建筑结构设计方法与设计指标

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1.安全性 安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下,能承受
可能出现的各种作用,在偶然事件发生时和发生后,结构仍 能保持必需的整体稳定性,即结构仅产生局部损坏而不发生 倒塌。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
2.适用性 适用性是指结构在正常使用条件下,具有良好的工作性
能。例如不发生影响使用的过大变形、振幅和裂缝等。
【解】(1)均布荷载标准值GK和QK作用下的跨中弯矩标准
值: 永久荷载作用下
M GK
1 8
GKl02
1 8
12 62
54kN m
可变荷载作用下
M QK
1 8
QKl0
2
1 5 62 8
22.5kN m
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
(2)承载力极限状态设计时的跨中弯矩设计值:
安全等级为二级,取 0 1.0
按可变荷载效应控制的组合计算:
查表,取 G 1.2, Q 1.4
M 0 GM Gk Q1M Q1k 1.0 1.2 54 1.4 22.5 96.3kN m
按可变荷载效应控制的组合计算:
查表,取 G 1.35 Q 1.4 c 0.7
n
S G SGK S Q1 Q1K Qi Ci SQiK i2
(2)由永久荷载效应控制的组合:
n
S G SGK Qi Ci SQiK i 1
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
式中 G ——永久荷载的分项系数; Q1 、 Qi ——第一个和第i个可变荷载分项系数;
三种荷载的转化!!
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
例如,某矩形钢筋混凝土梁,b×h = 250mm×500mm,计
算跨度 l0 = 7m。查表2-1取钢筋混凝土自重 25kN / m3,试
计算梁的自重荷载W及沿计算长度的均布线荷载q。
解:1)梁的自重荷载W:
W l0 b h 25 7 0.25 0.5 21.875kN / m3
《建筑结构基础与识图》
(3)荷载的准永久组合:
式中
n
S SGK qiSQiK i 1
(3-9)
f1 ——在频遇组合中起控制作用的一个可变荷载的频遇
值系数;
qi ——第i个可变荷载的准永久值系数。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
【例3-1】 某钢筋混凝土办公楼矩形截面简支梁,计算跨度 l0=6m,梁上的永久荷载(包含自重)标准值GK=12kN/m, 可变荷载标准值QK=5kN/m,安全等级为二级,分别按承载 力极限状态和正常使用极限状态设计时的各项组合计算梁跨 中弯矩设计值。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
体荷载是指分布在物体的体积内的荷载,单位是N/mm3 或kN/m3,常用γ表示。
面荷载是指分布在物体表面的荷载,单位是N/mm2或 kN/m2,常用p表示。
线荷载是指将面荷载、体荷载简化成连续分布在一段长 度上的荷载,单位是N/mm或kN/m,常用q表示。
SGK ——按永久荷载标准值计算的荷载效应值
SQ1K 、SQiK ——起控制作用的第一个可变荷载荷载标准值 Q1K 和第i个可变荷载标准值QiK计算的荷载效应;
ci ——第i个可变荷载的组合值系数。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》 第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
《荷载规范》规定,可变荷载准永久值应取可变荷载标 准值Qk乘以荷载准永久值系数Ψq,即Ψq Qk,Ψq取值参见表 2-2。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
四、荷载效应
作用效应(S)是指各种作用在结构上的内力(弯矩、 剪力、轴力、扭矩等)和变形(绕度、扭转、弯曲、拉伸、 压缩、裂缝等)。当作用为荷载时,引起的效应称为荷载效 应。
2.荷载效应组合设计值 对正常使用状态的荷载效应组合时,应根据不同设计目
的,分别按荷载效应的标准组合、频遇组合和准永久组合进 行设计。
(1)荷载的标准组合:
n
S SGK SQ1k ci SQik i2
(2)荷载的频遇组合:
n
S SGK S f 1 Q1k qi SQiK i 1
第三章 结构设计方法与设计指标
M 0 GM Gk Q cM Qk 1.0 1.35 54 1.4 0.7 22.5 94.95kN m
第三章 结构设计方法与设计指标
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4.可变荷载准永久值Ψq Qk 可变荷载准永久值是指可变荷载在设计基准期内,其超
越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。可变荷载准永久 值是针对在结构上经常作用的可变荷载,即在规定的期限内, 该部分可变荷载具有较长的总持续时间,对结构的影响类似 于永久荷载。
按出现的方式不用,可将结构上的作用分为直接作用和 间接作用。
第三章 结构设计方法与设计指标
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1.直接作用 直接作用是指直接以力的不同集结形式(集中力或均匀
分布力)施加在结构上的作用,通常也称为结构的荷载。例 如结构的自重、楼面人群及物品重量、土压力、风压力、雪 压力、积灰、积水等。 2.间接作用
作,我们称之为该功能处于可靠状态;反之,称之为该功能 处于失效状态。这种“可靠”与“失效”之间必然存在某一 特定的界限状态,此特定状态称为该功能的极限状态。
结构的 极限状态
承载能力 极限状态
正常使用 极限状态
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
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
对永久荷载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
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
三、荷载的代表值
1.荷载标准值 荷载标准值是指结构在正常使用情况下,在其设计基准
期(50年)内可能出现的最大荷载值。 永久荷载标准值(Gk),对结构自重,可按结构构件的设
计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。对常用材料和构件 可参《荷载规范》附录A 采用。表2-1列出部分常用材料和构 件自重。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
可变荷载标准值(Qk)是根据观测资料和实验数据,并 考虑工程实践经验而确定,可由《荷载规范》各章中的规定 确定。表2-2列出部分民用建筑楼面均布活荷载标准值。
间接作用是指能够引起结构外加变形、约束变形或振动 的各种原因。间接作用并不是直接以力的形式施加在结构上, 例如地基的不均匀沉降、温度变化、材料的收缩和膨胀变形 等。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
二、荷载的分类 (一)按其随时间的变异性可分为: 1.永久荷载
永久荷载是指结构在设计使用期间,其值不随时间变化, 或其变化幅度与平均值相比可以忽略不计的荷载。例如结构 自重、土压力、预应力等,永久荷载也称为恒荷载。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
(二)按荷载的作用范围分: 1.集中荷载
集中荷载是指荷载的作用面积与结构的尺寸相比很小, 可将其简化为作用于一点的荷载,单位是kN或N。例如梁传 给柱子的力、次梁传给主梁的力都可看作集中荷载。 2.分布荷载
分布荷载是指荷载连续地分布在整个结构或结构某一部 分上。其中分布荷载又包括体荷载、面荷载、线荷载。
3.耐久性 耐久性是指结构在正常维护条件下,具有足够的耐久性,
能够使用到预定的设计使用年限。例如钢筋不发生严重锈蚀、 混凝土不发生严重风化和腐蚀等。 安全性、适用性和耐久性统称为结构的可靠性。(可靠度、 设计基准期)
第三章 结构设计方法与设计指标
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二、结构的极限状态 结构能够满足设计规定的某一功能要求且能够良好的工
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3.可变荷载频遇值Ψf Qk 可变荷载频遇值是指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。 可变荷载频遇值是针对结构上偶尔出现的较大荷载,具有较 短的总持续时间或较少的发生次数的特性。
《荷载规范》规定,可变荷载频遇值应取可变荷载标准 值Qk乘以荷载频遇值系数Ψf(Ψf≤1),即Ψf Qk,Ψf取值参 见表2-2。
一般情况下,荷载效应(S)与荷载(Q)的关系式如下
S= CQ
(3-1)
式中 C——荷载效应系数,由力学分析确定;
Q——某荷载代表值; S——与荷载Q相应的荷载效应。
第三章 结构设计方法与设计指标
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§3–2 建筑结构的设计方法
一、结构的功能要求 建筑结构的功能要求包括:安全性、适用性和耐久性。
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《建筑结构基础与识图》
2.结构构件的重要性系数 0
我国《建筑结构可靠度设计统一标准》将建筑结构划分 为三个安全等级,设计时应根据具体情况,按表3-4的规定 ห้องสมุดไป่ตู้用适当的安全等级。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
3.荷载效应组合设计值 S
对于基本组合,荷载效应组合的设计值S应从下列组合 中取最不利值确定: (1)由可变荷载效应控制的组合:
R>S R<S R=S
结构处于可靠状态 结构处于失效状态 结构处于极限状态
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
(二)承载力极限状态实用设计表达式 1.设计表达式
承载能力极限状态设计时应采用下列表达式:
0S R
式中 0 ——结构件的重要性系数;
S ——承载能力极限状态的荷载效应组合设计值; R ——结构构件的抗力设计值。
2)沿计算长度梁自重的均布线荷载q:
q W / l0 21.875 7 3.125kN / m2

q bh 25 0.25 0.5 3.125kN / m2
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
三、荷载的代表值
建筑结构设计时,根据不同极限状态的设计要求所采 用的荷载量值称为荷载代表值。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
2.可变荷载组合值Ψc Qk 当结构上同时作用两种或两种以上可变荷载时,可变荷
载同时达到其标准值的可能性较小,因此要考虑其组合值。 除其中产生最大效应的荷载(主导荷载)仍取其标准值外, 其他伴随的可变荷载均采用小于其标准值的组合值为代表值。 这种经调整后的可变荷载代表值,称为可变荷载组合值。 《荷载规范》规定,可变荷载组合值用可变荷载的组合系数 Ψc(Ψc≤1)与相应的可变荷载标准值Qk的乘积来确定,即 Ψc Qk,Ψc取值参见表2-2。
(三)正常使用极限状态实用设计表达式
1.设计表达式 正常使用极限状态按下列设计表达式进行设计:
S C
(3-6)
式中
S ——正常使用极限状态的荷载效应组合值;
C ——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限制
(如变形、裂缝、应力等限值),按有关规定采用。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
第三章 结构设计方法与设计指标
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2.可变荷载 可变荷载是指结构在设计使用期间,其值随时间变化,
且其变化幅度与平均值相比不可忽略的荷载。例如楼面活荷 载、积灰荷载、屋面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等, 可变荷载也称为活荷载。 3.偶然荷载
偶然荷载是指结构在设计使用期间可能出现,但不一定 出现,而一旦出现,其持续时间很短但量值很大的荷载。例 如地震力、爆炸力、撞击力等。
《建筑结构基础与识图》
• 第2章 结构设计方法与设计指标
§2.1 建筑结构荷载 §2.2 建筑结构的设计方法 §2.3 建筑结构材料的设计指标 §2.4 建筑结构抗震设防简介
《建筑结构基础与识图》
§2–1 建筑结构荷载
一、结构上的作用 建筑结构在施工和使用期间,要承受其自身和外加的各
种作用,这些作用在结构中产生不同的效应(内力和变形)。 这些能使结构产生效应(结构或构件的内力、应力、位移、 应变裂缝等)的各种原因通称为结构上的作用。
安全性 实用性 耐久性
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
三、极限状态的设计表达式
(一)极限状态方程
结构和结构构件的工作状态可以用作用效应S和结构抗
力R的关系式来描述:
Z g(R, S) R S
(3-2)
式中 Z——结构极限状态功能函数;
R——结构抗力;
S——荷载效应.
Z>0 Z<0 Z=0
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