建筑结构设计方法

1.荷载分类；2.荷载代表值；3.结构功能的极限状态；4.结构上的作用、作用效应和结构抗力；5.概率极限状态设计法实用设计表达式。第2章建筑结构设计方法本章主要内容1.了解掌握荷载分类、荷载代表值的概念及种类；2.理解结构的功能及其极限状态的含义；3.能确定永久荷载、可变荷载的代表值。

教学目标：重点1、荷载分类；荷载代表值；2、结构的功能；结构功能的极限状态；3、结构上的作用、作用效应和结构抗力。难点结构上的作用、作用效应和结构抗力。2.1建筑结构的功能要求和极限状态建筑结构在规定的设计使用年限内（一般按50年考虑），应满足下列功能要求：

（1）安全性（2）适用性（3）耐久性2.1.1建筑结构的功能结构的功能要求

能承受正常施工和使用时的各种作用，以及偶然事件发生时，仍能保持整体稳定性。在正常使用时，能保证具有良好的工作性能，不出现过大的变形和裂缝。在正常使用及维护下，具有足够的耐久性能，不发生锈蚀和风化现象。＊安全性＊适用性＊耐久性例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。

结构的安全性、适用性和耐久性是结构可靠的标志，总称为结构的可靠性。结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。结构可靠性的定义是，结构在规定时间内，规定条件下，完成预定功能的能力。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。（1）定义整个结构或结构的一部份，超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。极限状态承载力极限状态正常使用极限状态2.1.2建筑结构极限状态（2）分类1）承载能力极限状态——这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性的功能。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：●结构构件或连接因材料强度不够而破坏；●整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；●结构转变为机动体系；●结构或结构构件丧失稳定（如柱子被压曲等）。2）正常使用极限状态——正常使用极限状态对应于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。这一状态对应于适用性或耐久性的功能。

当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：●影响正常使用或外观的变形；●影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；●影响正常使用的振动；●影响正常使用的其他特定状态等。2.2.1荷载分类及荷载代表值1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压力、预应力等。2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载，如爆炸力、撞击力等。2.2.1荷载分类及荷载代表值常用材料单位体积的自重（单位kN/m3）

混凝土22~24，

钢筋混凝土24~25，

水泥砂浆20，

石灰砂浆、混合砂浆17，

普通砖18，

普通砖（机器制）19，

浆砌普通砖砌体18，

浆砌机砖砌体19。荷载标准值

（1）永久荷载标准值

按构件尺寸和构件单位体积自重的标准值来确定。2.2.1荷载分类及荷载代表值（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和永久值系数项次类别标准值(kN/m2)组合值系Ψc频偶值系Ψf准永久值系数Ψq1（1）住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园（2）教室、实验室、阅览室、会议室、医院门诊室2.00.70.50.60.40.52食堂、办公楼中的一般资料档案室2.50.70.60.53（1）礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台（2）公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54（1）商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅客等候室（2）无固定座位的看台3.53.50.70.70.60.50.50.32.2.1荷载分类及荷载代表值5（1）健身房、演出舞台（2）舞厅4.04.00.70.70.60.60.50.36（1）书库、档案室、储藏室（2）密集柜书库5.012.00.90.90.87通风机房、电梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车库（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）客车消防车（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6m×6m）客车消防车4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）2.2.1荷载分类及荷载代表值9厨房（1）一般的（2）餐厅2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、厕所、盥洗室：（1）第1项中的民用建筑（2）其他民用建筑2.02.50.70.70.50.60.40.511走廊、门厅、楼梯：（1）宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅（2）办公楼、教室、餐厅、医院门诊部（3）消防疏散楼梯、其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312阳台：（1）一般情况（2）当人群有可能密集时2.53.50.70.60.5注：①本表所列各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载大时，应按实际情况采用。②本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）2.2.2作用效应

作用效应——结构上的各种作用，在结构内产生的内力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）和变形（如挠度、转角、裂缝等）的总称，用S表示。由直接作用产生的效应，通常称为荷载效应。荷载效应可由力学方法求得。例如，一简支梁梁长为l0，承受的垂直均布线荷载为q（已包括梁自重），梁的抗弯刚度为B。则梁跨中由荷载q产生的弯矩为M=1/8ql02，跨中挠度f=5ql04/(384B)，支座处剪力V=1/2ql0。结构抗力——结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗裂度等，用R表示。结构抗力是结构内部固有的，其大小主要取决于材料性能、构件几何参数及计算模式的精确性等。2.2.2结构抗力2.3建筑结构概率极限状态设计法建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋第2章建筑结构设计方法《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001（以下简称《统一标准》）规定，建筑结构设计时，应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、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。结构的设计使用年限分类设计使用年限示例5临时性结构25易于替换的结构构件50普通房屋和构筑物100纪念性建筑和特别重要的建筑结构2.3建筑结构概率极限状态设计法第2章建筑结构设计方法结构的功能函数（1）作用效应S作用（荷载）对结构产生的各种效应，

如弯矩、剪力、轴力、变形、裂缝等

MVNfw结构构件抵抗各种作用效应的能力。

如抗弯、抗剪、抗压、抗拉、抗扭承载力

以及抗变形、抗裂缝的能力。（2）结构抗力R2.3删建筑结构嗽概率极限去状态设计雷法第2章创建筑结构母设计方法有一农夫特，能肩挑顽300斤井当给匹他300绘斤的担子百时，

效恳应刚好等参于抗力；加当给他岭100斤填的担子时鸦，

效应稻小于抗力蠢；

当给促他400很斤的担子宇时，

效扫应大于抗判力。挑担子挤与结构夹功能函车数2.3享建筑游结构概叫率极限储状态设掠计法第2章伶建筑臂结构设狱计方法结构的功贸能函数当Ｚ＞0即R＞S时，结台构处于可靠状触态；

当Ｚ＜0即R＜S时，结构外处于失效状态；

当Ｚ=0即R=S时，结辅构处于极限状鹊态。关系式宪ｇ(S渔，R)滴＝R－丧S＝0杂称籍为极限涌状态方德程。—结构构件摆重要性系挤数一级=萄1.1帜、二级粗=1.疗0、三酷级=0增.9按承载狸能力极渣限状态后设计的盗实用表捧达式实际工唇程中，哪可能出章现以下获三种情货况2.3喉建筑结构柏概率极限亮状态设计三法第2章淡建筑结构笛设计方法按永久荷蜻载标准值计算的昌荷载效寨应值按可变鲁荷载标彩准值唇计算的坛荷载效他应值可变荷载紫效应

中透的最大值永久荷载补分项系数第i个可变额荷载斑的分项参系数第1个可锋变荷载帮的分项系窃数可变荷载未的组合值氧系数1）由子可变荷牛载效应位控制的烂组合2.3诵建筑洗结构概筹率极限燃状态设律计法第2章耀建筑结构春设计方法2）由永裤久荷载效押应控制的裂组合恒荷载渡效应设计倘值活荷载烘效应设计牌值荷载分项系数的取值荷载特性分项系数永久

荷载永久荷载效应对结构不利由可变荷载效应控制的组合1.2由永久荷载效应控制的组合1.35永久荷载效应对结构有利1.0倾覆、滑移或飘浮验算0.9可变

荷载一般情况1.4对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3【例2.缺1】已知由享永久荷警载产生社的弯矩弊标准值Mgk=11部kN·糟m，起控磨制作用锻的可变芬荷载产和生的弯脊矩标准吧值Mqk=16兰kN·犹m，安全炕等级为卸二级，姿求弯矩盯设计值暑。【解】本例中，牛γ0=1.0弱，γG=1.伴2,γQ1=1.4SGk=Mgk=11摘kN·场m平SQ1k=Mqk=16尸kN·殿m则弯矩设疗计值M=γ0(γGSGk+γQ1SQ1k）冠=1.很0×(估1.2正×11恳+1.热4×1笨6)k响N·m钩=35讲.6k写N·m弯矩设计国值为35盾.6kN周·m。第2章骂建筑遥结构设奋计方法混凝土蔑强度设内计值=拴混凝土饶强度标蛮准值÷砼材料僚分项系侄数γc钢化筋强度设钞计值=剖钢睬筋强甲度标准框值÷钢筋材料笋分项系数γs永久荷哈载设计妖值=永久荷火载标准拴值×永久荷载碰分项系数γg可变荷胀载设计博值=可变荷载乌标准值×可变荷专载分项逮系数γq设计值与竖标准值的售关系第一章蓬建筑煎结构计善算基本逐原则2.1字什么是葬荷载代切表值？干永久荷泡载、可敢变荷载单的代表肉值分别葵是什么你？2.2建士筑结构应莫满足哪些见功能要求识？其中最挖重要的一掩项是什么酬？2.3绣什么是剩结构功伏能的极满限状态饲？承载籍能力极持限状态裹和正常灵使用极丽限状态是的含义邀分别是外什么？2.4着试用盲结构功轨能函数轰描述结戚构所处食的状态滔。习盼题2.1敲某住宅楼毒面梁，由新恒载标准幅值引起的谈弯矩Mgk=45k猎N·m，齿由楼面活加荷载标准肯值引起的袋弯矩Mqk=25但kN·救m，活壤荷载组筹合值系纳数ψc=0.割7，结狠构安全湾等级为翅二级。毅试求按勒承载能策力极限靠状态设船计时梁邻的最大鼠弯矩设炭计值M。2.2豪某钢讯筋混凝展土矩形亏截面简耀支梁，界截面尺顺寸b×h=200万mm×5态00mm葡，计算跨孤度l0=4m赵，梁上崭作用恒不载标准蒜值(不箱含自重沾)14次kN/戴m，活址荷载标甘准值9侍kN/锁m，活舌荷载组吉合值系渡数ψc=0.7壳，梁的安裙全等级为末二级。试存计算按承责载能力极厅限状态设陕计时的跨贼中弯矩设使计值。小组协作想思考题:9、静夜四逐无邻，荒份居旧业贫岸。。4月-绿234月-2近3Frid门ay,启Apri导l28臂,20屯2310、雨中黄埋叶树，灯绵下白头人再。。13:1哥0:2513:挤10:鸭2513:1光04/28鼓/202荐31:趟10:2伶5PM11、以我独伙沈久，愧任君相见频战。。4月-盼2313:画10:遗2513:活10Apr励-2328-A复pr-2渗312、故人斩江海别抖，几度茄隔山川队。。13:1庄0:2513:1灿0:2513:1雹0Frid拼ay,咐Apri弯l28吊,20首2313、乍见翻控疑梦，相染悲各问年秧。。4月-2爽34月-衔2313:渡10:讽2513:1爹0:25Apri普l28粪,20衬2314、他乡生干白发，旧凯国见青山财。。28四对月20巩231:1灶0:2号5下慈午13:1丑0:254月-2语315、比不了核得就不比箩，得不到翠的就不要潜。。。四月2共31:1侧0下飞午4月-使2313:1瓦0Apri嚼l28才,20友2316、行动桑出成果汗，工作兰出财富派。。2023脉/4/2倘813妹:10:彼2513:1害0:2528识Apr剩il博202症317、做前，祖能够环视嚷四周；做雷时，你只记能或者最饰好沿着以纯脚为起点公的射线向搭前。。1:10获:25撒下午1:10煮下午13:1铺0:254月-2悔39、没有失夫败，只有求暂时停止龄成功！。4月-2勾34月-2慌3Frid序ay,逢Apri历l28趁,20齿2310、很多育事情努疲力了未压必有结定果，但裳是不努欺力却什并么改变夹也没有棒。。13:酸10:渡2513:京10:亡2513:1猴04/28呼/202久31:鞠10:2历5PM11、成功原就是日讽复一日超那一点办点小小堵努力的价积累。袜。4月-泥2313:1多0:2513:1逢0Apr赖-2328-A隔pr-2闭312、世间成船事，不求肢其绝对圆币满，留一蚂份不足，菊可得无限朱完美。。13:1圆0:2613:撞10:布2613:1统0Frid炒ay,抛Apri藏l28谎,20略2313、不知带香积寺朝，数里兼入云峰域。。4月-2慌34月-荡2313:1搬0:2613:1眠0:26Apr他il析28,小20小2314、意志坚串强的人能甲把世界放全在手中像穗泥块一样胳任意揉捏笼。28四壳月20娘231:1墨0:2卧6下呈午13:活10:遍264月-2熟315、楚塞现三湘接恩，荆门柜九派通羽。。。四月2嚼31:10皂下午4月-2菜313:赞10Apri蚂l28殿,20嫌2316、少年眼十五二插十时，津步行夺只得胡马浑骑。。202标3/4哈/28马13陶:10裹:2613:1惨0:2628观Apr丛il奖202戚317、空山新协雨后，天博气晚来秋眠。。1:10馒:26等下午1:10届下午13:似10:女264月-乱239、杨柳链散和风乓，青山仗澹吾虑仿。。4月-贡234月-2熔3Fri妙day扒,A粉pri桃l2鹅8,陕202擦310、阅读一温切好书如卵同和过去刚最杰出的之人谈话。13:1炉0:2613:长10:将2613:1眉04/28洗/202怀31:舱10:2咱