第3章 设计原则和方法.ppt

* 第3章 设计原则和方法 * 第3章 设计原则和方法 Design Approach 3.1 结构可靠度的一般知识 一 设计使用年限 设计使用年限是设计规定的一个时期。在这一规定时期内，房屋建筑正常设计、正常施工、正常使用和维护下不需要进行大修就能按其预定的目的使用。结构的设计使用年限按表3-1确定。 表3—1 设计使用年限分类 纪念性建筑和特别重要的建筑物 100 4 普通房屋和构筑物 50 3 易于替换的结构构件 25 2 临时性结构 5 1 示例 设计使用年限(年) 类别 注意:结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超 过设计使用年限的结构并不是不能使用，而是指它的可靠度降低了。 设计基准期 1.结构保证其设计可靠度指标的时间期限成为设计基准期，即在基准期内，结构的可靠度指标完全满足设计要求； 2.设计基准期是测算最大荷载重现期的基本期限； 3.在超过设计基准期后，并非意味着结构的失效，而是其可靠 度有所降低，因此基准期不能等同于建筑物的使用寿命； 4.我国对于多数建筑物的设计基准期均为50年，特殊建筑物可以除外； 二 结构的功能要求(安全性 适用性 耐久性) 1.安全性(Safety) 2.适用性(Serviceability) 3.耐久性(Serviceability) 三 荷载及荷载效应 1.作用 2.荷载的分类 荷载的随机性:大小和方向 3.荷载效应S及结构抗力R S：由荷载所引起的结构或构件的反应,如内力.变形和裂缝等. R：结构或构件抵抗作用（荷载）效应的能力。 结构设计中的不确定性 四 结构的可靠性(Reliability)和可靠度(degree of reliability) 可靠度----结构在规定的使用期限内,在规定的条件下,完成预定功能的概率. 结构可靠指标 破坏状态有延性破坏和脆性破坏之分。 结构构件发生延性破坏前有预兆可察，可及时采取补救措施，故目 标可靠指标可定得稍低些； 结构发生脆性破坏时，破坏常系突然发生，比较危险，目标可靠指 标就应定得高些。《建筑结构设计统一标准》根据结构的安全等级 和破坏类型，规定了按承载能力极限状态设计时的目标可靠指标 建筑结构安全等级 五 结构的功能函数 当Z0时， 结构处于可靠状态 当Z＝0时，结构处于极限状态 当Z0时， 结构处于失效状态 结构可靠 也具有随即性 3.2 极限状态 定义：整个结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定的状态称为该功能的极限状态 本课程的主要内容：确定R＝？ 一、承载力极限状态设计 一般表达式： 基本组合的荷载效应组合设计值 （1）由可变荷载效应控制的组合 对结构不利，取1.2 对结构有利，取1.0 倾覆、滑移、漂浮演算，取0.9 一般取1.4 工业建筑qk4kN/m2，取1.3 对一般民用建筑取0.7 内力：弯矩、剪力等 结构抗力 （2）由永久荷载效应控制的组合 （3）基本组合的简化规则 对一般的排架、框架结构，基本组合可采用简化规则，并按下列组合中取最不利值。 由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合 只有一个可变荷载时 有多个可变荷载时 二、正常使用极限状态设计 一般表达式： 变形（挠度）、裂缝 结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，如变形、裂缝、振幅等限值。 荷载效应组合 标准组合 频遇组合 准永久组合 三、荷载代表值