第二章-建筑结构概率极限状态设计法课件

第3章

建筑结构设计方法内容建筑结构荷载建筑结构概率极限状态设计法结构功能及其极限状态极限状态设计表达式提示：荷载分类荷载代表值1第3章建筑结构设计方法内容建筑结构荷载建筑结构概第一节建筑结构荷载执行规范《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

(GBJ9-87）2第一节建筑结构荷载执行规范《建筑结构荷载规范》（GB50一荷载分类荷载结构自重，土压力，预加应力楼面活载，风载、雪载、吊车荷载爆炸力，撞击力按时间的变异永久荷载（恒载）可变荷载（活荷载）偶然荷载3荷载结构自重，土压力，预加应力楼面活载，风载、雪载、吊车荷

二、荷载代表值荷载代表值在设计基准期内，经常作用在结构上的可变荷载结构在使用期间在正常情况下出现的最大荷载值当有两种或两种以上可变荷载作用在结构上时，除主导荷载外，其余荷载取小于其标准值作为代表值在结构设计时，应根据不同的设计要求采用不同的荷载数值标准值QK准永久值Qq组合值Qc频遇值4二、荷载代表值荷载在设恒荷载标准值gk＝结构构件设计尺寸×结构构件单位体积（或面积）的重量（一）荷载标准值1、恒荷载标准值的确定5恒荷载标准值gk＝结构构件设计尺寸×结构构件单位（一）例1、求4层（3000mm层高）240mm厚墙的重量（标准值）gk解：查荷载规范得：240mm厚墙单位自重：5.24kN／m2则

gk＝4×3m×5.24kN／m2＝６２.８８kN／m6例1、求4层（3000mm层高）240mm厚墙的重量6例2求4层400mm×400mm（4200mm层高）的钢筋砼柱的重量（标准值）gk解：查荷载规范得：钢筋砼的容重：25kN／m3则

gk=4×0.4m×0.4m×4.2m×25kN／m3＝67.2kN7例2求4层400mm×400mm（4200mm层高）的2、活荷载标准值的确定常用民用建筑活载标准值新旧规范对比（kN／m2）项次

项目GB50009-2002

GBJ9-871住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院、病房、托儿所、幼儿园2.01.52教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室

2.0

2.0

3厨房（1）一般的；（2）餐厅的（1）2.0（2）4.02.04浴室、原则、盥洗室（1）第1项中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.52.02.58项次项目GB50009-2002GBJ9-871住宅、屋面荷载标准值新旧规范对比

GB50009-2001GBJ9-879屋面荷载标准值新旧规范对比GBJ9-8791.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子②20mm厚水泥砂浆找平③60mm厚加气砼保温层④120mm厚预制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰计算简图l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某办公楼屋面采用预制板，计算跨度，板宽b=1.2m。屋面作法如图所示。求：恒载gk，活载qk

l0=3.14101.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子④120mm厚预制[解]1、恒载标准值gk①：＝0.35kN/m2②：20(kN/m3)0.02(m)＝0.40kN/m2③：60(kN/m3)0.06(m)＝0.36kN/m2④：＝2.00kN/m2⑤：17(kN/m3)0.02(m)＝0.34kN/m2＝3.4500kN/m2gk＝3.451.2＝4.14kN/m2、活载标准值qk查屋面活载（不上人屋面）得：qk=0.71.2=0.84kN/m11[解]1、恒载标准值gk①：

可变荷载准永久值qQ

KqqQQy=

QK——可变荷载标准值

——准永久值系数（二）12可变荷载准永久值qQKqqQQy=可变荷载组合值QK——可变荷载标准值——可变荷载组合值系数当风荷载与其它可变荷载组合时0.6其它情况1.0（三）13可变荷载组合值QK——可变荷载标准值当风荷载与其它可变荷载组可靠性结构的功能安全性适用性耐久性可靠度第二节建筑结构概率极限状态设计法一结构的功能及其极限状态（一）结构的功能14可靠性结构的功能安全性适用性耐久性可靠度第二节建建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）15建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）15失效状态极限状态可靠状态承载能力极限状态正常使用极限状态

分类当结构或结构构件达到最大承载力，或达到不适于继续承载的变形状态时结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态（二）结构功能的极限状态16失效状态极限状态可靠状态承载能力正常使用极限状态分类当１、超过承载能力极限状态的情况（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡17１、超过承载能力极限状态的情况（1）整个结构或结构的一部分作（2）结构构件或连接因材料强度不足而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承受荷载。18（2）结构构件或连接因材料强度不足而破坏（包括疲劳破坏），1（3）结构变为机动体系。19（3）结构变为机动体系。194、结构或结构构件丧失稳定。204、结构或结构构件丧失稳定。20２、超过正常使用极限状态的情况（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐久性的局部破坏；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用的其他特定状态。21２、超过正常使用极限状态的情况（1）影响正常使用或外观的变形二极限状态设计表达式（一）承载能力极限状态设计表达式22二极限状态设计表达式（一）承载能力极限状态设计表达式2表２－１建筑结构的安全等级讨论1、的确定23表２－１建筑结构的安全等级讨论1、的确定232、关于荷载的内力效应设计值S——恒载分项系数，一般情况下，取=1.2SGK——恒载标准值在计算截面上产生的内力标准值；SQiK—活载标准值在计算截面上产生的内力标准值。——荷载组合系数——第i个活载分项系数，一般情况下，取=1.4——第1个活载分项系数，一般情况下，取=1.4242、关于荷载的内力效应设计值S——恒载分项系数，一般情况下，影响R的因素3、关于结构构件的承载力设计值R结构的受力状态材料的力学性能截面的几何尺寸和形状R=R（fc、fs、……）25影响R的因素3、关于结构构件的承载力设计值R结构的受力状态（二）正常使用极限状态表达式S——荷载的变形效应R——允许的变形值——分别表示构件的最大计算挠度和最大的计算裂缝宽度。——分别表示构件允许挠度和允许裂缝宽度。26（二）正常使用极限状态表达式S——荷载的变形效应R——允许讨论：关于S的表达式1、荷载的短期效应组合SS=SGK+SS—荷载短期效应组合值27讨论：关于S的表达式1、荷载的短期效应组合SS=SGK2、荷载的长期效应组合SL=SGK+SL——荷载长期效应组合值——荷载的准永久值系数282、荷载的长期效应组合SL=SGK+SL——荷载长期1.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子②20mm厚水泥砂浆找平③60mm厚加气砼保温层④120mm厚预制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰计算简图l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某办公楼屋面采用预制板，计算跨度，板宽b=1.2m。屋面作法如图所示。求：M、Ms、Ｍll0=3.14m291.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子④120mm厚预制一、求荷载效应（S=M）的设计值其中，；；则[解]由前面求解得:恒载gk＝4.14kN/m，qk=0.71.2=0.84kN/m30其中，；二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+31二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+31[例2]支承在砖墙上的钢筋砼外伸梁，计算跨度l1=7m和l2=1.86m，上档面传来的g1(设计值)＝34.32kN/m，q1(设计值)＝30kN/m，q2(设计值)=100kN/m。试求(1)AB跨内的最大弯矩设计值M1,max和支座B的最大弯矩设计值

MB,max。18601851851851857000l1=7000l2=1860g=g1+g2(梁自重)[解]一、截面尺寸确定32[例2]支承在砖墙上的钢筋砼外伸梁，计算跨度l1=7m和l二、荷载计算梁自重的设计值（包括梁两侧厚为15mm的抹灰）

g2=1.20.250.725+(1.20.0150.717)2=5.68kN/m

故梁的恒载g=g1+g2=34.32+5.68=40kN/m三、活载的最不利位置——使弯矩产生最大值ABCCAB(c)(d)q1q2q2q1gABCCAB(a)(b)结论：(1)欲使AB跨内弯矩最大，则为(a)+(b)(2)欲使支座B产生的负弯矩最大，则为(a)+(d)(3)在外伸梁中，欲使支座的-MB=-MB,max，其实与

AB跨内有无q1毫无关系(为什么)？故可为(a)+(c)33二、荷载计算三、活载的最不利位置——使弯矩产生最大值ABCC作业1、某办公楼楼面采用预应力砼七孔板。安全等级定为二级。板长3.3m，计算跨度3.18m。板宽0.9m。七孔板自重2.04，后浇砼层厚40mm，板底摸灰层厚20mm，活荷载1.5，准永久值系数为0.4。

试计算按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计时的截面弯矩设计值。34作业1、某办公楼楼面采用预应力砼七孔板。安全等级定为二级。32、某办公楼楼面永久荷载引起的楼板弯矩标准值。楼面可变荷载引起的楼板弯矩标准值，建筑结构安全等级为二级。

试求楼板的弯矩设计值，短期弯矩组合和长期弯矩组合。352、某办公楼楼面永久荷载引起的楼板弯矩标准35第3章

建筑结构设计方法内容建筑结构荷载建筑结构概率极限状态设计法结构功能及其极限状态极限状态设计表达式提示：荷载分类荷载代表值36第3章建筑结构设计方法内容建筑结构荷载建筑结构概第一节建筑结构荷载执行规范《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

(GBJ9-87）37第一节建筑结构荷载执行规范《建筑结构荷载规范》（GB50一荷载分类荷载结构自重，土压力，预加应力楼面活载，风载、雪载、吊车荷载爆炸力，撞击力按时间的变异永久荷载（恒载）可变荷载（活荷载）偶然荷载38荷载结构自重，土压力，预加应力楼面活载，风载、雪载、吊车荷

二、荷载代表值荷载代表值在设计基准期内，经常作用在结构上的可变荷载结构在使用期间在正常情况下出现的最大荷载值当有两种或两种以上可变荷载作用在结构上时，除主导荷载外，其余荷载取小于其标准值作为代表值在结构设计时，应根据不同的设计要求采用不同的荷载数值标准值QK准永久值Qq组合值Qc频遇值39二、荷载代表值荷载在设恒荷载标准值gk＝结构构件设计尺寸×结构构件单位体积（或面积）的重量（一）荷载标准值1、恒荷载标准值的确定40恒荷载标准值gk＝结构构件设计尺寸×结构构件单位（一）例1、求4层（3000mm层高）240mm厚墙的重量（标准值）gk解：查荷载规范得：240mm厚墙单位自重：5.24kN／m2则

gk＝4×3m×5.24kN／m2＝６２.８８kN／m41例1、求4层（3000mm层高）240mm厚墙的重量6例2求4层400mm×400mm（4200mm层高）的钢筋砼柱的重量（标准值）gk解：查荷载规范得：钢筋砼的容重：25kN／m3则

gk=4×0.4m×0.4m×4.2m×25kN／m3＝67.2kN42例2求4层400mm×400mm（4200mm层高）的2、活荷载标准值的确定常用民用建筑活载标准值新旧规范对比（kN／m2）项次

项目GB50009-2002

GBJ9-871住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院、病房、托儿所、幼儿园2.01.52教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室

2.0

2.0

3厨房（1）一般的；（2）餐厅的（1）2.0（2）4.02.04浴室、原则、盥洗室（1）第1项中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.52.02.543项次项目GB50009-2002GBJ9-871住宅、屋面荷载标准值新旧规范对比

GB50009-2001GBJ9-8744屋面荷载标准值新旧规范对比GBJ9-8791.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子②20mm厚水泥砂浆找平③60mm厚加气砼保温层④120mm厚预制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰计算简图l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某办公楼屋面采用预制板，计算跨度，板宽b=1.2m。屋面作法如图所示。求：恒载gk，活载qk

l0=3.14451.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子④120mm厚预制[解]1、恒载标准值gk①：＝0.35kN/m2②：20(kN/m3)0.02(m)＝0.40kN/m2③：60(kN/m3)0.06(m)＝0.36kN/m2④：＝2.00kN/m2⑤：17(kN/m3)0.02(m)＝0.34kN/m2＝3.4500kN/m2gk＝3.451.2＝4.14kN/m2、活载标准值qk查屋面活载（不上人屋面）得：qk=0.71.2=0.84kN/m46[解]1、恒载标准值gk①：

可变荷载准永久值qQ

KqqQQy=

QK——可变荷载标准值

——准永久值系数（二）47可变荷载准永久值qQKqqQQy=可变荷载组合值QK——可变荷载标准值——可变荷载组合值系数当风荷载与其它可变荷载组合时0.6其它情况1.0（三）48可变荷载组合值QK——可变荷载标准值当风荷载与其它可变荷载组可靠性结构的功能安全性适用性耐久性可靠度第二节建筑结构概率极限状态设计法一结构的功能及其极限状态（一）结构的功能49可靠性结构的功能安全性适用性耐久性可靠度第二节建建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）50建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）15失效状态极限状态可靠状态承载能力极限状态正常使用极限状态

分类当结构或结构构件达到最大承载力，或达到不适于继续承载的变形状态时结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态（二）结构功能的极限状态51失效状态极限状态可靠状态承载能力正常使用极限状态分类当１、超过承载能力极限状态的情况（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡52１、超过承载能力极限状态的情况（1）整个结构或结构的一部分作（2）结构构件或连接因材料强度不足而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承受荷载。53（2）结构构件或连接因材料强度不足而破坏（包括疲劳破坏），1（3）结构变为机动体系。54（3）结构变为机动体系。194、结构或结构构件丧失稳定。554、结构或结构构件丧失稳定。20２、超过正常使用极限状态的情况（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐久性的局部破坏；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用的其他特定状态。56２、超过正常使用极限状态的情况（1）影响正常使用或外观的变形二极限状态设计表达式（一）承载能力极限状态设计表达式57二极限状态设计表达式（一）承载能力极限状态设计表达式2表２－１建筑结构的安全等级讨论1、的确定58表２－１建筑结构的安全等级讨论1、的确定232、关于荷载的内力效应设计值S——恒载分项系数，一般情况下，取=1.2SGK——恒载标准值在计算截面上产生的内力标准值；SQiK—活载标准值在计算截面上产生的内力标准值。——荷载组合系数——第i个活载分项系数，一般情况下，取=1.4——第1个活载分项系数，一般情况下，取=1.4592、关于荷载的内力效应设计值S——恒载分项系数，一般情况下，影响R的因素3、关于结构构件的承载力设计值R结构的受力状态材料的力学性能截面的几何尺寸和形状R=R（fc、fs、……）60影响R的因素3、关于结构构件的承载力设计值R结构的受力状态（二）正常使用极限状态表达式S——荷载的变形效应R——允许的变形值——分别表示构件的最大计算挠度和最大的计算裂缝宽度。——分别表示构件允许挠度和允许裂缝宽度。61（二）正常使用极限状态表达式S——荷载的变形效应R——允许讨论：关于S的表达式1、荷载的短期效应组合SS=SGK+SS—荷载短期效应组合值62讨论：关于S的表达式1、荷载的短期效应组合SS=SGK2、荷载的长期效应组合SL=SGK+SL——荷载长期效应组合值——荷载的准永久值系数632、荷载的长期效应组合SL=SGK+SL——荷载长期1.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子②20mm厚水泥砂浆找平③60mm厚加气砼保温层④120mm厚预制空心砼板⑤20mm厚板底抹灰计算简图l0=3.14gk+qk

屋面板(不上人屋面)例3、已知：某办公楼屋面采用预制板，计算跨度，板宽b=1.2m。屋面作法如图所示。求：M、Ms、Ｍll0=3.14m641.2m1.2m结构简图①二毡三油铺小石子④120mm厚预制一、求荷载效应（S=M）的设计值其中，；；则[解]由前面求解得:恒载gk＝4.14kN/m，qk=0.71.2=0.84kN/m65其中，；二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+66二、求Ms、MlSS=SGK+SL——SGK+31[例2]支承在砖墙上的钢筋砼外伸梁，计算跨度l1=7m和l2=1.86m，上档面传来的g1(设计值)＝34.32kN/m，q1(设计值)＝30kN/m，q2(设计值)=100kN/m。试求(1)AB跨内的最大弯矩