建筑结构设计基本原理PPT课件
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b.可变荷载 ——在设计基准期内，其值随时间变化，或其变化与平
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、 吊车荷载等。
c.偶然荷载 ——在设计基准期内不一定出现，而一旦出现,其量值很
大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。
2.3 荷载的代表值
第4章 建筑结构设计基本原理
4.1.2 结构的极限状态
1.极限状态 2.极限状态的分类
➢承载力能力极限状态 Ultimate Limit State
超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求
◆ 结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）
◆ 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）
◆ 结构塑性变形过大而不适于继续使用
建筑结构与构造
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
第4章 建筑结构设计基本原理
2014.8
第4章 建筑结构设计基本原理
本章提要
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
◆ 影响正常使用的其他要求（如相对沉降过大）。
BACK
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering
.
4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力
4.2.1 结构上的作用与作用效应 1.作用与荷载的定义：
施加在结构上的集中或分布荷载
——直接作用（荷载）：自重、楼面活荷载
引起结构外加变形或约束变形的原因
——间接作用
沉降作用
温差作用
地震作用
4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力
第4章 建筑结构设计基本原理
温度变化的变形作用
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
我国现行规范所采用的以概率理论为基础的极限状 态设计方法的基本概念；
极限状态设计表达式其内涵和应用； 地震作用计算的基本方法及抗震验算的主要内容； 混凝土结构耐久性的规定。
第4章 建筑结构设计基本原理
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
1.极限状态 Limit State
◆ 结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠” 的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。
◆ 区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限
状态”
表4.1 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念
结构的功能
可靠
极限状态
失效
安全性 受弯承载力 适用性 挠度变形
第4章 混凝土结构基本计算原则
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态 4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力 4.3 荷载和材料强度 4.4 概率极限状态设计法 4.5 地震作用与结构抗震验算 4.6 混凝土结构耐久性设计
第4章 建筑结构设计基本原理
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering
.
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
4.1.1 建筑结构的功Leabharlann Baidu要求及结构可靠度
➢ 在设计使用年限（一般50年，也有100和25、5年）内，满 足功能要求，即安全性(S<R)，适用性，耐久性。
安全性：满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限
状态
适用性：保证结构在日常使用中满足要求 耐久性：保证结构的承载力和刚度的持续时间与环境适应度
1.极限状态 2.极限状态的分类
➢正常使用极限状态 Serviceability Limit State
超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。
◆ 过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用
（吊车）等）；
◆ 过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；
◆ 过大的振动（不舒适）；
2.荷载的分类
➢ 按时间变异分类 ➢ 按空间位置变异分类
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
a. 固定荷载——在结构空间位置上具有固定的分布；
b. 可动荷载——在结构空间位置一定范围内可以任意分布。 c. （自由荷载）
➢ 按结构的反应分类
可靠性：结构在规定时间（设计使用年限）内、规定条
件下完成预定功能的能力。
可靠度：结构可靠性的概率度量。
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
4.1.2 结构的极限状态
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
a. 静态荷载——对结构不产生动力效应，或小得可以忽略； b. 动态荷载——对结构产生动力效应，且不可以忽略。
2.3 荷载的代表值
M < Mu f < [f]
M = Mu f = [f]
M > Mu f > [f]
耐久性 裂缝宽度 wmax<[wmax] wmax=[wmax] wmax>[wmax]
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
◆ 结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）
◆ 结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
4.1.2 结构的极限状态
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力
第4章 建筑结构设计基本原理
2.荷载的分类
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
➢ 按时间变异分类
a.永久荷载 ——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。
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、 吊车荷载等。
c.偶然荷载 ——在设计基准期内不一定出现，而一旦出现,其量值很
大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。
2.3 荷载的代表值
第4章 建筑结构设计基本原理
4.1.2 结构的极限状态
1.极限状态 2.极限状态的分类
➢承载力能力极限状态 Ultimate Limit State
超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求
◆ 结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）
◆ 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）
◆ 结构塑性变形过大而不适于继续使用
建筑结构与构造
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
第4章 建筑结构设计基本原理
2014.8
第4章 建筑结构设计基本原理
本章提要
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
◆ 影响正常使用的其他要求（如相对沉降过大）。
BACK
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
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4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力
4.2.1 结构上的作用与作用效应 1.作用与荷载的定义：
施加在结构上的集中或分布荷载
——直接作用（荷载）：自重、楼面活荷载
引起结构外加变形或约束变形的原因
——间接作用
沉降作用
温差作用
地震作用
4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力
第4章 建筑结构设计基本原理
温度变化的变形作用
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
我国现行规范所采用的以概率理论为基础的极限状 态设计方法的基本概念；
极限状态设计表达式其内涵和应用； 地震作用计算的基本方法及抗震验算的主要内容； 混凝土结构耐久性的规定。
第4章 建筑结构设计基本原理
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
1.极限状态 Limit State
◆ 结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠” 的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。
◆ 区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限
状态”
表4.1 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念
结构的功能
可靠
极限状态
失效
安全性 受弯承载力 适用性 挠度变形
第4章 混凝土结构基本计算原则
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态 4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力 4.3 荷载和材料强度 4.4 概率极限状态设计法 4.5 地震作用与结构抗震验算 4.6 混凝土结构耐久性设计
第4章 建筑结构设计基本原理
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.
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
4.1.1 建筑结构的功Leabharlann Baidu要求及结构可靠度
➢ 在设计使用年限（一般50年，也有100和25、5年）内，满 足功能要求，即安全性(S<R)，适用性，耐久性。
安全性：满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限
状态
适用性：保证结构在日常使用中满足要求 耐久性：保证结构的承载力和刚度的持续时间与环境适应度
1.极限状态 2.极限状态的分类
➢正常使用极限状态 Serviceability Limit State
超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。
◆ 过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用
（吊车）等）；
◆ 过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；
◆ 过大的振动（不舒适）；
2.荷载的分类
➢ 按时间变异分类 ➢ 按空间位置变异分类
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
a. 固定荷载——在结构空间位置上具有固定的分布；
b. 可动荷载——在结构空间位置一定范围内可以任意分布。 c. （自由荷载）
➢ 按结构的反应分类
可靠性：结构在规定时间（设计使用年限）内、规定条
件下完成预定功能的能力。
可靠度：结构可靠性的概率度量。
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
4.1.2 结构的极限状态
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
a. 静态荷载——对结构不产生动力效应，或小得可以忽略； b. 动态荷载——对结构产生动力效应，且不可以忽略。
2.3 荷载的代表值
M < Mu f < [f]
M = Mu f = [f]
M > Mu f > [f]
耐久性 裂缝宽度 wmax<[wmax] wmax=[wmax] wmax>[wmax]
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
◆ 结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）
◆ 结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）
4.1 建筑结构的功能要求和极限状态
第4章 建筑结构设计基本原理
4.1.2 结构的极限状态
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力
第4章 建筑结构设计基本原理
2.荷载的分类
扬州大学建筑科学与工程学院 College of Civil Science and Engineering .
➢ 按时间变异分类
a.永久荷载 ——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。