1、第二章建筑結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)原則 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 一、建筑結(jié)構(gòu)的功能要求1.安全性 結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)，應(yīng)能承受正常施工、正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載、強(qiáng)迫變形(如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降)、約束變形(如由于溫度及收縮引起的構(gòu)件變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的變形)等的作用。在偶然荷載(如地震、強(qiáng)風(fēng))作用下或偶然事件(如火災(zāi)、爆炸)發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，構(gòu)件僅產(chǎn)生局部損壞，不發(fā)生連續(xù)倒塌。 2.適用性 結(jié)構(gòu)在正常使用荷載作用下具有良好的工作性能，如不發(fā)生影響正常使用的過(guò)大撓度、永久變形和動(dòng)力效應(yīng)(過(guò)大的振幅和振動(dòng))，或產(chǎn)生令使用者

2、感到不安的裂縫寬度。 下一頁(yè)返回 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)3.耐久性 結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下和規(guī)定的環(huán)境中以及預(yù)定的使用期限內(nèi)應(yīng)有足夠的耐久性。如不發(fā)生由于混凝土保護(hù)層碳化或氯離子的侵入而導(dǎo)致的鋼筋銹蝕，以致影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。下一頁(yè)返回上一頁(yè) 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)二、建筑結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，稱為結(jié)構(gòu)“可靠”或“有效”。反之，則為結(jié)構(gòu)“不可靠”或“失效”。區(qū)分結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)可靠與失效的標(biāo)志是“極限狀態(tài)”。極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求的臨界狀態(tài)，有明確的標(biāo)志及限值。超過(guò)這一界限，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能再滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的該項(xiàng)

3、功能要求，而進(jìn)入失效狀態(tài)。根據(jù)功能要求，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可分為以下兩類。 1.承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)為承載能力極限狀態(tài)。 2.正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定限值的極限狀態(tài)為正常使用極限狀態(tài)。下一頁(yè)返回上一頁(yè) 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 三、荷載的分類 結(jié)構(gòu)上的荷載按其隨時(shí)間的變異性的不同，分為以下三類。 1.永久荷載(恒荷載) 永久荷載是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其作用量值不隨時(shí)間變化，或其變化幅度與平均值相比可以忽略不計(jì)的荷載，如結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重。 2.可變荷載(活荷載) 可變荷載是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其作用量

4、值隨時(shí)間而變化，且其變化幅度與平均值相比不可忽略不計(jì)的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、積灰荷載、起重機(jī)荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等。 3.偶然荷載 偶然荷載是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載，如爆炸力、撞擊力等。下一頁(yè)返回上一頁(yè) 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 四、荷載代表值 進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)不同設(shè)計(jì)目的對(duì)荷載應(yīng)賦予一個(gè)規(guī)定的量值，該量值即為荷載代表值。永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值為代表值，可變荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值為代表值，其中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為基本代表值。 1.荷載標(biāo)準(zhǔn)值 荷載標(biāo)準(zhǔn)值是指在結(jié)構(gòu)使用期間，在正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值，是建

5、筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用的基本代表值。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸和材料重力密度計(jì)算確定，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2001)(以下簡(jiǎn)稱荷載規(guī)范)中給出了常用材料和構(gòu)件的自重。各種可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qk可直接查荷載規(guī)范得出。下一頁(yè)返回上一頁(yè) 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)2.可變荷載組合值 當(dāng)兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)，考慮到它們同時(shí)達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)值的可能性較小，故除產(chǎn)生最大作用效應(yīng)的主導(dǎo)荷載外，其他可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值均乘以小于1. 0的組合值系數(shù)c作為代表值，稱為可變荷載組合值。3.可變荷載頻遇值 對(duì)可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)在結(jié)構(gòu)上偶爾出現(xiàn)的較大荷載，稱為可變荷載頻遇值。其

6、具有持續(xù)時(shí)間較短或發(fā)生次數(shù)較少的特點(diǎn)，其對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞性有所減緩?？勺兒奢d頻遇值由荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以小于1. 0的頻遇值系數(shù)f得到。 下一頁(yè)返回上一頁(yè) 第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)4.可變荷載準(zhǔn)永久值 對(duì)可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常作用的那部分可變荷載，稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。其具有總持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響類似于永久荷載?？勺兒奢d準(zhǔn)永久值由荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以小于1. 0的準(zhǔn)永久值系數(shù)q得到。返回上一頁(yè)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法一、承載能力極限狀態(tài)計(jì)算1.承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力計(jì)算應(yīng)采用下列表達(dá)式: 0SR (2-1) R=R(fc, fs, ak,) (2-2

7、) 0 -結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，見表2-l。 S -承載能力極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值。 R -結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)RE R() -結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力函數(shù); fc, fs -混凝土、鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; ak -幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值;當(dāng)幾何參數(shù)的變異性對(duì)結(jié)構(gòu)性能有明顯的不利影響時(shí)，可另增減一個(gè)附加值。下一頁(yè)返回第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法2.基本組合荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值 (1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合:G -永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按表2-2采用;Qi -第i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，其中Q1為可變荷載Q1的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按表2-2采用;SGk -按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk計(jì)算的荷載效

8、應(yīng)值;SQik -按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qik計(jì)算的荷載效應(yīng)值，其中SQ1k為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作用者;下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法ci -可變荷載Qi的組合值系數(shù)，應(yīng)分別按各建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定采用; n -參與組合的可變荷載數(shù)。(2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合: (2-4) (3)對(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡(jiǎn)化規(guī)則，并應(yīng)按下列組合值中取最不利值確定: 1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合: (2-5) (2-6)下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按式(2-4)式采用。 二、正常使用極限狀態(tài)計(jì)算 在正常使用極限狀態(tài)計(jì)算中，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，

9、采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合，按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì): SC (2-7) 式中S-正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值; C-結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定采用。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S按下式計(jì)算(僅適用于荷載與荷載效應(yīng)為線性的情況): (2-8) 對(duì)于頻遇組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算: (2-9) 式中：f1 -可變荷載Q1的頻遇值系數(shù); qi -可變荷載Qi的準(zhǔn)永久值系數(shù)。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法對(duì)于準(zhǔn)永久組合，荷載效應(yīng)組合值可按下式計(jì)算: (2-10)三

10、、耐久性驗(yàn)算1.耐久性的概念 材料的耐久性是指材料暴露在使用環(huán)境下，抵抗各種物理和化學(xué)作用的能力。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露在使用環(huán)境中，會(huì)使材料的耐久性降低。影響因素主要有材料的質(zhì)量、鋼筋的銹蝕、混凝土的抗?jié)B及抗凍性、除冰鹽對(duì)混凝土的破壞等。 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)根據(jù)表2-3的使用環(huán)境類別和表2-4的設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 2.對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的要求 對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限為100年且處于一類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下列規(guī)定: (1)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C40。 (2)混凝土中的最大氯離子含量為0.06% (3)宜使用非堿活性骨料;當(dāng)使用堿活性骨料時(shí)，混凝土中的堿含量不得超過(guò)3. 0 kg/m3。 (4)混凝土保護(hù)層厚度宜增加40%，在使用過(guò)程中宜采取表面防護(hù)、定期維護(hù)等有效措施。 下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 (5)處于嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)潮濕環(huán)境中的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)滿足抗凍要求，混凝土抗凍等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 (6)有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的抗?jié)B等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 (7)三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其受力鋼筋宜采用環(huán)氧涂層帶肋鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)有防護(hù)措施，且宜采用有利于提高耐久性的高性能混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C30。 (8)四類和五類