第二章结构设计方法与设计指标(上课用).ppt

第一节 建筑结构荷载 几个基本概念： 结构上的作用：引起结构或构件产生内力、变形和裂缝的各种原因。 结构上的作用按出现方式分为直接作用和间接作用， 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，如结构的自重，风压力，雪荷载，物品及人群重量等。 间接作用：是指能够引起结构外加变形和约束变形或振动的各种原因，如温度变化，材料的收缩，地基沉降等 直接作用（即荷载）是本书主要介绍的内容，由它引起的效应称为荷载效应。 一 、荷载的分类 1.永久荷载（也称为恒荷载） 定义 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。 类型 结构自重 = 恒载 土压力 预应力 水浮力等等 2.可变荷载 定义 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。 特点 统计规律与时间参数有关 随机过程模型 类型 楼面、屋面活荷载，积灰荷载 风荷载，雪荷载 吊车荷载等等 3.偶然荷载 定义 在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载 特点 设计基准期内可能不出现 一旦出现量值很大，持续时间很短 类型 爆炸力 撞击力 　　在进行结构设计时，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。 　　永久荷载采用标准值为代表值，可变荷载采用标准值、组合值、频遇值或准永久值为代表值。设计时应根据不同极限状态的设计要求来确定采用哪一种荷载值。  　　作用于结构上荷载的大小具有变异性。荷载标准值就是结构在设计基准期内可能出现的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。 （1）永久荷载标准值（ GK ） 　　永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修、固定设备的重量。 　　由于结构或非承重构件的自重的变异性不大，一般以其平均值作为荷载标准值，即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。 例题2-1 楼面做法为：硬木地板（0.2kN/M2)，20mm厚水泥砂浆找平层，80mm厚钢筋混凝土现浇楼板，钢丝网抹灰吊顶(0.45kN/M2)。试求板的恒载标准值（面积荷载）。 解 自重面积荷载标准值 = 0.2 + 20?0.02 + 25?0.08 + 0.45 = 3.05 kN/m2 表2-2荷载分类及荷载代表值 表2-2荷载分类及荷载代表值 表2-2荷载分类及荷载代表值 　　两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，所有可变荷载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，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2.2查取。 　　可变荷载频遇值是指在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的荷载值。 　　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2.2查取。 　　可变荷载准永久值是指在设计基准期内经常达到或超过的荷载值，它对结构的影响类似于永久荷载。 　　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的值见表2.2。 　　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=0.8kN/m2。 第二节 建筑结构的设计方法 　　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。 　　1.安全性指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。 　　2.适用性指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。 　　3.耐久性指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。 　　结构能满足功能要求，称结构“可靠”或“有效”，否则称结构“不可靠”或“失效”。 　　区分结构工作状态“可靠”与“失效”的界限是“极限状态”。所谓结构的极限状态，是指结构或构件满足结构安全性、适用性、耐久性三项功能中某一功能要求的临界状态。 　　超过这一界限，结构或其构件就不能满足设计规定的该功能要求，而进入失效状态。