建筑结构设计方法

1.荷载分类；2.荷载代表值；3.构造功能的极限形状；4.构造上的作用、作用效应和构造抗力；5.概率极限形状设计法适用设计表达式。第2章建筑构造设计方法本章主要内容1.了解掌握荷载分类、荷载代表值的概念及种类；2.了解构造的功能及其极限形状的含义；3.能确定永久荷载、可变荷载的代表值。教学目的：重点1、荷载分类；荷载代表值；2、构造的功能；构造功能的极限形状；3、构造上的作用、作用效应和构造抗力。难点构造上的作用、作用效应和构造抗力。2.1建筑构造的功能要求和极限形状建筑构造在规定的设计运用年限内〔普通按50年思索〕，应满足以下功能要求：〔1〕平安性〔2〕适用性〔3〕耐久性2.1.1建筑构造的功能构造的功能要求能接受正常施工和运用时的各种作用，以及偶尔事件发生时，仍能坚持整体稳定性。在正常运用时，能保证具有良好的任务性能，不出现过大的变形和裂痕。在正常运用及维护下，具有足够的耐久性能，不发生锈蚀和风化景象。＊平安性＊适用性＊耐久性例如，不会出现影响正常运用的过大变形或振动；不会产生使运用者感到不安的裂痕宽度等。例如，构造资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维护层过薄或裂痕过宽而锈蚀等。即构造仅产生部分的损坏而不致发生延续倒塌。构造的平安性、适用性和耐久性是构造可靠的标志，总称为构造的可靠性。构造的可靠度是构造可靠性的概率度量，即对构造可靠性的定量描画。构造可靠性的定义是，构造在规定时间内，规定条件下，完成预定功能的才干。当构造的运用年限超越设计运用年限后，并不意味着构培育要报废，但其可靠度将逐渐降低。〔1〕定义整个构造或构造的一部份，超越某一特定形状就不能满足设计规定的某一功能〔平安性、适用性、耐久性〕要求，该特定形状称为该功能的极限形状。极限形状承载力极限形状正常运用极限形状2.1.2建筑构造极限形状〔2〕分类1〕承载才干极限形状——这种极限形状对应于构造或构造构件到达最大承载才干或不适于继续承载的变形。承载才干极限形状主要思索关于构造平安性的功能。当构造或构造构件出现以下形状之一时，即以为超越了承载才干极限形状：●构造构件或衔接因资料强度不够而破坏；●整个构造或构造的一部分作为刚体失去平衡〔如倾覆等〕；●构造转变为机动体系；●构造或构造构件丧失稳定〔如柱子被压曲等〕。2〕正常运用极限形状——正常运用极限形状对应于构造或构造构件到达正常运用或耐久性能的某项规定限值。这一形状对应于适用性或耐久性的功能。当构造或构造构件出现以下形状之一时，即以为超越了正常运用极限形状：●影响正常运用或外观的变形；●影响正常运用或耐久性能的部分损坏〔包括裂痕〕；●影响正常运用的振动；●影响正常运用的其他特定形状等。2.2.1荷载分类及荷载代表值1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在构造运用期间，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，如构造自重、土压力、预应力等。2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在构造运用期间，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、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。3.偶尔荷载在构造运用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且继续时间很短的荷载称为偶尔荷载，如爆炸力、撞击力等。2.2.1荷载分类及荷载代表值常用资料单位体积的自重〔单位kN/m3〕

混凝土22~24，

钢筋混凝土24~25，

水泥砂浆20，

石灰砂浆、混合砂浆17，

普通砖18，

普通砖〔机器制〕19，

浆砌普通砖砌体18，

浆砌机砖砌体19。荷载规范值〔1〕永久荷载规范值按构件尺寸和构件单位体积自重的规范值来确定。2.2.1荷载分类及荷载代表值〔1〕可变荷载规范值〔民用楼面均布活荷载规范值按下表采用〕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项次类别标准值(kN/m2)组合值系Ψc频偶值系Ψf准永久值系数Ψq1（1）住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园（2）教室、实验室、阅览室、会议室、医院门诊室2.00.70.50.60.40.52食堂、办公楼中的一般资料档案室2.50.70.60.53（1）礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台（2）公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54（1）商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅客等候室（2）无固定座位的看台3.53.50.70.70.60.50.50.32.2.1荷载分类及荷载代表值5（1）健身房、演出舞台（2）舞厅4.04.00.70.70.60.60.50.36（1）书库、档案室、储藏室（2）密集柜书库5.012.00.90.90.87通风机房、电梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车库（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）客车消防车（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）客车消防车4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6〔1〕可变荷载规范值〔民用楼面均布活荷载规范值按下表采用〕2.2.1荷载分类及荷载代表值9厨房（1）一般的（2）餐厅2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、厕所、盥洗室：（1）第1项中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.40.511走廊、门厅、楼梯：（1）宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅（2）办公楼、教室、餐厅、医院门诊部（3）消防疏散楼梯、其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312阳台：（1）一般情况（2）当人群有可能密集时2.53.50.70.60.5注：①本表所列各项活荷载适用于普通运用条件，当运用荷载大时，应按实践情况采用。②本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。〔1〕可变荷载规范值〔民用楼面均布活荷载规范值按下表采用〕2.2.2作用效应作用效应——构造上的各种作用，在构造内产生的内力〔轴力、弯矩、剪力、扭矩等〕和变形〔如挠度、转角、裂痕等〕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。荷载效应可由力学方法求得。例如，一简支梁梁长为l0，接受的垂直均布线荷载为q〔已包括梁自重〕，梁的抗弯刚度为B。那么梁跨中由荷载q产生的弯矩为M=1/8ql02，跨中挠度f=5ql04/(384B)，支座处剪力V=1/2ql0。构造抗力——构造或构件接受作用效应的才干，如构件的承载力、刚度、抗裂度等，用R表示。构造抗力是构造内部固有的，其大小主要取决于资料性能、构件几何参数及计算方式的准确性等。2.2.2构造抗力2.3建筑构造概率极限形状设计法建筑结构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第2章建筑构造设计方法<建筑构造可靠度设计一致规范>GB50068-2001〔以下简称<一致规范>〕规定，建筑构造设计时，应根据构造破坏能够产生的后果〔危及人的生命、呵斥经济损失、产生社会影响等〕的严重性，采用不同的平安等级。设计运用年限，是指设计规定的构造或构造构件不需进展大修即可按其预定目的运用的时期。结构的设计使用年限分类设计使用年限示例5临时性结构25易于替换的结构构件50普通房屋和构筑物100纪念性建筑和特别重要的建筑结构2.3建筑构造概率极限形状设计法第2章建筑构造设计方法构造的功能函数〔1〕作用效应S作用〔荷载〕对构造产生的各种效应，

如弯矩、剪力、轴力、变形、裂痕等

MVNfw构造构件抵抗各种作用效应的才干。

如抗弯、抗剪、抗压、抗拉、抗扭承载力

以及抗变形、抗裂痕的才干。〔2〕构造抗力R2.3建筑构造概率极限形状设计法第2章建筑构造设计方法 有一农夫，能肩挑300斤

当给他300斤的担子时，

效应刚好等于抗力；

当给他100斤的担子时，

效应小于抗力；

当给他400斤的担子时，

效应大于抗力。挑担子与构造功能函数

2.3建筑构造概率极限形状设计法第2章建筑构造设计方法构造的功能函数当Ｚ＞0即R＞S时，构造处于可靠形状；

当Ｚ＜0即R＜S时，构造处于失效形状；

当Ｚ=0即R=S时，构造处于极限形状。关系式ｇ(S，R)＝R－S＝0称为极限形状方程。—构造构件重要性系数一级=1.1、二级=1.0、三级=0.9按承载才干极限形状设计的适用表达式实践工程中，能够出现以下三种情况2.3建筑构造概率极限形状设计法第2章建筑构造设计方法按永久荷载规范值计算的荷载效应值按可变荷载规范值

计算的荷载效应值可变荷载效应

中的最大值永久荷载分项系数第i个可变荷载

的分项系数第1个可变荷载

的分项系数可变荷载的组合值系数1〕由可变荷载效应控制的组合2.3建筑构造概率极限形状设计法第2章建筑构造设计方法2〕由永久荷载效应控制的组合恒荷载

效应设计值活荷载

效应设计值荷载分项系数的取值荷载特性分项系数永久

荷载永久荷载效应对结构不利由可变荷载效应控制的组合1.2由永久荷载效应控制的组合1.35永久荷载效应对结构有利1.0倾覆、滑移或飘浮验算0.9可变

荷载一般情况1.4对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3【例2.1】知由永久荷载产生的弯矩规范值Mgk=11kN·m，起控制造用的可变荷载产生的弯矩规范值Mqk=16kN·m，平安等级为二级，求弯矩设计值。【解】本例中，γ0=1.0，γG=1.2,γQ1=1.4SGk=Mgk=11kN·mSQ1k=Mqk=16kN·m那么弯矩设计值M=γ0(γGSGk+γQ1SQ1k〕=1.0×(1.2×11+1.4×16)kN·m=35.6kN·m弯矩设计值为35.6kN·m。第2章建筑构造设计方法混凝土强度设计值=

混凝土强度规范值÷砼资料分项系数γc钢筋强度设计值=

钢筋强度规范值÷钢筋资料分项系数γs永久荷载设计值=永久荷载规范值×永久荷载分项系数γg可变荷载设计值=可变荷载规范值×可变荷载分项系数γq设计值与规范值的关系第一章建筑构造计算根本原那么2.1什么是荷载代表值？永久荷载、可变荷载的代表值分别是什么？2.2建筑构造应满足哪些功能要求？其中最重要的一项为哪一项什么？2.3什么是构造功能的极限形状？承载才干极限形状和正常运用极限形状的含义分别是什么？2.4试用构造功能函数描画构造所处的形状。