结构设计方法与设计指标

二、荷载的分类 在实际工程中，结构常见的作用多为直接作用，即通常
说的荷载。所以本书介绍的内容以直接作用为主。按照不同
的分类方法可将荷载进行不同的分类。 （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》
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。
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 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、地震作用、材料的收缩
和膨胀变形等。
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《建筑结构基础与识图》
0 S£ R
式中
(3-3)
0
——结构件的重要性系数，如表3-4所示； ——承载能力极限状态的荷载效应组合设计值； ——结构构件的抗力设计值。
S
R
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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 选用适当的安全等级。
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《建筑结构基础与识图》
2.可变荷载组合值Ψc Qk
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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。
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 = 300mm×600mm，计
算跨度l0 = 4.5mm。查表3-1取钢筋混凝土自重25kN/m3，则
该梁沿跨度方向均匀分布的自重标准值为： gk = 0.3×0.6×25 = 4.5 kN/m。
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3-2列出部分民用建筑楼面均布活荷载标准值。
S G SGK Qi Ci SQiK
i 1
n
(3-5a)
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《建筑结构基础与识图》
式中
G ——永久荷载的分项系数，如表3-5所示；
SGK ——按永久荷载标准值计算的荷载效应值
Q1 、 Qi ——第一个和第i个可变荷载分项系数，见表3-5；
《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
3-2。
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《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。 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
《建筑结构基础与识图》
§3–2
一、结构的功能要求
建筑结构的设计方法
建筑结构的功能要求包括：安全性、适用性和耐久性。
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
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《建筑结构基础与识图》
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。
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。
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《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。 三、荷载的代表值 由于各种荷载都具有一定的变异性，在结构设计时，对
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《建筑结构基础与识图》
作用效应：作用在结构上产生的内力和变形的总称。
弯矩、 剪力、 轴力、 扭矩 挠度、扭转、 弯曲、拉伸、 压缩、裂缝
楼 体 倾 斜
墙体裂缝
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家具
楼 面 活 载
人群 可移动设备
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承载能力 极限状态 结构的 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 安全性 实用性
耐久性
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《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)
《建筑结构基础与识图》
《建筑结构基础与识图》
《建筑结构基础与识图》
0 1 2
绪论 建筑力学基础知识 建筑结构材料 结构设计方法与设计指标 混凝土结构基本构件 钢筋混凝土楼（屋）盖、楼梯 基础 钢筋混凝土多层与高层结构 砌体结构基础知识 钢结构基础知识 建筑结构施工图的识读
目
3 4 5 6 7 8 9 10
阿 尔 及 利 亚 震 害 图 片
第三章 结构设计方法与设计指标
第五章 荷载与结构设计方法 《建筑结构基础与识图》
震级与烈度
震级表示地震释放能量的大小，一次地震只有一个震级；
1级 2~4级 5级以上 7级以上 微震，人们无感觉。 有感地震 破坏性地震 强烈地震
8级以上 特大地震
现记录到的最强地震为8.9级。 震级与烈度 唐山地震7.8级 烈度表示地震对地面结构的影响程度，一次地震中，不同地区
《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3-2。
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
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3-2。
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：
S G SGK Q1SQ1K Qi Ci SQiK
i 2
n
(3-4)
（2）由永久荷载效应控制的组合：
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风荷载
由于风的运动而施加在墙面或结构上的压力称为风荷
载。风荷载与地区、高度和地面条件等因素有关。
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《建筑结构基础与识图》
雪荷载
指由积雪引起的荷载。雪荷载因地区不同而有差异。另外
雪荷载还受到以下因素影响： 风对屋面对积雪的影响; 屋面坡度对积雪的影响; 屋面温度对积雪的影响。
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，按表3-2取用。
第三章 结构设计方法与设计指标
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第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
辽宁省各城市基本风压和雪压
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地震作用：
基本术语
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地震引起的结构加速度反应值与结构质量的乘积就形成了地 震作用施加给结构的力。从而对结构造成影响。
录
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• 第 3章
§ 3 –1 § 3 –2
§ 3 –3
结构设计方法与设计指标
建筑结构荷载与荷载效应 建筑结构的设计方法
建筑结构抗震设防简介
《建筑结构基础与识图》
§3–1
一、结构上的作用
建筑结构荷载与荷载效应
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）。
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。
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、
荷载应赋予一个规定的量值，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》
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）内可能出现的具有一定保证率的最大荷载值。 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3-1列出部分常用材料和构 件自重。
可以有不同的烈度。我国分为1-12度。
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撞击及爆炸荷载
冷却塔爆破拆除
美国911事件，飞机撞大楼
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（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
式中 Z——结构极限状态功能函数； R——结构抗力; S——作用效应.
Z＞ 0 Z＜ 0 Z＝ 0 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:
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。 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
《建筑结构基础与识图》
民用建筑楼面均 布活荷载标准值
第三章 结构设计方法与设计指标
《建筑结构基础与识图》
车辆活载
主要指铁路列
车或公路车辆的 荷载，表现为集
中或均布的移动
荷载。此外，厂 房中的吊车也是 移动活载。
吊车
车 辆 活 载
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第三章 结构设计方法与设计指标
混凝土不发生严重风化和腐蚀等。
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《建筑结构基础与识图》
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
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。