第二章 结构设计方法.ppt

1、第二章 结构设计方法,考核要求,1 了解结构上的作用的含义，了解荷载的分类，恒载、活载的概念，了解结构效应、结构抗力的含义及其随机的原因。 2 掌握结构的功能要求，理解两种极限状态的含义，能判断何种破坏属于超出了何种极限状态。掌握结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性，可靠的概率称为可靠度。了解失效概率及可靠指标等基本概念，理解荷载及材料强度的标准值、设计值及分项系数的意义，掌握恒载、活载的分项系数取值依据，掌握结构重要性系数的取值。 3 掌握两种极限状态实用表达式的应用。,我国设计理论的发展,最初：弹性理论（砼不是弹性材料） 20世纪30年代：考虑砼塑性性能的破坏阶段计算方法，采用了单一的安

2、全系数 50年代：极限状态计算，规定了极限状态，有三个系数，荷载、材料系数和工作条件系数。（1966年规范） 近来：以概率论为基础的极限状态计算法 89年规范及新规范,三个水准,水准1半概率法，如钢筋混凝土结构设计规范TJ1074 水准2近似概率法，如混凝土结构设计规范GBI10-89、GB500102002 水准3全概率法（一般不用）,结构的功能要求,结构设计的目的：结构具有一定的可靠性，即安全性，适用性和耐久性的统称。 1、正常使用和施工时能承受各种可能出现的作用。 （安全性） 2、在正常使用时具有良好的工作性能。（适用性） 3、在正常维护下具有足够的耐久性能。（耐久性） 4、在设计规定的

3、偶然时间发生时及发生后，结构仍能保持必须的整体稳定性。 （安全性）,结构的可靠度,结构或构件在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的可能性，成为结构的可靠性 结构可靠的概率成为可靠度 建筑结构设计的基本目的，就是要采取最经济的手段，使结构在设计基准期内，具有各种预期的功能,设计基准期,可靠度和时间有关 结构的使用期设计基准期 我国的设计基准期为50年 超过基准期后，结构的可靠度将逐渐降低,设计使用年限（新规范）,定义：设计规定的一个期限，在这期限内，结构或构件只需进行正常的维护即可达到预期目的的使用。 设计使用年限分类：,建筑结构的安全等级,结构的极限状态,定义：整个结构或结构的一部分超过

4、某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能 承载能力极限状态：对应与结构或构件达到最大的承载能力或不适于继续承载的变形。 正常使用极限状态：对应与结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值。,下列破坏分别属于超出了什么极限状态？,A、雨棚出现倾覆 B、出现了很大的裂缝 C、结构变成了机动体系 D、发生了失稳破坏 E、出现了很大的振动 F、超过了构件强度而破坏,直接作用间接作用,作用、荷载,使结构产生效应（如结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种原因，统称为作用。结构上的作用又分为直接作用和间接作用。直接作用，如结构的自重、风的作用等称为荷载,永久荷载,可变荷载,偶然荷载,作用效

5、应、结构抗力,作用效应是指结构上的各种作用在结构内产生的内力（M、N、V）和变形的总称是随机变量 结构抗力是指结构或结构构件承受内力和变形的能力(如构件的承载能力、刚度等) 也是随机变量,极限状态方程,作用效应S 结构抗力R RS0，可靠 RS0，失效 RS0，极限状态,承载能力极限状态实用设计表达式,基本变量和相应的分项系数 荷载标准值（分恒载和活载），荷载设计值 强度标准值， 强度设计值 三个系数：1、恒载分项系数活载分项系数2、强度分项系数3、结构重要性系数,荷载标准值和强度标准值,荷载标准值-结构使用期间在正常情况下出现的最大荷载值 材料强度标准值-在符合规定质量的材料强度实测总体中具

6、有一定保证率的强度,设计值,荷载设计值标准值乘一分项系数活载-活载分项系数恒载恒载分项系数 材料强度设计值-标准值除一分项系数钢筋：1.1混凝土：1.4 （材料强度设计值通常直接查表）,承载能力极限状态设计表达式,0SR S承载能力极限状态的荷载效应组合的设计值 R结构构件的承载力设计值 0结构的重要性系数（按重要性和使用年限分为1.1、1.0、0.9）,eg，某钢筋承受轴拉力N50KN，此钢筋为HRB335钢筋，直径d=16mm，结构的重要性系数为1.0，其强度满足要求否？ 荷载设计值：S=50KN 承载力：R=fyAs=300201.110360.33KN 0S50KNR60.33KN 强

7、度满足要求,一般表达式,由可变荷载效应控制的组合：S=GSGK+Q1SQ1K+QiciSQiK 由永久荷载效应控制的组合：S=GSGK+QiciSQiK,分项系数,永久荷载（恒载）：对结构承载能力不利时，一般取1.2，以永久荷载为主的，取1.35对结构承载能力有利时，取1.0抗倾覆验算时，取0.9 可变荷载（活载）：一般取1.4，楼面均布活载大于4kN/m2取1.3,一般的排架、框架结构,可采用下列简化公式 由可变荷载效应控制的组合： S=GSGK+Q1SQ1KS=GSGK+0.9QiSQiK 由永久荷载效应控制的组合： S=GSGK+QiciSQiK,正常使用极限状态实用设计表达式,SC 荷载的标准组合（老规范的短期效应组合）S=SGK+SQ1K+ciSQiK 准永久 组合（老规范的长期效应组合）S=SGK+qiSQiK ci 标准组合系数 qi准永久值系数,