建筑结构设计原理简介.ppt

*;*;8.1 建筑和建筑结构 ;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;8.2建筑结构的功能要求和极限状态 ;8.2.2结构的极限状态;(1)承载能力极限状态 承载能力极限状态是指对应于结构或结构构件达到最大的承载能力或不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态： ◆地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。 ◆结构构件或连接因为超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度变形而不适于继续承载； ◆结构丧失承载能力转变为几何可变体系； ◆结构或构件丧失稳定； ◆整个结构或结构的一部分，作为刚体失去平衡(如倾覆等)； 这一极限状态关系到结构全部或部分破坏或倒塌，会导致人员伤亡或严重经济损失。因此对所有结构和构件都必须按承载力极限状态进行计算，并保证具有足够的可靠度。;(2)正常使用极限状态 正常使用极限状态是指对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态： ◆影响正常使用或外观的变形； ◆影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝)； ◆影响正常使用的振动； ◆影响正常使用的其它特定状态。 按正常使用极限状态设计时，应验算结构构件的变形、抗裂度或裂缝宽度、地基变形、房屋侧移等。超过正常使用极限状态，会使结构或构件不能正常工作，使结构的耐久性受影响。 结构设计时，通常先按照承载能力极限状态进行计算，然后根据使用上的要求进行正常使用极限状态验算，如抗裂验算、裂缝宽度验算、变形验算等。;8.3 结构上的作用与作用效应; ◆荷载的分类和荷载效应 《建筑结构荷载规范》（GB50068—2010）（以下简称为《荷载规范》）将结构上的荷载作如下分类： （1）按作用时间的变异分类： ◆永久荷载 在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压力、预应力???，永久荷载也称为恒载。 ◆可变荷载 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、雪荷载及工业厂房中的吊车荷载等，可变荷载也称为活载。 ;◆偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间较短的荷载，如爆炸力、撞击力等。 （2）按空间位置变异分类： ◆固定荷载 在结构空间位置上具有固定分布的荷载，如结构构件的自重、固定设备重等。 ◆自由荷载 在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布的荷载，如起重机荷载、人群荷载等。 ;8.3.2荷载的代表值 结构设计时，根据各种极限状态的设计要求所采用的不同的荷载数值称为荷载代表值。对于永久荷载以标准值作为代表值；对可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值，如标准值、组合值、频遇值、准永久值。 ;(2)可变荷载组合值 当结构承受两种或两种以上可变荷载时，由于所有可变荷载同时达到各自最大值的可能性极小，因此除主导的可变荷载外，其它伴随的可变荷载均应乘以一个小于1的组合系数（ ψc）作为可变荷载的组合值。;8.4结构的极限状态设计表达式 在结构设计中，应根据使用过程中结构上可能出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。 8.4.1 结构功能函数 Z=R-S S为荷载效应，代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和；R为结构构件抗力，是结构或构件抵抗作用效应的能力 。 （1）Z0: 结构处于可靠状态 （2）Z=0：结构达到极限状态 （3）Z0：结构处于失效状态 当Z=0时的概率，称为结构可靠度概率,Ps表示。 当Z0时的概率，称失效概率,用Pf表示。;8.4.2承载能力极限状态设计表达式;*; 荷载效应有基本组合和偶然组合。按承载能力极限状态设计时，一般考虑作用效应的基本组合，必要时应考虑作用效应的偶然组合。; 构件根据使用功能和