土建结构基本计算原则.pptxVIP

1土建结构基本计算原则

学习目标

1．了解建筑结构的功能要求、极限状态和概率极限状态设计方法的基本概念。

2．理解结构的可靠度和可靠指标。

3．掌握承载能力极限状态和正常使用极限状态实用设计表达式。

4．理解作用和作用效应、结构重要性系数。

5．理解荷载和材料的分项系数、荷载和材料强度的标准值及设计值。

学习重点建筑结构的功能要求，结构可靠度、失效概率和可靠指标。承载能力和正常使用两种极限状态的意义和实用设计表达式。作用和作用效应、结构重要性系数、荷载和材料的分项系数及荷载和材料强度的标准值和设计值。学习建议学习本章前应复习随机变量的统计特征等基本知识。注意结构设计使用年限及设计基准期的规定。注意正常使用极限状态设计表达式的规定.

2.1结构上的作用和结构的承载力结构上的作用作用的定义：使结构或构件产生效应（内力、应力、位移等）的因素。作用的分类：直接作用（如荷载）；间接作用（如温差、不均匀沉降）

3.荷载的分类4STEP3STEP2STEP1永久荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点及形式不随时间变化，或者其变化可忽略不计，通常称为恒载；可变荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点及形式等任意因素随时间变化，通常称为活载；偶然荷载：在设计基准期内一般不出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短。

荷载标准值的定义：具有一定概率的最大荷载值；确定方法：荷载标准值为其平均值减去1.645倍标准差，此时所对应的出现概率为95%。4.荷载的标准值01结构的安全等级确定原则：根据破坏后果的严重性；等级标准。二.结构的功能要求02

2.2结构的功能要求结构的使用年限结构使用年限的概念：结构保持规定的可靠性的时间；结构使用年限的规定：一般房屋结构为50年；桥梁结构和水工结构超过50年，可根据业主要求确定；结构使用时间超过规定的年限后，可靠性降低，但不一定不能用。

二、建筑结构的功能要求（1）安全性：在使用年限期间能承受各种作用；（2）适用性：在使用年限期间能良好工作；（3）耐久性：在使用年限期间保持安全和适用。

2.3结构功能的极限状态1.极限状态的一般定义：结构或构件不能满足某一功能要求的特定状态；2.极限状态的物理意义：未达到极限状态则处于有效状态；超过极限状态则处于失效状态。

3.极限状态的分类（1）承载力极限状态：结构或构件丧失承载能力或不能继续承载的状态；其主要表现为材料破坏、丧失稳定或结构机动。（2）正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用时的规定限值的状态；其主要表现为过大变形、裂缝过宽或较大振动；

（3）两种极限状态之间的关系：结构或构件必须进行承载力极限状态计算，必要时进行正常使用极限状态验算。

极限状态函数：Z=R-S上式中，R表示结构构件抗力，它与材料的力学指标及材料用量有关；S表示作用（荷载）效应及其组合，它与作用的性质有关；01极限状态函数中各量的数学意义：R和S均可视为随机变量，Z为复合随机变量，它们之间的运算规则应按概率理论进行。024.极限状态方程

极限状态函数的物理意义：Z=R-S0，结构处于可靠状态；Z=R-S=0，结构处于极限状态；Z=R-S0，结构处于失效状态；

12.4按近似概率的极限状态设计法2结构的可靠度3传统方法存在的问题：缺乏科学性4发展方向：应采用概率来描述结构的可靠性。5结构的可靠性：结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的能力；

结构的可靠度：结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率；01规定的时间：设计基准期；02规定的条件：正常设计、正常施工和正常使用。03

二.可靠指标和失效概率15失效概率的求解根据极限状态函数，由概率论可知如下关系成立：01，失效和可靠一定发生。04，为失效概率；02，为可靠概率；03

概率密度函数很难确定或不可积分；上述积分运算较繁琐，不便于工程设计。（2）求解上述概率存在的困难01物理意义：简化积分运算；计算公式：式（2-1）；几何意义：P14图2-1；可靠指标与失效概率的数量关系：P14表2-1；（3）关于可靠指标02

E.关于目标可靠指标17目标可靠指标：结构设计必须达到的指标；目标可靠指标的确定：校准法；目标可靠指标与安全等级的关系：脆性破坏：破坏前无预兆。延性破坏：破坏前有预兆；0102030405

2.5实用设计表达式承载能力极限状态设计表达式（2-4）上式的物理意义为：荷载效应设计值不超过抗力的设计值；上式中各符号的意义见P.20

二.关于承载能力极限状态设计表达式的可靠性1.可靠性的评价包含在三类分项系数之中，即结构构件重要性系数；荷载分项系数；材料分项系数；2.分项系数