建筑结构模块1

建筑结构

结构上的作用、作用效应与结构抗力模块1建筑结构设计方法

1.1

结构的功能要求及其极限状态

1.2

1.3

实用设计表达式模块1建筑结构设计方法知识目标（1）了解建筑结构的功能要求。（2）熟悉建筑结构的极限状态。（3）掌握极限状态设计的计算方法。1.1结构上的作用、作用效应与结构抗力

1.1.1建筑结构上的作用1.1结构上的作用、作用效应与结构抗力荷载的分类永久荷载

在结构设计使用年限内，其值不随时间而变化，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的荷载。如：自身重力、土压力、预应力，又称之为恒荷载。可变荷载在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值不可忽略的荷载。如：楼面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载，又称之为活荷载。偶然荷载

一旦出现其量值很大且持续时间很短如：地震、爆炸、撞击1.1结构上的作用、作用效应与结构抗力永久荷载标准值可变荷载标准值可变荷载准永久值可变荷载组合值可变荷载频遇值

荷载代表值1.1结构上的作用、作用效应与结构抗力

1.1.2作用效应（S）定义：作用使结构产生的内力和变形称为作用效应（如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角、裂缝等），用S表示。荷载效应：直接作用产生的效应。1.1结构上的作用、作用效应与结构抗力

1.1.3结构抗力（R）定义：结构或结构构件承受内力和变形的能力称为“结构抗力”，用R表示。结构抗力为随机变量。1.2建筑结构的功能要求和极限状态

1.2.1设计使用年限定义：设计结构时，要规定结构的使用期限，即要保证结构不需要大修就能按预定目的使用的年限，称为设计使用年限。建筑结构在预定的使用期限内，应能承受正常施工、正常使用时可能出现的各种荷载、强迫变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如由于温度及收缩引起的构件变形受到约束时产生的变形）等的作用。在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如火灾、爆炸）发生时和发生后，构件仅产生局部损坏，不会发生连续倒塌现象。1.2建筑结构的功能要求和极限状态

1.2.2建筑结构的功能要求安全性1.1.2建筑结构的功能要求和极限状态适用性2.建筑结构在正常使用的荷载作用下应具有良好的工作性能，如不发生影响正常使用的过大挠度、永久变形和动力效应（过大的振幅和振动），就不会产生令使用者感到不安的裂缝。1.2建筑结构的功能要求和极限状态耐久性3.建筑结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的环境中，在预定的使用期限内应有足够的耐久性，如不发生由于混凝土保护层碳化或氯离子的侵入而导致钢筋锈蚀，以致影响结构的使用寿命。上述这些功能要求概括起来可以称为建筑结构的可靠性，即建筑结构在规定的时间（如设计使用年限为50年）内、规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用和维修，不考虑人为过失）下完成其预定功能的能力。1.2结构的功能要求及其极限状态

1.2.3建筑结构的安全等级1.2建筑结构的功能要求和极限状态

1.2.4建筑结构的极限状态承载能力极限状态1.

（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、过大的滑移等）。（2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏）。（3）结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载（如受弯构件中的少筋梁）。（4）结构转变为机动体系（如超静定结构由于某些截面的屈服而形成塑性铰，使结构成为几何可变体系）。（5）结构或结构构件丧失稳定（如细长柱达到临界荷载，发生压屈）。（6）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。1.2建筑结构的功能要求和极限状态正常使用极限状态2.（2）影响正常使用或外观的变形（如梁产生超过了挠度限值的过大的挠度）。

影响正常使用或耐久性能的局部损坏（如不允许出现裂缝的构件开裂，或允许出现裂缝的构件的裂缝宽度超过了允许限值）。影响正常使用的振动。影响正常使用的其他特定状态（如由于钢筋锈蚀而产生的沿钢筋的纵向裂缝）。（1）

（3）

（4）1.2建筑结构的功能要求和极限状态结构的极限状态方程3.

用来描述结构构件完成预定功能状态的函数称为功能函数Z:

当Z>0时，结构处于可靠状态当Z<0时，结构处于失效状态当Z=0时，结构处于极限状态1.2建筑结构的功能要求和极限状态结构的可靠度和可靠指标4.可靠概率Ps

结构能完成预定功能的概率

失效概率Pf（见下页表格）

不能完成预定功能的概率可靠指标β：1.2建筑结构的功能要求和极限状态结构目标可靠指标5.为使结构设计安全和经济合理，确定一个公众所能接受的建筑结构的失效概率或可靠指标，称为目标可靠指标(允许失效概率)。破坏类型安全等级一级二级三级延性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.21.3

实用设计表达式

1.3.1承载能力极限状态计算

（1）在极限状态设计法中，应采用式（1-1）和式（1-2）计算结构构件的承载力。γ0S≤R（1-1）R=R（fc，fs，ak，…）/γRd（1-2）（2）由可变荷载控制的效应设计值，应按式（1-3）进行计算。（1-3）（3）由永久荷载控制的效应设计值，应按式（1-4）进行计算。（1-4）1.3

实用设计表达式表1-1基本组合的荷载分项系数1.3

实用设计表达式

1.3.2正常使用极限状态计算荷载标准组合的效应设计值计算1.荷载标准组合的效应设计值S应按式（1-6）进行计算（组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况）。（1-6）标准组合是在设计基准期内根据正常使用条件可能出现最大可变荷载时的荷载标准值进行组合而确定的，在一般情况下均采用这种组合值进行正常使用极限状态的验算。1.3

实用设计表达式荷载频遇组合的效应设计值计算2.

荷载频遇组合的效应设计值应按式（1-7）进行计算（组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况）。（1-7）

式中，ψf1为第1个可变荷载的频遇值系数；ψqi为第i个可变荷载的准永久值系数。1.3

实用设计表达式荷载准永久组