极限设计理论

1、第一章 建筑结构的基本设计原则1. 1. 建筑物结构的荷载建筑物结构的荷载2. 2. 极限状态设计法极限状态设计法一位业主买了一个水族箱（体积为2300mm（长）*450mm（宽）*1100mm（高），重量约1.5吨，外面是个木盒子，木盒子的尺寸为2400mm（长）*500mm（宽）*2400mm，重量约500公斤；想要放在楼面上。物业提供数据:楼板承载为500公斤/平方； 请问该如何计算，以判断水箱是否超过物业提供的要求呢？ （1500+500）/（2.4x0.5)=1667公斤/平方米 500公斤/平方作用力作用力(s)抵抗力抵抗力(R)1700公斤/平方请确定教室所在的楼板的承载力。请确

2、定教室所在的楼板的承载力。人重人重家具重家具重自重自重在结构使用期间在结构使用期间，其值，其值不随时间变化不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计或其变化与平均值相比可以忽略不计的的荷载。也称荷载。也称恒荷载恒荷载或或恒载恒载。在结构使用期间在结构使用期间，其值，其值随时间变化，随时间变化，或其变化与平均值相比不可以忽略不计或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。也称的荷载。也称活荷载活荷载或或活载活载。在结构使用期间在结构使用期间不一定出现不一定出现，而，而一旦出一旦出现现, ,其量值很大而持续时间较短其量值很大而持续时间较短的荷载。的荷载。 永久荷载永久荷载 可变荷载可变荷载 偶然

3、荷载偶然荷载间接作用间接作用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直接作用直接作用（施加在结构（施加在结构上的荷载上的荷载）TX=tIUX=TX / TUXQX 结构计算时，需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值。结构计算时，需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值。荷载基本代表值。指在结构使用期间，在正常情荷载基本代表值。指在结构使用期间，在正常情况下出现况下出现具有一定保证率具有一定保证率的的最大荷载最大荷载。当结构同时承受两种或两种以上可变荷载时，当结构同时承受两种或两种以上可变荷载时，除主导荷载（产生荷载效应最大的荷载）取除主导荷载（产生荷载效应最大的荷载）取标

4、准值，标准值，其他伴随荷载取小于其标准值的组其他伴随荷载取小于其标准值的组合值为代表值。合值为代表值。在在设计基准期设计基准期内经常作用在结构上的内经常作用在结构上的可可变荷载变荷载。kccQQ kqqQQ 作用于结构上作用于结构上时而出现时而出现，持续时间较短持续时间较短的的较大较大可变荷载可变荷载。kffQQ 荷载标准值荷载标准值 可变荷载组合值可变荷载组合值 可变荷载准永久值可变荷载准永久值 可变荷载频遇值可变荷载频遇值荷载的代表值荷载的代表值结构功能要求结构功能要求在在设计基准期（设计基准期（一般一般5050年，也有年，也有100100和和2525年年）内，满足功）内，满足功能要求，即

5、能要求，即安全性，适用性，耐久性。安全性，适用性，耐久性。在正常施工和正常使用条件下，能承受可能出现在正常施工和正常使用条件下，能承受可能出现的各种作用，以及偶然事件发生时和发生后，结的各种作用，以及偶然事件发生时和发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性构仍能保持必需的整体稳定性在正常的使用条件下，具有良好的工作性能。在正常的使用条件下，具有良好的工作性能。能够正常使用到预定的设计使用年限。能够正常使用到预定的设计使用年限。安全性安全性适用性适用性耐久性耐久性极限状态极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能的某结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。如过大变形、开裂、振动等。项规定限值。

6、如过大变形、开裂、振动等。结构或构件达到最大承载力或产生不适于结构或构件达到最大承载力或产生不适于继续承载的变形。如倾覆、疲劳破坏、压继续承载的变形。如倾覆、疲劳破坏、压屈等。屈等。 正常使用极限状态正常使用极限状态 承载能力极限状态承载能力极限状态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。 2.2.4 2.2.4 极限状态设计法极限状态设计法承载能力极限状态表达式承载能力极限状态表达式极限状态设计表达式极限状态设计表达式 由永久

7、荷载控制的效应组合由永久荷载控制的效应组合 由可变荷载控制的效应组合由可变荷载控制的效应组合 kkRniQikciQikQQGkGooafRSSSS,211 kkRniQikciQiGkGooafRSSS, 1RSo 根据结构破坏可能产生的后果根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）生社会影响等）分为不同安全级别分为不同安全级别：一级，破坏后果极其严重，重要的工业与民用建筑物；一级，破坏后果极其严重，重要的工业与民用建筑物；0 0 = =1.11.1二级，破坏后果比较严重，一般的工业与民用建筑物；二级，破坏后果比较严重，一般的工业

8、与民用建筑物；0 0 = =1.01.0三级，破坏后果相对不严重，次要的建筑物。三级，破坏后果相对不严重，次要的建筑物。0 0 = =0.90.9正常使用极限状态正常使用极限状态 标准组合标准组合 频遇组合频遇组合 准永久组合准永久组合CSSSSniQikcikQGk 21 CSSSniQikqiGk 1 CSSSSniQikqikQfGk 211 我国结构设计是以概率理论为基础的极限状态设计法。我国结构设计是以概率理论为基础的极限状态设计法。采用极限状态设计,确定荷载的步骤受力分析受力分析区分恒载、活载区分恒载、活载确定恒载、活载的标准值确定恒载、活载的标准值选择适用的极限状态设计表达式选择

9、适用的极限状态设计表达式确定相关的系数确定相关的系数计算计算屋顶花园在规范中活荷载取3.0，但没有包括花圃土石等。请问土石等按照恒载还是活荷载来计算? 种植屋面的构造层次：1）种植土层：一般采用野外可耕作的土壤为基土，再掺以松散物混合而成种植土。2）隔离层：隔离层可采用无纺布、玻璃丝布，也可用塑料布，为了透水搭接不粘合。3）蓄水层：蓄水层用厚的泡沫塑料铺成，还有一种海绵状毡，作蓄水层也很好。4）排水层：排水层是用粒径的碎石或卵石，厚度为1015。5）保护层：一般选用铝箔面沥青油毡、聚氯乙烯卷材或中密度聚乙烯土工布。6）防水层：防水层要二道设防。7）砂浆找平层：水泥砂浆找平层直接抹在屋面板上，不

10、必找坡。8）保温层：保温层首先要轻，堆积密度不大于。宜选用的聚苯板、硬质发泡聚氨酯。9）结构层：种植屋面的屋面板最好是现浇钢筋混凝土板，要充分考虑屋顶覆土、植物以及雨雪水荷载。 请确定教室所在的楼板的承载力。人重人重家具重家具重自重自重恒载：水磨石地面；120mm钢筋砼现浇板；20mm石灰砂浆抹底0.65 KN / M2250.12 3 KN / M2170.020.34 KN / M2SGk3.99 KN / M2SkQ2 KN / M2活载：S= 1.2*3.99 +1.4 *2 =7.588 KN/M2( )12.2.3 2.2.3 结构可靠度理论结构可靠度理论在规定的时间内在规定的时间内（一般为（一般为5050年）年），在规定，在规定的条件下的条件下（正常设计、正常施工和正常使（正常设计、正常施工和正常使用）用），完成预定功能的概率，称为结构的，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度，即可靠概率。可靠度，即可靠概率。以以P Ps s表示表示