第2章 基本原理(08)

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1、第二章第二章 建筑结构设计基本原理建筑结构设计基本原理第一节第一节 结构上的荷载结构上的荷载一.结构的作用、作用效应、抗力及其随机性结构的作用、作用效应、抗力及其随机性1.1.结构上的作用：指能使结构产生效应（结构或构件结构上的作用：指能使结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种原的内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种原因的总称。因的总称。分为分为直接作用：直接作用：直接作用在结构上的力，称为荷载。直接作用在结构上的力，称为荷载。间接作用：间接作用：由于温度变化、地基变形、地面运动由于温度变化、地基变形、地面运动等使结构产生效应的原因。等使结构产生效应的原因。 第一节

2、第一节 结构上的荷载结构上的荷载设计基准期：为结构设计所采用的荷载统计参数、与时间有设计基准期：为结构设计所采用的荷载统计参数、与时间有关的材料性能取值所选定一个时间参数。关的材料性能取值所选定一个时间参数。一.结构的作用、作用效应、抗力及其随机性结构的作用、作用效应、抗力及其随机性2.2.作用效应：内力、变形、裂缝等作用效应：内力、变形、裂缝等3.3.结构抗力：结构或构件承受作用效应的能力。结构抗力：结构或构件承受作用效应的能力。是结构自身所具有的，与材料的性能、结构的几何参数是结构自身所具有的，与材料的性能、结构的几何参数等有关。等有关。作用和抗力都具有随机性。作用和抗力都具有随机性。结构

3、安全的条件：结构安全的条件：结构抗力结构抗力作用效应作用效应二二. .荷载的代表值及标准值荷载的代表值及标准值1.1.荷载的分类荷载的分类： （按荷载在结构上随时间的变异性和持续性分）按荷载在结构上随时间的变异性和持续性分）l 永久荷载：永久荷载：结构自重等结构自重等l 可变荷载：可变荷载：楼（屋）面活荷载、风、雪、积灰、吊车荷载等楼（屋）面活荷载、风、雪、积灰、吊车荷载等l 偶然荷载：偶然荷载：爆炸力、撞击力等爆炸力、撞击力等2.2.荷载的代表值：荷载的代表值：（永久荷载：标准值；可变荷载：标准值、准永久值、频遇值）（永久荷载：标准值；可变荷载：标准值、准永久值、频遇值） 永久荷载的标准值：

4、永久荷载的标准值：混凝土混凝土2224kN/m2224kN/m3 3钢筋混凝土钢筋混凝土2425kN/m2425kN/m3 3水泥砂浆水泥砂浆20kN/m20kN/m3 3石灰砂浆石灰砂浆17kN/m17kN/m3 3普通砖普通砖19kN/m19kN/m3 3陶粒空心砌块陶粒空心砌块 56kN/m56kN/m3 3 可变荷载的代表值可变荷载的代表值l 标准值：标准值：可变荷载的基本代表值，取值具有一定的经验可变荷载的基本代表值，取值具有一定的经验性，变异较大。性，变异较大。P11P11l 组合值：组合值：当结构承受两种或以上的可变荷载时的代表值。当结构承受两种或以上的可变荷载时的代表值。l 准

5、永久值：准永久值：可变荷载中在整个设计基准期内出现时间较可变荷载中在整个设计基准期内出现时间较长的那部分荷载值。长的那部分荷载值。l 频遇值：频遇值：在整个设计基准期内达到和超过该值的总持续在整个设计基准期内达到和超过该值的总持续时间与设计基准期的比值时间与设计基准期的比值为规定的较小比率的为规定的较小比率的荷载值。荷载值。第二节第二节 极限状态设计法极限状态设计法一.结构功能要求结构功能要求1.1.安全性要求：承载力安全性要求：承载力2.2.适用性要求：变形适用性要求：变形3.3.耐久性要求耐久性要求二二. .结构的设计使用年限（不同于设计基准期的概念）结构的设计使用年限（不同于设计基准期的

6、概念）一般为一般为5050年。在此时期内，房屋建筑在正常设计、正常施年。在此时期内，房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下不需要大修就能按其预定目的使用。工、正常使用和维护下不需要大修就能按其预定目的使用。三三. .极限状态设计法极限状态设计法承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形；现疲劳破坏或不适于继续承载的变形；正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。性能的某项规定限值。承载能力极限状态承载能力极限状态 设计表

7、达式设计表达式重要性系数，当安全等级一级或设计使用年限重要性系数，当安全等级一级或设计使用年限100100年，不应小于年，不应小于1.11.1由永久荷载控制时：由永久荷载控制时：RS 00QikCiniQiGkGSSS135. 1G由可变荷载控制时：由可变荷载控制时： QikCiniQiQikQiGkGSSSS12 . 1GRR结构构件承载力设计值结构构件承载力设计值正常使用极限状态正常使用极限状态 设计表达式设计表达式SC CC结构或构件达到正常使用要求的规定限值例结构或构件达到正常使用要求的规定限值例如变形、裂缝、层间侧移等如变形、裂缝、层间侧移等 S正常使用极限状态的荷载效应组合值正常使

8、用极限状态的荷载效应组合值 标准组合标准组合 niQikCikQGkSSSS11准永久组合准永久组合 niQikgiGkSSS1例题：一教室梁计算跨度例题：一教室梁计算跨度L L4m4m，上作用有永久荷载标准值上作用有永久荷载标准值g=12kN/m,g=12kN/m,可变荷载标准值可变荷载标准值q=8kN/mq=8kN/m。求：跨中截面的弯矩设计值求：跨中截面的弯矩设计值M M、标准组合值标准组合值M Mk k、准永久组合值、准永久组合值M Mq q。第三节第三节 荷载的计算荷载的计算1.1.楼面、屋面荷载楼面、屋面荷载首先掌握传力途径，板首先掌握传力途径，板次梁次梁主梁主梁（可以按（可以按重

9、力密度重力密度板厚算，也可直接用面荷载）板厚算，也可直接用面荷载）2.2.风荷载风荷载0wwzszk0w基本风压基本风压：观察测场有代表性：周围地形空旷平坦，能反观察测场有代表性：周围地形空旷平坦，能反映本地区较大范围内的气象特点映本地区较大范围内的气象特点风速测定距地面高风速测定距地面高10m50年一遇年一遇采用极限采用极限型的概率分布求出型的概率分布求出 风压高度变化系数风压高度变化系数 根据地面粗糙程度类别查表根据地面粗糙程度类别查表AA指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；BB田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇 和城市郊区；和城市郊区；CC有密集建筑群的城市市区；有密集建筑群的城市市区；DD有密集建筑群且房屋高度较高的城市市区。有密集建筑群且房屋高度较高的城市市区。风荷载体型系数风荷载体型系数 zs