建筑结构建筑工程技术专业教学72课件讲解

建筑工程技术专业教学资源库建筑结构主讲教师：杨建宁/Contents目录项目二设计基本原理2.1结构设计的基本要求、极限状态2.2设计原理2.3极限状态实用设计表达式2.4例题作用的概念与类型使结构或构件产生内力（应力）、变形（位移、应变）和裂缝的各种原因的总称。

◎直接作用：荷载

◎间接作用：混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等作用在结构上并使结构产生内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等作用称为作用效应或荷载效应。1.作用效应S和结构抗力R设计原理2.22.荷载的分类按作用时间的长短和性质，荷载分为三类：永久荷载：在结构设计使用年限内，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。可变荷载：在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值不可忽略的荷载。偶然荷载：在结构设计基准期内不一定出现，但一旦出现其值很大且作用时间很短的荷载。按作用空间位置的变异分为：固定荷载、可动荷载。按作用结构的反应分为：静态荷载、动态荷载。设计原理2.2直接作用或间接作用在结构内产生的内力和变形称为作用效应。直接作用引起的称为荷载效应,用S表示。内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩；变形：挠度、转角、裂缝。3.作用效应S设计原理2.2作用效应取决于作用的方式及结构或构件的几何尺寸及支承条件。简支梁在跨中一集中荷载作用下跨中弯矩例：简支梁在均布荷载作用下跨中弯矩S=(Q)c–––荷载效应系数Q–––荷载S设计原理2.2

结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力，用R表示。如构件的承载能力、刚度。结构抗力的影响因素材料性能（强度、弹性模量）材料几何参数（构件尺寸）计算模式（基本假设，计算公式）结构的抗力具有随机性。4.结构抗力R设计原理2.2结构的极限状态可用下面的结构功能函数表示：

Z=R-S对应的：Z=R-S>0时，结构处于可靠状态；Z=R-S=0时，结构达到极限状态，此时称为极限状态方程；Z=R-S<0时，结构处于失效（破坏）状态。在结构设计中，不仅仅只考虑结构的承载能力，有时还要考虑结构的适用性和耐久性，则极限状态方程可推广为：设计原理2.22.结构按概率极限状态设计（1）可靠度、失效概率及可靠指标

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。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]。失效概率Pf=P(S>R)设计原理2.2Skf(S)，f(R)S，RRkS及R概率分布曲线设计原理2.2结构的效应S及结构的抗力R均符合正态分布，因此结构的功能函数也符合正态分布。如图：图中Z<0部分(阴影)面积即为失效概率Pf图2-1fz(Z)pf

z

z

zZ设计原理2.2Pf

计算复杂，但(由图看出)均值

Z向右移Pf

减小，可靠度加大。令

越大，Pf越小

，结构越可靠。故称为可靠度指标。

设计原理2.2结构功能函数

Z=R-SPf=P(S>R)=P(Z<0)b—可靠指标设计原理2.2在确定结构的可靠指标

时，应该使结构的失效概率降低到人们可以接受的程度，做到既安全可靠又经济合理。《统一标准》规定：[

]称为设计可靠指标，其取值与构件的破坏类型及结构的重要性有关。

[

]（2）

目标可靠指标及安全等级设计原理2.2结构构