钢结构设计钢结构的设计理念与方法课件

《钢结构设计》主讲：张扬钢结构的设计理念与方法《钢结构设计》

钢结构设计理念与方法

建筑结构设计是建筑工程的重要活动之一。建筑结构设计主要考虑建筑物的安全性，即建筑物不能发生倒塌等严重的质量事故，与此同时，也需要考虑建筑物正常使用状况下的舒适性和耐久性。对于不同用途的建筑，其舒适性的评价各有不同，因此我国制订了一些规范，来对各类建筑结构的舒适性、耐久性作出具体的规定。

建筑结构设计宜采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。当缺乏统计资料时，建筑结构设计可根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行，也可采用容许应力或单一安全系数等经验方法进行。《钢结构设计》

钢结构设计理念与方法

根据规范要求，我们将建筑结构的功能性分为安全性、适用性和耐久性三个方面。根据我国《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2018）的规定。结构的设计、施工和维护应使结构在规定的设计使用年限内以规定的可靠度满足规定的各项功能要求。一、建筑结构的功能要求安全性适用性耐久性简单理解就是不垮塌简单理解就是变形开裂不明显简单理解就是能用很多年《钢结构设计》

钢结构设计理念与方法为兼顾建筑结构的经济性和功能性，我们采用极限状态设计方法进行建筑结构设计，使建筑结构略低于极限状态，做到既不丧失功能，也不过度的增加工程造价。极限状态可分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和耐久性极限状态。一、建筑结构的功能要求《钢结构设计》

钢结构设计理念与方法二、建筑结构的极限状态承载能力极限状态1)结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；2)整个结构或其一部分作为刚体失去平衡；3)结构转变为机动体系；4)结构或结构构件丧失稳定；5)结构因局部破坏而发生连续倒塌；6)地基丧失承载力而破坏；7)结构或结构构件的疲劳破坏。

正常使用极限状态1)影响正常使用或外观的变形；2)影响正常使用的局部损坏；3)影响正常使用的振动；4)影响正常使用的其他特定状态。耐久性极限状态1)影响承载能力和正常使用的材料性能劣化；2)影响耐久性能的裂缝、变形、缺口、外观、材料削弱等；3)影响耐久性能的其他特定状态。《钢结构设计》

钢结构设计理念与方法三、建筑结构的安全等级

对于不同的建筑，其发生安全事故所造成的损失也是不一样的，如某些可能发生爆炸、有害物质泄漏、洪水等灾害的建筑，又如某些发生事故后人员难以逃生的建筑，再如某些建筑即使在发生诸如地震等重大灾害后仍不能丧失其使用功能的，我们有必要将这些建筑设计得更加牢固，为区分对待，用安全等级来描述这种区别。

建筑结构设计时，应当根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成经济损失、对社会或环境产生影响等的严重性，采用不同的安全等级（3级）。《钢结构设计》

钢结构设计理念与方法四、建筑结构的可靠度水平和可靠指标

建筑结构设计采用的是以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法，因此建筑结构功能的可靠性是用可靠度指标来衡量的。

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钢结构设计理念与方法五、分项系数

现行结构设计的主要方法是：承载力极限状态设计阶段将荷载乘以一个大于1的分项系数，以保证特殊时刻的安全性；正常使用极限状态设计阶段将荷载乘以1的分项系数，以验算结构在长期使用时的变形。在某些情况下，比如说悬挑结构的配重，配重荷载对结构的安全起到有利作用，其分项系数也应当小于1，以确保安全性。

在大多数结构设计中，往往是根据《建筑结构可靠性设计统一标准》《建筑结构荷载规范》所列的分项系数进行采用，如表2。《建筑抗震设计规范》规定，偶然作用中的地震作用分项系数按表3采用。

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钢结构设计理念与方法五、分项系数《钢结构设计》

钢结构设计理念与方法六、结构重要性系数

按照《建筑结构荷载规范》3.2.2条、《建筑结构可靠性设计统一标准》8.2.8条等条文的规定，荷载效应应当根据结构破坏后果来放大，放大系数为结构重要性系数γ0。

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钢结构设计理念与方法七、结构重要性系数

在我国，大多数建筑结构的设计使用年限也是50年。因此我国建筑结构的设计基准期为50年，设计基准期为50年的意义是：我国几乎所有现行规范、标准、图集所列的数据均以50年使用年限进行取值，如自然条件下的风、雪荷载，如建筑材料的强度取值。

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钢结构设计理念与方法七、结构重要性系数

当设计使用年限不是50年时，我们仍然可以在规范、标准上取值，但所取的值需要乘以相应的系数，一般情况下，只对荷载进行调整，不对材料性能进行调整。

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钢结构设计理念与方法八、设计状况建筑结构设计应区分下列设计状况，依次进行设计。1、持久设计状况，适用于结构使用时的正常情况；2、短暂设计状况，适用于结构出现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等；3、偶然设计状况，适用于结构出现的异常情况，包括结构遭受火灾、爆炸、撞击时的情况等；4、地震设计状况，适用于结构遭受地震时的情况。对不同的设计状况，应采用相应的结构体系、可靠度水平、基本变量和作用组合等进行建筑结构可靠性设计。