷载）取标准值，其他伴随荷载取小于其标准值的组合值为代表值，即乘以一个小于或等于1的组合值系数。——作用于结构上时而出现，持续时间较短的较大可变荷载，其超越的总时间仅为设计基准期的一小部分。——在设计基准期内经常作用在结构上的可变荷载，即在整个设计基准期内出现时间较长的那部分荷载值。荷载标准值组合值频遇值准永久值可变荷载的代表值恒荷载按构件或材料单位体积（或单位面积）自重平均值确定。见P11表2-1，即荷规条。楼面及屋面活荷载民用建筑楼面活载见《规范》。对多、高层，荷载满布且达到最大值可能性很小，应适当折减。屋面均布活载分“上人”和“不上人”两类。雪荷载——基本雪压，见《荷规条和附录D.4。——雪荷载标准值——屋面积雪分布系数，即基本雪压换算为屋面水平投影面上的雪荷载的换算系数。风荷载——风荷载标准值——基本风压，见《规范》——风压高度变化系数——风荷载体型系数，+为压力，-为吸力——高度z处风振系数2.向2枪极垃限状说态设糠计法2.石2.中1冠结丽构功渠能要胞求在设计熊基准昼期（一般50熄年，也有10义0、25和5年）内，般满足胞功能炕要求趋，即安全垦性(S<毫R)，适用桨性，走耐久书性。安全艇性：满心足特伸定的卧与建射筑物宪功能绕相适甩应的译承载寸力极钟限状华态；适用算性：保悠证结指构在泄正常改使用渡中时些具有繁良好其工作饮性能甩；耐久限性：保湖证结缎构的许承载巡寿力的悠持续敬时间俊与环链境适获应度咳；功能馋函数李：Z=境R-痕S=位g(肆X1归,X谋2,牢X3石….Xn)结果代分析Z=冈R-嫁S>奇0：Z=塌R-户S<抢0：Z=燥R-抬S=恢0：处于仙结构谋可靠御状态章；处于以不可经靠状韵态，明即结丙构失陶效；处于朝极限奥状态殃，此羞方程断称极剖限状棵态方局程2.槐2.狠3掉结却构可枣靠度宅理论——应在规乡丰定的丢时间丙内（一路般为压50兰年），在巧规定烘的条黄件下（正香常设剃计、迁正常毙施工网和正恶常使狸用），完障成预洗定功袜能的爬概率小，称外为结斩构的穴可靠军度，因即可球靠概位率。以Ps表示安全优性、伴适用足性、东耐久弱性结构再的可潜靠度失效舒概率强度/荷载值出现概率γ0[S]μSσSσS[R]μRσRσR失效可靠——叫结构恩不能静完成畏预定梳功能帝的概皱率，冷以Pf表示本。承载裁能力炸极限话状态摇设计引表达贤式2.凤2.谈3茫建镇筑物粉的重慰要度劣与基超准期我国梨将建防筑物机的重舟要程帆度分躁为三批级，借不同和级别得在计勤算中膛取不粮同的波重要采度系添数γ0：一级万，破乌坏后吸果极迟其严蚂重，氧属于够重要衰的建搞筑物游；γ0=1睬.1二级智，破付坏后指果比犬较严牧重，坟属于蚊一般邮的建替筑物朝；γ0=1舟.0三级辆，破导坏后融果相抖对不妄严重察，属说于比羽较次似要的藏建筑脉物。γ0=0县.9结构鸟的设积计基县准期1.结构确保证芝其设跌计可俭靠度密指标搂的时员间期扁限成傲为设计氧基准幅期，即哀在基现准期究内，做结构盘的可传靠度稳指标址完全序满足洲设计充要求就；2.设计陶基准途期是肥测算议最大币荷载乎重现今期的壳基本疫期限球；3.在超帆过设恩计基伏准期伐后，凝并非镇意味索着结研构的攻失效昼，而态是其须可靠薄度有形所降稍低，软因此烧基准腹期不够能等桨同于称建筑气物的妙使用织寿命射；4.我国御对于震多数辜建筑嘴物的设计誓基准乐期均醋为50年，特柿殊建饶筑物叙可以居除外钩；极限极状态——冒结构就或构虚件达喊到正标常使真用或革耐久钩性能愤的某舍项规妖定限丘值。学如过披大变冻形、有开裂巷、振拔动等坛。——节结构扇或构堂件达巨到最妖大承动载力杜或产复生不欢适于终继续讯承载扣的变突形。面如倾辞覆、滥疲劳阔破坏乳、压溪屈等颠。正常积使用浩极限色状态承载套能力挡极限殿状态我国窗建筑予结构默设计棚是以惕概率死理论读为基凉础的您极限捐状态诵设计裁法，但钢吹桥和闪疲劳拨破坏忘仍采盘用容径许应亩力设箩计方遗法。——林整个闭结构李或结表构的诉一部心分超锦过某屠一特瘦定状膨态，液就不涉能满贴足设碎计规椒定的暴某一刚功能殿要求啊的特庸定状格态。2.孔2.滔4闪极盐限状垄态设央计法承载尸能力紫极限河状态直表达永式极限乒状态吧设计锐表达斧式由永梅久荷步载控励制的饲效应春组合由可巡寿变荷治载控套制的栏效应捕组合——停永久身荷载固和可荷变荷嗽载分震项系城数,蚂详见斯《建现筑结累构荷淡载规择范》诉GB勿50惰00梯9-头20葱01课的节科。式中瞧：S限：荷挤载效陕应，饼γG：恒牧荷载非的荷释载效留应系住数，滨γQ：荷摄载分尊项系参数，Gk：恒船荷载族标准嘉值，叶Q1k：最伏大的旗活荷晕载的扛标准歌值，Ψ：般其他灶活荷薯载的听组合峡系数Qik：其尘他活壳荷载施的标桐准值基本丝式组合收中可呆变荷斜载效恋应控可制的报组合基本律组合硬中永粗久荷烧载效另应控艺制的晨组合基本剪组合浊中荷政载分壁项系酬数的似取值正常互使用赔极限屠状态标准畜