3.2建筑结构的设计方法结构的功能要求一结构的功能要求65课件讲解

3.2建筑结构的设计方法结构的功能要求适用性耐久性结构在正常使用期间应具有良好的工作性能。例如，不发生过大的变形、振幅、过宽的裂缝等，以免影响正常使用。结构在正常使用和正常维护条件下应具有足够的耐久性能，以保证结构能够正常使用到预定的设计使用期限。安全性结构应能承受在正常施工和正常使用的情况下可能出现的各种作用，在设计规定的偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。结构设计的目的就是使所设计的结构在规定的设计使用年限内，用最经济的手段获得预定条件下满足设计所预期的各种功能的要求。一、结构的功能要求3.2建筑结构的设计方法在规定的时间内（设计使用年限），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维修），结构完成预定功能（安全性、适用性、耐久性）的能力是指结构在设计使用年限内，在正常设计、施工、使用和维护的条件下完成预定功能的概率。安全性、适用性、耐久性的统称结构完成预定功能的能力不能事先确定，只能用概率来描述。结构的可靠性结构的可靠度3.2建筑结构的设计方法一、结构的功能要求表3-3结构的设计使用年限分类类别设计使用年限（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3.2建筑结构的设计方法二、结构的极限状态

结构能够满足设计规定的某一功能要求且能够良好的工作，我们称之为该功能处于可靠状态；反之，称之为该功能处于失效状态。这种“可靠”与“失效”之间必然存在某一特定的界限状态，此特定状态称为该功能的极限状态。结构的极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态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安全性实用性耐久性3.2建筑结构的设计方法结构功能的极限状态特定状态可靠度可靠失效极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态能够满足功能要求不能满足功能要求结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值时的状态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时的状态3.2建筑结构的设计方法3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式荷载效应是指由荷载在结构上产生的各种内力（弯矩、剪力等）和变形（挠度、裂缝等）的统称。荷载效应S3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式结构抗力R结构抗力是指结构或构件承受各种荷载效应的能力，即承载能力和抗变形能力。结构抗力的影响因素主要有材料性能（强度、变形模量等物理力学性能）、构件几何参数、配筋情况以及计算模式的精确性等。3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式（一）极限状态方程

结构和结构构件的工作状态可以用作用效应S和结构抗力R的关系式来描述：

式中：Z——结构极限状态功能函数；R——结构抗力;S——作用效应。Z＞0R＞S结构处于可靠状态Z＜0R＜S结构处于失效状态Z＝0R＝S结构处于极限状态3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式（二）承载能力极限状态实用设计表达式设计表达式承载能力极限状态设计时应采用下列表达式:γ0S≤R结构重要性系数荷载效应组合设计值安全等级为三级（或５年）γ0≥０.９安全等级为一级（或100年及以上）γ0≥1.1安全等级为二级（或５０年）γ0≥1.０结构构件抗力设计值R＝R（fc，fs，αk…）3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式（二）承载能力极限状态实用设计表达式设计表达式承载能力极限状态设计时应采用下列表达式:表3-4建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级1.1很严重重要的房屋二级1.0严重一般的房屋三级0.9不严重次要的房屋3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式荷载效应组合设计值S对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合中取最不利值确定：（1）由可变荷载效应控制的组合：

（2）由永久荷载效应控制的组合：

(3-4)(3-5a)

式中3.2建筑结构的设计方法

式中3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式（3）对于一般排架、框架结构，式(3-5a)可采用下列简化设计表达式：

(3-5b)

式中3.2建筑结构的设计方法表3-5荷载分项系数荷载类别荷载特征永久荷载当其效应对结构不利时对由可变荷载效应控制的组合对由永远荷载效应控制的组合1.21.35当其效应对结构有利时

一般情况对结构的倾覆、滑移或漂浮验算1.00.9可变荷载一般情况对标准值＞4kN/m²的工业房屋楼面活荷载1.41.33.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式（三）正常使用极限状态实用设计表达式设计表达式正常使用极限状态按下列设计表达式进行设计：

(3-6)

式中3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式2.荷载效应组合设计值对正常使用状态的荷载效应组合时，应根据不同设计目的，分别按荷载效应的标准组合、频遇组合和准永久组合进行设计。（1）荷载的标准组合：（2）荷载的频遇组合：

(3-7)(3-8)3.2建筑结构的设计方法三、极限状态的设计表达式（3）荷载的准永久组合：

(3-9)

式中3.2建筑结构的设计方法【例3-1】某钢筋混凝土办公楼矩形截面简支梁，计算跨度L0=6m，梁上的永久荷载（包含自重）标准值gK=12kN/m，可变荷载标准值qK=5kN/m，安全等级为二级，分别按承载力极限状态和正常使用极限状态设计时的各项组合计算梁跨中弯矩设计值。（1）均布荷载标准值gK和qK作用下的跨中弯矩标准值：解永久荷载作用下可变荷载作用下

3.2建筑结构的设计方法（2）承载力极限状态设计时的跨中弯矩设计值：解

【例3-1】某钢筋混凝土办公楼矩形截面简支梁，计算跨度L0=6m，梁上的永久荷载（包含自重）标准值gK=12kN/m，可变荷载标准值qK=5kN/m，安全等级为二级，分别按承载力极限状态和正常使用极限状态设计时的各项组合计算梁跨中弯矩设计值。3.2建筑结构的设计方法

解

按标准组合时：按频遇组合时：