建筑结构基本理论-建筑结构设计基本原则

项目

建筑结构基本理论任务四：建筑结构设计基本原则混凝土的强度混凝土的变形性能混凝土的选用及强度指标的查用混凝土与钢筋的粘结

任务三：混凝土的选用及强度指标的查用上堂课内容回忆fcuk、fck、ftk徐变、收缩、膨胀讲解、分析、互动本节教学目标及重难点

掌握学习目标荷载分类、荷载代表值、极限状态应用结构极限状态的设计联系实际学习重点区分和理解荷载代表值、结构功能的极限状态学习难点荷载代表值；结构功能的极限状态本节知识4.结构功能的极限状态3.结构的功能要求1.荷载分类任务四建筑结构设计基本原则设计基本原则5.结构的功能函数2.荷载代表值一、荷载分类永久荷载（恒荷载）可变荷载（活荷载）偶然荷载4.结构功能的极限状态3.结构的功能要求1.荷载分类任务四建筑结构设计基本原则设计基本原则5.结构的功能函数2.荷载代表值1.荷载代表值定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况，应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。2.荷载标准值定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。设计基准期——为确定可变荷载代表值而选定的时间参数，一般取为50年。二、荷载代表值（1）永久荷载标准值永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修，固定设备的重量。一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。[例]

取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25kN/m3，则截面尺寸为200×500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的自重标准值为0.2×0.5×25=2.5kN/m。（2）可变荷载标准值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按表采用。1）可变荷载准永久值定义：在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值（总的持续时间不低于25年），称为可变荷载准永久值。可变荷载准永久值可表示为ψqＱk

，其中Ｑk为可变荷载标准值，ψq为可变荷载准永久值系数。2）可变荷载组合值定义：两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。可变荷载组合值可表示为ψcＱk

。其中ψc

为可变荷载组合值系数。3）可变荷载频遇值 定义：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值（一般在10％以内），称为可变荷载频遇值。可变荷载频遇值可表示为ψfＱk。其中ψf为可变荷载频遇值系数。4.结构功能的极限状态3.结构的功能要求1.荷载分类任务四建筑结构设计基本原则设计基本原则5.结构的功能函数2.荷载代表值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三、建筑结构的功能要求1.结构的安全等级

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。根据破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。

表建筑结构的安全等级

2.结构的设计使用年限

定义：房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限应按下表采用。类别设计使用年限（年）

示例15临时性结构225易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构3.结构的功能要求（1）结构的功能要求

（2）结构的可靠性和可靠度的概念

4.结构功能的极限状态3.结构的功能要求1.荷载分类任务四建筑结构设计基本原则设计基本原则5.结构的功能函数2.荷载代表值1.定义四、结构功能的极限状态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）。结构超过承载能力极限状态的示例（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。1.作用效应和结构抗力的概念

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。五、结构的功能函数结构抗力

——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.结构的功能函数

实际工程中，可能出现以下三种情况：结构所处状态的示意

9.2框架结构荷载分类、荷载代表值的概念及种类；永久荷载、可变荷载的代表值；作用效应、结构抗力的概念；结构的功能及其极限状态的含义；本节课小结