建筑结构基础与平法识图项目何立志70课件讲解

建筑结构基础与平法识图项目负责人：何立志项目一建筑结构的基本知识学习目的

1.理解结构设计的基本要求及概率极限状态设计法；

2.理解极限状态设计方法及其适用范围；

学习方法

结合例题学习

学习内容任务四识别极限状态设计方法任务四识别极限状态设计方法1结构的功能要求（1）安全性结构在正常的施工和使用条件下，应该能够承受各种荷载或其它作用。在一些偶然事件，如大地震的发生时，虽有局部损坏，但应能保持整体稳定，不倒塌。（2）适用性建筑结构除了保证安全性外，还应保证正常使用的功能不受影响，如结构产生过大的变形、裂缝或振动等。变形；裂缝或振动等均不超过规定的限度。（3）耐久性建筑结构在正常使用、维护的情况下应有足够的耐久性。如钢筋混凝土结构的钢筋保护层过小，造成钢筋锈蚀，或混凝土材料的耐久性不好，造成混凝土冻融破坏等，从而影响了建筑物的使用年限。任务四识别极限状态设计方法◆结构的可靠性■可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称■就是指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。■结构可靠性越高，建设造价投资越大。■

如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决的问题。任务四识别极限状态设计方法■显然这种可靠与经济的均衡受到多方面的影响，如国家经济实力、设计工作寿命、维护和修复等。■规范规定的设计方法，是这种均衡的最低限度，也是国家法律。■设计人员可以根据具体工程的重要程度、使用环境和情况，以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。■经济的概念不仅包括第一次建设费用，还应考虑维修，损失及修复的费用任务四识别极限状态设计方法2结构设计方法

由于结构工程中的不确定性，为取得安全可靠与经济合理的均衡，在设计中需要考虑这些不确定性的影响。结构设计方法就是处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。◆容许应力设计法◎钢筋混凝土结构的受力性能不是弹性的；◎结构中一点达到容许应力，结构即认为失效；◎没有考虑结构功能的多样性要求；◎安全系数是凭经验确定的，缺乏科学依据。任务四识别极限状态设计方法◆破损阶段设计法整个截面达到极限承载力才认为失效，考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确。

◎但安全系数K仍然凭经验确定，

◎没有考虑结构功能的多样性要求的问题。任务四识别极限状态设计方法◆极限状态设计法除要求对承载力极限状态进行设计外，还包括的挠度和裂缝宽度（适用性）的极限状态的设计。对于承载力极限状态，针对荷载、材料的不同变异性，不再采用单一的安全系数，而采用的多系数表达，任务四识别极限状态设计方法◎

材料强度

fck和fsk

是根据统计后按一定保证率取其下限分位值，反映的材料强度的变异性。◎

荷载值

qik也尽可能根据各种荷载的统计资料，按一定保证率取其上限分位值。◎荷载系数

kqi，材料强度系数kc和

ks仍按经验确定，但对于不同荷载的变异大小，可取不同的荷载系数。任务四识别极限状态设计方法◆以概率理论为基础的极限状态设计法由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。失效概率Pf=P(S>R)任务四识别极限状态设计方法失效概率越小，表示结构可靠性越大。因此，可以用失效概率来定量表示结构可靠性的大小。结构可靠性的概率度量称为结构可靠度。

当失效概率Pf小于某个值时，人们因结构失效的可能性很小而不再担心，即可认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率[Pf]。任务四识别极限状态设计方法3概率极限状态设计法

荷载产生的荷载效应为Ｓ，结构抵抗或承受荷载效应的能力称结构抗力，记作Ｒ，则：

Ｓ＜Ｒ，表示结构满足够能要求，处于可靠状态；Ｓ＞Ｒ，表示结构不满足够能要求，处于失效状态；Ｓ＝Ｒ，表示结构处于极限状态。应当指出，由于决定荷载效应Ｓ的荷裁，以及决定结构抗力Ｒ的材料强度和构件尺寸都不是定值，而是随机变量，故Ｓ和Ｒ亦为随机变量。任务四识别极限状态设计方法因此，在结构设计中，保证结构绝对安全可靠，即Ｓ<Ｒ是办不到的，而只能做到大多数情况下结构处于Ｓ＜Ｒ的可靠状态。从概率的观点来看，只要结构处于Ｓ＞Ｒ失效状态的失效概率足够小，我们就可以认为结构是可靠的。概率极限状态设计法，就是通过控制结构达到极限状态的概率，即控制失效概率的设计方法。

任务四识别极限状态设计方法★由于结构抗力和荷载效应的随机性，安全可靠应该属于概率的范畴，应当用结构完成其预定功能的可能性（概率）的大小来衡量，而不是一个定值来衡量。★材料强度fy和fc的离散★截面尺寸h0和b的施工误差★应力-应变关系参数k1和k24结构功能的极限状态

概念：结构或结构的部分构件在承载能力、变形、裂缝、稳定等方面超过某一特定状态，以致不能满足设计规定的某一功能要求时，我们这一状态称为结构功能的极限状态。

结构功能的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。任务四识别极限状态设计方法（1）承载能力极限状态承载能力极限状态是对应于结构或结构构件达到了最大承载能力，或产生了不适于继