建筑结构的设计标准及设计方法课件

1、第二章第二章 建筑结构的设计标准和设计方法建筑结构的设计标准和设计方法1建筑结构的设计标准及设计方法主要内容主要内容 第一节第一节 设计基准期和设计使用年限设计基准期和设计使用年限 第二节第二节 结构的功能要求、作用和抗力结构的功能要求、作用和抗力 第三节第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法结构可靠度理论和极限状态设计法 第四节第四节 结构构件设计的一般内容结构构件设计的一般内容2建筑结构的设计标准及设计方法第一节第一节 设计基准期和设计使用年限设计基准期和设计使用年限一、一、设计使用年限设计使用年限(design working life)(design working life) 设计规

2、定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预期目的使用的设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预期目的使用的时期时期 类别类别设计使用年限（年）设计使用年限（年）示示 例例1 15 5临时性结构临时性结构2 22525易于替换的结构构件易于替换的结构构件3 35050普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4 4100100纪念性建筑和特别重要的建筑结构纪念性建筑和特别重要的建筑结构 即房屋结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应即房屋结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应达到的使用年限，如达不到这个年限则意味着在设计、施工、使用达到的使用年限，如达不到这个年限则意味着在设计、

3、施工、使用与维修的某一环节上出现了非正常情况，应查找原因与维修的某一环节上出现了非正常情况，应查找原因 gb50068gb5006820012001规定：结构设计使用年限分类规定：结构设计使用年限分类3建筑结构的设计标准及设计方法二、二、 设计基准期设计基准期(design reference period) 为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数 建筑结构荷载建筑结构荷载规范规范（gb50009-2011）所采用的设计基准期为）所采用的设计基准期为50年年 设计基准期不等同于建筑结构的设计使用年限。但对于普通房屋和设计

4、基准期不等同于建筑结构的设计使用年限。但对于普通房屋和构筑物，设计使用年限和设计基准期均为构筑物，设计使用年限和设计基准期均为50年。年。4建筑结构的设计标准及设计方法第二节第二节 结构的功能要求、作用和抗力结构的功能要求、作用和抗力一、结构的功能要求一、结构的功能要求 结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求： 在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用 在正常使用时具有良好的工作性能在正常使用时具有良好的工作性能 在正常维护下具有足够的耐久性在正常维护下具有足够的耐久性 在设计规定的偶然

5、事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性 项、项、 项项 结构安全性的要求结构安全性的要求结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的条件下（正常设计、正常施结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用），完成预定功能的能力工、正常使用），完成预定功能的能力 结构的可靠性，包括结构的安全性、结构的可靠性，包括结构的安全性、适用性和耐久性适用性和耐久性 项项 结构适用性的要求结构适用性的要求 项项 结构耐久性的要求结构耐久性的要求 5建筑结构的设计标准及设计方法二、作用二、作用1 1、“结构上的作

6、用结构上的作用”的定义的定义 施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变形（地震、基础沉降、温度变化、焊接等）的原因的形（地震、基础沉降、温度变化、焊接等）的原因的总称总称 actionaction 施加在结构上的集中或分布荷载施加在结构上的集中或分布荷载 直接作用直接作用(direct action)(direct action) 引起结构外加变形或约束变形的原因引起结构外加变形或约束变形的原因 间接作用间接作用(indirect action)(indirect action)6建筑结构的设计标准及设计方法2 2、“

7、结构上的作用结构上的作用”的分类的分类 按随时间的变异分类按随时间的变异分类 永久作用永久作用 在结构使用期间，其值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比在结构使用期间，其值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的作用 permanent actionpermanent action【例如例如】结构自重，土压力、预加力、基础沉降、焊接、水的浮力、结构自重，土压力、预加力、基础沉降、焊接、水的浮力、混凝土收缩及徐变作用等混凝土收缩及徐变作用等 可变作用可变作用 在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与

8、平均值相比不在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略不计的作用可以忽略不计的作用 variable actionvariable action 【 例如例如】 安装荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温安装荷载、楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等度作用等7建筑结构的设计标准及设计方法 偶然作用偶然作用 在结构使用期间，不一定出现，但一旦出现，其量值很大且持续在结构使用期间，不一定出现，但一旦出现，其量值很大且持续时间较短的作用时间较短的作用 accidental actionaccidental action【例如例如】 地震作用（地震力和地震加

9、速度等）、爆炸、船舶或漂地震作用（地震力和地震加速度等）、爆炸、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用等流物的撞击作用、汽车撞击作用等 8建筑结构的设计标准及设计方法 按随空间位置的变异分类按随空间位置的变异分类 固定作用固定作用 在结构空间位置上具有固定的分布在结构空间位置上具有固定的分布 fixed actionfixed action 【例如例如】工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载、结构构件自重等工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载、结构构件自重等 可动作用可动作用 在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布 free actionfree action

10、 【例如例如】工业与民用建筑楼面上的人员荷载、吊车荷载等工业与民用建筑楼面上的人员荷载、吊车荷载等9建筑结构的设计标准及设计方法 按结构的反应分类按结构的反应分类 静态作用静态作用 不使结构或结构构件产生加速度，或产生的加速度可以忽略不计不使结构或结构构件产生加速度，或产生的加速度可以忽略不计 static actionstatic action 【例如例如】结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载等结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载等 动态作用动态作用 使结构或结构构件产生不可忽略的加速度使结构或结构构件产生不可忽略的加速度 dynamic actiondynamic action 【例如例如】地

11、震、吊车荷载、设备振动、作用于高耸结构上的风荷载等地震、吊车荷载、设备振动、作用于高耸结构上的风荷载等10建筑结构的设计标准及设计方法3 3、荷载分类荷载分类 按作用时间的长短和性质按作用时间的长短和性质 永久荷载永久荷载(permanent load)(permanent load) 在结构使用期间在结构使用期间 ，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，且其变，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，且其变化值与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。化值与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。 恒载恒载(dead load)(dead l

12、oad) 【例如例如】结构自重，土压力、预应力等结构自重，土压力、预应力等 可变荷载可变荷载(variable load)(variable load) 在结构使用期间在结构使用期间 ，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略不计的荷载。不计的荷载。 活载活载(live load)(live load) 【例如例如】楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等 偶然荷载偶然荷载accidental loadaccidental load 在结构使用期间不一定

13、出现，但一旦出现，其值很大，作用时间则较短的荷载。在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很大，作用时间则较短的荷载。 【例如例如】爆炸力、撞击力等爆炸力、撞击力等11建筑结构的设计标准及设计方法三、三、作用效应（作用效应（effect of an actioneffect of an action） 由作用引起的结构或结构构件的反应（如由作用引起的结构或结构构件的反应（如: :内力、变形和裂缝等），称内力、变形和裂缝等），称为作用效应为作用效应 由荷载引起的结构或结构构件的内力、变形，称为荷载效应由荷载引起的结构或结构构件的内力、变形，称为荷载效应ql81ql81m222lql21ql21

14、v0qei384l 5ei384ql5f442l跨中弯矩跨中弯矩支座剪力支座剪力跨中挠度跨中挠度qcs作用效应作用效应作用效应系数作用效应系数荷载荷载 作用效应可根据材料力学或结构力学的方法计算作用效应可根据材料力学或结构力学的方法计算 作用效应作用效应=作用效应系数作用效应系数作用作用随机变量随机变量作用效应系数作用效应系数与结构或构件的支承情形、跨度、截面几何特性有关与结构或构件的支承情形、跨度、截面几何特性有关12建筑结构的设计标准及设计方法四、抗力四、抗力1 1、 “结构构件抗力结构构件抗力”定义定义 结构构件承受外加作用的各种能力结构构件承受外加作用的各种能力 resistance

15、resistance r r2 2、 结构抗力层次结构抗力层次 整体结构抗力整体结构抗力 结构构件抗力结构构件抗力 构件截面抗力构件截面抗力 截面各点的抗力截面各点的抗力13建筑结构的设计标准及设计方法3 3、影响结构构件抗力的因素影响结构构件抗力的因素 材料性能材料性能f f ( (material propertymaterial property) ) 结构构件的各种物理力学性能结构构件的各种物理力学性能 - - 强度、弹性模量、泊松比等强度、弹性模量、泊松比等 几何参数几何参数a a ( (geometrical parametergeometrical parameter) ) 宽度

16、、有效高度、面积、面积矩、抵抗矩、惯性矩等；宽度、有效高度、面积、面积矩、抵抗矩、惯性矩等； 计算模式计算模式p p ( (calculating modelcalculating model) ) r=f r=f ( (f,a,p,.f,a,p,.) )“第二篇第二篇 混凝土结构设计混凝土结构设计”中介绍中介绍14建筑结构的设计标准及设计方法一、结构的可靠度一、结构的可靠度 定义定义 结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的条件（正常设计、正结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用）下，完成预定功能的常施工、正常使用）下，完成预定功能的的概率的概率

17、结构可靠性的概率度量结构可靠性的概率度量 结构可靠度是以正常设计、正常施工、正常使用为条件的，不考虑人为过结构可靠度是以正常设计、正常施工、正常使用为条件的，不考虑人为过失的影响。失的影响。 人为过失应通过其他措施予以避免。人为过失应通过其他措施予以避免。第三节第三节 结构可靠度理论和极限状态设计法结构可靠度理论和极限状态设计法15建筑结构的设计标准及设计方法（1） 极限状态方程极限状态方程 基本变量基本变量: : 作用效应作用效应s s、结构抗力、结构抗力r r 随机变量随机变量 结构的功能函数结构的功能函数 z=gz=g( (r,sr,s)=)=r-sr-s 极限状态方程极限状态方程 z=

18、gz=g( (r,s)=r-sr,s)=r-s= = 0 0 srz=r-s= 0z0可靠区可靠区 z00具有相当大的概率具有相当大的概率 或或 z z00具有相当小的概率具有相当小的概率 结构完成预定功能的概率结构完成预定功能的概率 p p s s= =p p ( (z z 0)0) 可靠概率可靠概率 结构不能完成预定功能的概率结构不能完成预定功能的概率p p f f= =p p ( (z z0 )0 ) 失效概率失效概率 p p s s + +p p f f =1 =1 p p f f =1- =1- p p s s 采用失效概率采用失效概率p p f f来度量结构的可靠度来度量结构的可靠

19、度17建筑结构的设计标准及设计方法 22xe21xf反弯点随机变量x概率密度f（x）o=1标准正态分布曲线标准正态分布曲线 n(0 ,1)反弯点随机变量x概率密度f（x）o正态分布曲线正态分布曲线 n( , ) 222xe21xf18建筑结构的设计标准及设计方法o概率密度f（z）随机变量z= 2z22zzze21zf可靠概率、失效概率和可靠度指标可靠概率、失效概率和可靠度指标fpfsp1p（3）结构可靠指标结构可靠指标 若若r n( r , r)，s n( s , s) ，且且r、s 相互独立相互独立 z=r-s n( z , z) ， z = r - s ， 2z= 2r + 2s19建筑结

20、构的设计标准及设计方法 失失效效概概率率 dzedzzfzppzzzzf22100210 = = z z / / z z p p f f p p s s 结构可靠指标结构可靠指标 22srsrzz p f =1- ( ) p s +p f =1 可用结构可靠指标可用结构可靠指标 来度量结构的可靠性来度量结构的可靠性 120建筑结构的设计标准及设计方法（4 4）建筑结构的安全等级）建筑结构的安全等级 结构破坏可能产生的后果结构破坏可能产生的后果( (危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等) )的严重性的严重性 一级、二级、三级一级、二级、三级 建筑物

21、中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。 对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑物类型建筑物类型一级一级很严重很严重重要的房屋重要的房屋二级二级严重严重一般的房屋一般的房屋三级三级不严重不严重次要的房屋次要的房屋表表2-4 建筑结构的安全等级（建筑结构的安全等级（gb50068)21建筑结构的设计标准及设计方法 确定确定 考虑的因素：考虑的因素： 公众心理公众心理 =2.5 =2.5 4.04.0 对工程结构，在

22、设计基准期内，对工程结构，在设计基准期内，p pf f 5 5 1010-3-3 结构较安全结构较安全 p pf f 5 5 1010-4-4 结构安全结构安全 p pf f 55 1010-5-5 结构很安全结构很安全 结构重要性结构重要性 结构的安全等级（一级、二级、三级）结构的安全等级（一级、二级、三级） 结构破坏性质结构破坏性质 脆性结构的脆性结构的 应高于延性结构的应高于延性结构的 延性破坏延性破坏 结构构件在破坏前有明显的变形或其他预兆结构构件在破坏前有明显的变形或其他预兆 脆性破坏脆性破坏 结构构件在破坏前无明显的变形或其他预兆结构构件在破坏前无明显的变形或其他预兆 社会经济承受

23、力社会经济承受力 最佳平衡最佳平衡点点 （5 5）结构设计可靠指标）结构设计可靠指标 结构可靠结构可靠 经济经济22建筑结构的设计标准及设计方法 gb50068-2001 gb50068-2001 规定规定 值值 现有结构构件的可靠度分析（采用现有结构构件的可靠度分析（采用“校准法校准法”），并考虑使用经验和经济），并考虑使用经验和经济因素等确定。因素等确定。 安全等级（一级、二级、三级）安全等级（一级、二级、三级） 破坏类型（延性破坏、脆性破坏）破坏类型（延性破坏、脆性破坏）破坏类型破坏类型安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级延性破坏延性破坏3.73.73.23.22.72.7脆性破坏脆

24、性破坏4.24.23.73.73.23.2表表2-5 结构构件承载力极限状态的可靠指标结构构件承载力极限状态的可靠指标 （ gb50068gb50068 ）建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准（gb50068gb50068）以建筑结构安全等级为二级时以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的延性破坏的 值作为基准，其他情况下相应增减值作为基准，其他情况下相应增减0.50.523建筑结构的设计标准及设计方法可靠指标可靠指标 与失效概率运算值与失效概率运算值p pf f的关系的关系 2.72.73.23.23.73.74.24.2p pf f3.53.5 1010-3-36.96.9 1010-4-

25、41.11.1 1010-4-41.31.3 1010-5-524建筑结构的设计标准及设计方法三、极限状态、极限状态方程三、极限状态、极限状态方程 “极限状态极限状态(limit state)(limit state)”定义定义 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态整个结构或结构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，此特就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态定状态称为该功能的极限状态 结构的极限状态结构的极限状态 结构失效的临界状态结构失效的临界状态 “极限状态极限状态”分类分类 承载能力极限状态承载能力极限状态 正常使用极限状态正常

26、使用极限状态25建筑结构的设计标准及设计方法 承载能力极限状态承载能力极限状态 结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形 承载能力极限状态标志承载能力极限状态标志（1 1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（2 2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏）结构构件或连接因超过材料强度而破坏( (包括疲劳破坏包括疲劳破坏) )，或因过度变形，或因过度变形而不适于继续承载而不适于继续承载（3 3）结构转变为机动机构）结构转变为机动机构（4 4）结构或结构构件丧失稳定性）结构或结构构件丧失稳定性 (5

27、) (5) 地基丧失承载力而破坏地基丧失承载力而破坏 保证结构或构件的安全性保证结构或构件的安全性26建筑结构的设计标准及设计方法 正常使用极限状态正常使用极限状态 结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值 正常使用极限状态标志正常使用极限状态标志（1 1）影响正常使用或外观的变形）影响正常使用或外观的变形（2 2）影响正常使用或耐久性的局部破坏）影响正常使用或耐久性的局部破坏( (包括裂缝包括裂缝) )（3 3）影响正常使用的振动）影响正常使用的振动（4 4）影响正常使用的其它特定状态（例：渗漏、腐蚀、冻害等）影响正常使用的其它特定状态

28、（例：渗漏、腐蚀、冻害等) ) 保证结构或构件的适用性、耐久性保证结构或构件的适用性、耐久性27建筑结构的设计标准及设计方法 结构的三种设计状态（根据结构在施工和使用中的环境条件和影响）结构的三种设计状态（根据结构在施工和使用中的环境条件和影响）1 1、持久状况、持久状况 在结构使用过程中一定出现，其持续期很长在结构使用过程中一定出现，其持续期很长( (一般与设计使用年一般与设计使用年限为同一数量级限为同一数量级) )的状况。的状况。2 2、短暂状况、短暂状况 在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况。如施

29、工和维修等。比，持续期很短的状况。如施工和维修等。3 3、偶然状况、偶然状况 在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况，如火在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况，如火灾、爆炸、撞击等。灾、爆炸、撞击等。 建筑结构的三种设计状况应分别进行承载力极限状态设计建筑结构的三种设计状况应分别进行承载力极限状态设计1 1、对三种状况，均应进行承载力极限状态设计、对三种状况，均应进行承载力极限状态设计2 2、对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计、对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计3 3、对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计、对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设

30、计28建筑结构的设计标准及设计方法四、规范设计表达式四、规范设计表达式 （一）承载能力设计表达式（一）承载能力设计表达式 结构重要性系数结构重要性系数 0 s r 结构构件抗力设计值结构构件抗力设计值 作用效应组合设计值作用效应组合设计值 结构重要性系数结构重要性系数 0 0 对安全等级为一级或设计使用年限为对安全等级为一级或设计使用年限为100100年及以上的结构构件，不应小于年及以上的结构构件，不应小于1.11.1，即，即 0 0 1.1 1.1 对安全等级为二级或设计使用年限为对安全等级为二级或设计使用年限为5050年的结构构件，不应小于年的结构构件，不应小于1.01.0，即，即 0 0

31、 1.01.0 对安全等级为三级或设计使用年限为对安全等级为三级或设计使用年限为5 5年的结构构件，不应小于年的结构构件，不应小于0.90.9，即，即 0 0 0.9 0.9 考虑不同投资主体对建筑结构可靠度的要求可能不同，允许考虑不同投资主体对建筑结构可靠度的要求可能不同，允许 0 0 1.1 1.1 、 1.01.0、 0.90.929建筑结构的设计标准及设计方法niqikciqikqqgkgssss211niqikciqigkgsss1 结构抗力设计值结构抗力设计值rr =r（ r ，f k，ak，.）= rk / r 荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值s s（1） 基本组合基本组合由

32、可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合取最不利值取最不利值注意注意 当对当对s sq qi i k k 无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为s sq q1 1 k k ，选其中最不利的，选其中最不利的荷载组合；荷载组合； 当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。向荷载。30建筑结构的设计标准及设计方法其中，其中， g g 永久荷载分项系数永久荷载分项系数 q q可变荷载分项系数可变荷载分项系数 s s

33、g g k k 永久荷载效应标准值，永久荷载效应标准值， s sg g k k =c =cg g g gk k s sq q k k 可变荷载效应标准值，可变荷载效应标准值， s sq q k k =c=cq q q qk k g gk k 永久荷载标准值永久荷载标准值 q qk k可变荷载标准值可变荷载标准值 cici第第i i个可变荷载的组合系数个可变荷载的组合系数 承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式,.2110,kkrniqikciqikqqgkgafrsss,.10,kkrniqikciqigkgafrss31建筑结构的设计标准及设计方法 对对于一般排架、框架结构，基

34、本组合可采用简化规则于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则（1）由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合kqqgkgsss11niqikqigkgsss1(2)由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合niqikqigkgsss1取最不利值取最不利值 简化设计表达式中采用的荷载组合系数简化设计表达式中采用的荷载组合系数一般情况下可取一般情况下可取 =0.90,=0.90,当只有一个可变荷载时，取当只有一个可变荷载时，取 =1.0=1.032建筑结构的设计标准及设计方法（二）正常使用极限状态（二）正常使用极限状态 正常使用极限状态保证结构或构件的适用性、耐久性正常使用极限状态

35、保证结构或构件的适用性、耐久性 允许其出现的概率高于承载能力极限状态允许其出现的概率高于承载能力极限状态 采用荷载效应的标准组合、频遇组合和准永久组合采用荷载效应的标准组合、频遇组合和准永久组合 s s c c c c结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如变形结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如变形f f limlim、裂缝宽度、裂缝宽度w w limlim等等niqikcikqgkssss21 频遇组合频遇组合荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值sniqikqikqfgkssss211 标准组合标准组合 标准效应组合设计值标准效应组合设计值s ： 准永久组合准永久组合荷

36、载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值sniqikqigksss1 f1 sq1 k在频遇组合中起控制作用的一个可变荷载频遇值效应在频遇组合中起控制作用的一个可变荷载频遇值效应 qisqi k 第第i个可变荷载准永久值效应个可变荷载准永久值效应33建筑结构的设计标准及设计方法表表2-2 2-2 混凝土结构的环境类别（混凝土结构的环境类别（gb50010-2010gb50010-2010）环境类别环境类别条条 件件一一室内干燥环境室内干燥环境无侵蚀性静水浸没环境无侵蚀性静水浸没环境二二a a室内潮湿环境室内潮湿环境非严寒和非寒冷地区的露天环境非严寒和非寒冷地区的露天环境非严寒和非寒冷地区与无侵蚀

37、性的水或土直接接触的环境非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土直接接触的环境严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性得水或土壤直接接触的环境严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性得水或土壤直接接触的环境二二b b干湿交替环境干湿交替环境水位频繁变动的露天环境水位频繁变动的露天环境严寒和寒冷地区的露天环境严寒和寒冷地区的露天环境严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三三a a严寒和寒冷地区冬季水位变动区的环境严寒和寒冷地区冬季水位变动区的环境受除冰盐影响环境受除冰盐影响环境海风环境海风环境三三b b盐渍土环境盐渍土环境受除冰盐

38、作用环境受除冰盐作用环境海岸环境海岸环境四四海水环境海水环境五五受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境34建筑结构的设计标准及设计方法表表2-6 2-6 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（mmmm）环境类别环境类别钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级裂缝控制等级w wlimlim裂缝控制等级裂缝控制等级w wlimlim一一三级三级0.300.30（0.400.40）三级三级0.200.20二二a a0.200.200.100.10二二b b二级二级三三a a、三、三b b一

39、级一级注：注：1 对处于年平均相对湿度小于对处于年平均相对湿度小于60%地区一类环境的受弯构件，其最大裂地区一类环境的受弯构件，其最大裂缝宽度限值可采用括号内的数值缝宽度限值可采用括号内的数值 2 在一类环境下，对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁，在一类环境下，对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁，其最大裂缝宽度限值应取其最大裂缝宽度限值应取0.20mm；对钢筋混凝土屋架梁和托梁，其最大裂缝；对钢筋混凝土屋架梁和托梁，其最大裂缝宽度限值应取为宽度限值应取为0.30mm 3 对于处于四、五类环境下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标对于处于四、五类环境下的结构构件，其裂缝控制

40、要求应符合专门标准的有关规定准的有关规定 4 表中的最大裂缝宽度限值为用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。表中的最大裂缝宽度限值为用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。35建筑结构的设计标准及设计方法表表2-7 2-7 受弯构件的挠度限制受弯构件的挠度限制构件类型构件类型楼盖、屋盖及楼梯构件楼盖、屋盖及楼梯构件吊车梁吊车梁l l0 07m9m9m手动吊车手动吊车电动吊车电动吊车挠度限值挠度限值l l0 0/200(/200(l l0 0/250)/250)l l0 0/250(/250(l l0 0/30/300)0)l l0 0/300(/300(l l0 0/40/400)0)l l0 0/

41、500/500l l0 0/600/600注：注：1 表中表中l0为构件的计算跨度；计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度为构件的计算跨度；计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度l0按按实际悬臂长度实际悬臂长度2倍取用倍取用 2 表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件 3 构件制作的起拱值和预加力所产生的反拱值，不宜超过构件在相应荷载组构件制作的起拱值和预加力所产生的反拱值，不宜超过构件在相应荷载组合作用下的计算挠度值合作用下的计算挠度值36建筑结构的设计标准及设计方法( (三三) ) 设计表达式中各分项系数确定设计表达式中各分项系数确

42、定1 1、荷载分项系数（、荷载分项系数（ g g 、 q q ）确定）确定 以恒载以恒载+ +一个可变荷载的简单情况确定一个可变荷载的简单情况确定 s s * *g g+s +s * *q q= =r r * * g g s s g g k k+ + q q s s q qk k= =r r k k/ / r r ( (s s * *g g、s s * *q q 、 r r * *)可靠度指标可靠度指标 及各基本变量平均值、均方差有关。及各基本变量平均值、均方差有关。 g g 、 q q 及及 r r值，则按极限状态设计达设计所得的结构构件的可靠度指标值，则按极限状态设计达设计所得的结构构件的

43、可靠度指标 与目标可靠指标与目标可靠指标 不一致。当不一致。当 - - 达最小时，达最小时， g g 、 q q 即为所即为所求。求。37建筑结构的设计标准及设计方法 永久荷载分项系数永久荷载分项系数 g g （1 1）当其效应对结构不利时）当其效应对结构不利时 g g =1.2=1.2（由可变荷载效应控制的组合）（由可变荷载效应控制的组合） g g =1.35=1.35（由永久荷载效应控制的组合）（由永久荷载效应控制的组合）（2 2）当其效应对结构有利时当其效应对结构有利时 g g =1.0=1.0（一般情况下）（一般情况下） g g =0.9=0.9（结构的倾覆、滑移或漂浮验算）（结构的倾

44、覆、滑移或漂浮验算） 可变荷载分项系数可变荷载分项系数 q q q q =1.4=1.4（一般情况下）（一般情况下） q q =1.3=1.3（标准值大于（标准值大于4kn/m4kn/m2 2的工业房屋楼面结构的活荷载的工业房屋楼面结构的活荷载) )38建筑结构的设计标准及设计方法2、抗力分项系数抗力分项系数 r的确定的确定按规定的按规定的目标可靠指标目标可靠指标 进行设计时，最优的抗力分项系数进行设计时，最优的抗力分项系数 r ：2ssrkr =sqk/sgk=0.1、0.25、0.5、1.0、2.0s = g sgk + q sqkr*k 某一某一 值和目标可靠指标值和目标可靠指标 下，按

45、概率法确定的结构构件抗力标准值下，按概率法确定的结构构件抗力标准值39建筑结构的设计标准及设计方法3 3、荷载组合值系数荷载组合值系数 c c 的确定的确定 设计中设计中 g g 、 q q 按最简单组合确定，当结构承受两种或两种以上可变荷载时，按最简单组合确定，当结构承受两种或两种以上可变荷载时， g g 、 q q 不变，引入组合系数不变，引入组合系数 c c对可变荷载标准值进行折减，使计算得对可变荷载标准值进行折减，使计算得到的到的 1 1与按简单组合情况下可靠度指标与按简单组合情况下可靠度指标 具有最佳一致性具有最佳一致性 gb50068 gb50068 c c取值取值 c c =0.

46、6 =0.6 （风荷载）（风荷载） c c =0.7 =0.7 （其他可变荷载）（其他可变荷载） 任何情况下任何情况下 c c f f （频遇值系数）（频遇值系数）40建筑结构的设计标准及设计方法第四节第四节 结构构件设计的一般内容结构构件设计的一般内容一、结构设计的主要内容一、结构设计的主要内容 建筑设计主要是建筑物的建筑功能与造型设计建筑设计主要是建筑物的建筑功能与造型设计 结构设计主要是考虑选择什么材料，采用什么型式的构件才能安全可靠、结构设计主要是考虑选择什么材料，采用什么型式的构件才能安全可靠、经济合理、技术先进地组建这幢建筑。实质上，结构设计是针对作用于经济合理、技术先进地组建这幢

47、建筑。实质上，结构设计是针对作用于结构或构件上的各种荷载及这些荷载所产生的效应，使建筑物在施工与结构或构件上的各种荷载及这些荷载所产生的效应，使建筑物在施工与使用期间处于安全可靠状态，确保建筑物的正常使用。使用期间处于安全可靠状态，确保建筑物的正常使用。二、结构设计的基本步骤二、结构设计的基本步骤 结构选型结构选型 结构布置结构布置 结构或构件计算结构或构件计算 单个单个构件的设计计算构件的设计计算 绘制结构施工图绘制结构施工图41建筑结构的设计标准及设计方法 结构选型（结构选型（见第一章内容见第一章内容） 结构选型的原则结构选型的原则 依据建筑物的使用特点，结合当地建筑材料供应，工业废料的利

48、用情况，依据建筑物的使用特点，结合当地建筑材料供应，工业废料的利用情况，当地的施工条件和具体工程地质条件等因素，经过细致的分析比较，遵照当地的施工条件和具体工程地质条件等因素，经过细致的分析比较，遵照使用、经济、合理的原则选定。使用、经济、合理的原则选定。 结构布置结构布置 建筑物结构构件的类型、数量、位置，布置在结构平面图上，形成结构建筑物结构构件的类型、数量、位置，布置在结构平面图上，形成结构布置图。布置图。 建筑物结构构件包括：屋盖、楼盖、墙、柱、基础等主要结构构件，以建筑物结构构件包括：屋盖、楼盖、墙、柱、基础等主要结构构件，以及根据房屋的需要设置门窗过梁、雨篷、阳台、楼梯、圈梁、构造

49、柱等结及根据房屋的需要设置门窗过梁、雨篷、阳台、楼梯、圈梁、构造柱等结构构件。构构件。 结构布置图的作用：结构布置图的作用：（1 1）检查、比较结构构件的传力路径是否合理；）检查、比较结构构件的传力路径是否合理；（2 2）尽量减小各结构构件的跨度，以节约用料，降低工程造价；）尽量减小各结构构件的跨度，以节约用料，降低工程造价；（3 3）可以统计工程所需的结构构件的种类、数量，区分哪些构件可以选用定）可以统计工程所需的结构构件的种类、数量，区分哪些构件可以选用定型构件，哪些需要特殊设计；型构件，哪些需要特殊设计；（4 4）可以明确哪些需要作特殊设计的构件种类，轴线位置，承受荷载的型式、）可以明确

50、哪些需要作特殊设计的构件种类，轴线位置，承受荷载的型式、大小，为今后单个构件的设计提供计算简图的资料；大小，为今后单个构件的设计提供计算简图的资料；（5 5）可以根据具体情况反映建筑物中各种结构变形缝（伸缩缝、沉降缝、抗）可以根据具体情况反映建筑物中各种结构变形缝（伸缩缝、沉降缝、抗震缝）的位置。震缝）的位置。42建筑结构的设计标准及设计方法 结构或构件计算（计算简图确定）结构或构件计算（计算简图确定） 计算简图必须满足两个基本要求：计算简图必须满足两个基本要求：（1 1）能正确反映结构构件的实际工作情况；）能正确反映结构构件的实际工作情况；（2 2）便于计算分析。）便于计算分析。 计算简图内

51、容计算简图内容（1 1）结构的型式（单跨、多跨、铰支、固定、刚架、框架、供、桁架等）结构的型式（单跨、多跨、铰支、固定、刚架、框架、供、桁架等）（2 2）计算跨度（单跨、多跨、不等跨等）计算跨度（单跨、多跨、不等跨等）（3 3）荷载作用形式、位置、大小）荷载作用形式、位置、大小 计算简图的简化步骤计算简图的简化步骤（1 1）构件简化；）构件简化；（2 2）支座的简化与计算跨度；）支座的简化与计算跨度；（3 3）荷载简化与荷载计算）荷载简化与荷载计算43建筑结构的设计标准及设计方法（1 1）构件简化）构件简化 单个构件的简化单个构件的简化一般都用构件的纵向轴线来表示一般都用构件的纵向轴线来表示

52、梁、板、柱及墙等构件纵轴线为直线，在计算简图中就用相应的直线来表示；梁、板、柱及墙等构件纵轴线为直线，在计算简图中就用相应的直线来表示； 曲梁、拱等构件的纵轴线为曲线，在计算简图中则用相应的曲线来表示曲梁、拱等构件的纵轴线为曲线，在计算简图中则用相应的曲线来表示 2112构件简化构件简化 44建筑结构的设计标准及设计方法 组合构件或构件整体（由单个构件连接）的简化组合构件或构件整体（由单个构件连接）的简化将其内部的单个构件用纵轴线表示，其内部各构件之间的连接（铰接点、将其内部的单个构件用纵轴线表示，其内部各构件之间的连接（铰接点、刚节点）进行简化刚节点）进行简化d(c)bbccc(b)(a)c

53、ababd钢筋混凝土三铰刚架的节点钢筋混凝土三铰刚架的节点 45建筑结构的设计标准及设计方法（2 2）支座的简化与计算跨度）支座的简化与计算跨度 支座简化（可动铰支座、不动铰支座和固定支座支座简化（可动铰支座、不动铰支座和固定支座 ） 凡能阻止构件支承端产生竖向移动，但不能阻止构件自由转动和左右凡能阻止构件支承端产生竖向移动，但不能阻止构件自由转动和左右移动的支座称为可动铰支座，又称辊轴支座（图）。移动的支座称为可动铰支座，又称辊轴支座（图）。 (a) (b) (c) (d)可动铰支座可动铰支座凡能阻止构件支承端产生竖向移动和左右移动，但不能阻止构件发生转凡能阻止构件支承端产生竖向移动和左右移

54、动，但不能阻止构件发生转动的支座称为不动铰支座，又称固定铰支座（图）。动的支座称为不动铰支座，又称固定铰支座（图）。 (a) (b) (c) (d)不可动铰支座不可动铰支座46建筑结构的设计标准及设计方法123321柱柱内钢筋梁受力筋柱架立筋板构造筋梁板梁梁板圈梁梁砖墙(柱)构造筋砖墙(柱)砖墙(柱)梁(板)常见铰支座的构造形式常见铰支座的构造形式 47建筑结构的设计标准及设计方法 既能阻止构件支承端产生竖向移动和左右移动，又能阻止构件发生转动既能阻止构件支承端产生竖向移动和左右移动，又能阻止构件发生转动的支座称为固定支座（图）的支座称为固定支座（图）受力筋雨蓬板过梁梁柱嵌固长度梁杯口基础填细

55、石混凝土预制柱现浇柱基础受力筋次梁主梁现浇梁现浇板 常见固定支座的构造形式常见固定支座的构造形式 (a) (b) (c) (d)固定支座固定支座48建筑结构的设计标准及设计方法应特别注意：应特别注意： 当采用不同的配筋措施时，将出现不同的支承条件。不同的支承条件将当采用不同的配筋措施时，将出现不同的支承条件。不同的支承条件将得出不同的结构计算简图，构件的内力也将完全不同。得出不同的结构计算简图，构件的内力也将完全不同。 计算跨度计算跨度 计算跨度的取值计算跨度的取值 = =支座反力作用点间的距离支座反力作用点间的距离梁取22梁取0.0250n1梁取0.0252dcba板取020板取0.0522

56、h板取010203h梁或板砖墙(柱)砖墙(柱)梁柱梁n1n3n2lllllllll123aa1a2a2aa1aa1a2a2/2梁、板的计算跨度梁、板的计算跨度 49建筑结构的设计标准及设计方法50建筑结构的设计标准及设计方法（3 3）荷载简化与荷载计算）荷载简化与荷载计算 荷载简化荷载简化 荷载简图的形式：通常有线荷载（均布荷载、三角形荷载和梯形荷载）、集中荷载简图的形式：通常有线荷载（均布荷载、三角形荷载和梯形荷载）、集中荷载和力偶荷载和力偶 fffffqqqq(a)(e)(f)(b)(c)(g)(d)荷载简图荷载简图 51建筑结构的设计标准及设计方法 荷载计算荷载计算 各类荷载按各类荷载按

57、建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（gb50009-2011gb50009-2011）的规定取用。）的规定取用。 应注意：应注意：（1 1）荷载代表值）荷载代表值设计中用以验证极限状态所采用的荷载值，包括标准值、组合设计中用以验证极限状态所采用的荷载值，包括标准值、组合值、频遇值和准永久值值、频遇值和准永久值（2 2）荷载标准值）荷载标准值 恒载标准值恒载标准值g gk k= =结构设计规定的尺寸和材料或结构构件单位体积的自重结构设计规定的尺寸和材料或结构构件单位体积的自重 （p30 p30 表表2-82-8常用材料和构件的自重常用材料和构件的自重应记住）应记住） 可变荷载标准值可变荷载标准值q qk k = = 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（gb500