1、1 . 荷載分類； 2 . 荷載代表值； 3 . 結(jié)構(gòu)的功能； 4 . 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)； 5 . 結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力； 6 . 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。,第一章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,1. 了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類； 2. 理解結(jié)構(gòu)的功能及其極限狀態(tài)的含義； 3. 能確定永久荷載、可變荷載的代表值。,第 一 講,教學(xué)目標(biāo)：,重 點(diǎn),1、荷載分類；荷載代表值； 2、結(jié)構(gòu)的功能；結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)； 3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。,難 點(diǎn),結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力。,1.1.1 荷載分類 按隨時(shí)間的變異，結(jié)構(gòu)上的荷載可分為以下三類： 1.

2、永久荷載 永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。,1.1 荷載分類及荷載代表值,2.可變荷載 可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。 3.偶然荷載 在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載稱為偶然荷載。,1.1.2 荷載代表值 1.荷載代表值 定義：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于不同的荷載和不同的設(shè)計(jì)情況，應(yīng)賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。 2.荷載標(biāo)準(zhǔn)值 定義：荷載標(biāo)準(zhǔn)值就是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)具有一定概率的最大荷載值,它是荷

3、載的基本代表值。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為確定可變荷載代表值而選定的時(shí)間參數(shù)，一般取為50年。,（1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載主要是結(jié)構(gòu)自重及粉刷、裝修，固定設(shè)備的重量。一般可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸和材料或結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位體積（或面積）的自重標(biāo)準(zhǔn)值確定。 對(duì)于自重變異性較大的材料，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)其對(duì)結(jié)構(gòu)有利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。 例 取鋼筋混凝土單位體積自重標(biāo)準(zhǔn)值為25 kN/m3，則截面尺寸為200500mm的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.20.525=2.5kN/m。,（2）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及其組合值、頻偶值和永久值系數(shù)按表1.1.1采用。 1）可變

4、荷載準(zhǔn)永久值 定義：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)常達(dá)到或超過(guò)的那部份荷載值（總的持續(xù)時(shí)間不低于25年），稱為可變荷載準(zhǔn)永久值。 可變荷載準(zhǔn)永久值可表示為qk ，其中k為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，q為可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)。q值見(jiàn)表1.1.1。,2）可變荷載組合值 定義：兩種或兩種以上可變荷載同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)，除主導(dǎo)荷載（產(chǎn)生最大效應(yīng)的荷載）仍可以其標(biāo)準(zhǔn)值為代表值外，其他伴隨荷載均應(yīng)以小于標(biāo)準(zhǔn)值的荷載值為代表值，此即可變荷載組合值。 可變荷載組合值可表示為ck 。其中c 為可變荷載組合值系數(shù)，其值按表1.1.1查取。,3）可變荷載頻遇值 定義：對(duì)可變荷載，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定

5、頻率的荷載值（總的持續(xù)時(shí)間不低于50年），稱為可變荷載頻遇值。 可變荷載頻遇值可表示為fk。其中f為可變荷載頻遇值系數(shù)，其值按表1.1.1查取。,1.2 建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,1.2.1 極限狀態(tài),1.結(jié)構(gòu)的功能要求 （1）結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等）的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級(jí)。 根據(jù)破壞后果的嚴(yán)重程度，建筑結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)安全等級(jí)。,（2）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 定義：房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維 護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的持久年限。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 應(yīng)按下表采用。,（3）結(jié)構(gòu)的功能要求 1）結(jié)構(gòu)的功能要求,安全

6、性結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用的條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件（如強(qiáng)烈地震、爆炸、車(chē)輛撞擊等）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。 適用性結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能。例如，不會(huì)出現(xiàn)影響正常使用的過(guò)大變形或振動(dòng)；不會(huì)產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。,耐久性結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性能，即在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限。例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護(hù)層過(guò)薄或裂縫過(guò)寬而銹蝕等。,2）結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度的概念 結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的總

7、稱。 結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定條件下，完成 預(yù)定功能的概率。 規(guī)定時(shí)間指設(shè)計(jì)使用年限；規(guī)定條件指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)，不包括錯(cuò)誤設(shè)計(jì)、錯(cuò)誤施工和違反原來(lái)規(guī)定的使用情況。,結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。 注意1：結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)使用年限長(zhǎng)短有關(guān)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的時(shí)間基準(zhǔn)。 注意2：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖與結(jié)構(gòu)使用壽命有聯(lián)系，但不等同。當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報(bào)廢，但其可靠度將逐漸降低。,2.結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) （1）定義 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部份，超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定

8、的某一功能（安全性、適用性、耐久性）要求，該特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。,極限狀態(tài),（2）分類 1）承載能力極限狀態(tài) 這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。承載能力極限狀態(tài)主要考慮關(guān)于結(jié)構(gòu)安全性的功能。,當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)：,結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度不夠而破壞； 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）； 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系； 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如柱子被壓曲等）。,2）正常使用極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。這一狀態(tài)對(duì)應(yīng)于適用性或耐久性的功能。,

9、當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)： 影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）； 影響正常使用的振動(dòng)； 影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。,3.結(jié)構(gòu)的功能函數(shù),（1）作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念,作用效應(yīng) 結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）和變形（如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）的總稱，用S 表示。由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)，通常稱為荷載效應(yīng)。,（2）結(jié)構(gòu)的功能函數(shù),(1.2.1),結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，如構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂度等，用R表示。結(jié)構(gòu)抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有的，其大小主要取決于材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)及計(jì)算模式的精確性等。,實(shí)際