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实用设计表达式 Sk f (S) ， f (R) S ， R Rk * 实用设计表达式 Sk f (S) ， f (R) S ， R Rk * 第10章 结构设计方法 The Design Approach ◆ 工程结构的设计需要保证安全、适用、耐久和经济合理 ◆ 实际工程结构中存在多种不确定性 ◆ 结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡 * ◆ 材料力学、结构力学中研究的是：单一材料、线弹性、简单结构。在建筑结构中被抛弃。 ◆因为实际工程结构远比力学的理想情况复杂 ◆ 如钢筋混凝土梁的受弯，从安全角度考虑，需要确定其极限受弯承载力； ◆ 而为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形，需要确定带裂缝工作阶段的受力情况。 ◆ 目前采用设计方法：可靠度理论。 * ◆ 因此，首先根据工程结构需要满足实际使用的各种要求（结构的功能），对安全可靠有更具体的科学定义 ◆ 另一方面，需要尽可能详细了解结构在不同情况下（施工、使用、破坏）可能受到的各种外界影响的大小和变化情况 ◆ 外界影响：各种荷载、温度变化、沉降、收缩徐变、地震、侵蚀、冻融等 ◆ 以及结构尺寸、材料强度等的变异情况，以便科学合理的选定结构可靠度。 * 10.1.1 建筑结构的组成和类型 1. 分为上部结构和下部结构（基础结构）； 2. 上部（空间）结构由水平向结构体系（楼、屋盖）和竖向结构体系组成； 3. 竖向结构体系： （1）按结构材料分类：混凝土结构、钢结构、砌体结构、组合结构； （2）按结构体系分类：排架结构、框架结构、剪力墙结构、 框架-剪力墙结构、筒体结构等。 §10.1 建筑结构设计的一般原则 * 10.1.2 建筑结构设计的阶段和内容 1. 工程建设包括工程勘察、设计、施工3个主要环节； 2. 设计阶段常分为方案设计、施工图设计2个阶段； 3. 结构施工图设计阶段的主要内容： （1）结构布置； （2）结构计算简图； （3）荷载计算； （4）内力计算及其组合； （5）配筋计算； （6）绘制结构施工图。 * 荷载的分类 A.按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类： （1）永久荷载（恒载）；（2）可变荷载（活载）；（3）偶然荷载 B.荷载代表值 （1）标准值；（2）组合值；（3）准永久值；（4）频遇值。 C.竖向荷载 （1）楼、屋面荷载；（2）雪荷载。 水平荷载 （1）风荷载；（2）地震作用。 §10.2 建筑结构荷载（荷载规范介绍） * 注意荷载采用2011新规（教材435页附录5是2001旧规） * * * * * * * * §10.3.1 结构的功能要求 Functions of Structure ◆ 安全性 Safety ◎ 如（M≤Mu） ◎ 结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、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破坏而造成生命财产的严重损失。 * ◆ 适用性 Serviceability ◎ 如（f ≤[ f ]）;如（wmax≤[ wmax]） ◎ 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。 ◆ 耐久性 Durability ◎ 结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。 * ◆ 结构的可靠性 reliability ■ 可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称 ■ 就是指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。 ■ 结构可靠性越高，建设造价投资越大。 ■ 如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决的问题。 * ■ 显然这种可靠与经济的均衡受到多方面的影响，如国家经济实力、设计工作寿命、维护和修复等。 ■ 规范规定的设计方法，是这种均衡的最低限度，也是国家法律。 ■ 设计人员可以根据具体工程的重要程度、使用环境和情况，以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。 ■ 经济的概念不仅包括第一次建设费用，还应考虑维修，损失及修复的费用 * §10.3.2 极限状态 Limit State ◆ 结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”