建筑结构的设计方案标准和设计方案手册
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地震 爆炸 撞击
二、作用和作用效应
固定作用： 自重
按随空间位置的变异分类
自由作用： 人群荷载 吊车荷载
按结构的反应特点分类
静态作用：
自重 楼面人群荷载 屋面雪荷载
动态作用：
地震 吊车荷载 振动设备
二、作用和作用效应
作用效应：由作用引起的结构或结构构件的反应，例如 内力、变形和裂缝等。（随机性） 荷载效应：荷载引起的结构的内力和变形。（随机性）
（三） 按可靠指标的设计准则
1、可靠指标 ：失效概率衡量可靠度计算很
复杂，故引入可靠指标，具体度量结构的可
靠性。
Z Z
R S
2 R
2 S
Pf Pf
β与Pf关系
β 2.7
3.2
3.7
4.2
Pf 3.5×10-3
6.9×10-4
1.1×10-4
1.3×10-5
（三） 按可靠指标的设计准则
2、按可靠指标的设计准则
定义：建筑结构设计时，根据建筑物的安
全等级，按规定的可靠指标进行设计的
设计准则，称为按可靠指标的设计准则
。
建筑结构的安全等级
安全等级
破坏后果 建筑类型
一级
很严重 重要的房屋
二级
严重 一般的房屋
三级
不严重 次要的房屋
（三） 按可靠指标的设计准则
2、按可靠指标的设计准则
延性破坏
结构设计共性问题
◆荷载大小确定 ◆结构的功能要求 ◆结构抗力确定 ◆制定标准
第一节 设计基准期和设计使用年限
一. 设计基准期
➢设计基准期 ——进行结构可靠性分析时，所采用的荷载 的统计参数、与时间有关的材料性能取值，都需要选定一 个时间参数，称之为设计基准期。
一般桥梁结构的设计基准期为100年 建筑结构的设计基准期为50年
第三章 混凝土结构基本设计原则
◆ 适用性 ◎ 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。 ◆ 耐久性 ◎ 结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性 。
耐久性设计包括的内容： 1、确定结构所处的环境类别 2、提出材料的耐久性质量要求 3、确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度 4、在不利环境下应采取的措施 5、满足耐久性要求的相应的技术措施 6、提出结构使用阶段的维护与检测要求
第二章
建筑结构的设计标准和设 计方法
本 章 的 主 要 内 容： 设计基准期和设计使用年限 结构的功能要求 、作用和抗力 结构可靠度理论和极限状态设计法 结构构件设计的一般内容
规范及设计理论
常用的规范
混凝土结构设计规范 建筑结构荷载规范 建筑地基基础设计规范 建筑抗震设计规范 高层建筑混凝土结构技术规程
❖ 结构设计的目的是要使所设计的结构在 规定的设计使用年限内能完成预期的全 部功能要求。
❖ 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 ◎结构在预定的使用期间内，应能承受在正常施
工、正常使用情况下可能出现的各种作用。 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
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
一、结构的可靠性和可靠度 （一） 结构的可靠性定义：能力 （二） 结构的可靠度定义：概率 二、可靠度理论
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
结构的可靠概率和失效概率
1、结构的功能函数：
R—结构抗力
S—作用效应
0 Z RS 0
0
结构处于失效状态 结构处于极限状态 结构处于可靠状态
可靠的基本条件：结构的功能函数：>0
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
❖ （二） 结构的可靠概率和失效概率
❖ 2、可靠概率和失效概率
Z RS
Z R S
Z
2 R
2 S
可靠度
失效概率
可靠概率
失效概率
失效概率 可靠概率
+ =1
可靠度：即可以用可靠概率来衡量，也可以用实效概率来衡量； 当失效概率小于某个值时，人们因结构失效的可能性很小而即可 认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率[]。 延性破坏：容许失效概率[]=6.9×10-4 脆性破坏：容许失效概率[]=1.1×10-4
抗力：结构或结构构件承受作用效应的能力。与结构的 几何参数和材料性能有关。（随机性）
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
一、可靠性与可靠度
功能要求
安全性、适用性和耐久性
可靠度
概率 度量
结构在规定的时间内， 可靠性 规定的条件下完成预
定功能的能力
结构在规定的时间内， 规定的条件下完成预 定功能的概率
第一节 设计基准期和设计使用年限
二、设计使用Βιβλιοθήκη 限设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目 的使用的时期。 《建筑结构可靠度设计统一标准》（50068）明确提出，将结 构的设计使用年限分为四个类别。一般钢筋混凝土结构的设 计使用年限为50年。
第二节 结构的功能要求、作用和抗力
一、结构的功能要求
承载能力 极限状态
3 结构转变 成机动体系
2 结构构件或连接处因 超过材料强度而破坏
结构的极限状态也是结构处于可靠状态与失效 状态的临界状态。
2、极限状态的分类
极限状态
承载能力 极限状态
正常使用 极限状态
➢ 承载能力极限状态
➢ ——对应于结构或构件达到最大承载能力或不
适于继续承载的变形。
地基丧失承载能 力稳定（失稳） 5
整个结构或结构的一部
1
分作为刚体失去平衡 （滑动、倒塌）
结构或结构构件丧 失稳定（柱的压曲 4 失稳）
指结构构件在破切前有明显的变形或其他预兆。
脆性破坏
指结构构件在破切前无明显的变形或其他预兆。
建筑结构目标可靠指标
——《建筑结构可靠度设计统一标准》（50068-2001）
安全等级 破坏类型
一
级
二级
三级
延性破坏
3.7
3.2
2.7
脆性破坏
4.2
3.7
3.2
三、概率极限状态设计法
一．极限状态：
当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不 能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为 该结构的极限状态。
二、作用和作用效应
◆作用 ◎ 直接作用： ◎ 间接作用：
作用
直接作用
间接作用
施加在结构上的荷载，如 结构自重、汽车荷载等。
引起结构外加变形 和约束变形的原因
二、作用和作用效应
◆作用的分类 按时间的变异分类
永久作用： 可变作用： 偶然作用：
自重 土壤压力 基础沉降 焊接变形
楼面活荷载 雪荷载 风荷载
二、作用和作用效应
固定作用： 自重
按随空间位置的变异分类
自由作用： 人群荷载 吊车荷载
按结构的反应特点分类
静态作用：
自重 楼面人群荷载 屋面雪荷载
动态作用：
地震 吊车荷载 振动设备
二、作用和作用效应
作用效应：由作用引起的结构或结构构件的反应，例如 内力、变形和裂缝等。（随机性） 荷载效应：荷载引起的结构的内力和变形。（随机性）
（三） 按可靠指标的设计准则
1、可靠指标 ：失效概率衡量可靠度计算很
复杂，故引入可靠指标，具体度量结构的可
靠性。
Z Z
R S
2 R
2 S
Pf Pf
β与Pf关系
β 2.7
3.2
3.7
4.2
Pf 3.5×10-3
6.9×10-4
1.1×10-4
1.3×10-5
（三） 按可靠指标的设计准则
2、按可靠指标的设计准则
定义：建筑结构设计时，根据建筑物的安
全等级，按规定的可靠指标进行设计的
设计准则，称为按可靠指标的设计准则
。
建筑结构的安全等级
安全等级
破坏后果 建筑类型
一级
很严重 重要的房屋
二级
严重 一般的房屋
三级
不严重 次要的房屋
（三） 按可靠指标的设计准则
2、按可靠指标的设计准则
延性破坏
结构设计共性问题
◆荷载大小确定 ◆结构的功能要求 ◆结构抗力确定 ◆制定标准
第一节 设计基准期和设计使用年限
一. 设计基准期
➢设计基准期 ——进行结构可靠性分析时，所采用的荷载 的统计参数、与时间有关的材料性能取值，都需要选定一 个时间参数，称之为设计基准期。
一般桥梁结构的设计基准期为100年 建筑结构的设计基准期为50年
第三章 混凝土结构基本设计原则
◆ 适用性 ◎ 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。 ◆ 耐久性 ◎ 结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性 。
耐久性设计包括的内容： 1、确定结构所处的环境类别 2、提出材料的耐久性质量要求 3、确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度 4、在不利环境下应采取的措施 5、满足耐久性要求的相应的技术措施 6、提出结构使用阶段的维护与检测要求
第二章
建筑结构的设计标准和设 计方法
本 章 的 主 要 内 容： 设计基准期和设计使用年限 结构的功能要求 、作用和抗力 结构可靠度理论和极限状态设计法 结构构件设计的一般内容
规范及设计理论
常用的规范
混凝土结构设计规范 建筑结构荷载规范 建筑地基基础设计规范 建筑抗震设计规范 高层建筑混凝土结构技术规程
❖ 结构设计的目的是要使所设计的结构在 规定的设计使用年限内能完成预期的全 部功能要求。
❖ 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 ◎结构在预定的使用期间内，应能承受在正常施
工、正常使用情况下可能出现的各种作用。 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
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
一、结构的可靠性和可靠度 （一） 结构的可靠性定义：能力 （二） 结构的可靠度定义：概率 二、可靠度理论
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
结构的可靠概率和失效概率
1、结构的功能函数：
R—结构抗力
S—作用效应
0 Z RS 0
0
结构处于失效状态 结构处于极限状态 结构处于可靠状态
可靠的基本条件：结构的功能函数：>0
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
❖ （二） 结构的可靠概率和失效概率
❖ 2、可靠概率和失效概率
Z RS
Z R S
Z
2 R
2 S
可靠度
失效概率
可靠概率
失效概率
失效概率 可靠概率
+ =1
可靠度：即可以用可靠概率来衡量，也可以用实效概率来衡量； 当失效概率小于某个值时，人们因结构失效的可能性很小而即可 认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率[]。 延性破坏：容许失效概率[]=6.9×10-4 脆性破坏：容许失效概率[]=1.1×10-4
抗力：结构或结构构件承受作用效应的能力。与结构的 几何参数和材料性能有关。（随机性）
第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法
一、可靠性与可靠度
功能要求
安全性、适用性和耐久性
可靠度
概率 度量
结构在规定的时间内， 可靠性 规定的条件下完成预
定功能的能力
结构在规定的时间内， 规定的条件下完成预 定功能的概率
第一节 设计基准期和设计使用年限
二、设计使用Βιβλιοθήκη 限设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目 的使用的时期。 《建筑结构可靠度设计统一标准》（50068）明确提出，将结 构的设计使用年限分为四个类别。一般钢筋混凝土结构的设 计使用年限为50年。
第二节 结构的功能要求、作用和抗力
一、结构的功能要求
承载能力 极限状态
3 结构转变 成机动体系
2 结构构件或连接处因 超过材料强度而破坏
结构的极限状态也是结构处于可靠状态与失效 状态的临界状态。
2、极限状态的分类
极限状态
承载能力 极限状态
正常使用 极限状态
➢ 承载能力极限状态
➢ ——对应于结构或构件达到最大承载能力或不
适于继续承载的变形。
地基丧失承载能 力稳定（失稳） 5
整个结构或结构的一部
1
分作为刚体失去平衡 （滑动、倒塌）
结构或结构构件丧 失稳定（柱的压曲 4 失稳）
指结构构件在破切前有明显的变形或其他预兆。
脆性破坏
指结构构件在破切前无明显的变形或其他预兆。
建筑结构目标可靠指标
——《建筑结构可靠度设计统一标准》（50068-2001）
安全等级 破坏类型
一
级
二级
三级
延性破坏
3.7
3.2
2.7
脆性破坏
4.2
3.7
3.2
三、概率极限状态设计法
一．极限状态：
当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不 能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为 该结构的极限状态。
二、作用和作用效应
◆作用 ◎ 直接作用： ◎ 间接作用：
作用
直接作用
间接作用
施加在结构上的荷载，如 结构自重、汽车荷载等。
引起结构外加变形 和约束变形的原因
二、作用和作用效应
◆作用的分类 按时间的变异分类
永久作用： 可变作用： 偶然作用：
自重 土壤压力 基础沉降 焊接变形
楼面活荷载 雪荷载 风荷载