结构上的荷载ppt课件

1、第二章第二章 建筑构造建筑构造设计原理设计原理 第一节第一节 构造上的荷载构造上的荷载 什么是荷载什么是荷载 一、构造上的作用、作用效应、构造抗力及其一、构造上的作用、作用效应、构造抗力及其随机性随机性 v作用作用actionv定义：定义：v作用作用施加在构造上的集中或分布荷载以及引起构造外施加在构造上的集中或分布荷载以及引起构造外加变形或约束变形要素的总称。加变形或约束变形要素的总称。 v构造产生各种效应的缘由，统称为构造上的作用。构造产生各种效应的缘由，统称为构造上的作用。 v分类分类v直接作用直接作用 v间接作用间接作用 1. 构造上的作用构造上的作用v直接作用直接作用直接施加在构造上的

2、集中或分布荷载，使它产直接施加在构造上的集中或分布荷载，使它产生内力效应。即通常所说的荷载。生内力效应。即通常所说的荷载。v例如：例如：v构造构件自重构造构件自重v构件上构造层如地面的重力荷载构件上构造层如地面的重力荷载v楼屋面上的人群、设备等的运用荷载，楼屋面上的人群、设备等的运用荷载，v雪荷载和施工荷载雪荷载和施工荷载v施加在外墙上的风荷载施加在外墙上的风荷载1. 构造上的作用构造上的作用v间接作用间接作用引起构造外加变形或约束变形从而产生内力效引起构造外加变形或约束变形从而产生内力效应要素，即通常所说的作用，用应要素，即通常所说的作用，用Q表示。表示。v例如：例如：v由地基不均匀沉降的外

3、加变形引起的沉降作用由地基不均匀沉降的外加变形引起的沉降作用v温度或资料体积变化，但构造的变形却遭到约束而引起的温温度或资料体积变化，但构造的变形却遭到约束而引起的温差或收缩作用差或收缩作用v因钢材焊接引起的热效应作用等因钢材焊接引起的热效应作用等v地震时地面运动和质点加速度反响引起的惯性作用地震时地面运动和质点加速度反响引起的惯性作用2 荷载效应作用效应荷载效应作用效应effects of actionv作用效应作用效应由作用引起的构造或构件的反响内力和变由作用引起的构造或构件的反响内力和变形，用形，用“S表示。表示。vS=CQvS 作用效应作用效应 vC作用效应系数作用效应系数vQ 间接作

4、用间接作用v可以以为作用和作用效应之间呈线性关系。可以以为作用和作用效应之间呈线性关系。v反响：反响：v内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩等内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩等v变形：挠度、转角、侧移、裂痕等变形：挠度、转角、侧移、裂痕等3 构造抗力构造抗力structure reactance v构造抗力构造抗力构造或构造构件接受作用效应内力和变形的构造或构造构件接受作用效应内力和变形的才干，如构件的承载才干、刚度等。才干，如构件的承载才干、刚度等。 v影响抗力的主要要素：影响抗力的主要要素：v资料性能强度、变形模量等资料性能强度、变形模量等v几何参数构件尺寸几何参数构件尺寸截面尺寸、截面外形等截面尺寸

5、、截面外形等v计算方式的准确性抗力计算所采用的根本假设和计算公式不计算方式的准确性抗力计算所采用的根本假设和计算公式不够准确等够准确等v随机变量随机变量 v随时间变化随时间变化 v构造上的作用特别是可变作用与时间有关构造上的作用特别是可变作用与时间有关设计基准期设计基准期为为50年年 二、荷载的分类二、荷载的分类 v按时间的变异分类按时间的变异分类v永久荷载恒载或永久作用永久荷载恒载或永久作用permanent load v可变荷载活载或可变作用可变荷载活载或可变作用variable load v偶尔荷载偶尔作用偶尔荷载偶尔作用accidental load A.永久荷载永久荷载 perman

6、ent load v永久荷载恒载或永久作用永久荷载恒载或永久作用permanent load建筑物建筑物中每一构配件的质量所引起的地心引力，它们在设计基准中每一构配件的质量所引起的地心引力，它们在设计基准期普通为期普通为50年内的量值不随时间变化，或其变化与平年内的量值不随时间变化，或其变化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。的荷载。v包括：构造构件、楼地面、墙面、固定设备等的自重，土包括：构造构件、楼地面、墙面、固定设备等的自重，土压力，预加应力，地基沉降以及焊接等。压力，预加应力，地基沉降以及焊接等。v注注:自重是

7、指资料本身分量产生的荷载自重是指资料本身分量产生的荷载(重力重力)。B. 可变荷载可变荷载 variable loadv可变荷载活载或可变作用可变荷载活载或可变作用variable load建筑物运建筑物运用过程中所施加的可挪动荷载，它们在设计基准期内的量用过程中所施加的可挪动荷载，它们在设计基准期内的量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计。值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计。v例如例如v楼面活荷载实践是人体和家具加于楼面很小面积上的可挪楼面活荷载实践是人体和家具加于楼面很小面积上的可挪动荷载，在设计时利用等效原理将它们化算成全楼面的等动荷载，在设计时利用等效原理将它

8、们化算成全楼面的等效均布荷载。效均布荷载。v屋面活荷载和积灰荷载屋面活荷载和积灰荷载v安装荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、温度变化等。安装荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、温度变化等。 C. 偶尔荷载偶尔荷载 accidental loadv偶尔荷载偶尔作用偶尔荷载偶尔作用accidental load在设计基准期在设计基准期内不一定出现，一旦出现它的量值很大，继续时间很短的内不一定出现，一旦出现它的量值很大，继续时间很短的荷载。荷载。v例如：地震荷载、爆炸荷载、撞击荷载等。例如：地震荷载、爆炸荷载、撞击荷载等。u 作用作用v自然景象v重力v构件自重v运用荷载v施工荷载v气候v雪荷载v风荷载v冰

9、荷载v温差作用v湿度变化v资料v体积变化收缩、徐变等v地质水力v沉降差v水位差v地震作用v人为景象v内应力v预加力v施工安装v钢材焊接v动力v振动荷载v冲击荷载v车辆荷载v吊车荷载u 作用作用v自然景象v重力v构件自重直接、永久荷载v运用荷载直接、可变荷载v施工荷载直接、可变荷载v气候v雪荷载直接、可变荷载v风荷载直接、可变荷载v冰荷载直接、可变荷载v温差作用间接、可变荷载v湿度变化间接、可变荷载v资料v体积变化收缩、徐变等间接、可变荷载v地质水力v沉降差间接、永久荷载v水位差间接、永久荷载v地震作用间接、偶尔荷载v人为景象v内应力v预加力直接、永久荷载v施工安装直接、可变荷载v钢材焊接间接、

10、永久荷载v动力v振动荷载直接、可变荷载v冲击荷载直接、可变荷载v车辆荷载直接、可变荷载v吊车荷载直接、可变荷载二、荷载的分类二、荷载的分类v按空间位置的变异分类按空间位置的变异分类v固定荷载固定荷载在构造空间位置上具有固定分布的荷载。在构造空间位置上具有固定分布的荷载。v例如：构造构件自重，工业与民用建筑楼面上的固定设备例如：构造构件自重，工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载等。荷载等。v可动荷载可动荷载在构造空间位置上的一定范围内可以恣意分在构造空间位置上的一定范围内可以恣意分布的荷载。布的荷载。v例如：工业与民用建筑楼面上的人群荷载、吊车荷载等。例如：工业与民用建筑楼面上的人群荷载、吊车荷载

11、等。二、荷载的分类二、荷载的分类v按构造的反响分类按构造的反响分类v静态荷载静态荷载对构造或构件不产生加速度，或其加速度可以对构造或构件不产生加速度，或其加速度可以忽略不计的荷载。也称为静态作用，估算时无需思索动态系忽略不计的荷载。也称为静态作用，估算时无需思索动态系数。数。v例如：构造自重、住宅与办公楼的楼面活荷载、土压力、积例如：构造自重、住宅与办公楼的楼面活荷载、土压力、积灰荷载等。灰荷载等。v动态荷载动态荷载对构造或构件产生不可忽略的加速度的荷载。对构造或构件产生不可忽略的加速度的荷载。也成动态作用，估算时要思索动态系数。也成动态作用，估算时要思索动态系数。v例如：吊车荷载、地震、设备

12、振动、作用在挺拔构造上的风例如：吊车荷载、地震、设备振动、作用在挺拔构造上的风荷载等。荷载等。v注：风荷载对于普通的低层建筑来说是静载，而对于高层建注：风荷载对于普通的低层建筑来说是静载，而对于高层建筑来说那么是动载，由于后者的自振周期较长。筑来说那么是动载，由于后者的自振周期较长。 以下荷载各属于哪种类型？以下荷载各属于哪种类型？v土压力v自重v风压力v积灰荷载v吊车荷载v地震、撞击力v静态荷载、永久荷载v静态荷载、永久荷载v动态荷载、可变荷载v静态荷载、可变荷载v动态荷载、可变荷载v动态荷载、偶尔荷载一永久荷载恒载一永久荷载恒载 v重力荷载 v地球外表的一切构造都必需抵抗重力。 v经过物体

13、指向地球中心 v荷载的第一来源是重力荷载。v几种常见资料的自重：v素混凝土2224 kN/m3v普通钢筋混凝土24-25kN/m3v砖砌体19kN/m3v钢材78.5kN/m3v木材4-9kN/m3v水泥砂浆20 kN/m3v石灰砂浆17 kN/m3一永久荷载恒载一永久荷载恒载v土压土压v当改动地面的部分外形来建筑建筑物时，该建筑物的某些当改动地面的部分外形来建筑建筑物时，该建筑物的某些部分和它的构造能够会接受土压力。部分和它的构造能够会接受土压力。 天然地面天然地面垂直面的砂丘垂直面的砂丘需求力来维持沙堆的非自然外形需求力来维持沙堆的非自然外形 挡土墙挡土墙 一永久荷载恒载一永久荷载恒载v土

14、压土压v地下室的建筑地下室的建筑v建造在斜面地基上的建筑建造在斜面地基上的建筑 一永久荷载恒载一永久荷载恒载v水压水压v地下水位地下水位水的顶层水的顶层v建筑物的定位穿越了天然地下水位，非天然的地下水位就建筑物的定位穿越了天然地下水位，非天然的地下水位就会出如今建筑物的周围和下方。会出如今建筑物的周围和下方。 一永久荷载恒载一永久荷载恒载v水压水压v程度向程度向v竖向向上竖向向上建筑的漂浮趋势建筑的漂浮趋势二可变荷载活载二可变荷载活载v运用中呵斥的活载运用中呵斥的活载v永久荷载永久荷载不能防止而必需接受不能防止而必需接受v可变荷载可变荷载建筑运用功能导致的建筑运用功能导致的永久荷载永久荷载 可

15、变荷载可变荷载 二可变荷载活载二可变荷载活载v运用中呵斥的活载运用中呵斥的活载v可变荷载可变荷载有选择的有选择的 v永久荷载永久荷载没有选择的没有选择的v实践工程中往往将可变荷载定为能够出现的最大荷载。实践工程中往往将可变荷载定为能够出现的最大荷载。 v楼面活荷载实践是人体和家具加于楼面很小面积上的可挪楼面活荷载实践是人体和家具加于楼面很小面积上的可挪动荷载，在设计时利用等效原理将它们化算成全楼面的等动荷载，在设计时利用等效原理将它们化算成全楼面的等效均布荷载。效均布荷载。 l屋面活荷载屋面活荷载项项次次类别类别标准值标准值(kN/m2)组合值组合值系数系数c频遇值频遇值系数系数f准永久值准永

16、久值系数系数q1不上人的屋面不上人的屋面 0.50.70.502上人的屋面上人的屋面 2.00.70.50.43屋顶花园屋顶花园 3.00.70.60.5注：注：1 不上人的屋面不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时当施工或维修荷载较大时,应按实践情况采用；对不同应按实践情况采用；对不同构造应按有关设计规范的规定构造应按有关设计规范的规定,将规范值作将规范值作0.2kN/m2 的增减。的增减。2 上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。3 对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的

17、积水荷载，应采取构造措施加以防止；必要时，应按积水的能够深度确定屋面活荷载。以防止；必要时，应按积水的能够深度确定屋面活荷载。4 屋顶花园活荷载不包括花圃土石等资料自重。屋顶花园活荷载不包括花圃土石等资料自重。l 屋面活荷载屋面活荷载v普通普通v上人屋面的活载规范值上人屋面的活载规范值2.0kN/m2v不上人屋面的活载规范值不上人屋面的活载规范值0.5kN/m2 v屋顶花园屋顶花园3.0kN/m2 不包括池墙不包括池墙v屋面活荷载不应于雪荷载同时思索，取其较大者屋面活荷载不应于雪荷载同时思索，取其较大者v屋面活荷载规范值与能否上人、屋面的构造方式有关；与面屋面活荷载规范值与能否上人、屋面的构造

18、方式有关；与面积大小、排水方式无关积大小、排水方式无关二可变荷载活载二可变荷载活载v运用中呵斥的活载运用中呵斥的活载v荷载方向荷载方向v竖直向下：大多数情况竖直向下：大多数情况v程度：少数情况程度：少数情况二可变荷载活载二可变荷载活载v风荷载风荷载v地球外表上建造的一切构造都必需抵抗风力。地球外表上建造的一切构造都必需抵抗风力。 v在地表附近，可以为风是沿着地面流动的。在地表附近，可以为风是沿着地面流动的。 v风从妨碍物的旁边和上方吹过。风从妨碍物的旁边和上方吹过。 二可变荷载活载二可变荷载活载v风荷载风荷载v风荷载风荷载空气流动构成的风遇到建筑物时，在建筑物外空气流动构成的风遇到建筑物时，在

19、建筑物外表构成的压力或吸力。表构成的压力或吸力。v实践上，风荷载是随时间而动摇的动力荷载，实践上，风荷载是随时间而动摇的动力荷载，v但房屋设计中把它看作是静态荷载但房屋设计中把它看作是静态荷载 。v在高度较大的建筑中要思索动力效应影响，适当加大风荷在高度较大的建筑中要思索动力效应影响，适当加大风荷载数值。载数值。二可变荷载活载二可变荷载活载v风荷载风荷载v风是如何从固定物体的旁边和上方吹过取决于：风是如何从固定物体的旁边和上方吹过取决于：v风速风速v物体的外形物体的外形风流动方式的改动风流动方式的改动 力或风荷载力或风荷载 二可变荷载活载二可变荷载活载v风荷载v作用在建筑物外表单位面积上的风荷

20、载规范值wk：v式中：vw0根本风压值，单位kN/m2vz 风压高度变化系数vs 风载体型系数vz 高度处的风震系数)/(20mkNwwzszk二可变荷载活载二可变荷载活载v风荷载v风速与风压的关系v自在气流的风速产生的单位面积上的风压力为：vw0单位面积上的风压力(kN/m2)；v空气密度(kg/m3)；vv0风速(m/s)。v空气单位体积重力(kN/m3)；vg重力加速度(m/s2)；20200221vgvw二可变荷载活载二可变荷载活载v风荷载v风速与风压的关系v在规范大气压情况下，=0.012021kN/m3，g =9.80m/s2：v在不同的地理位置，大气条件是不同的，和 g值也不一样

21、。v重力加速度 g随高度变化，也与纬度有关；v空气重度 是气压、气温暖湿度的函数，因此，各地的/ g的值均不一样。v为了比较不同地域风压的大小，必需对地貌、丈量高度进展一致规定。 2202020200/163080. 92012018. 0221mKNvvvgvw风荷载风荷载v根本风压reference wind pressurev风荷载的基准压力，普通按当地空阔平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速，再思索相应的空气密度，按公式确定的风压值。v规范地貌的规定：地貌粗糙程度 地面粗糙程度 ，风能耗费 ，风速。v规范高度的影响：距地面的高度，

22、风速，风压。但当离地面450m以上时，风速即不受地面粗糙程度的影响 220200/160021mKNvvw风荷载风荷载v地面粗糙度是指风在到达构造物以前吹越过地面粗糙度是指风在到达构造物以前吹越过2km范围内的地范围内的地面时，描画该地面上不规那么妨碍物分布情况的等级。规范面时，描画该地面上不规那么妨碍物分布情况的等级。规范将地面粗糙度分为将地面粗糙度分为A、B、C、D四类。四类。 vA类类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域；指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域；vB类类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；镇和城市郊区；v

23、C类类指有密集建筑群的城市市区；指有密集建筑群的城市市区；vD类类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 风荷载风荷载根本风压根本风压v公称风速的时距：一定时间间隔内公称风速的时距：一定时间间隔内(称为时距称为时距)的平均风速。风速记录阐的平均风速。风速记录阐明，明，10min的平均风速已趋于稳定。的平均风速已趋于稳定。v最大风速的样本时间：气候的反复性，风有着自然周期，每年季节性最大风速的样本时间：气候的反复性，风有着自然周期，每年季节性地反复一次。地反复一次。 年最大风速最有代表性。年最大风速最有代表性。v根本风速的重现期：取年最大风速为样本，可获得各年的

24、最大风速。根本风速的重现期：取年最大风速为样本，可获得各年的最大风速。每年的最大风速值是不同的。每年的最大风速值是不同的。v工程设计时，普通应思索构造在运用过程中几十年时间范围内，能够工程设计时，普通应思索构造在运用过程中几十年时间范围内，能够遭遇到的最大风速。该最大风速不是经常出现，而是间隔一段时间后遭遇到的最大风速。该最大风速不是经常出现，而是间隔一段时间后再出现，这个间隔时间称为重现期。再出现，这个间隔时间称为重现期。二可变荷载活载二可变荷载活载v风荷载风荷载v风流动方式的改动所产生的荷载与建筑物的外表明显成直风流动方式的改动所产生的荷载与建筑物的外表明显成直角。角。 物体的外形物体的外

25、形风荷载风荷载v风荷载体型系数风荷载体型系数sv风作用在建筑物外表上所引起的实践压力风作用在建筑物外表上所引起的实践压力或吸力与来流风压的比值，它描画的是建筑物外表在稳或吸力与来流风压的比值，它描画的是建筑物外表在稳定风压作用下的静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型定风压作用下的静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。 风荷载风荷载v单体风载体型系数单体风载体型系数s v图中风荷载体型系数为正值，代表风对构造产生压力作用，图中风荷载体型系数为正值，代表风对构造产生压力作用，其方向指向建筑物外表；其方向指向建筑物

26、外表；v风荷载体型系数为负值，代表风对构造产生吸力作用，其方风荷载体型系数为负值，代表风对构造产生吸力作用，其方向分开建筑物外表。向分开建筑物外表。封锁式双坡屋面风荷载体型系数封锁式双坡屋面风荷载体型系数风荷载风荷载v风压的基准期是风压的基准期是50年离地年离地10M，10min最大风速，平方除最大风速，平方除1600确定风压确定风压w0v普通多层住宅设计不思索撞击力和龙卷风；必需思索风载和普通多层住宅设计不思索撞击力和龙卷风；必需思索风载和活荷载活荷载v我国根本风压取值范围在我国根本风压取值范围在0.30.9kN/m2v高处的面积大其风压大，其风荷载总值也大高处的面积大其风压大，其风荷载总值

27、也大v建筑物越高，遭到的风荷载越大，但超越建筑物越高，遭到的风荷载越大，但超越450M后趋于稳定后趋于稳定v风压高度变化系数与建筑物所处地面的粗糙度有关；地面的风压高度变化系数与建筑物所处地面的粗糙度有关；地面的粗糙度类别分四类粗糙度类别分四类二可变荷载活载二可变荷载活载v雪荷载：作用在屋面上的由积雪而产生的荷载。雪荷载：作用在屋面上的由积雪而产生的荷载。v根本雪压根本雪压reference snow pressure雪荷载的基准压力雪荷载的基准压力,普通按当地空阔平坦地面上积雪自重的观测数据，经概率普通按当地空阔平坦地面上积雪自重的观测数据，经概率统计得出统计得出50 年一遇最大值确定。年一

28、遇最大值确定。v屋面活荷载不应于雪荷载同时思索，取其较大者屋面活荷载不应于雪荷载同时思索，取其较大者二可变荷载活载二可变荷载活载v温度变化温度变化三偶尔荷载三偶尔荷载v在设计基准期内不一定出现，一旦出现它的量值很大，继续在设计基准期内不一定出现，一旦出现它的量值很大，继续时间很短的荷载。时间很短的荷载。v例如：地震荷载、爆炸荷载、撞击荷载等。例如：地震荷载、爆炸荷载、撞击荷载等。三偶尔荷载三偶尔荷载地震荷载地震荷载v地震荷载地震荷载v垂直震动垂直震动v程度震动程度震动v垂直震动程度震动垂直震动程度震动三偶尔荷载三偶尔荷载v撞击荷载撞击荷载 v栏杆应满足普通的碰撞，栏杆应满足普通的碰撞，v停车场

29、、火车站、船舶码头停车场、火车站、船舶码头U.C. parking structure A. University of California第二节第二节 极限形状极限形状设计法设计法第二节第二节 极限形状设计法极限形状设计法v构造设计的目的：用最经济的方法设计出足够平安可靠的构构造设计的目的：用最经济的方法设计出足够平安可靠的构造。造。v构造的可靠度：构造可靠性的概率度量。在规定的时间内，构造的可靠度：构造可靠性的概率度量。在规定的时间内，规定的条件下，构造完成预定功能的概率。规定的条件下，构造完成预定功能的概率。v在规定的时间内即设计基准期在规定的时间内即设计基准期50年，年，v在规定的条

30、件下正常设计、正常施工、正常运用、正常维在规定的条件下正常设计、正常施工、正常运用、正常维修，不包括非正常的情况，例如人为的错误等。修，不包括非正常的情况，例如人为的错误等。v如今研讨构造失效概率的计算方法。如今研讨构造失效概率的计算方法。构造的可靠度实际构造的可靠度实际v构造的可靠概率构造的可靠概率PsPs与失效概率与失效概率PfPfv构造的功能函数构造的功能函数Z Z用以描画构造任务形状。用以描画构造任务形状。vZ ZR RS Sv其中：其中：vRR构造抗力构造抗力vSS作用效应作用效应v当当Z ZR RS S0 0，构造抗力大于作用效应，构造抗力大于作用效应R RS S，构造可靠；构造可

31、靠；v当当Z ZR RS S0 0，构造抗力小于作用效应，构造抗力小于作用效应R RS S，构造失效；构造失效；v当当Z ZR RS S0 0，构造抗力等于作用效应，构造抗力等于作用效应R RS S，构造处于极限形状。构造处于极限形状。构造的可靠概率构造的可靠概率PsPs与失效概率与失效概率PfPf 构造可靠的根本条件：构造可靠的根本条件：Z0 或或 RS极限形状方程极限形状方程ZRS0当方程成立时，构造正处于极限形状这一分界。当方程成立时，构造正处于极限形状这一分界。超越这一界限，就不能满足设计规定的某一功能要求。超越这一界限，就不能满足设计规定的某一功能要求。构造抗力构造抗力R，是一个广义

32、的概念，包括抵抗荷载、变形、裂痕，是一个广义的概念，包括抵抗荷载、变形、裂痕开展等的才干。开展等的才干。构造的可靠概率构造的可靠概率PsPs与失效概率与失效概率PfPf构造可靠的根本条件：构造可靠的根本条件：Z0 或或 RS构造抗力构造抗力R属于概率范畴。属于概率范畴。作用效应作用效应S，由作用引起的构造或构件的反响内力和变，由作用引起的构造或构件的反响内力和变形，属于概率范畴。形，属于概率范畴。构造的功能函数构造的功能函数ZRS，属于概率范畴。，属于概率范畴。 u失效概率失效概率Pf为图中阴影部分的面积为图中阴影部分的面积u面积越小，面积越小，u失效概率越低，失效概率越低，u构造构件的可靠程

33、度越高。构造构件的可靠程度越高。构造的可靠概率构造的可靠概率PsPs与失效概率与失效概率PfPfv失效概率失效概率Pfv图中阴影部分的面积图中阴影部分的面积v面积越小，面积越小，v失效概率越低，失效概率越低，v构造构件的可靠程度越高。构造构件的可靠程度越高。v可靠概率可靠概率PsvPf Ps 1v可靠目的可靠目的vZ：平均值，算术平均值：平均值，算术平均值 ，中轴线的位置，中轴线的位置，vZ越大，曲线越远离越大，曲线越远离y轴。轴。vZ：规范差，均方根，正态曲线的高矮与狭窄程：规范差，均方根，正态曲线的高矮与狭窄程度，度，vZ越小，曲线高而狭窄越小，曲线高而狭窄v增大增大Z，曲线右移，阴影部分

34、面积将减少；，曲线右移，阴影部分面积将减少；v减小减小Z，曲线变高变窄，阴影面积也将减少。，曲线变高变窄，阴影面积也将减少。vZ越大，越大，Z越小，均可以使得失效概率越小，均可以使得失效概率Pf越低。越低。构造的可靠度实际构造的可靠度实际可靠目的可靠目的v如今将曲线对称轴至纵轴的间隔表示成如今将曲线对称轴至纵轴的间隔表示成Z的倍数，即令：的倍数，即令：vZZv那么那么vZ /Zv可靠目的可靠目的越大，失效概率越大，失效概率Pf越小越小v可靠目的可靠目的越小，失效概率越小，失效概率Pf越大越大v因此可靠目的因此可靠目的和失效概率和失效概率Pf一样，可以作为衡量构造可靠度的一个目一样，可以作为衡量

35、构造可靠度的一个目的。的。v可靠目的可靠目的用以详细度量构造可靠性用以详细度量构造可靠性建筑物的平安等级建筑物的平安等级v建筑的平安等级是根据构造破坏能够产生的后果的严重程度进展划分的，共分为三级。v在建筑构造设计时，应根据建筑物的平安等级进展，按规定的可靠目的进展设计的设计准那么，称为按可靠目的的设计准那么。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概率极限形状设计法概率极限形状设计法v目前我国规范是以：目前我国规范是以：v可靠度实际可靠度实际设计的实际根底设计的实际

36、根底v极限形状法极限形状法详细设计方法详细设计方法概率极限形状设计法概率极限形状设计法v极限形状法的分类极限形状法的分类v整个构造或其中一部分，超越某一特定形状就不能满足设整个构造或其中一部分，超越某一特定形状就不能满足设计规定的某一功能平安、适用、耐久要求，此特定形计规定的某一功能平安、适用、耐久要求，此特定形状称为该功能的极限形状。状称为该功能的极限形状。v我国规范将混凝土构造的极限形状分为：我国规范将混凝土构造的极限形状分为：v承载才干极限形状承载才干极限形状v正常运用极限形状正常运用极限形状承载才干极限形状承载才干极限形状v承载才干极限形状承载才干极限形状构造或构件到达最大承载才干或不

37、构造或构件到达最大承载才干或不适于继续承载的变外形状，称该构造或构件到达了承载才适于继续承载的变外形状，称该构造或构件到达了承载才干极限形状。干极限形状。v承载才干极限形状的表现：设计计算承载才干极限形状的表现：设计计算v整个构造或构件的一部分作为刚体失去平衡如倾覆等整个构造或构件的一部分作为刚体失去平衡如倾覆等v构造构件或衔接由于资料强度被超越而破坏或由于过度的构造构件或衔接由于资料强度被超越而破坏或由于过度的塑性变形而不适于继续承载塑性变形而不适于继续承载v构造转变为机动体系构造转变为机动体系v构造或构造构件丧失稳定。构造或构造构件丧失稳定。正常运用极限形状正常运用极限形状v正常运用极限形

38、状正常运用极限形状构造或构造构件到达正常运用或耐构造或构造构件到达正常运用或耐久性能的某项规定限制额形状。久性能的某项规定限制额形状。v正常运用极限形状的表现：检验正常运用极限形状的表现：检验v影响正常运用或外观的变形影响正常运用或外观的变形v影响正常运用或耐久性能的部分损坏影响正常运用或耐久性能的部分损坏v影响正常运用的振动影响正常运用的振动v影响正常运用的其它特定形状影响正常运用的其它特定形状正常运用极限形状正常运用极限形状v混凝土构造的正常运用极限形状的表现：混凝土构造的正常运用极限形状的表现：v构造变形或振幅大到达了正常运用及外观要求所规定的限值构造变形或振幅大到达了正常运用及外观要求

39、所规定的限值v对于不允许出现裂痕的构造，其混凝土拉应力到达了规定的对于不允许出现裂痕的构造，其混凝土拉应力到达了规定的限值限值v对于允许出现裂痕的构造，其裂痕宽度到达了保证构造耐久对于允许出现裂痕的构造，其裂痕宽度到达了保证构造耐久性要求的允许限值性要求的允许限值概率极限形状设计法概率极限形状设计法v按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v荷载效应设计值：荷载效应设计值：vSS SKv令令vSK 为荷载效应的规范值脚标为荷载效应的规范值脚标k意指规范值意指规范值vS荷载分项系数荷载分项系数1vS荷载效应设计值荷载效应设计值v荷载效应设计值相当于把荷载效应增大一个倍数荷载效应设

40、计值相当于把荷载效应增大一个倍数构造可靠的根构造可靠的根本条件：本条件：SR或或 Z0概率极限形状设计法概率极限形状设计法v按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v抗力的设计值：抗力的设计值：vRRK/Rv令令vRK 构造抗力的规范值构造抗力的规范值vR抗力的分项系数抗力的分项系数1 vR抗力的设计值抗力的设计值 v抗力的设计值，相当于把抗力减少了一个倍数抗力的设计值，相当于把抗力减少了一个倍数构造可靠的根构造可靠的根本条件：本条件：SR或或 Z0按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v承载才干极限形状设计的表达式：承载才干极限形状设计的表达式：v0 SRv

41、S荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值vR构造构件抗力的设计值构造构件抗力的设计值v0构造构件的重要性系数构造构件的重要性系数v对平安等级为一级或设计年限为对平安等级为一级或设计年限为100年及以上的构造年及以上的构造构件，构件， 0 1.1v对平安等级为二级或设计年限为对平安等级为二级或设计年限为50年的构造构件，年的构造构件， 0 1.0v对平安等级为三级或设计年限为对平安等级为三级或设计年限为5年的构造构件，年的构造构件， 0 0.9构造可靠的根构造可靠的根本条件：本条件：SR或或 Z0承载才干极限形状设计的表达式承载才干极限形状设计的表达式v承载才干极限形状设计的表达式：承载才干极

42、限形状设计的表达式：v0 SRvSSKSvRRK/Rv0 S SKRK/RvS荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值vSK荷载效应组合的规范值荷载效应组合的规范值vS1荷载分项系数荷载分项系数v0构造构件的重要性系数构造构件的重要性系数荷载效应组合荷载效应组合v每种或每组荷载可以以为是独立作用的，建筑物经常接受各每种或每组荷载可以以为是独立作用的，建筑物经常接受各种不同荷载组合。种不同荷载组合。 v荷载组合：各种不同的荷载永久荷载与可变荷载共同作荷载组合：各种不同的荷载永久荷载与可变荷载共同作用的组合范围用的组合范围v建筑构造设计应建筑构造设计应v根据运用过程中在构造上能够同时出现的荷载，根

43、据运用过程中在构造上能够同时出现的荷载，v按承载力极限形状和正常运用极限形状分别进展荷载效应按承载力极限形状和正常运用极限形状分别进展荷载效应组合，组合，v并应取各自的最不利的效应组合进展设计。并应取各自的最不利的效应组合进展设计。荷载效应组合荷载效应组合v在各种荷载组合中总是出现的独一荷载组合是永久重力荷载。在各种荷载组合中总是出现的独一荷载组合是永久重力荷载。v荷载组合荷载组合1：永久重力荷载一切楼板上的可变荷载：永久重力荷载一切楼板上的可变荷载v荷载组合荷载组合2 ：永久重力荷载特定方向上的风荷载：永久重力荷载特定方向上的风荷载v荷载组合荷载组合3 ：永久重力荷载某些楼板上可变荷载地震作

44、：永久重力荷载某些楼板上可变荷载地震作用用v留意留意 ：最不利荷载组合：最不利荷载组合 荷载规范值荷载规范值 v荷载规范值荷载规范值指构造在设计基准期指构造在设计基准期(50年年)内，正常情况下内，正常情况下能够出现的最大荷载值，它是构造设计时采用的荷载根本能够出现的最大荷载值，它是构造设计时采用的荷载根本代表值。代表值。v通常要求荷载规范值应具有通常要求荷载规范值应具有95%的保证率。的保证率。v荷载代表值都可由规范值乘以相应的系数后得出。荷载代表值都可由规范值乘以相应的系数后得出。荷载的规范值荷载的规范值QK 荷载是随机变量，任荷载是随机变量，任何一种荷载的大小都具何一种荷载的大小都具有程

45、度不同的变异性。有程度不同的变异性。荷载的代表值荷载的代表值v荷载代表值荷载代表值构造设计时，根据各种极限形状的设计要求构造设计时，根据各种极限形状的设计要求所采用的不同的荷载数值。所采用的不同的荷载数值。v对于永久荷载以规范值作为代表值；对于永久荷载以规范值作为代表值；v对于可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值，如规对于可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值，如规范值、组合值、频遇值、准永久值。范值、组合值、频遇值、准永久值。v对于承载才干极限形状，应按荷载效应的根本组合；对于承载才干极限形状，应按荷载效应的根本组合；v对于正常运用极限形状，应根据不同的设计要求，采用荷载对于正常运

46、用极限形状，应根据不同的设计要求，采用荷载的规范组合、频遇组合或准永久组合。的规范组合、频遇组合或准永久组合。2. 按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v荷载根本组合荷载根本组合v由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：vSSSKGSGKQ1SQ1KQiCiSQiKv0 S0 S SKv0 G SGKQ1 SQ1KQiCi SQiKv0构造构件的重要性系数构造构件的重要性系数vG永久荷载恒荷载的分项系数，当其对构造不利时普通情永久荷载恒荷载的分项系数，当其对构造不利时普通情况取况取1.2，当其对构造有利时取，当其对构造有利时取1.0，对构造倾覆、滑移等取，对构造

47、倾覆、滑移等取0.9；vSGK永久荷载规范值的效应永久荷载规范值的效应 vSGKCGGkvGk永久荷载规范值永久荷载规范值G表示恒载表示恒载vCG、CQ1、CQi荷载效应系数，即由荷载求出荷载效应如荷载荷载效应系数，即由荷载求出荷载效应如荷载引起的弯矩、剪力、轴力和变形等须乘的系数。引起的弯矩、剪力、轴力和变形等须乘的系数。永久荷载的代表值永久荷载的代表值Gkv对于永久荷载而言，只需一个代表值，就是它的规范值。对于永久荷载而言，只需一个代表值，就是它的规范值。 v永久荷载的规范值，对于构造自重，可按构造构件的设计永久荷载的规范值，对于构造自重，可按构造构件的设计尺寸与资料单位体积或单位面积的自

48、重计算确定。尺寸与资料单位体积或单位面积的自重计算确定。v对于常用资料的构件，单位体积的自重可以由我国国家规对于常用资料的构件，单位体积的自重可以由我国国家规范范GB500092019附录附录A查得，查得，设计时可直接查用。设计时可直接查用。 几种常见资料单位体积的自重：几种常见资料单位体积的自重： v素混凝土素混凝土2224 kN/m3v普通钢筋混凝土普通钢筋混凝土24-25kN/m3v砖砌体砖砌体19kN/m3v钢材钢材78.5kN/m3v木材木材4-9kN/m3v水泥砂浆水泥砂浆20 kN/m3v石灰砂浆石灰砂浆17 kN/m32. 按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方

49、法v荷载根本组合荷载根本组合v由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：v0 S0 G SGKQ1 SQ1KQiCi SQiKvQ1、Qi第一个和第第一个和第i个可变荷载分项系数；个可变荷载分项系数；普通取普通取1.4vSQ1K在根本组合中起控制造用的一个可变荷在根本组合中起控制造用的一个可变荷载规范值的效应；载规范值的效应；vSQ1KCQ1Q1kvQ1k影响最大的一个可变荷载的规范值影响最大的一个可变荷载的规范值Q表表示可变荷载示可变荷载vCG、CQ1、CQi荷载效应系数，即由荷载求荷载效应系数，即由荷载求出荷载效应如荷载引起的弯矩、剪力、轴力和变出荷载效应如荷载引起的弯矩、剪力、

50、轴力和变形等须乘的系数。形等须乘的系数。2. 按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v荷载根本组合荷载根本组合v由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：v0 S0 G SGKQ1 SQ1KQiCi SQiKvSQiK第第i个可变荷载规范值的效应；个可变荷载规范值的效应；vSQiKCQiQik vQik其他活荷载规范值；其他活荷载规范值；vCG、CQ1、CQi荷载效应系数，即由荷载求荷载效应系数，即由荷载求出荷载效应如荷载引起的弯矩、剪力、轴力和变出荷载效应如荷载引起的弯矩、剪力、轴力和变形等须乘的系数。形等须乘的系数。vCi可变荷载可变荷载Qi组合系数，对民用建筑

51、楼、屋组合系数，对民用建筑楼、屋面均布活荷载，普通取面均布活荷载，普通取0.7，屋面积灰荷载取，屋面积灰荷载取0.9，其他情况不应大于其他情况不应大于1.0。可变荷载组合值可变荷载组合值v当构造接受两种或两种以上可变荷载时，由于一切可变荷当构造接受两种或两种以上可变荷载时，由于一切可变荷载同时到达各自最大值的能够性极小，因此除主导的可变载同时到达各自最大值的能够性极小，因此除主导的可变荷载外主导的可变荷载荷载外主导的可变荷载1.0，其它伴随的可变荷载均，其它伴随的可变荷载均应乘以一个应乘以一个1的组合系数的组合系数 c 作为可变荷载的组合值。作为可变荷载的组合值。v可变荷载的组合值可变荷载的组

52、合值 c QKv其中其中vc为可变荷载荷组合系数为可变荷载荷组合系数vQK 为荷载规范值。为荷载规范值。2. 按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v荷载根本组合荷载根本组合v由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：vSSSKGCGGkQ1CQ1Q1kQiCiCQiQikvSGKCGGkvSQ1KCQ1Q1kvSQiKCQiQik v0 S0 GCGGkQ1CQ1Q1kQiCiCQiQikRK/R2. 按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v荷载根本组合荷载根本组合v由永久荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：vSSSKGSGKQiCiS

53、QiKvSGCGGkQiCiCQiQikv0 S0 GCGGkQiCiCQiQikRK/RvG永久荷载恒荷载的分项系数，取永久荷载恒荷载的分项系数，取1.35。2. 按承载才干极限形状设计的方法按承载才干极限形状设计的方法v根本组合的简化根本组合的简化v对于普通排架和框架构造，可以按照下式对根本组对于普通排架和框架构造，可以按照下式对根本组合进展简化：合进展简化：v由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：vSGSGKQ1SQ1KvSGSGK0.9QiSQiKv按上式组合中最不利值作为组合值。按上式组合中最不利值作为组合值。v由永久荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：vSG

54、SGKQiCiSQiKvSSSKGCGGkQiCiCQiQikvG永久荷载恒荷载的分项系数，取永久荷载恒荷载的分项系数，取1.35。何时取何时取1.2，何时取，何时取1.35？v可变荷载效应控制：可变荷载效应控制：1.2G1.4Qv永久荷载效应控制：永久荷载效应控制：1.35G1.40.7Qv1.35G1.40.7Q 1.2G1.4QvG/Q 2.8v当永久荷载与可变荷载比值大于当永久荷载与可变荷载比值大于2.8时，取时，取v1.35G1.40.7Q对普通构造来说：对普通构造来说：v楼板可取楼板可取1.2G1.4Qv屋面板可取屋面板可取1.35G1.40.7Qv梁柱有墙可取梁柱有墙可取1.35

55、G1.40.7Qv梁柱无墙可取梁柱无墙可取1.2G1.4Qv根底可取根底可取1.35G1.40.7Q例题：例题：v某办公楼楼面采用预制空心板。平安等级定为二级。板长某办公楼楼面采用预制空心板。平安等级定为二级。板长3.3m，计算跨度，计算跨度3.18米。板宽米。板宽0.9米，空心板自重米，空心板自重2.04kN/m2，后浇筑混凝土层厚，后浇筑混凝土层厚40mm，板底抹灰层厚，板底抹灰层厚20mm，楼面活荷载取，楼面活荷载取2.0 kN/m2。v试计算按承载力极限形状设计时由可变荷载效应控制和由永试计算按承载力极限形状设计时由可变荷载效应控制和由永久荷载效应控制的板跨中截面弯矩设计值。久荷载效应

56、控制的板跨中截面弯矩设计值。解答：解答：v永久荷载规范值：永久荷载规范值：v自重：自重：2.04 kN/m2v40mm后浇筑混凝土层后浇筑混凝土层250.041 kN/m2v20mm板底抹灰层板底抹灰层200.020.4 kN/m2v3.44 kN/m2v沿板长每延米均布荷载规范值为：沿板长每延米均布荷载规范值为：0.93.443.1 kN/m解答：解答：v可变荷载每延米规范值：可变荷载每延米规范值：0.92.01.8 kN/mv简支板在均布荷载作用下的跨中最大弯矩为：简支板在均布荷载作用下的跨中最大弯矩为：Mql2/8v因此，荷载效应系数为：因此，荷载效应系数为：l2/83.183.18/8

57、1.26解答：解答：v由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：vM0 GCGGkQ1CQ1Q1kv0 1.0vG1.2Q1 1.4vGk3.1 kN/mQ1k1.8 kN/mvCG1.26 CQ1 1.26vM0 GCGGkQ1CQ1Q1kv1.01.21.263.11.41.261.8v1.04.694.79v9.5kNm解答：解答：v由永久荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：vM0 GCGGkQ1 C1 CQ1Q1kv0 1.0vG1.35 Q11.4v Gk3.1 kN/mQ1k1.8 kN/mvCG1.26 CQ1 1.26vC10.7vM0 GCGGkQ1C1C

58、 Q1Q1kv1.01.351.263.11.40.71.261.8v1.05.272.22v7.5kNm2. 按正常运用极限形状设计的方法按正常运用极限形状设计的方法v正常运用极限形状设计的表达式：正常运用极限形状设计的表达式：vSCvC构造或构造构件到达正常运用要求规定的限构造或构造构件到达正常运用要求规定的限值，表达为裂痕宽度、挠度和振幅等。构造抗力值，表达为裂痕宽度、挠度和振幅等。构造抗力vS荷载效应组合的设计值。荷载效应荷载效应组合的设计值。荷载效应v留意：留意：v不思索构造的重要性系数不思索构造的重要性系数0 v不需求乘荷载分项系数不需求乘荷载分项系数s2. 按正常运用极限形状设计

59、的方法按正常运用极限形状设计的方法v规范组合：短期效应规范组合：短期效应v主要思索用于当一个极限形状被超越时将产生严重主要思索用于当一个极限形状被超越时将产生严重的永久性损害的情况。验算普通情况下构件的挠的永久性损害的情况。验算普通情况下构件的挠度、裂痕等运用形状极限形状度、裂痕等运用形状极限形状v其荷载效应组合的设计值其荷载效应组合的设计值S S为：为：vS SSGKSGKSQ1KSQ1KCiSQiKCiSQiKvCiCi可变荷载可变荷载QiQi的组合系数，的组合系数，CiCi1 1，对民，对民用建筑楼、屋面均布活荷载，普通取用建筑楼、屋面均布活荷载，普通取0.70.7，屋面积，屋面积灰荷载取灰荷载取0.90.9，其他情况不应大于，其他情况不应大于1.01.