《鋼結構設計》主講：張揚鋼結構的設計理念與方法《鋼結構設計》

鋼結構設計理念與方法

建筑結構設計是建筑工程的重要活動之一。建筑結構設計主要考慮建筑物的安全性，即建筑物不能發(fā)生倒塌等嚴重的質量事故，與此同時，也需要考慮建筑物正常使用狀況下的舒適性和耐久性。對于不同用途的建筑，其舒適性的評價各有不同，因此我國制訂了一些規(guī)范，來對各類建筑結構的舒適性、耐久性作出具體的規(guī)定。

建筑結構設計宜采用以概率理論為基礎、以分項系數表達的極限狀態(tài)設計方法。當缺乏統(tǒng)計資料時，建筑結構設計可根據可靠的工程經驗或必要的試驗研究進行，也可采用容許應力或單一安全系數等經驗方法進行。《鋼結構設計》

鋼結構設計理念與方法

根據規(guī)范要求，我們將建筑結構的功能性分為安全性、適用性和耐久性三個方面。根據我國《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2018）的規(guī)定。結構的設計、施工和維護應使結構在規(guī)定的設計使用年限內以規(guī)定的可靠度滿足規(guī)定的各項功能要求。一、建筑結構的功能要求安全性適用性耐久性簡單理解就是不垮塌簡單理解就是變形開裂不明顯簡單理解就是能用很多年《鋼結構設計》

鋼結構設計理念與方法為兼顧建筑結構的經濟性和功能性，我們采用極限狀態(tài)設計方法進行建筑結構設計，使建筑結構略低于極限狀態(tài)，做到既不喪失功能，也不過度的增加工程造價。極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)和耐久性極限狀態(tài)。一、建筑結構的功能要求《鋼結構設計》

鋼結構設計理念與方法二、建筑結構的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)1)結構構件或連接因超過材料強度而破壞，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；2)整個結構或其一部分作為剛體失去平衡；3)結構轉變?yōu)闄C動體系；4)結構或結構構件喪失穩(wěn)定；5)結構因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌；6)地基喪失承載力而破壞；7)結構或結構構件的疲勞破壞。

正常使用極限狀態(tài)1)影響正常使用或外觀的變形；2)影響正常使用的局部損壞；3)影響正常使用的振動；4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)。耐久性極限狀態(tài)1)影響承載能力和正常使用的材料性能劣化；2)影響耐久性能的裂縫、變形、缺口、外觀、材料削弱等；3)影響耐久性能的其他特定狀態(tài)?！朵摻Y構設計》

鋼結構設計理念與方法三、建筑結構的安全等級

對于不同的建筑，其發(fā)生安全事故所造成的損失也是不一樣的，如某些可能發(fā)生爆炸、有害物質泄漏、洪水等災害的建筑，又如某些發(fā)生事故后人員難以逃生的建筑，再如某些建筑即使在發(fā)生諸如地震等重大災害后仍不能喪失其使用功能的，我們有必要將這些建筑設計得更加牢固，為區(qū)分對待，用安全等級來描述這種區(qū)別。

建筑結構設計時，應當根據結構破壞可能產生的后果，即危及人的生命、造成經濟損失、對社會或環(huán)境產生影響等的嚴重性，采用不同的安全等級（3級）?！朵摻Y構設計》

鋼結構設計理念與方法四、建筑結構的可靠度水平和可靠指標

建筑結構設計采用的是以概率理論為基礎、以分項系數表達的極限狀態(tài)設計方法，因此建筑結構功能的可靠性是用可靠度指標來衡量的。

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鋼結構設計理念與方法五、分項系數

現行結構設計的主要方法是：承載力極限狀態(tài)設計階段將荷載乘以一個大于1的分項系數，以保證特殊時刻的安全性；正常使用極限狀態(tài)設計階段將荷載乘以1的分項系數，以驗算結構在長期使用時的變形。在某些情況下，比如說懸挑結構的配重，配重荷載對結構的安全起到有利作用，其分項系數也應當小于1，以確保安全性。

在大多數結構設計中，往往是根據《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》《建筑結構荷載規(guī)范》所列的分項系數進行采用，如表2?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》規(guī)定，偶然作用中的地震作用分項系數按表3采用。

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鋼結構設計理念與方法五、分項系數《鋼結構設計》

鋼結構設計理念與方法六、結構重要性系數

按照《建筑結構荷載規(guī)范》3.2.2條、《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》8.2.8條等條文的規(guī)定，荷載效應應當根據結構破壞后果來放大，放大系數為結構重要性系數γ0。

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鋼結構設計理念與方法七、結構重要性系數

在我國，大多數建筑結構的設計使用年限也是50年。因此我國建筑結構的設計基準期為50年，設計基準期為50年的意義是：我國幾乎所有現行規(guī)范、標準、圖集所列的數據均以50年使用年限進行取值，如自然條件下的風、雪荷載，如建筑材料的強度取值。

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鋼結構設計理念與方法七、結構重要性系數

當設計使用年限不是50年時，我們仍然可以在規(guī)范、標準上取值，但所取的值需要乘以相應的系數，一般情況下，只對荷載進行調整，不對材料性能進行調整。

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鋼結構設計理念與方法八、設計狀況建筑結構設計應區(qū)分下列設計狀況，依次進行設計。1、持久設計狀況，適用于結構使用時的正常情況；2、短暫設計狀況，適用于結構出現的臨時情況，包括結構施工和維修時的情況等；3、偶然設計狀況，適用于結構出現的異常情況，包括結構遭受火災、爆炸、撞擊時的情況等；4、地震設計狀況，適用于結構遭受地震時的情況。對不同的設計狀況，應采用相應的結構體系、可靠度水平、基本變量和作用組合等進行建筑結構可靠性設計。