張麗安徽工業(yè)大學(xué)工程結(jié)構(gòu)荷載與設(shè)計(jì)方法

（荷載與作用）Chapter0of1結(jié)構(gòu)上的作用術(shù)語符號(hào)作用：使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因，分為直接作用和間接作用兩種。荷載是直接作用，混凝土的收縮、徐變、溫度變化、地基不均勻沉降、地震是間接作用。作用效應(yīng)(S)：結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力（彎矩、剪力、扭矩）和變形、裂縫的統(tǒng)稱。荷載標(biāo)準(zhǔn)值：是指其在結(jié)構(gòu)的使用期間可能出現(xiàn)的最大荷載值。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以確定一個(gè)具有一定保證率（如95%）的上限荷載分位值，該特征值稱為荷載標(biāo)準(zhǔn)值（符號(hào)Gk，Qk）。術(shù)語符號(hào)組合值：按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)為保證結(jié)構(gòu)的可靠性而對(duì)同時(shí)出現(xiàn)的各種荷載進(jìn)行組合，使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率，能與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的相應(yīng)概率趨于一致的荷載值。荷載準(zhǔn)永久值：對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超過的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的一半的荷載值。結(jié)構(gòu)抗力：結(jié)構(gòu)抵抗外界作用效應(yīng)的能力?！?/p>

結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的或“有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”?！?/p>

區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀態(tài)”何謂結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？安全性

承載力能力極限狀態(tài)

不安全適用性耐久性正常使用極限狀態(tài)不適用性不耐久性Z=R-S=0極限狀態(tài)Z=R-S<0

失效Z=R-S>0

可靠Z：結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)何謂結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？3.2極限狀態(tài)S——作用效應(yīng)ActionEffect

結(jié)構(gòu)上的作用（使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因，如荷載、不均勻沉降、溫度變形、收縮變形、地震等）引起的效應(yīng)如彎矩M、軸力N、剪力V、扭矩T、撓度f、裂縫寬度w等

S=S(Q)=C*QR——結(jié)構(gòu)抗力Resistance

結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力，如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、容許撓度[f]、容許裂縫寬度[w]R=R(fc,fy,A,h0,As,…)結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容為何開設(shè)本課程？3.2極限狀態(tài)★

恒載g與構(gòu)件尺寸、材料容重等有關(guān)★

活載q（樓面活載、雪荷載）的數(shù)值是隨時(shí)在變化的★

計(jì)算跨度l的不準(zhǔn)確★材料強(qiáng)度fy和fc的離散★截面尺寸h0和b的施工誤差★應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系參數(shù)k1和k2不一定安全（可靠）緒論3.2極限狀態(tài)典型工程圖示典型工程圖示3.2極限狀態(tài)典型工程圖示3.2極限狀態(tài)若干建筑工程及荷載示例3.2極限狀態(tài)風(fēng)荷載：塔科馬大橋風(fēng)毀錄像若干建筑工程事故及荷載示例3.2極限狀態(tài)海浪作用：印尼海嘯錄像若干建筑工程事故及荷載示例3.2極限狀態(tài)地震作用：汶川地震地震科普若干建筑工程事故及荷載示例3.2極限狀態(tài)撞擊作用：911恐怖襲擊若干建筑工程事故及荷載示例3.2極限狀態(tài)撞擊作用：911恐怖襲擊若干建筑工程事故及荷載示例3.2極限狀態(tài)土側(cè)壓力：上海蓮花河畔景苑建筑事故2009年6月27日若干建筑工程事故及荷載示例3.2極限狀態(tài)上海蓮花河畔景苑建筑事故本課爪程主腔要內(nèi)牛容3.2極限炕狀態(tài)建筑繳工程澤結(jié)構(gòu)乎體系很各種孕作用糖的確沸定及箏計(jì)算距方法結(jié)構(gòu)臂體系考設(shè)計(jì)斥值中欄作用柄和荷洞載的密組合句方法描，抗樣力值榮的確糠定要嫁考慮日的隨慮機(jī)因峽素本課員程具仙體章漁節(jié)3.東2極限狀短態(tài)第一章荷載與蔽作用第二章灘重力第三賣章側(cè)壓力第四章風(fēng)荷載第五期章地震作副用第六繩章世其他諒作用第七章深荷載街的統(tǒng)計(jì)盾分析第八壓章妥結(jié)構(gòu)松構(gòu)件畏抗力卵的統(tǒng)欺計(jì)分搞析第九失章鈴結(jié)構(gòu)照可靠度設(shè)計(jì)悔方法第十址章綜合例聽題附錄一、珍結(jié)構(gòu)搖上的懲作用牌及其抱分類1、“結(jié)借構(gòu)上啞的作飽用”的定勸義施加在虜結(jié)構(gòu)上兆的集中攜力或分援布力，以及引起篇結(jié)構(gòu)責(zé)外加辨變形伴或約蜜束變隨形的拳原因（地震值、基礎(chǔ)洽沉降、椒溫度變眉化、焊滑接等）的總稱施加嚇在結(jié)欠構(gòu)上鴿的集悉中力倡或分借布力直接橋作用暈（荷潤載）引起結(jié)毅構(gòu)外加榨變形或亮約束變釘形的原貴因間接作豈用2、“結(jié)疼構(gòu)上夢(mèng)的作暮用”的分驚類按隨時(shí)道間的變斯異分類永久燈作用在結(jié)構(gòu)適使用期邁間，其痰值不隨神時(shí)間而痛變化，窄或其變扁化值與王平均值墻相比可騎以忽略螞不計(jì)，稅或其變介化是單氣調(diào)的并園能趨于僅限值的罰作用【例如】結(jié)構(gòu)自胳重，土析壓力、群預(yù)加力峽、基礎(chǔ)蠟沉降、侵焊接、悅水的浮孔力、混敞凝土收豬縮及徐節(jié)變作用磚等可變席作用在結(jié)構(gòu)猴使用期峰間，其銅值隨時(shí)才間而變埋化，且在其變化獸值與平副均值相款比不可暫以忽略罷不計(jì)的含作用【例如】安裝愛荷載享、樓質(zhì)面活宅荷載剩、吊虛車荷帶載、血風(fēng)荷親載、葡雪荷傍載、界汽車過荷載促、汽押車離款心力吵、汽雅車制巖動(dòng)力色、流崖水壓窯力、啄冰壓口力、妖溫度倘作用批等偶然上作用在結(jié)構(gòu)倡使用期膛間，不橋一定出甩現(xiàn)，但仔一旦出書現(xiàn)，其肚量值很迫大且持掃續(xù)時(shí)間萍較短的顧作用【例如】爆炸晌、船有舶或坦漂流百物的猶撞擊晉作用瘋、汽質(zhì)車撞列擊作咽用等【思考蠢題】水壓激力屬劑于何粘種作呈用？地震作上用屬于寸何種作扯用？按隨綁空間鼠位置廟的變興異分估類固定困作用在結(jié)至構(gòu)空瞎間位容置上界具有沉固定木的分裹布【例如】工業(yè)摸與民基用建穴筑樓插面上尾的固慎定設(shè)塘備荷批載、墨結(jié)構(gòu)辰構(gòu)件翠自重彈等可動(dòng)作寶用在結(jié)構(gòu)窗空間位著置上的育一定范底圍內(nèi)可獵以任意嘆分布【例如】工業(yè)與憤民用建巡壽筑樓面跌上的人未員荷載軋、吊車臣荷載等按結(jié)頭構(gòu)的兇反應(yīng)怪分類靜態(tài)撇作用不使鵝結(jié)構(gòu)悟或結(jié)第構(gòu)構(gòu)昨件產(chǎn)但生加造速度堅(jiān)，或郊產(chǎn)生會(huì)的加籍速度工可以掛忽略獵不計(jì)【例如】結(jié)構(gòu)自拒重、住彎宅與辦竟公樓的護(hù)樓面活堡荷載等動(dòng)態(tài)嘆作用使結(jié)咳構(gòu)或無結(jié)構(gòu)鑼構(gòu)件撞產(chǎn)生膽不可滅忽略默的加放速度【例如】地震、松吊車荷舊載、設(shè)兩備振動(dòng)鋪、作用堡于高聳舌結(jié)構(gòu)上返的風(fēng)荷姨載等二、荷紅載分類按作用插時(shí)間的皺長短和準(zhǔn)性質(zhì)永久關(guān)荷載究（恒載圍）在結(jié)構(gòu)仰使用期缸間，泰其值不蕩隨時(shí)間妙而變化毅，或雖紡有變化洋，但變零化不大啊，且其消變化值袋與平均此值相比嗓可以忽煌略不計(jì)刪，或其楊變化是鉗單調(diào)的握并能趨恒于限值乞的荷載若?？勺兙吆奢d供（活載）在結(jié)構(gòu)碗使用期吃間，位其值隨添時(shí)間而腐變化，傘且其變蹤蝶化值與責(zé)平均值繳相比不取可以忽參略不計(jì)翠的荷載疏。偶然箭荷載在結(jié)構(gòu)肺使用期吐間不一河定出現(xiàn)抬，但一恥旦出現(xiàn)詢，其值倚很大，制作用時(shí)御間則較嗽短的荷醒載。永久訂荷載儀（恒欄載）【例如】結(jié)構(gòu)自目重，土思?jí)毫Α掝A(yù)應(yīng)力圾等可變寬荷載親（活陷載）【例如】樓面構(gòu)活荷鄙載、荷屋面黨活荷啞載和肅積灰身荷載臺(tái)、吊兇車荷守載、紫風(fēng)荷很載、灰雪荷逐載等偶然荷暈載【例如】爆炸跡力、稅撞擊全力等三、駐荷載奧代表重值荷載代貝表值是斯指設(shè)計(jì)論中用以汗計(jì)算極激限狀態(tài)旋所采用怪的荷載逮量值，甩如標(biāo)準(zhǔn)躍值、組荒合值、辯頻遇值捐和準(zhǔn)永撐久值。建筑衰結(jié)構(gòu)貿(mào)設(shè)計(jì)搞中，滋對(duì)不涂同荷餡載應(yīng)廈采用勉不同候的代腹表值疤。永條久荷恰載采釋用標(biāo)械準(zhǔn)值漿作為飄代表完值；奔可變樹荷載藏應(yīng)根泥據(jù)設(shè)抵計(jì)要銜求采閉用標(biāo)甘準(zhǔn)值孕、組矮合值舒、頻野遇值香或準(zhǔn)胖永久尖值作毀為代筍表值陡；偶庸然荷蠅載應(yīng)愉按建鎮(zhèn)筑結(jié)總構(gòu)使檢用的喬特點(diǎn)趁確定段其代鎮(zhèn)表值豈。1.荷載標(biāo)群準(zhǔn)值荷載標(biāo)傲準(zhǔn)值是GB這50之00污9-淋20飽12規(guī)定的盒荷載基梅本代表湖值，為格設(shè)計(jì)基掀準(zhǔn)期內(nèi)星最大荷網(wǎng)載統(tǒng)計(jì)崇分布的剝特征值辭。由于仙最大荷品載值是有隨機(jī)變歡量，因遇此，原則暈上應(yīng)舞由設(shè)乘計(jì)基昌準(zhǔn)期湖荷載機(jī)最大際值概餅率分藍(lán)布的陸某一漂分位跪數(shù)來盞確定端。但是吐，有陽些荷賄載并測(cè)不具攏備充預(yù)分的綁統(tǒng)計(jì)海參數(shù)旗，只阿能根率據(jù)已紋有的工程衣經(jīng)驗(yàn)確定震。2.荷載組過合值荷載紹組合份值是做對(duì)可瞞變荷考載而揮言的游。當(dāng)史兩種崗或兩尺種以相上可傭變荷途載在箭結(jié)構(gòu)績上同驕時(shí)作刊用時(shí)構(gòu)，由擊于所造有荷咬載同駕時(shí)達(dá)犁到其揮單獨(dú)箱出現(xiàn)關(guān)時(shí)可獲能達(dá)喝到的萄最大迷值的皺概率觸極小狗，因虹此，植除主櫻導(dǎo)荷閃載(產(chǎn)生白最大事荷載撈效應(yīng)姥的荷毛載)仍可以棗用其標(biāo)眾準(zhǔn)值為離代表值負(fù)外，其瘋他伴隨轟荷載均框取小于誼其標(biāo)準(zhǔn)妨值的組嚴(yán)合值為謀荷載代申表值。3.荷載準(zhǔn)賀永久值圈：荷載伸準(zhǔn)永雅久值孟也是嫁對(duì)可拿變荷騾載而圈言的貪，是曉指可棄變荷建載中活動(dòng)相扮對(duì)較小膛的部分，在撈規(guī)定尺的時(shí)象間內(nèi)盈具有裹較長月的總抱持續(xù)餡期，拍對(duì)結(jié)山構(gòu)的付影響缺猶如箏永久奧荷載鍬。荷惜載準(zhǔn)悄永久漏值主晉要用達(dá)于正乖常使?jié)裼脴O增限狀嫌態(tài)的寫長期便效應(yīng)衫組合狂，其雀值與辯可變甚荷載仍出現(xiàn)滋的頻它繁程壟度和叼持續(xù)膨時(shí)一午間長素短有朝關(guān)。4.荷載剝頻遇絕值：荷載準(zhǔn)民永久值穿同樣是撿對(duì)可變棗荷載而咐言的，燈是指可喬變荷載塵在結(jié)構(gòu)穩(wěn)上頻繁隔出現(xiàn)且量值晌較大努的值，主要酬用于荷透載短期凡效應(yīng)組廈合中。暫可變荷統(tǒng)載頻遇胖值可以廚通過乘鴉以頻遇庸值系數(shù)享得到，祥頻遇值銹系數(shù)通桶過調(diào)查拾統(tǒng)計(jì)結(jié)掃果并結(jié)陽合工程享經(jīng)驗(yàn)綜巡壽合分析腳后確定洗。工程結(jié)嬸構(gòu)設(shè)計(jì)啄理論演聲變簡況容許柴應(yīng)力周設(shè)計(jì)票法容許龜應(yīng)力艘設(shè)計(jì)江法是添建立膏在彈指性理粥論基狹礎(chǔ)上效的設(shè)李計(jì)方名法?？奁浔砬贿_(dá)式雨為：式中瞧，訊－喊構(gòu)件惜在使蛾用階孔段(使用蛇荷載蔑作用粥下)截面上姜的最大騙應(yīng)力；－材盆料的為容許眾應(yīng)力有。容許應(yīng)客力設(shè)計(jì)似法計(jì)算佩簡單，涌但其有午許多問勉題：①?zèng)]有顆考慮材瀉料塑性主性質(zhì)。②沒繳有對(duì)橫作用省階段扁給出編明確燙的定芝義，約也就浴是使會(huì)用期小間荷葵載的炎取值垂原則幕規(guī)定堂得不牛明確跑。③把賓影響欄結(jié)構(gòu)允可靠擊的各蒜種因獸素(荷載蘿的變別異、蝦施工顆的缺啄陷、勒計(jì)算面公式脾的誤費(fèi)差等)統(tǒng)統(tǒng)歸對(duì)結(jié)在反戀映材料來性質(zhì)的穿容許應(yīng)屑力上扎，顯然越不夠合鋒理。④容蠢許應(yīng)力昌的取值篇無科學(xué)謠根據(jù)，嗓純屬經(jīng)胞驗(yàn)的，攤歷史上贈(zèng)曾多次觀提高過蛇材料的暮容許應(yīng)唇力值。⑤按容轎許應(yīng)力陶法設(shè)計(jì)誰的構(gòu)件賭是否安僵全可靠晚，無法始用實(shí)驗(yàn)慶來驗(yàn)證簽。工程結(jié)焰構(gòu)設(shè)計(jì)崖理論演陜變簡況破損階嶼段設(shè)計(jì)陣法針對(duì)嚴(yán)容許免應(yīng)力幫設(shè)計(jì)撓法存毒在的精缺陷屢，之藏后出添現(xiàn)了勞假定定材料客均已枕達(dá)到躲塑性京狀態(tài)農(nóng)，依腹據(jù)截央面所扶能抵象抗的巾破損獅內(nèi)力知建立蓮的計(jì)迅算公撞式。四其設(shè)漆計(jì)表朱達(dá)式憂為：式中，——構(gòu)件窗最終青破壞此時(shí)的壞承載爹能力們；——安全公系數(shù)注，用兼來考響慮影封響結(jié)徒構(gòu)安腰全的去所有號(hào)因素殘。優(yōu)點(diǎn)為故：①它可鏈以反映喬材料的恐塑性性志質(zhì)，結(jié)陳束了長麗期以來全假定混餅?zāi)翞榱鴱椥泽w房誠的局面恥。②采用鞭一個(gè)安負(fù)全系數(shù)婆，使構(gòu)搏件有了予總的安陡全度的灰概念。③它養(yǎng)以承括載能悲力值(如)為依據(jù)蔑，其計(jì)卵算值是闊否正確朱可由實(shí)掃驗(yàn)檢驗(yàn)球。工程足結(jié)構(gòu)磁設(shè)計(jì)嗓理論蠟演變都簡況蘇聯(lián)曾謹(jǐn)把該理鍵論用下斧式來表撈達(dá)：式中，M—檔—正常使賢用時(shí)，瞞由各種伍荷載枕所產(chǎn)生娛的截面彎內(nèi)力；a—武—反映截婦面尺寸鑄等的尺干寸函數(shù)蹲；，——材料強(qiáng)岸度的平仰均值。破損階丟段理論警仍存在照一些重涂大缺點(diǎn)圾：①破損條階段計(jì)折算，構(gòu)舍件的承午載力是返得以保革證，但扇卻無法故了解構(gòu)友件在正俗常使用并時(shí)能否嚴(yán)滿足正鐵常使用板要求。②安全踢系數(shù)K的取悼值仍營須經(jīng)鄉(xiāng)豐驗(yàn)確股定，歷并無眠嚴(yán)格伍的科點(diǎn)學(xué)依巾據(jù)。③采磚用籠干統(tǒng)的捕單一及安全唱系數(shù)請(qǐng)，無織法就圈不同幻玉荷載福、不蹈同材藥料結(jié)界構(gòu)件忙安全系的影搭響加飽以區(qū)柏別對(duì)椅待，葉不能勢(shì)正確斧地度名量結(jié)爆構(gòu)的笛安全輸度。④荷載巡壽的取西值仍然鈴也是經(jīng)算驗(yàn)值；⑤表多達(dá)式限中采筋用的盞材料齡強(qiáng)度充是平賊均值店，它集不能旨正確遭反映透材料資強(qiáng)度樓的變作異程啊度，殘顯然粗也是因不夠晌合理粘的。工程備結(jié)構(gòu)煤設(shè)計(jì)鹽理論琴演變權(quán)簡況概率獲極限蓋狀態(tài)油設(shè)計(jì)階法概率極述限狀態(tài)盈設(shè)計(jì)法龜是以概率理賭論為基礎(chǔ)，將作用效俘應(yīng)和影合響結(jié)構(gòu)朗抗力的主要因肚素作為廢隨機(jī)變國量，根據(jù)盯統(tǒng)計(jì)分苗析確定藏可靠概蛾率來度洗量結(jié)構(gòu)制可靠性露的結(jié)構(gòu)桿設(shè)計(jì)方賤法。其瞎特點(diǎn)是澇有明確巧的、用礦概率尺還度表達(dá)反的結(jié)構(gòu)蒜可靠度懼的定義揚(yáng)，通過喘預(yù)先規(guī)兄定的可喉靠指標(biāo)脊值，使壓結(jié)構(gòu)各費(fèi)構(gòu)件間索，以及轟不同材董料組成尺的結(jié)構(gòu)查之間有哪較為一朋致的可姻靠度水潑平。國際上溉把處理捎可靠度周的精確敲程度分利為3個(gè)水準(zhǔn)街。(1)水準(zhǔn)I——半概率菌方法。精度最膚低，用俘隨機(jī)變瓶量的一盆階矩（赤均值）怖加以概熱括，可援靠度分次析基本搖上靠工紅程經(jīng)驗(yàn)集進(jìn)行估容計(jì)判斷組，很難湖準(zhǔn)確預(yù)圣計(jì)結(jié)構(gòu)牢的可靠擁度。工程奧結(jié)構(gòu)辣設(shè)計(jì)哲理論蒜演變我簡況(2)水準(zhǔn)II—腫—近似概寨率法。相對(duì)餡比較扁精確鈴，是痛用隨挑機(jī)變瞞