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结构基础与识图 第二章 结构设计方法与设计指标 主 要 内 容 1、结构的荷载与荷载效应 2、建筑结构设计方法 3、结构材料设计指标 4、抗震设防简介 荷载的分类 结构上的荷载可分成三类： 永久作用—在结构使用期内其值随时间因素的变化不大,或其变化与其平均值相比可以忽略的荷载,如自重、永久放置的设备.（恒载） 可变作用—在结构使用期内，其值随时间变化，且其变化与其平均值相比不可忽略的荷载,如楼面活荷载、风载、水及风浪压力. （活载） 偶然作用—在设计使用期内不一定出现,一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载,如地震、撞击. 荷载是一个随机变量，在结构设计时，应根据各种极限状态的设计要求取用不同的荷载值，以满足不同可靠度的要求。 荷载标准值（查规范）：荷载的基本代表值，是指结构在其使用期间的正常情况下可能出现的最大荷载值，即保证95%的荷载不会超过标准值。（含永久荷载的标准值Gk，可变荷载的标准值Qk） 可变荷载准永久值： 是指可变荷载在结构使用期内经常达到或超过的荷载值,其实质是考虑荷载的长期作用效应而对标准值的一种折减。 荷载设计值 荷载分项系数: 考虑荷载超过标准值的可能性及对不同变异性荷载可能造成结构计算时可靠度严重不一致的调整系数. 永久荷载分项系数?G：1.2 可变荷载分项系数?Q : 1.4 荷载设计值：荷载标准值和分项系数的乘积 。 可变荷载组合值ψcQk 当结构承受两种或两种以上可变荷载时,承载能力极限状态按基本组合设计和正常使用极限状态按标准组合设计采用的可变荷载代表值。 为荷载标准值和荷载组合系数的乘积. 三、荷载效应组合 荷载－含恒载、多个活载等许多荷载 效应组合－将多个荷载的效应相加求总效应 1、基本组合－用于计算承载力 S＝γGSGK＋ γ QSQK 如 M=MG+MQ=1.2qGl2/8＋1.4qQl2/8 2、荷载效应的标准组合－用于计算变形等 S＝SGK＋ SQ1K 3、荷载效应的准永久组合－用于计算变形等 S＝SGK＋ ψqSQK 2.2 建筑结构的设计方法 一、建筑结构的功能要求 ◆ 适用性 ◎ 如（f ≤[ f ]） ◎ 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 ◎ 如（wmax≤[ wmax]） ◎ 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 ■ 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 2、材料强度的标准值 fk 在材料强度实测值总体中，强度的标准值应具有不小于95％的保证率。(见p223图11—1概率分布曲线) fk = ?f –1.645?f 钢材的强度标准值 《规范》将热轧钢筋的强度标准值取为冶金部门颁布的屈服强度废品限值 ，其保证率为97.73％。 混凝土的强度标准值 取保证率为95%的强度值为混凝土强度标准值。 混凝土和钢筋的强度由附表2-1，2-2可查到。 材料强度的设计值 f 在承载极限状态设计中，考虑离散性，将材料强度标准值除以材料强度分项系数?m(1)即为材料强度的设计值. f =fk / ?m 不同材料的?m不同设计时可查表。 钢筋材料分项系数?s：1.1~1.2 混凝土的材料分项系数?c：1.35 上述分项系数分别是根据轴心受拉和轴心受压构件按照目标 可靠指标经过可靠度分析确定。（实际设计时可直接查表得到材料强度设计值如p240表12－8） 用概率方法计算概念明确，但计算复杂。 实际上用概率求出一些分项系