性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡
第三章 结构设计方法
设计方法和内容：
材料力学：分别确定 σ、[σ]，使σ ≤[σ]满足
结构力学：分别确定内 力（M），使M [M ]满足
结构设计: 分别确定功能、需求，使【需求】≤【功能】满足
3.0 基本概念
第三章 结构设计方法
◆容许应力设计方法 allowable stress
★偶然作用：在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很 大且持续时间很短的作用，如地震、 爆炸力、车船撞击力。
3.1 作用与作用效应
第三章 结构设计方法
3.1 作用与作用效应
◆ 作用效应(S)：结构上的作用使结构产生的内力（弯矩、剪力、 扭矩）和变形、裂缝的统称。（P.53） 作用（荷载）效应= 作用（荷载）效应系数（C ) *荷载值 P.43 承担均布荷载q的简支梁，其跨中弯矩 M=1/8*ql2，则荷载效应系
3.1 作用与作用效应
第三章 结构设计方法
3.1 作用与作用效应
◆ 作用：使结构产生内力和变形的原因，分为直接作用和间接作 用和偶然作用。（P.53） ★直接作用：亦称为荷载，指施加在结构上的各种力。
永久荷载G ：自重、土压力、预应力等； 可变荷载Q ：使用活荷载、风荷载、雪荷载、汽车、水流等。
★间接作用：引起结构外加变形或约束变形的原因，如混凝土的 收缩徐变、地基不均匀沉降（永久）、温度变化（可变）、环 境引起材料性能退化等。
your design? 3 What factors must be considered to ensure the
safety and serviceability?
第三章 结构设计方法
◆ 工程结构的设计需要保证安全可靠、经济合理 ◆ 由于实际工程结构中存在多种不确定性 ◆ 结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定
强抗灾能力的结构，其防连续倒塌设计需定量设计。
3.2 结构的功能
第三章 结构设计方法
◆ 鲁棒性 Robust
◎ 通过概念设计，保证结构具有足够的鲁棒性。P.80
[
]
材料强度 安全系数
f K
◆ 安全系数 K 是一个大于1.0的数值 ◆ K 越大，结构安全度就越高，同时结构材料用量也越多
◆ 为取得安全可靠与经济合理的均衡， 在综合考虑各种不 确定性因素影响后，可选取一个合适的安全系数。
第三章 ห้องสมุดไป่ตู้构设计方法
◆ 材料力学研究的是：单一材料、线弹性、简单结构 ◆ 实际工程结构远比它复杂； ◆ 如钢筋混凝土梁的受弯，从安全角度考虑，需要确定
3.2 结构的功能
第三章 结构设计方法
◆ 耐久性 Durability
结构在预定的使用期限内，不需对结构进行维修（或少量 维修）和加固的情况下，结构的适应性和安全性仍满足预 定功能要求的能力。 ◎ 如（wmax≤[ wmax]） ◎ 在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的 承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其 预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。
第三章 结构设计方法
第三章 结构设计方法
Design Approach
第三章 结构设计方法
Questions 1 What working states should be considered for
practical structures? 2 How to ensure the safety and serviceability of
数C= 1/8*l2 。
3.1 作用与作用效应
第三章 结构设计方法
3.2 结构的功能 Functions of Structure ◆ 安全性 Safety (P.51)
◎ 如（M≤Mu） ◎ 结构在预定的使用期间内（design life 一般为50年），
应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种 荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、 约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。 ◎ 在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应 能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生 命财产的严重损失。
3.2 结构的功能
第三章 结构设计方法
◆ 鲁棒性 Robust
鲁棒性指控制系统在一定的参数摄动下，维持某些性能的 特性。
结构的鲁棒性是指在意外事件和极端灾害下整体结构尚有 足够的生存空间而不发生连续倒塌的性能。 ◎ 一般结构仅须满足防连续倒塌的概念要求。通过概念设计，
保证结构具有足够的鲁棒性。P.80 ◎ 安全等级为一级的重要结构及由政府或业主确定的必须增
◆ 充分考虑各种外界影响：各种荷载、温度变化、沉 降、收缩徐变、地震、侵蚀、冻融等；
◆ 充分考虑结构尺寸、材料强度等的变异情况，以便 科学全面合理的确定结构可靠性。
采用以概率理论为基础的极限状态设计方法对建筑 结构进行设计。
第三章 结构设计方法
3.1 作用与作用效应
◆ 作用：使结构产生内力和变形的原因，分为直接作用和间接 作用和偶然作用。（P.53）
3.2 结构的功能
第三章 结构设计方法
◆ 适用性 Serviceability
结构在正常使用期间，不需对结构进行维修（或少量维修） 和加固的情况下，具有良好的工作性能，能继续正常使用。 ◎ 如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动 （频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽 度。
其极限受弯承载力； ◆ 而为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形，需要确定
带裂缝工作阶段的受力情况。 ◆ 采用容许应力设计方法，无法统一这两方面的要求。
第三章 结构设计方法
◆ 首先根据工程结构需要满足实际使用的各种要求(结 构的功能)对安全可靠有更具体的科学定义；
◆ 需要尽可能详细了解结构在不同情况下（施工、使 用、破坏）可能受到的各种外界影响的大小和变化 情况；
★直接作用：亦称为荷载，指施加在结构上的各种力 永久荷载G ：在结构使用期间，其值不随时间变化，且其变化
与平均值相比可以考虑不计，或其变化是单调的并能趋于限值的 荷载，如自重、土压力、预应力等。
可变荷载Q ：在结构使用期间，其值随时间变化，或其变化 与平均值相比不可忽略不计的荷载，如使用活荷载、风荷载、雪 荷载、汽车、水流等。