建筑力学与结构 第5版 课件 项目9 结构设计方法

项目9结构设计方法建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务1结构的功能要求CONTENTS目录结构的功能要求01结构的极限状态02教学目标1.树立规范意识和法律意识。2.养成严谨认真、一丝不苟的工作态度，强化责任意识。

1.能判断结构的极限状态

1.理解结构的功能要求。2.理解结构的极限状态。知识目标能力目标素质目标PART01结构的功能要求1.设计工作年限1.设计工作年限结构或构件不需要进行大修即可按预定目的使用的年限。设计使用年限的概念不同于实际寿命、耐久年限或设计基准期。《建筑结构可靠度设计统一标准》规定了各类建筑结构的设计使用年限。2.结构的设计状况（1）持久设计状况持久设计状况指在结构使用过程一定出现，且持续期很长的情况，其持续期一般与设计工作年限为统一数量级，结构使用时的可靠性就处于这一设计状况。（2）短暂设计状况在结构施工和使用过程中出现的概率较大，而与设计工作年限相比，其持续期很短的设计状况，结构在施工和维修时的可靠性就处于这一设计状况。（3）偶然设计状况在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的设计状况，如结构遇到火宅、爆炸、撞击等情况就属于这一状况。（4）地震设计状况在结构遭受地震时的设计状况。结构遭遇地震作用时就需考虑这一状况。3.结构的功能安全性适用性耐久性PART02结构的极限状态1.刚度条件

1.刚度条件

PART03提高梁刚度的措施1.极限状态的概念当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为三类：承载能力极限状态正常使用极限状态——安全性——适用性耐久性结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形。结构或构件达到正常使用或耐久功能的某项限值。

耐久性极限状态——结构或结构构件在环境影响下出现的劣化达到耐久性能的某项规定限值的或标志的状态。耐久性2.极限状态的判定（1）影响承载能力和正常使用的材料性能劣化；如钢筋过度锈蚀影响其力学性能。（2）影响耐久性能的裂缝、变形、缺口、外观、材料削弱等；如板局部出现裂缝并露筋。（3）影响耐久性能的其它特定状态。（1）影响正常使用及外观要求所规定的变形极限值。（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏。（3）影响正常使用的震动。（4）影响正常使用的其他特定状态。（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡。（2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏或因过大的塑性变形而不适于继续承载。（3）结构变为机构。（4）结构或构件丧失稳定。

超越承载能力极限状态

超越正常使用极限状态

超越耐久性极限状态2.极限状态的判定THANKS感谢聆听项目9结构设计方法建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务2荷载代表值及荷载效应任务3结构抗力CONTENTS目录荷载代表值01荷载效应02结构抗力3教学目标1.树立规范意识和法律意识。2.养成严谨认真、一丝不苟的工作态度，强化责任意识。

1.能确定结构的荷载代表值。2.能根据设计状态选用不同的荷载效应组合情况。

1.理解荷载代表值的概念及类型。2.掌握永久荷载代表值的计算方法。3.理解荷载代表值的选用。知识目标能力目标素质目标PART01荷载代表值1.荷载代表值的概念在结构或构件设计时，根据各种极限状态的设计要求取用不同的荷载数值，称为荷载的代表值。2.荷载的标准值在设计基准期内，荷载可能出现的最大值。永久荷载标准值Gk2.荷载的标准值例：如图所示钢筋混凝土楼板（钢筋混凝土的容重为25KN/m3）,板跨为2.5m，板宽为1m，板厚为120mm。求板的永久荷载标准值。2.荷载的标准值例：如图所示钢筋混凝土过梁（钢筋混凝土的容重为25KN/m3）,过梁宽240mm，过梁高150mm，洞口宽1.8m。(1)求梁的自重。2.荷载的标准值在设计基准期内，荷载可能出现的最大值。可变荷载标准值Qk

PART02荷载效应1.荷载效应的概念在荷载作用下，结构会引起内力和变形，把这些荷载引起结构或结构构件的反应称为荷载效应，用字母S表示。框架结构中板、梁、柱的荷载效应有什么？PART03结构抗力1.结构抗力的概念整个结构或结构构件承受荷载效应的能力称为结构抗力，如结构的强度、刚度等，用R表示。2.影响结构抗力的因素1.材料的力学性能。2.材料的几何性质。3.结构抗力的计算模式。THANKS感谢聆听项目9结构设计方法建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务4结构的极限状态设计法CONTENTS目录结构功能函数和可靠度01概率极限状态设计表达式02结构结构的耐久性设计03结构的防连续倒塌设计04教学目标1.强化规范意识。2.激发积极心态，辩证看待问题，树立正确的人生观。

1.能选用合适的极限状态。2.能计算结构的荷载效应。

1.理解极限状态设计法。2.熟练进行荷载效应组合计算。3.了解耐久性设计和防连续倒塌设计。知识目标能力目标素质目标PART01结构功能函数和可靠度1.结构功能函数和可靠度（1）结构功能函数

≻承载能力极限状态正常使用极限状态

内力结构抵抗内力的能力变形容许变形1.结构功能函数和可靠度（1）结构的可靠指标合理选取荷载代表值合理增大荷载效应合理减小结构抗力PART02概率极限状态设计表达式1.承载能力极限状态设计表达式

结构重要性系数。取值见下表。

荷载组合的效应设计值，荷载效应设计值大于荷载效应标准值。具体计算见荷载效应组合。

结构构件抗力的设计值。其中将材料强度标准值除以大于一的系数变为强度设计值。

2.承载能力极限状态荷载效应组合值（1）荷载效应基本组合2.承载能力极限状态荷载效应组合值2.承载能力极限状态荷载效应组合值2.承载能力极限状态荷载效应组合值例：板的荷载如下图所示，求板的弯矩设计值。2.承载能力极限状态荷载效应组合值（2）偶然组合（3）地震组合3．结构正常使用极限状态设计表达式

荷载组合的效应设计值，具体计算见荷载效应组合。

结构或构件达到正常使用的规定限值。4．正常使用极限状态荷载效应组合（1）标准组合4．正常使用极限状态荷载效应组合（2）频遇组合4．正常使用极限状态荷载效应组合（3）准永久组合PART03结构的耐久性设计1.混凝土耐久性的概念1.混凝土耐久性设计内容（1）确定结构所处的环境类别；（2）提出对混凝土材料的耐久性基本要求；（3）确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度；（4）不同环境条件下的耐久性技术措施；（5）提出结构使用阶段的检测与维护要求。3．耐久性技术要求（1）预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面防护、孔道灌浆、加大混凝土保护层厚度等措施，外漏的锚固端应采取封锚和混凝土表面处理等有效措施。（2）严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。（3）有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求。（4）处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁—板的结构形式，或在其上表面增设防护层。（5）处于二、三类环境中的结构构件，其表面的预埋件、吊钩、连接件等金属部位应采取可靠的防锈措施，对于后张预应力混凝土外露金属锚具，其防护要求应满足《混凝土结构设计规范》（GB50007-2010）中第10.3.13条的相关规定。（6）三类环境中的结构构件，可采用阻锈剂、环氧树脂涂层钢筋或其他具有耐腐蚀性能的钢筋、采取阴极保护措施或采用可更换的构件等措施。PART04结构的防连续倒塌设计1．防连续倒塌设计的概念和思路混凝土结构防连续倒塌是提高结构综合抗灾能力的重要内容。在特定类型的偶然作用发生时或发生后，当结构体系发生局部垮塌时，依靠剩余结构体系仍能继续承载，避免发生与作用不相匹配的大范围破坏或连续倒塌，叫做结构的防连续倒塌。2.防连续倒塌的概念设计（1）采取减小偶然作用