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建筑结构设计方法分析


关系式g(S,R)=R-S=0 称为极限状态方程。
按承载能力极限状态设计的实用表达式
0S R
0 —结构构件重要性系数 一级=1.1、二级=1.0、三级=0.9
实际工程中,可能出现以下三种情况
第2章 建筑结构设计方法 2.3 建筑结构概率极限状态设计法
1)由可变荷载效应控制的组合
按永久荷载标准值 计算的荷载效应值
(1)礼堂、剧场、影院、有固定座位的
3
看台
(2)公共洗衣房
(1)商店、展览厅、车站、港口、机场
4
大厅及其旅客等候室
(2)无固定座位的看台
标准值
(kN/m2)
2.0
2.5 3.0 3.0
3.5 3.5
组合 值系 Ψc
0.7
0.7 0.7 0.7
0.7 0.7
频偶 值系 Ψf
准永久 值系数
Ψq
0.5
0.4
其预定目的使用的时期。
结构的设计使用年限分类
建筑结构的安全等级
安全等级 破坏后果 建筑物类型
设计 使用年限
示例
5
临时性结构
一级
很严重 重要的房屋
25
易于替换的结构构件
二级 三级
严重 不严重
一般的房屋 次要的房屋
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
第2章 建筑结构设计方法 2.3 建筑结构概率极限状态设计法
可变荷载效应 中的最大值
可变荷载的 组合值系数
n
S G S Gk Q1 S Q1k Qi ci S Qik
i2
永久荷载分项系数
按可变荷载标准值 计算的荷载效应值
第1个可变荷载 的分项系数
第i个可变荷载 的分项系数
第2章 建筑结构设计方法
2.3 建筑结构概恒率荷载极限状态设计法活荷载
2)由永久荷载效效应应设控计制值的组合 效应设计值
第2章 建筑结构设计方法 2.3 建筑结构概率极限状态设计法
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001(以下简称《统一标 准》)规定,建筑结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人 的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性,采用不同的安全等 级。
设计使用年限,是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按
2)正常使用极限状态 —— 正常使用极限状 态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性 能的某项规定限值。这一状态对应于适用性或耐 久性的功能。
当结构或结构构件出现下列状态之一时,即认 为超过了正常使用极限状态:
●影响正常使用或外观的变形; ●影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝); ●影响正常使用的振动; ●影响正常使用的其他特定状态等。
极限状态
承载力极限状态 正常使用极限状态
(2)分类 1)承载能力极限状态 —— 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于 继续承载的变形。承载能力极限状态主要考虑关 于结构安全性的功能。
当结构或结构构件出现下列状态之一时,即认为超过了 承载能力极限状态:
●结构构件或连接因材料 强度不够而破坏; ●整个结构或结构的一部 分作为刚体失去平衡(如 倾覆等); ●结构转变为机动体系; ●结构或结构构件丧失稳 定(如柱子被压曲等)。
例如,一简支梁梁长为l0,承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。则梁跨中由荷 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。
2.2.2 结构抗力
结构抗力 —— 结构或构件承受作用效应的能力,如构件的 承载力、刚度、抗裂度等,用R表示。结构抗力是结构内部固 有的,其大小主要取决于材料性能、构件几何参数及计算模式 的精确性等。
注:①本表所列各项活荷载适用于一般使用条件,当使用荷载大时,应按实际情况采用。 ②本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。
2.2.2 作用效应
作用效应—— 结构上的各种作用,在结构内产生的内 力(轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、
裂缝等)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。
结构的功能函数
(1)作用效应 S
作用(荷载)对结构产生的各种效应, 如弯矩、剪力、轴力、变形、裂缝等
MV N f w
(2)结构抗力 R
结构构件抵抗各种作用效应的能力。 如抗弯、抗剪、抗压、抗拉、抗扭承载力 以及抗变形、抗裂缝的能力。
第2章 建筑结构设计方法 2.3 建筑结构概率极限状态设计法
挑担子与结构功能函数
结构的可靠度是结构可靠性的概率度量,即对结构可靠性 的定量描述。
当结构的使用年限超过设计使用年限后,并不意味着结构 就要报废,但其可靠度将逐渐降低。
2.1.2 建筑结构极限状态
(1)定义
整个结构或结构的一部份,超过某一特定状态就不能满 足设计规定的某一功能(安全性、适用性、耐久性)要求, 该特定状态称为该功能的极限状态。
3.偶然荷载 在结构使用期间不一定出现,而一旦出现,其量值
很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载,如爆炸力、撞 击力等。
2.2.1 荷载分类及荷载代表值
荷载标准值
按构件尺寸和构件单位体积自重
(1)永久荷载标准值 的标准值来确定。
常用材料单位体积的自重(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。
第2章 建筑结构设计方法
本章主要内容
1 . 荷载分类; 2 . 荷载代表值; 3 . 结构功能的极限状态; 4 . 结构上的作用、作用效应和结构抗力; 5. 概率极限状态设计法实用设计表达式。
教学目标:
1. 了解掌握荷载分类、荷载代表值的概念及种类; 2. 理解结构的功能及其极限状态的含义; 3. 能确定永久荷载、可变荷载的代表值。
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,是指在结构使用期间,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,如结构自重、土压力、预应力等。
2.可变荷载 可变荷载也称为活荷载,是指在结构使用期间,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。
n
S 0 ( G S Gk Qi ci S Qik ) i 1
荷载分项系数的取值
荷载特性
分项系数
永久荷载效应 由可变荷载效应控制的组合
1.2
永久 对结构不利
由永久荷载效应控制的组合
1.35
荷载 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 一般情况
1.4
荷载 对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取
能力极限状态设计时的跨中弯矩设计值。

树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2520.10.25Sunday, October 25, 2020

人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。05:49:5705:49:5705:4910/25/2020 5:49:57 AM

安全象只弓,不拉它就松,要想保安 全,常 把弓弦 绷。20.10.2505:49:5705:49Oc t-2025- Oct-20
0.6
0.5
0.6
0.5
0.5
0.3
0.6
0.5
0.6
0.5
0.5
0.3
2.2.1荷载分类及荷载代表值
(1)可变荷载标准值 (民用楼面均布活荷载标准值按下表采用)
(1)健身房、演出舞台 5 (2)舞厅
4.0
0.7 0.6 0.5
4.0
0.7 0.6 0.3
(1)书库、档案室、储藏室 6 (2)密集柜书库
混凝土强度设计值=
混凝土强度标准值÷砼材料分项系数γc
钢 筋强度设计值=
钢 筋 强度标准值÷钢筋材料分项系数γs
第一章 建筑结构计算基本原则
小组协作思考题:
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建筑结构应满足哪些功能要求?其中最重要的一项是什么? 2.3什么是结构功能的极限状态?承载能力极限状态和正常使用极 限状态的含义分别是什么? 2.4 试用结构功能函数描述结构所处的状态。
走廊、门厅、楼梯:
(1)宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼 2.0
11 儿园、住宅
2.5
(2)办公楼、教室、餐厅、医院门诊部
3.5
(3)消防疏散楼梯、其他民用建筑
阳台:
12 (1)一般情况 (2)当人群有可能密集时
2.5 3.5
0.7 0.5 0.4 0.7 0.6 0.5 0.7 0.5 0.3
0.7 0.6 0.5
*耐久性 在正常使用及维护下,具有足够的耐久性能,
不发生锈蚀和风化现象。
例如,结构材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保 护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。
结构的安全性、适用性和耐久性是结构可靠的标志,总称 为结构的可靠性。
结构可靠性的定义是,结构在规定时间内,规定条件下, 完成预定功能的能力。
5.0 12.0
0.9
0.9
0.8
7 通风机房、电梯机房
7.0
0.9 0.9 0.8
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
4.0
0.柱网尺寸 35.0
0.7
0.7
0.6
不小于6m×6m)
2.5
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