建筑结构设计基本原理二

第3章建筑结构设计基本原理本章内容3.1荷载分类及荷载代表值3.2概率极限状态设计法

作用于结构或结构构件上的各种荷载使结构或结构构件产生的内力（N、M、V、T）和变形、应力等，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。荷载效应与结构上的荷载密切相关，并且是一种因果关系，即没有荷载作用就没有荷载效应。荷载效应与结构抗力1荷载效应S结构或结构构件抵抗作用效应（本书仅指荷载效应）的能力，也即结构或构件承受内力、变形和抗裂等的能力，称为结构的抗力。影响结构抗力的主要因素是结构所用材料的性能和结构的几何参数。2结构抗力R3.冤2铃荷载暂分类包及荷丹载代德表值1纽奉）摆永睁久冤荷季载永久独荷载竹亦称寄恒荷索载，银是指仆在结加构使拖用期葡间，确其值贵不随宪时间住变化肥，或堂者其昂变化寇与平禾均值练相比堵可忽领略不尊计的谣荷载逢，如共结构拉自重味、土寄压力片、预伪应力客等。2罚）册可蛛变弦荷锈载可身变垮荷销载蚊也谱称煤为疼活爱荷降载糕，说是从指游在欢结秩构怠使垮用蛛期敢间鲜，他其灰值雹随这时矩间航变漫化酒，俩且歼其算变线化否值弄与零平咏均绣值竿相蒜比姜不创可靠忽渗略肠的席荷搬载把，均如已楼艳面起活弱荷坛载找、华屋过面栽活逆荷召载担、嘱风瞧荷有载宇、订雪动荷锄载狼、茎吊乱车蜂荷熊载谱等李。3初）层偶影然巧荷其载在戒结捆构原使病用厘期涌间期不卧一淘定陶出植现额，盆而抽一销旦突出挨现牢，衡其阴量裹值晨很沈大由且园持狭续丸时阀间稳很呼短难的艳荷尖载躺称予为驻偶堂然宵荷竿载泊，险如薯爆芒炸订力达、乘撞帐击捡力君等蓝。1骑荷载蜻分类荷阿载辆代芦表益值2蚂荷恋载册代脆表很值定吉义生：鸣结只构盟设活计撇时同，仔对领于层不挡同温的开荷列载腊和古不百同马的吸设泊计佣情且况军，友应汇赋肠予温荷吓载逃不钻同陷的乔量浑值也，扁该扣量孩值护即句荷套载虚代咸表窃值聚。定义牢：荷另载标慢准值章就是快结构跪在设屯计基涉准期织内具颂有一信定概队率的星最大廉荷载放值,缠它是庸荷载扩的基政本代途表值占。设计变基准佣期—吩—为到确定鞠可变堤荷载餐代表微值而豆选定扩的时夕间参军数，或一般栗取为段50存年。1）滔荷载织标准绞值常用景材料溉单位光体积吴的自刷重（白单位坐kN雨/m3）兼混版凝属土崭2吴2芝-鸟2终4万，奶钢婚筋许混贞凝就土端2抚4策-根2怨5包，李水呜泥急砂司浆缠2纸0裁，州石袭灰株砂升浆岩、趟混感合拾砂酱浆段1杜7勉，若普俊通哗砖井1僚8判，滑普斗通鞋砖袄（悔机券器抄制肠）阵1拉9盲，墓浆竟砌喝普膀通旺砖摘砌馅体录1平8刻，园浆饭砌肿机仅砖甜砌桥体旦1关9柴。1辫)宴荷席载嗓标破准载值（1营）永嫩久荷肠载标圾准值按构庄件尺轻寸和怎构件仓单位亩体积绪自重泛的标骑准值吵来确置定。（午2极）土可舅变根荷疮载虾标葡准占值（民索用楼闪面壁均赚布疼活拒荷烘载驰标舌准洞值所按回下拜表肯采疤用串）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3.53.50.70.70.60.50.50.35（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（2莫）可识变荷蓝载标畏准值（民得用楼箭面探均殖布远活罩荷觉载酒标贝准筐值活按秤下炉表松采酿用验）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：渠①本嘴表所退列各舱项活抛荷载脸适用暮于一逢般使涨用条父件，沉当使注用荷步载大长时，彼应按动实际先情况虾采用犁。②猜本侵表箩各古项宗荷暂载左不废包战括处隔纸墙附自旋重锯和饲二矿次踏装但修屈荷孟载至。（2显）可四变荷宽载标通准值（蕉民获用楼到面狡均型布枝活待荷核载叹标极准粱值娃按毒下无表陪采畜用壶）注团：也①救不亲上料人筛的斯屋状面端，矩当另使织用柿荷转载喷大拼时副，喷应戴按贸实泰际架情免况方采扶用贿。②析上恒人朱的蓝屋闷面辅，捞当够兼斩作残其滔他研用熊途影时骡，刑应者按旬相撤应碎楼轧面段活稼荷返载煎采趁用包；③对储于因俩屋面限排水剂不畅描、堵阳塞等坟引起葱积水掌荷载算，应独采取底构造巷措施哥加以段防止，秋必要屿时应吐按积爆水的雕可能脱深度搭确定恼屋面针活荷电载。②屋俗顶花美园活波荷载见不包谣括花模圃土妙石等靠材料断自重四。（斑2辜）订可用变亡荷宿载勇标肾准伐值（民互用屋面协均布票活荷芽载标因准值篮按下妙表采柄用）民用建筑屋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不上人的屋面0.50.70.502上人的屋面2.00.70.50.43屋顶花园3.00.70.60.52史）多可塞变替荷扎载谦准短永佣久捆值在设摧计基由准期四内经早常达融到或石超过恨的那驻部份奸荷载蔽值（润总的寨持续零时间编不低滨于2殖5年诸），导称为际可变网荷载徒准永赶久值穴。可变厕荷载邀准永血久值祖可表头示为ψqＱk，奖其苦中Ｑk为可恶变荷催载标溜准值冻，ψq为冤可旧变屑荷赴载扑准垂永碧久堪值拦系昏数岂。ψq值芹见忧前国表难。3）可篇变牛荷附载租组旗合炉值两历种欠或萌两棚种遣以耻上诱可牲变测荷者载借同狭时凯作招用抽于侦结璃构狗上迷时秀，丸除歼主滔导刊荷致载擦（捏产睬生帝最银大贱效叉应筛的希荷端载螺）秩仍猴可孔以鲁其古标蚂准妨值劝为歼代佛表仿值狡外喷，叨其劫他长伴仁随连荷根载雁均吗应脆以许小解于千标陶准潮值焦的渴荷党载梦值冬为兔代英表婚值另，茅此盛即宇可测变敲荷寒载脾组茎合释值书。可变辩荷载兼组合邀值可顾表示紫为ψcＱk。其讲中ψc为可谱变荷肾载组蓄合值势系数拴，其紫值按抬前表妇查取东。4）可变慎荷载格频遇赚值对纳可叶变复荷万载拆，茎在抱设熔计赌基盗准体期掠内聋，丑其拦超唇越现的决总裳时史间啄为赤规欲定喷的位较裕小输比管率贼或快超距越绢频哨率捐为始规蜘定台频祸率秤的联荷恶载料值老（衔总封的企持月续尽时巡寿间巧不洋低脱于与5醋0砌年用）具，救称清为蚁可砖变庙荷茅载奖频车遇莫值叼。可变累荷载板频遇壳值可甲表示贩为ψfＱk。镇其钻中ψf为以可认变腔荷充载里频盒遇拳值蓝系婚数排，墓其宗值蓄按泽前晒表纷查委取险。3.吹2基概率增极限使状态活设计捏法（床1怠）李结轮构冰的察安答全裂等治级《落建亡筑迷结泻构句可序靠耕度薄设存计第统艺一忠标脂准斗》纲G遮B越5姑0剪0蛾6陪8呼-母2奔0庸0匙1甜（堆以贱下纹简揉称船《亏统坦一水标葛准愁》罩）观规贼定迹，伍建残筑租结拴构歉设秩计顺时杜，蒜应虽根比据锡结词构蕉破届坏意可米能陶产备生素的置后钥果御（察危迟及忠人驴的马生洪命风、简造花成成经罗济庭损解失很、滤产喊生仔社均会胡影爹响道等渐）窜的匙严物重秩性锣，雀采违用智不化同症的谈安畜全谊等早级莫。1轮极寇限解状浑态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陕）设距计使境用年择限，宵是指饶设计芬规定瓦的结剥构或缝结构抵构件赞不需条进行菌大修吊即可惭按其告预定叼目的摘使用锅的时堡期。（3籍）结友构的似功能输要求能废承陪受师正青常蒙施种工弃和师使洁用而时掩的粒各欢种榜作发用单，戒以税及酬偶爽然员事童件骗发冲生暮时恨，晋仍兽能纵保叶持敬整学体帜稳捎定晕性果。在须正娘常迟使他用命时剖，停能这保中证洒具孔有份良炭好还的腾工竿作照性滨能语，点不类出婶现纱过逢大或的饱变户形版和委裂功缝严。在奖正膀常歌使毯用争及虾维甲护纽奉下嫂，碰具捡有瓣足赛够政的济耐辜久脖性央能案，俩不槐发铃生缴锈仁蚀纲和括风规化锹现想象涌。＊安远全脉性＊适用完性＊耐拨久础性例温如加，朴不踪蝶会勤出益现革影牢响布正蚊常镰使胳用漫的吩过避大础变伪形饲或肤振柳动犁；钢不握会亏产猛生企使兽使菠用馅者至感粉到平不楼安烘的督裂径缝丙宽毛度歉等施。例如差，结仅构材嫩料不智致出吵现影借响功勤能的酿损坏抵，钢冈筋混宏凝土基构件息的钢磁筋不谈致因身保护距层过怪薄或饰裂缝甘过宽矩而锈矛蚀等险。即结泡构仅怎产生钻局部幕的损智坏而乓不致差发生驳连续梦倒塌搬。结构瘦的安挥全性龙、适额用性栋和耐放久性他是结砌构可千靠的扮标志新，总纺称为崭结构依的可柳靠性部。结构俱的可兆靠度穗是结谨构可送靠性涛的概终率度骂量，谱即对蜘结构释可靠浮性的饲定量执描述娘。结构疏可靠埋性的旋定义攀是，树结构窝在规胁定时扫间内羡，规瓶定条欣件下涝，完度成预凝定功性能的闯能力甩。注意沸：1研、结影构可趁靠度完与结漫构使乏用年瓜限长退短有葬关。馅《统迹一标踏准》阵以结册构的悦设计使裤用内年呜限碑为珍计丢算颂结仁构睡可妻靠居度命的笨时见间斩基加准滩。2水、驱当远结事构锹的倡使可用昨年冤限属超之过考设责计感使她用盘年融限休后育，耳并套不育意闹味害着暗结戴构拐就亡要袋报废，映但其毫可靠柏度将惠逐渐缎降低叨。（3兽）结修构的滑功能昏要求2.纽奉结将构功推能的极限喊状态（1避）承载俘能力极全限割状昼态针挽对旦安复全领性如愧：疯整现个消结忙构线或乓结桃构丈的荒一济部粥分际作促为吃刚隐体服失去伯稳罩定驶；结构仪构件怠或连咳接因柄材料从强度熟不够坑而坏柴；结娇构慈转惠变翅为恨机死动月体坛系定；结畅构披或梅结踏构祝构兰件慢丧怎失节稳绍定千等瞎。定阁义菌：锦整偶个性结沟构正或察结铃构堂的钳一疗部凝份俭，企超记过富某酒一斩特万定引状惑态乱就满不加能颈满类足刊设省计劣规命定途的贸某静一懂功炭能方（瓶安因全顷性厅、竿适投用育性奥、忍耐均久闻性鉴）败要胜求牛，咸该选特糟定庸状持态避称铁为酒该绩功下能显的皆极拘限糖状搭态术。烂结掀构心极收限剑状士态凝分绞为振以鼓下甲两链类窃：结构毯超过捞承载狭能力似极限讯状态辰的示浪例2旬.启结容构暴功钳能第的极限奇状态（典2仪）正常拉使用极限淋状态针圆对坐适洗用丹性疾和尚耐烟久仅性如吸：谷出栗现冷影司响底正冒常时使压用挑或足外缴观饮的格变晌形鼓；影响村正常屿使用骗或耐铲久性愚的局煌部损录坏；影响爪正常寨使用港的振征动。工度程发设朱计客时爆，隆一某般盐先燃按恐承咐载眼力逗极均限捐状吴态唯设锈计揪结币构闻构择件然，再军按没正屡常精使泉用暴极尊限惰状黎态餐验痛算蹲。3巾.惊结倾构鞭的踏功误能芳函姻数（创1择）桑作猎用研效偶应临S作用屯（荷秀载）姓对结冷构产爷生的规各种密效应杯，欺如弯投矩、子剪力厨、轴抗力、费变形腊、裂胆缝等M赵V局N肿f滑w结奴构劲构要件舅抵冲抗氏各槐种巡寿作泳用楼效断应阿的突能滴力滨。叔如哑抗糠弯阶、亲抗该剪叮、镜抗僻压虫、止抗共拉离、删抗授扭这承勾载畅力恐以众及雨抗子变因形坐、钉抗闻裂胶缝挪的键能白力用。（珠2汪）转结较构挡抗榨力汪R3.孩结构筐的功嗽能函晌数当Ｚ＞记0摔即R＞S时直，婆结期构塑处散于境可扯靠扛状至态粮；激当Ｚ＜0真即R＜S时，然结构牵处于巡寿失效汪状态烤；拼当Ｚ=0刘即R=S时，搜结构领处于徒极限再状态滨。关奔系恰式ｇ(蔑S，苏R)徐＝R蚂－S剥＝0称为典极限碗状态剖方程挣。4日实辫用软设赏计械表猛达鸣式（旁1这）呀实肢用狐表己达抖式箩：大S已≤配RR墓—瓦结垒构睁构弯件带的轰承懂载备力秆设胁计末值帝，常即载抗辽力储设马计泊值S贫—漫荷持载堪效命应应基悉本掘组困合迫或站偶肚然烧组良合省的权设箱计误值（2批）荷书载效愿应基拘本组池合设掠计值织S对于疫基本测组合船，荷迟载效让应组并合的荷设计止值S适应从篮由可舰变荷朴载效员应控条制的骄组合旱和由这永久吵荷载锅效应唉控制门的组败合中档取最义不利丽值确季定。：结语构构庙件的牢重要去性系户数，解对安楚全等雹级为揭一级惹或设触计使弊用年勺限为保10叫0年挣及以麦上的困结构瘦构件袄，不扑应小寄于1称.1如；对要安全叛等级鹊为二售级或男设计慨使用惕年限抵为5配0年竿的结耕构构派件，翁不应纸小于崇1.油0；稿对安蜜全等急级为邮三级尼或设烂计使牛用年跳限为荷5年崖及以渠下的耍结构协构件设，不步应小雄于0朝.9乎；在钻抗震洁设计内中，当不考徐虑结膊构构犬件的埋重要茅性系弯数。1事）活由太可贞变拍荷傅载杆效深应咽控件制你的皂组葱合γG：晨永伶久蛾荷犬载翅分棒项同系嫩数装；SG广k：敌永乳久读荷兄载回标烂准开值Gk计算价的荷俗载效脖应值缝；γQi：让第i个可栋变荷兆载的屿分项动系数标；SQik：按鸟可变事荷载茅标准惊值Qi计算乌的荷到载效遵应值蛋;ψci：可弟变荷陡载Qi的粘组全合谢值跟系顾数猾，祥民仰用羊建舌筑斥楼逃面隙均盲布预活荷载耻、屋仆面均辜布活冶荷载秀的组用合值糕系数遮；荷载分项系数的取值荷载特性荷载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应宴用挡以沟上造两非个众公蕉式缩慧时枝应护注担意医以层下帐问萝题指：当嫁考堡虑这以独竖留向禁的注永季久久荷妄载杂效肢应竟控肉制拆的穷组痰合吴时歪，拖参盐与彩组班合扶的竞可旋变体荷涌载仁仅惜限衬于遣竖鲁向兆荷闭载阀。2垂）肺由验永聪久柜荷番载燥效忠应魔控肚制蛙的己组窝合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【竖例载】扯某薯办洁公候楼籍钢窄筋已混字凝嗓土顽矩丢形牌截臭面厨简挤支璃梁族，伪安敢全纤等冈级永为茅二镰级外，俘截锻面闯尺拉寸b×弹h=凭20寒0m监m×希40望0m更m，零计算扰跨度ln=5课m玩，腾净漂跨挤度l0=白4舍.笋8做6愈m团。易承狮受殿均着布贴线盲荷呈载择：群活董荷商载英标花准党值贫7圣k僚N路/萝m危，裙恒辟荷吓载奋标后准别值悠1研0昌k值N地/符m同（董不思包限括床自街重灰）掏。录试侮计查算拴按垃承各载渡能换力印极默限茫状旋态区设偿计张时带的垂跨统中换弯两矩球设敬计薄值快和浪支天座池边挥缘托截蝴面游剪记力清设巾计惧值顷。【解脾】由恭表查晶得活疏荷载闯组合肾值系际数=锡0.宴7。陆安全挤等级示为二食级，鞋则结观构重绸要性炮系数错=1简.0步。钢昏筋种混衡凝听土蚁的果重目度喝标异准差值忙为机2靠5瓶k之N匙/尺m3，幕故标梁棒自辫重君标块准磁值孩为酬2耍5华×辟0哥.早2嫩×糕0辱.部4蔬=载2皇k需N潮/塑m喇。总恒政荷载此标准小值gk=1忧0+峰2=做12书kN跳/m恒耻载驾产惑生纸的它跨速中矮弯扩矩个标浴准埋值衫和扰支催座板边年缘染截沈面换剪怪力限标筝准脊值恐分有别脱为毒：Mgk=隶gkl02/浸8=谷1祥2喂×烫52/8都=3颤7.授5k基N·意mVg谈k=gkln/才2纠=12崭×4郊.8吧6/绑2=琴29捉.1挪6桑kN活荷虽载产魔生的救跨中纪弯矩盛标准免值和相支座龄边缘统截面弓剪力言标准顿值分叨别为湾：Mqk=qkl02/8=停7绵×老52/8罪=2北1.黎87自5k仆N·问mVgk=qkln/璃2保=院7览×遵4缓.鹅8盒6布/资2善=弦1皂7值.情0高1笔k江N本例困只有潮一个宋活荷仿载，食即为扒第一揭可变株荷载娱。故君计算间由活梢载弯僻矩控俗制的祖跨中赌弯矩循设计耍值时爷，γG=1塞.2抱，γQ=γQ1=吐1话.方4赔。朋由钟式矛（匠）形得荡由提活残荷糠载奴弯滚矩余控陈制尖的辱跨燥中梁弯松矩亮设朝计胞值创和乓支您座奖边绵缘锹截懒面望剪粉力律设链计提值覆分廉别载为推：γ0(γGMg受k+γQ1Mq1海k)禁=γ0(γGMg拌k+γQMqk)币=1戏.0责×(采1.狭2×陈37眠.5演+1盟.4篮×2返1.泛87赤5)脱=7芝5.闲62透5算kN梅·mγ0(γGVgk+γQ话1Vq撇1孟k)套=γ0(γGVg关k+γQVqk)寻=1倍.0烂×(最1.纺2×园29傅.1钱6+纷1.添4×奏17耻.0断1)梁=7赌5.第62越5黑kN疫·m取较替大值廉得跨凉中弯拐矩设愈计值M纺=75孟.6涛25眯kN辈·m，支僚座边浮缘截届面剪历力设畅计值V=竭5是8燥.秘8务0截6紧k饺N计繁算饺由港恒国载妙弯恳矩距控近制便的岂跨柳中朗弯锄矩魄设拴计碰值吼时兼，γG=踩1裹.磁3画5拴，γQ=植1卖.怖4斑，Ψc=0巾.7镰。由叶式（凤）得与由恒延载弯唇矩控株制的堂跨中彩弯矩我设计害值和陶支座券边缘曾截面表剪力样设计追值分岛别为西：γ0(γGMgk+ΨcγQMq骆k)接=1崭.0映×(键1.循35帽×3群7.仅5+而0.负7×浙1.康4×域21误.8暖75攻）=恰72迟.0炉63普k完N·馒mγ0(γGVgk+ΨcγQVq末k)搏=罩1神.零0相×扒（较1胆.辉3氧5绘×店2艰9纳.梁1冤6骄+织0狠.纯7泰×割1会.甩4辰×拉1艺7信.斧0批1每）虚=棒5奴6链.极0女3您6衣k备N一般紫排架度、框珠架结失构的公简化叔表达站式对残于民一变般艳排静架