结构计算基本原则
钢筋混凝土基本构件ch02 MOOC 结构基本计算原则(贾)2016.11.23中午
中国矿业大学贾福萍jfp_ljx@钢筋混凝土基本构件-----结构设计基本原则结构设计基本计算原则结构设计所涉及的问题分为两类：●第一类：共性的问题：属于基本计算原则⏹作用在构件上的载荷：其大小如何确定?⏹所用建材的强度如何确定?⏹结构安全可靠标准是什么？荷载与结构设计方法结构设计基本计算原则第二类: 具体问题：应用这些基本原则对各种不同的构件进行具体的设计和计算，并采取相应的构造措施使所设计的构件满足要求如何设计计算？如何保证安全、经济、合理？结构设计基本计算原则1 结构上的作用2 结构的抗力3 结构的功能和极限状态4 基本设计表达式1 结构上的作用1.1 作用及作用效应1.2 作用的分类1.3 荷载分类及荷载代表值1.1 作用及作用效应（1）结构上的作用•作用是使结构产生内力和变形的所有原因。
分为两类：•第一类：直接作用（荷载）：指施加在结构上的集中荷载和分布荷载。
（如：结构自重、风压、雪自重等）•第二类：间接作用：指引起结构外加变形、约束变形或振动的其它作用（如：温度变化、基础沉降、地震作用等）1.1 作用及作用效应（2）作用效应•作用效应是指各种作用施加在结构上，使结构产生的内力和变形。
•荷载效应load effect由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。
•内力：拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩等•变形：拉伸、压缩、弯屈、挠度、扭转、转角和裂缝等1.2 作用的分类•按照随时间的变异性和出现的可能性分类：（1）永久作用：结构自重、土压力、地基变形（2）可变作用：温度变化、多遇地震（3）偶然作用：罕遇地震、爆炸、撞击•按照随空间位置的变异性分类：（1）固定作用：恒荷载、固定设备（2）可动作用：汽车、行人•按照结构的反应分类：（1）静态作用：结构自重、雪自重和楼面活荷载（2）动态作用：风荷载、地震作用、震动设备1.3 荷载分类和荷载的代表值（1）荷载分类1）永久荷载permanent load：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
结构基本计算原则
第2章结构基本计算原则2.1极限状态2.1.1 结构上的作用使结构产生内力或变形的原因称为“作用”，分直接作用和间接作用两种。
荷载就是直接作用，混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用。
间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。
例如，地震对结构物的作用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所以不能把地震作用称为“地震荷载”。
结构上的作用使结构产生的内力(如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等)、变形、裂缝等统称为作用效应或荷载效应。
荷载与荷载效应之间通常按某种关系相联系。
1）荷载的分类按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类：（1）永久荷载在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
例如，结构的自身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。
（2）可变荷载在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等，可变荷载又称活荷载。
（3）偶然荷载在结构设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。
例如，爆炸力、撞击力等。
2）荷载的标准值荷载标准值是荷载的基本代表值。
实际作用在结构上的荷载的大小具有不定性，应当按随机变量，采用数理统计的方法加以处理。
这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值称为荷载标准值。
《建筑结构荷载规范》(GBJ 50009)规定，对于结构自身重力可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定。
可变荷载通常还与时间有关，是一个随机过程，如果缺乏大量的统计资料，也可近似地按随机变量来考虑。
考虑到我国的具体情况和规范的衔接，《建筑结构荷载规范》采用的基本上是经验值。
2．1．2 结构的功能要求1）结构的安全等级建筑物的重要程度是根据其用途决定的。
例如，设计一个大型体育馆和设计一个普通仓库，因为大型体育馆一旦发生破坏引起的生命财产损失要比普通仓库大得多，所以对它们的安全度的要求应该不同，进行建筑结构设计时应按不同的安全等级进行设计。
建筑结构计算基本原则
重要性
建筑结构计算是建筑设计过程中的关键环节，它确保了建筑的安全性、经济性和可行性。通过精确的结构计算，可以优化设计方案，减少不必要的材料浪费，提高建筑的耐久性和稳定性。
挑战
随着建筑形式的多样化和复杂化，建筑结构计算面临越来越多的挑战。例如，不规则结构的分析、高性能材料的特性、复杂的地震作用等，都需要更精确和先进的计算方法和技术。
总结词
剪力墙结构的计算实例需要考虑剪力墙在不同地震烈度下的抗震性能。
详细描述
在剪力墙结构的计算实例中，需要考虑剪力墙在不同地震烈度下的抗震性能，对剪力墙进行抗震设计，评估其在地震作用下的动力响应和稳定性，以确保剪力墙在地震发生时能够保持安全。
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总结词：大跨度结构的计算实例主要涉及大跨度梁、拱、索等承重构件的承载能力和稳定性分析。
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详细描述
框架结构的计算实例通常需要考虑梁、柱等承重构件的截面尺寸、材料特性、荷载分布等因素，通过建立数学模型和运用力学原理，计算出各构件的承载能力和稳定性。
总结词
剪力墙结构的计算实例主要涉及剪力墙的承载能力和稳定性分析。
详细描述
剪力墙结构的计算实例需要考虑剪力墙的截面尺寸、材料特性、水平荷载和侧向荷载分布等因素，通过建立数学模型和运用力学原理，计算出剪力墙的承载能力和稳定性。
有限元分析方法具有较高的灵活性和通用性，适用于各种复杂结构和非常规荷载情况下的结构分析，是目前建筑结构计算中应用最广泛的方法之一。
其他计算方法包括矩阵位移法、能量法、有限差分法等数值分析方法，这些方法在特定情况下具有各自的特点和适用范围。
在实际应用中，应根据具体结构和荷载情况选择合适的计算方法，并结合多种方法进行综合分析和评估，以确保结构的安全性和稳定性。
结构设计基本原则
结构设计基本原则结构设计是一个综合性很强的学科，它涉及到建筑、桥梁、车辆、机器等各个领域中的结构设计。
结构设计的正确与否，直接关系到该结构的安全性、经济性、可靠性和使用寿命。
在结构设计中，需要遵循一些基本原则，以确保结构的可靠性和安全性。
下面，就是一些结构设计的基本原则。
1. 安全性结构设计的首要原则是保证结构的安全性。
无论是建筑、桥梁、车辆还是机器，只有在最大限度地保证结构的安全性的前提下，才能确保它们的可靠性和使用寿命。
在设计中需要考虑载荷的种类、大小和方向等因素，合理选取材料、截面和尺寸，确保结构的安全性。
2. 经济性结构设计不仅要保证结构的安全性，还需要保证经济性。
在设计中，需要考虑结构的成本和使用成本，并在这两者之间做出良好的平衡。
为了确保结构的经济性，设计者需要对不同的材料、截面和连接方式进行综合评估，并选择最经济的设计方案。
3. 简单性简单性是结构设计中的重要原则之一。
设计中，应该尽量地追求结构简单、易于施工和维护。
这样不仅可以降低成本，而且可以在构造方面更容易进行口头交流并提高生产率。
简化结构设计也有利于减少结构中的不确定性并提高结构的可靠性。
4. 优化性结构设计的优化是保证结构安全和经济的又一个关键因素。
通过综合考虑不同的因素，比如载荷、材质、截面和尺寸等，以获得最优的结构性能并降低成本。
这需要对不同的设计方案进行综合评估，并在设计和分析过程中寻求最优解。
5. 可靠性结构设计的可靠性是指结构能够在其规定寿命内维持满足设计要求的性能。
在设计中，需要通过考虑设计允许范围内的因素和预见到的不良环境因素，确保结构在使用寿命期内能够保持满足要求的性能。
结构设计的可行性是指设计的结构能够在实际的条件下建造和使用。
在设计中，需要考虑到结构的施工和操作，确保它们能够在规定的时间内、在规定的地点内、以成本效益的方式建造和使用。
还要考虑到实际生产和使用中可能发生的变化和风险，如意外损坏和灾害等，从而在结构设计中减少出现问题的可能性。
结构设计的“四项基本原则”
结构设计的“四项基本原则”一、坚固耐久原则：坚固耐久原则是指建筑或工程结构必须具备足够的强度和稳定性，能够承受设计范围内的各种荷载，以确保结构在使用寿命内不发生破坏或变形。
1.强度要求：结构要具备足够的抗弯、抗剪、抗压、抗拉等强度，以保证结构在正常使用过程中不发生断裂或倒塌。
2.稳定性要求：结构要具备足够的抗侧稳定性和整体稳定性，以防止产生不稳定现象，如侧倾、倾覆等。
3.耐久性要求：结构要能够经受住各种外界环境的侵蚀和作用，如风力、水分、温度变化等，保持正常使用寿命。
二、经济高效原则：经济高效原则是指在结构设计中，要追求经济性和高效性，即在满足功能需求和安全要求的前提下，尽可能降低工程造价和能耗。
1.减少材料使用：通过优化结构布局和材料选用，以最少的材料实现最强的结构能力，降低建设成本。
2.提高工程效率：合理组织结构施工过程，缩短工期，减少人力和物力资源的浪费，提高工程效率。
3.降低维护成本：在结构设计时考虑维护保养的方便性和成本，降低后期维护的费用。
三、安全可靠原则：安全可靠原则是指结构设计必须满足安全性的要求，确保结构在正常使用和预期荷载下不发生破坏或事故。
1.安全的结构强度：结构设计要保证在设计荷载、异常荷载和地震等不利情况下，仍然能够保持足够的抗力和稳定性。
2.可靠的结构连接：结构设计要确保连接节点的可靠性，防止出现松动、脱落等情况，保证结构的整体性。
3.合理的荷载设计：结构设计要合理考虑各种设计荷载，包括使用荷载和不可预见荷载，确保结构在工作状态下具有足够的抗荷能力。
四、美观舒适原则：美观舒适原则是指结构设计要兼顾人的感受和审美需求，追求建筑外观的美观性和室内环境的舒适性。
1.建筑外观美感：结构设计要与建筑整体风格和比例协调一致，形成美观的建筑外观。
2.室内舒适性：结构设计要合理考虑室内空间的布局和分隔，以确保室内环境的舒适性，如室内采光、通风、隔音等。
3.人性化设计：结构设计要考虑人们的使用和生活需求，提供舒适的空间和合理的区域划分。
第二章 混凝土结构的基本计算原则
第二章 混凝土结构的基本计算原则第一节 概术结构设计的基本任和是正确合理地处理结构安全可靠与经济合理这一对矛盾。
总的来说，钢筯混凝土结构构件的基本计算方法按其发展先后，有下列几种：容许应力计算方法，破损阶段计算方法，极限状态计算方法。
材料的容许应力，是由材料的极限强度（混凝土）或者流限（钢筯）除以安全系数K 而得到的。
该法的主要优点是可沿用弹性匀质材料的《材料力学》概念计算，计算比较方便。
缺点是安全系数的确定比较主观。
这种方法的计算准则是：结构的最大内力不应大于结构的承载能力，其设计表达式为 K M M P /其中P M 是截面所能承受的破损内力。
K 是安全系数。
定值观点下的安全系数是人们对许多未知的无法了解和控制的因素的估计，以及对安全度的期望而经验地加以确定的。
它并不能从定量上度量结构的可靠程度，其要本原因在于它不能作为度理设计变量变异性的尺度。
第二节 几个基本概念结构上的作用可分为直接作用和间接作用。
按时间变异的特点，可以分为 永久作用，可变作用，偶然作用。
结构抗力的广义概念是指结构构件承受作的效应的各种能力。
对结构构件的变菜效应，相应地有结构的刚度，刚度也是一种广义的抗力。
第三节 概率极限状态设计方法安全，适用，耐久 总 为结构的可靠性。
结构的极限状态及分类：（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，或达到不适于继续承载的变用。
当结构或构件出现下列状态之一时，即可认为超过了承载能力极限状态：1 整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡。
2因其材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度塑性变形而不适于继椟 承载。
3结构转变为机动体系。
4结构或构件丧失稳定性。
（2）正常使用极限状态 这种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1影响正常使用和外观变形。
2影响正常使用或耐久性能的局部受到损坏3造成不舒或对设备发生影响过大的振动。
其实可以理解为结构或结构构件使用功能的破坏或受损害 ，或结构质量的恶化。
网络系统结构计的基本原则(二)
网络系统结构计的基本原则(二)(总分：34.00，做题时间：90分钟)一、(总题数：34，分数：34.00)1.解决“最后一公里”问题的是______。
（分数：1.00）A.接入层√B.汇聚层C.核心层D.物理层解析：[解析] 对于Internet来说，任何一个家庭、机关、企业的计算机都必须首先连接到本地区的主干网中，才能通过地区主干网、国家级主干网与Internet连接。
而可以形象地将家庭、机关、企业的计算机接入地区主干网的问题称为信息高速公路中的“最后一公里”问题。
而接入层解决的就是“最后一公里”问题。
它是通过各种接入技术，连接最终用户，为它所覆盖范围内的用户提供访问Internet以及其他的信息服务。
2.下列关于宽带城域网汇聚层基本功能的描述中，错误的是______。
（分数：1.00）A.汇接接入层的用户流量，进行数据转发和交换B.根据接入层的用户流量，进行流量均衡、安全控制等处理C.提供用户访问Internet所需要的路由服务√D.根据处理结果把用户流量转发到核心交换层解析：[解析] 汇聚层的基本功能是：(1) 汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换；(2) 根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QoS优先级管理，以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理；(3) 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。
用户访问Internel所需要的路由服务是由核心交换层提供的。
3.下列不属于无线接入技术的是______。
（分数：1.00）A.APON √B.Ad hocC.WiMAXD.WiFi解析：[解析] APON是ATM PON的简称。
ATM是一种基于信元的传输协议，不属于无线接入技术。
4.以下关于10 Gbit/s Optical Ethernet技术优势的描述中，错误的是______。
（分数：1.00）A.组建同样规模的宽带城域网，Optical Etheinel的造价是SONET的1/5，是ATM的1/10B.IEEE已经对速率从10 Mbit/s、100Mbit/s、1 Gbit/s到10 Gbit/s，以及100 Gbit/s的Ethernet技术标准化了√C.Ethernet技术能够覆盖从宽带城域网的核心层、汇聚层到接入层的各种需求D.如果一个宽带城域网的各个层次能够使用同一种技术，那么这种网络在设计、组建、运行、管理和人员培训都很方便、有效解析：[解析] 10 Gbit/s Optical Ethernet技术优势体现在以下几个方面：(1) 以太网与DWDM技术都十分成熟，并且已经广泛应用；(2) IEEE已经对速率从10 Mbit/s、100Mbit/s、1 Gbit/s到10 Gbit/s的以太网技术标准化了，100 Gbit/s 的以太网技术标准正在研究之中。
建筑结构的基本计算原则
结构功能函数与极限状态方程
Z RS
0，结构或者构件处于预 定功能的极限状态 0，结构或者构件处于可 靠状态 0，结构或者构件一般处 于失效状态
极限状态方程 Z0 也即： RS 0
接下去要解决的是R和S 是怎么计算出来的就可以了
正态分布的概率密度函数及数理统计特征
自习，不懂的看概率论与数理统计
第三章
建筑结构的基本计算原则
第一节 结构的功能要求与极限状态
一、功能要求 1.安全性。分三级
2.适用性。
3.耐久性。
4.整体稳定性。
前提条件：在规定的条件下。即正常的设计，施 工和使用维护的条件下。
二、极限状态
1.什么是结构的极限状态
整个结构或其某一部分超过某一特定状态就不能满足设计 规定的某一功能要求，则此特定状态成为该功能的极限状 态
f cu,k cu 1.645 cu cu (1 1.645 )
为混凝土强度变异系数 概率设计的思想体现在S和R的计算取值上。 cu立方体混凝土强度的平 均值 S为作用引起的效应组合 cu立方体混凝土强度的标 准差 R为结构或者构件的抗力 两者计算取值上据考虑在95%保证率的结构可靠性。
要求掌握的是弄清楚什么可靠度指标是怎么
一回事，有什么作用 结构可靠度，失效概率与结构可靠度的含义 正态分布其实反映了材料的什么性质
极限状态的设计表达式
RS 0 即： SR 尽管采用了概率设计的 思想，但是还是有必要 在S 前面加系数(结构重要性系数 )，即
0S R
自习！
2. 结构的极限状态分两类
a.承载力极限状态：机构体系的失稳， 失效，甚至破坏 b.正常使用极限状态 a.对持久状况，应该按正常使用极限状态设计
浅谈结构设计的基本原则(一)
浅谈结构设计的基本原则(一)摘要]结构设计的目的、结构设计的四项基本原则。
关键字]刚柔相济、多道防线、抓大放小、打通关节、建筑结构。
结构的设计的目的是使建筑物安全和能够适应使用的要求。
结构设计还要遵循结构设计的主要要求是结构安全可靠（节省资金也是一项），所以，我们在结构设计中要保证这样要求和遵循这个原则。
我们现在学习的结构有：钢筋混凝土结构、砌体结构、刚结构、道路和桥梁结构，我们毕业后将要从事的也是结构的设计，我们不能不去考虑一下有关结构设计的要求及其基本的原则，结构设计的好坏直接影响建筑物的使用和建筑业的发展，同时，还会影响到使用者的安全。
基于这样的要求，下面来总结一下结构设计的基本原则。
结构设计的四项基本原则：1、刚柔相济合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。
结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢？这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。
最后，专家们达成难以准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的追求。
2、多道防线安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。
这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。
多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。
也许我们会自信计算的正确性，但更要牢记绝对安全的防备构件是存在的，还是应该多多考虑：当第一道防线跨了，第二道防线能顶住吗？或者能顶住多少？还有没有第三、第四道防线？3、抓大放小“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。
有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢？为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢？这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。
2建筑结构计算基本原则-文档资料
2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 3.5
0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
0.5 0.6 0.6 0.5 0.6 0.6 0.5
0.4 0.5 0.5 0.3 0.5 0.5 0.3
（1）礼堂、剧场、影院、有固定座位的 看台 （2）公共洗衣房
（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
（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）
2.0 4.0
2.0 2.5
0.7 0.7
0.7 0.7
0.6 0.7
0.5 0.6
0.5 0.7
0.4 0.5
10
11
2.0 2.5 3.5
0.7 0.7 0.7
0.5 0.6 0.5
0.4 0.5 0.3
12
2.5 3.5
0.7
0.6
0.5
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。
0.9
0.9
0.9
0.9
0.8
0.8
8
4.0 35.0 2.5 20.0
0.7 0.7 0.7 0.7
0.7 0.7 0.7 0.7
0.6 0.6 0.6 0.6
第一章 建筑结构计算基本原则 1.1 荷载分类及荷载代表值
（1）可变荷载标准值
9
厨房（1）一般的 （2）餐厅 浴室、厕所、盥洗室： （1）第1项中的民用建筑 （2）其他民用建筑 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 阳台： （1）一般情况 （2）当人群有可能密集时
建筑结构计算基本原则
建筑结构计算基本原则建筑结构计算是建筑设计中的重要环节，它涉及到建筑物的稳定性、安全性和可靠性等方面。
为了确保建筑物的结构能够经受住各种外力作用，并保持稳定和安全，建筑结构计算需要遵循一些基本原则。
一、受力分析原则在进行建筑结构计算时，首先需要进行受力分析。
受力分析是指对建筑物受力情况进行研究和分析，确定各个结构构件所承受的力的大小、方向和作用点等。
只有通过准确的受力分析，才能为后续的结构计算提供准确的依据。
二、结构选型原则建筑结构的选型是指在受力分析的基础上，选择合适的结构形式和结构材料，以满足建筑物的使用要求和经济性要求。
在进行结构选型时，需要考虑建筑物的自重、荷载情况、建筑物所处的地理环境等因素，选择适合的结构形式，如框架结构、桁架结构、拱结构等，并选用合适的结构材料，如混凝土、钢材、木材等。
三、静力平衡原则静力平衡是指在建筑物受到各种外力作用时，结构内部各个构件之间的力达到平衡状态。
在进行建筑结构计算时，需要通过静力平衡原理，来确定结构内部各个构件之间的力的平衡关系，并满足结构的稳定性和安全性要求。
四、极限状态设计原则在建筑结构计算中，需要考虑建筑物在极限状态下的荷载作用，即考虑结构在设计寿命内所能承受的最大荷载。
根据国家相关标准和规范的要求，进行荷载组合和调整，确保建筑物在极限荷载作用下的结构稳定和安全性。
五、安全系数原则为了确保建筑物在使用寿命内能够保持结构的稳定和安全性，建筑结构计算中需要引入安全系数。
安全系数是指在设计过程中对设计荷载进行调整的一个比值，它考虑了结构荷载的不确定性和结构材料的强度参数的分散性，以保证结构的安全性。
六、符合规范原则建筑结构计算需要符合国家相关标准和规范的要求。
国家相关标准和规范对建筑结构的设计、计算、荷载标准等方面都有详细的规定，建筑师和结构工程师在进行结构计算时，必须遵守这些规范要求，确保建筑物的结构计算能够满足相关标准和规范的要求。
总结：建筑结构计算是保证建筑物稳定和安全的基本环节。
结构设计的四项基本原则
结构设计的四项基本原则结构设计在建筑、工程等领域中起着决定性的作用。
一个良好的结构设计能够保证建筑物或工程的安全性、稳定性和可持续性。
在进行结构设计时，需要遵循一些基本原则，以确保设计的有效性和可行性。
本文将介绍结构设计的四项基本原则，分别是：强度原则、刚度原则、稳定性原则和经济性原则。
一、强度原则强度是一个结构在承受外力作用下不发生破坏或失效的能力。
在结构设计中，强度原则是设计师首先需要考虑的因素之一。
强度原则要求结构设计能够满足外力的要求，承受各种负荷和荷载，如自重、风荷载、地震荷载等。
设计师需要根据预计的使用条件和荷载来计算结构的强度，并采取合适的结构形式和材料来确保结构的强度满足设计要求。
二、刚度原则刚度是一个结构在受到外力作用后变形的能力。
刚度原则要求结构设计能够满足预期的使用条件下的变形要求。
结构的变形不应超出容许范围，否则会影响建筑物或工程的正常使用和安全性。
设计师需要在进行结构设计时考虑结构的刚度，并采取合适的结构形式和材料来控制结构的变形，使其在允许范围内变形。
三、稳定性原则稳定性是指一个结构在受到外力作用下不会失去平衡或崩塌的能力。
稳定性原则要求结构设计能够满足在受到各种外载作用下保持平衡和稳定的要求。
设计师需要考虑结构的整体平衡和各个构件之间的相互作用，采取合适的结构形式和材料来确保结构的稳定性。
四、经济性原则经济性是指在满足结构强度、刚度和稳定性要求的前提下，尽量降低结构成本的能力。
经济性原则要求结构设计在保证结构安全和性能的前提下，尽可能减少结构造价。
设计师需要在进行结构设计时合理选择结构形式、材料和施工工艺，以最优的方案来实现结构设计的经济性。
结构设计的四项基本原则是建筑和工程领域中进行结构设计时必须遵循的准则。
强度原则保证了结构的安全性，刚度原则保证了结构的稳定性，稳定性原则保证了结构的稳定性，经济性原则保证了结构的经济性。
设计师在进行结构设计时，需要综合考虑这四个原则，并灵活应用于实际设计中，以达到一个优秀的结构设计。
钢筋混凝土结构的基本计算原则
钢筋混凝土结构的基本计算原则1.强度原则：结构的承载力应满足使用条件下的受力要求。
包括强度设计、稳定性设计和耐久性设计。
在强度设计中，应根据结构受力状态和荷载作用，确定结构的强度和刚度。
在稳定性设计中，应考虑结构的整体稳定和局部稳定。
在耐久性设计中，应选择合适的材料和防护措施，确保结构在使用寿命内具有良好的耐久性。
2.极限状态设计原则：结构应满足规定的极限状态要求，包括强度极限状态、使用极限状态和耐久性极限状态。
强度极限状态指结构在荷载作用下不可逆转的塑性变形或破坏；使用极限状态指结构在荷载作用下的可逆变形和缺陷影响；耐久性极限状态指结构在使用寿命内不会出现失效。
3.材料的合理选择原则：根据结构设计的要求和使用条件，选择合适的材料，并严格控制其质量。
一般情况下，钢筋混凝土结构使用B级混凝土和HRB335或HRB400级钢筋。
4.结构的合理布置原则：在设计过程中，应根据结构的受力特点和空间布置要求，合理安排结构的布置。
结构的布置应使结构各部分受力均匀，并提供足够的空间和通道。
此外，还应考虑结构的施工性和维修性。
5.荷载和荷载组合的合理确定原则：在设计过程中，应根据结构的使用条件和设计要求，合理确定荷载的大小和组合。
荷载包括活荷载、永久荷载、地震荷载等。
荷载组合应考虑不同荷载之间的相互作用和最不利组合的情况。
6.结构抗震设计的原则：钢筋混凝土结构应具有足够的抗震能力，以确保在地震作用下结构的安全性。
抗震设计应根据结构的受力特点和使用条件，选择合适的抗震措施，并满足规定的抗震设防要求。
7.结构的整体性原则：在设计过程中，应将结构看作一个整体，考虑结构各部分之间的相互作用和影响。
结构的整体性设计有助于提高结构的稳定性和承载能力。
8.施工和使用阶段的特殊要求原则：在设计过程中，应考虑结构在施工阶段和使用阶段的特殊要求。
施工阶段的特殊要求包括施工阶段的施工荷载和支撑条件等。
使用阶段的特殊要求包括结构的使用寿命和维修要求等。
第二章 结构设计基本原则
第二章
结构设计基本原则
3）耐久性 建筑结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性 能，不致因混凝土的劣化、腐蚀或钢筋的锈蚀等影响 结构正常使用到规定的设计使用年限。
安全性、适用性和耐久性可概括为结构的可靠性。
即结构在规定的设计使用年限内，在正常设计、正常 施工、正常使用和正常维护条件下，完成预定功能的 能力。结构的可靠性可用概率来度量，即结构完成预 定功能的概率，称为结构的可靠度。
19
第二章
结构设计基本原则
第三节 极限状态设计法
一、结构极限状态的定义和分类
1.定义
结构能完成预定功能的可靠状态与其不能完成预
定功能的失效状态的界限，称为极限状态。或者说，
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满
足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功 能的极限状态。
20
第二章
结构设计基本原则
用于结构使用时的正常情况。 2. 短暂设计状况 指在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用 年限相比持续期很短的设计状况。短暂设计状况适用于结构出 现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等。
23
第二章
结构设计基本原则
3. 偶然设计状况
指在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的设计 状况。偶然设计状况适用于结构出现的异常情况，包括结构遭 受火灾、爆炸、撞击时的情况等。 4. 地震设计状况 指结构遭受地震时的设计状况。地震设计状况适用于结构 遭受地震时的情况，在抗震设防地区必须考虑地震设计状况。
12
第二章
结构设计基本原则
二、结构的可靠概率和失效概率 结构完成预定功能的工作状态用结构的功能函数 Z 来描述，即 Z = R －S 当Z＞0时，即结构抗力R大于作用效应S时，则结构 能完成预定的功能，处于可靠状态； 当Z＜0时，即结构抗力R小于作用效应S时，结构不 能完成预定的功能，处于失效状态； 当 Z=0 时，即结构抗力 R 等于作用效应 S 时，则结构 处于极限状态。 因此，结构可靠工作的基本条件为： Z ≥0 或R≥Ｓ 13
第2章 结构基本计算原则
i 2
n i 2
n
ci
SQik S
qi Qik
频遇组合： S SGk f 1SQ1k
S
S
准永久组合：S S Gk
书P13 例2.1
i 1
n
qi
SQik S
南航土木工程系
1、 承载能力极限状态 是判别结构是否满足安全性要求的标准，指结 构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续 加载的变形。当结构或结构构件出现下列状态 之一时，应认为超过了承载能力极限状态： 1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； 2）结构构件或连接因为超过材料强度而破坏 （包括疲劳破坏），或因为过度塑性变形而不 适于继续承载； 3）结构转变为机动体系； 4）结构或结构构件丧失稳定（如压屈）。
南航土木工程系
第2章 结构基本计算原则
8
第2章 结构基本计算原则 三、结构的功能要求 1、结构的安全等级 根据建筑结构破坏时可能产生的后果的严重程 度，分为三个安全等级。
南航土木工程系
第2章 结构基本计算原则
9
2、结构的设计使用年限 类 别
1
设计使用 年限（年）
5示例 临时性结构 Nhomakorabea2
3
25
50
易于替换的结构构件
南航土木工程系
第2章 结构基本计算原则
11
第2章 结构基本计算原则 四、结构功能的极限状态 定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状 态，就不能满足设计规范所要求的某一项功 能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。
《建筑结构可靠度设计统一标准》规定 承载能力极限状态 正常使用极限状态
混凝土结构基本计算原则
钢筋强度标准值 —— 具有不小于95%保证率的强度值 混凝土的强度标准值 —— 具有95%保证率的强度值
第2章 混凝土结构基本计算原则 2.3 结构抗力R （2）材料强度设计值
材料强度设计值: 材料强度标准值除以材料分项系数。
材料分项系数: 考虑材料的离散性和施工中不可避免的偏差带来的不利 影响
结构处于可靠状态 结构处于失效状态
当 Z 0 时, 结构处于极限状态
结构所出的状态
结构功能函数一般表达式如下, 式中xi为影响作用效应S和结构抗力R的
基本变量, 如荷载、材料性能、几何参数等。
Zg (X 1 ,X 2, ,X n)
——
Z g (X 1 ,X 2 , ,X n ) 0 ——
功能函数 极限状态方程
反映。
表 建筑结构的安全等级
安全等级 一级 二级 三级
破坏后果 很严重
严重 不严重
建筑物类型 重要的工业和民用建筑 一般的工业和民用建筑
次要的建筑物
设计使用年限 100年及以上
50年 5年及以下
“设计使用年限”: 设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即 可按其预定目的使用的时期。
第2章 混凝土结构基本计算原则
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 大且持续时间很短的作用，如地震、爆炸、撞击等。 注意设计基准期不同于结构使用年限。
第2章 混凝土结构基本计算原则 2.2 结构上的作用与作用效应S
设计基准期是指为确定可变作用及与时间有关的材料性能 等取值而选用的时间参数。《统一标准》规定设计基准期为50 年。
荷载效应与荷载的关系可用荷载值与荷载效应系数来表 达, 即按力学的分析方法计算得到。
钢筋混凝土结构设计计算基本原则
二、 结构的极限状态的分类
正常使用极限状态时关于适用性和耐久性功能要求的， 当结构或构件达到正常使用极限状态时，虽然会影响结 构的使用形、耐久性或使人们的心理感觉无法承受，但 一般不会造成生命财产的重大损失，所以正常使用极限 状态设计的可靠度水平允许比承载能力极限状态的可靠 度适当降低。
二、 结构的极限状态的分类
（一）承载能力极限状态
承载能力极限状态时关于安全性功能要求的，所以满 足承载能力极限状态的要求，是结构设计的首要任务，因 为这关系到结构能否安全的问题，一旦失效，后果严重， 所以应具有较高的可靠度水平。
规范规定，所有结构构件均应进行承载力计算，必要 时尚应进行结构的抗倾、抗滑、抗浮验算；对需要抗震设 防的结构，尚应进行结构的抗震承载力计算。
❖在实际设计中求可靠指标β，需已知影响结构可靠度
的随机变量R和S的统计参数（ μ，σ）。
❖对于十分重要的结构，如原子能反应堆的安全壳等采
用这种方法。
❖对于一般构件，如果也采用这种复杂的统计参数分析，
即不现实，设计人员也不习惯，故还需给出实用设计表 达式。
❖实用设计表达式即把可靠指标β用五个分项系数来反
可变荷载准永久值实际上是考虑荷载效应的长期组 合而对可变荷载标准的一种折减。
三．可变荷载组合值Qc
❖当结构构件承受两种以上的可变荷载时，考虑到各
种可变荷载不可能同时以其最大值（标准值）出现， 除一个主要可变荷载外，其余可变荷载应在其标准值 上乘以小于1的组合系数对可变荷载标准值进行折减， 得到荷载的组合值。
水工建筑物结构安全级别
水工建筑物级别 1
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课题：第一章建筑结构计算基本原则
课型：理论课
教学目的与要求：
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。
教学重点、难点：1、荷载分类；荷载代表值；
2、结构的功能；结构功能的极限状态；
3、结构上的作用、作用效应和结构抗力。
采用教具、挂图：
复习、提问：
1、建筑结构的概念及分类
2、作用的概念
课堂小结：
1. 荷载分类、荷载代表值的概念及种类；
2. 永久荷载、可变荷载的代表值；
3. 作用效应、结构抗力的概念；
4. 结构的功能及其极限状态的含义。
作业：1、预习：思考题1.4、1.5；
2、思考题：1.1 、1.2
课后分析：
授课过程
[新课导入]
绪论中已述及，结构上的作用可分为直接作用和间接作用。
其中直接作用即习惯上所说的荷载，它是指施加在结构上的集中力或分布力系。
本节要向大家介绍荷载的类型、结构的功能及其极限状态的含义。
[新课内容]
第一章建筑结构计算基本原则
§1.1 荷载分类及荷载代表值
绪论中已述及，结构上的作用可分为直接作用和间接作用。
其中直接作用即习惯上所说的荷载，它是指施加在结构上的集中力或分布力系。
一、荷载分类
按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类：
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。
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。
二、荷载代表值
1.荷载代表值
定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况，应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（以下简称《荷载规范》）规定，对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
2.荷载标准值
定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。
设计基准期——为确定可变荷载代表值而选定的时间参数，一般取为50年。
（1）永久荷载标准值
永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修，固定设备的重量。
一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。
对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。
[例] 取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25 kN/m3，则截面尺寸为300×500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的自重标准值为0.3×0.5×25=3.75kN/m。
（2）可变荷载标准值
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按表1.1.1采用。
1）可变荷载准永久值
定义：在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值（总的持续时间不低于25年），称为可变荷载准永久值。
它对结构的影响类似于永久荷载。
如住宅楼面活荷载，人群荷载的流
动性较大，而家具荷载的流动性则相对较小。
可变荷载准永久值可表示为ψqＱk ，其中Ｑk为可变荷载标准值，ψq为可变荷载准永久值系数。
ψq值见表1.1.1。
例如住宅的楼面活荷载标准值为2kN/m2，准永久值系数ψq=0.4，则活荷载准永久值为2×0.4=0.8 kN/m2。
2）可变荷载组合值
定义：两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。
可变荷载组合值可表示为ψcＱk 。
其中ψc 为可变荷载组合值系数，其值按表1.1.1查取。
3）可变荷载频遇值
定义：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值（总的持续时间不低于50年），称为可变荷载频遇值。
可变荷载频遇值可表示为ψfＱk。
其中ψf为可变荷载频遇值系数，其值按表1.1.1查取。
§1.2 建筑结构极限状态设计法
一、极限状态
1.结构的功能要求
（1）结构的安全等级
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。
根据破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。
（2）结构的设计使用年限
定义：房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的持久年限。
结构的设计使用年限应按下表采用。
（3）结构的功能要求
建筑结构在规定的设计使用年限内应满足安全性、适用性和耐久性三项功能要求。
安全性——结构在正常施工和正常使用的条件下，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件（如强烈地震、爆炸、车辆撞击等）发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。
适用性——结构在正常使用时具有良好的工作性能。
例如，不会出现影响正常使用的过
大变形或振动；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。
耐久性——结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能，即在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。
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。
（4）结构的可靠性和可靠度的概念
结构可靠性——结构的安全性、适用性和耐久性的总称。
结构可靠度——结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。
规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反原来规定的使用情况。
预定功能指结构的安全性、适用性和耐久性。
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。
注意1：结构可靠度与结构使用年限长短有关。
《统一标准》以结构的设计使用年限为计算结构可靠度的时间基准。
注意2：结构的设计使用年限虽与结构使用寿命有联系，但不等同。
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。
二、结构功能的极限状态
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。
结构极限状态分为以下两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
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）
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。
3.结构的功能函数
（1）作用效应和结构抗力的概念
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。
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。
（2）结构的功能函数
=
=)
,
(
Z-
g
R
R
S
S。