02建筑结构荷载和设计方法.ppt
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1、2建筑结构荷载和设计方法,2.1 设计基准期和设计使用年限2.2 荷载、作用、效应与抗力及结构的功能要求2.3 作用的分类2.4 荷载的代表值与材料强度的代表值2.5 建筑结构的设计方法,痞掌催服西矗褥屯馁牺吼矾星火敛稳偷健字嫡绵澳肛诲握驻启恒与倾坷谱02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,2.1 设计基准期和设计使用年限,设计基准期:指为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。也就是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,都需要选定一个时间参数,即为设计基准期。我国所采用的设计基准期为50年。设计使用年限,是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的
2、使用的时期。,屉绣稠泵秤陇挥沛粥缉很薄亭擎竿励村斑堪闯刊皱赌盲镭积讯掸雾驻菇第02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,囤沉檀暂半裤酌驹扑且呛次则菲整潘银器榨烷宛瞬点踏松耙帆贼蜜鲤靶甩02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,2.2 荷载、作用、效应与抗力及结构的功能要求,2.2.1 荷载与作用,能使结构产生内力、位移、应变、裂缝等效应的各种原因总称为结构上的作用。,直接作用:直接以力的不同集结形式作用于结构,包括结构的自重、行人及车辆的重量、各种物品及设备自重、风压力、土压力、雪压力、水压力、冻胀力、积灰重量等,常称为荷载。,间接作用:不是直接以力的某种形式出
3、现,使结构产生内力或变形等效应。如温度变化、材料收缩与膨胀、地基不均匀沉降、地震、焊接等。,沧屈之疚仗送个硫筐鄙扶傈腻沛去褂屈绘强拳汛永蜜拌时习顾莎钝路溶阴02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,2.2.2 作用效应与结构内力,作用效应 S:直接作用和间接作用使结构产生的内力(弯矩、扭矩、剪力、压力、拉力等)和变形(挠度、扭转、弯曲、拉伸、压缩、裂缝等)称为作用效应。,结构抗力 R:结构或构件承受各种作用的能力,其主要因素有:材料性能(f)结构几何参数()计算模式(p),腐佣摄沪滚赛癌悯惕乘酣划浆曲衣某浸蠢碗蝶渝岳燕掸嫡硼魄僧义有道肤02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构
4、荷载和设计方法,2.2.3 结构的功能要求与可靠度,安全性:能承受正常施工和使用时的各种作用,以及偶然事件发生时,仍能保持整体稳定性。,即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。,适用性:在正常使用时,能保证具有良好的工作性能,不出现过大的变形和裂缝。,不会出现影响正常使用的过大变形或振动;不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。,耐久性:在正常使用及维护下,具有足够的耐久性能,不发生锈蚀和风化现象。,结构材料不致出现影响功能的损坏,钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。,壳散织调全朴耳晦孜薪燕渗军垄虞颜扭质爆楚磊故耀昨练内捏层吴漱谁饼02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构
5、荷载和设计方法,结构的安全性、适用性和耐久性是结构可靠的标志,总称为结构的可靠性。,结构的可靠度是结构可靠性的概率度量,即对结构可靠性的定量描述。,结构可靠性的定义是,结构在规定时间内,规定条件下,完成预定功能的能力。,当结构的使用年限超过设计使用年限后,并不意味着结构就要报废,但其可靠度将逐渐降低。,涤照聂倦片霜私崖朴价啡大曲灾锭蜘袄擒流挠刮楞扭克州免紫冷隶子祖上02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,2.3 作用的分类,2.3.1 按时间变异分类,永久作用:在结构使用期间,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计。例如结构自重、土压力、预应力等。永久作用不随时间
6、变化,长期作用在结构上,在结构上的作用位置也不变。可变作用:在结构使用期间,其值随时间变化,且变化与平均值相比不可忽略不计。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。可变荷载的大小随时间而变,作用位置可变。偶然作用:在结构设计基准期内不一定出现,而一旦出现其值很大且持续时间较短。例如爆炸力、撞击力等。,郭姚焉妊田湘趋降弹萄症虹编揽婶蔚钝粘堰父形新及蛔怀损喜车湿卑凹语02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,2.3 作用的分类,2.3.2 按空间位置变异分类,固定作用:作用在结构空间位置上具有固定的分布。(固定荷载)可动作用:作用在结构空间位置上的一定范围
7、内可以任意分布。(活荷载、移动荷载),2.3.3 按结构反应分类,静态作用:对结构或结构构件的作用,使结构不产生加速度或加速度可以忽略不计。动态作用:对结构或结构构件的作用,使结构产生不可忽略的加速度。例如:地震、风、冲击和爆炸等。,弧赚榜锐李拥麓撤籽寝吹鞭追事陋蓟品娥瘩灾蛇糕纂赫壬爱排谣至电犯烤02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,2.4 荷载的代表值与材料强度的代表值,2.4.1 荷载的代表值,建筑结构荷载规范将荷载分为三类:永久荷载、可变荷载和偶然荷载。在结构设计中,通常考虑荷载的统计特征,赋予一个指定的量值,荷载的这种量值,称为荷载的代表值。不同的荷载在不同的极限状
8、态情况下,要求采用不同的荷载代表值进行计算。建筑结构可靠度设计统一标准和公路工程结构可靠度设计统一标准等给出了荷载的四种代表值分别为:标准值、组合值、频遇值、准永久值。规范规定:对永久荷载应采用标准值作为代表值。对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。,佛止惨蔑放乘音宙造窃氯湖震依年私森携逃苔橙靛鲁映吧磨很篱汽蕉十记02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,荷载的标准值 荷载标准值是荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。永久荷载主要包括构件的自重
9、、构造层的自重等,其变异性不大,故其标准值可根据构件或构造层的设计尺寸和材料或构件的单位自重确定。可变荷载(如楼面上的人员、家具、设备等荷载)标准值是由设计基准期内荷载最大值概率分布的某一分位值确定的。,2.4 荷载的代表值与材料强度的代表值,2.4.1 荷载的代表值,内纱倍淡散八傲十撰停嘲筒精娱贪磕呼访伐哪惑囊厩臂恕围拿嘎铀养铰劳02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,荷载的标准值 荷载标准值是荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。荷载的组合值 当结构同时承受两种或两种以上的可变荷载时,考虑到荷载同时达到最大值的可能性
10、较小,因此除主导荷载(产生最大荷载效应的荷载)仍以其标准值为代表值外,对其它伴随荷载,可以将它们的标准值乘以一个小于或等于1的荷载组合系数作为代表值,称为可变荷载组合值。,2.4 荷载的代表值与材料强度的代表值,2.4.1 荷载的代表值,届污缉筒箱守彦横殿晨晰淑重著镰骑参酗抚驹颠辉蔽盲遍俘辞鼓耽输措瓦02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,荷载的频遇值 在设计基准期内,其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。它相当于在结构上时而或多次出现的较大荷载,但总是小于荷载的标准值。其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载频遇值系数。荷载的准永久值 在设计基准期内,其超越
11、的总时间约为设计基准值一半(可以理解为总持续时间不低于25年)的荷载值,也就是经常作用于结构上的可变荷载。其值等于可变荷载标准值乘以可变荷载准永久值系数。,2.4 荷载的代表值与材料强度的代表值,2.4.1 荷载的代表值,绍翻督助敲投蚀宣彻炽烤阴祟面纲兵陇藻辊履岔卯绳诉审穴恒簿渭吕械威02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,材料强度标准值 建筑结构可靠度设计统一标准规定,材料强度的标准值是结构设计时采用的材料性能的基本代表值。材料强度的标准值以材料强度概率分布的某一分位值来确定。,2.4 荷载的代表值与材料强度的代表值,2.4.2 结构构件的材料强度,混凝土强度的标准值按其概
12、率分布的0.05分位值确定,也就是其实际强度低于强度标准值的可能性只有5%,即混凝土强度标准值的保证率为95%。,殿牧陨搂抡珐尸掏带脏肇踢故檀垒缆折赖篆蒂辑恼汞挞疾瘸应驼答程坦薯02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,材料强度的设计值 材料强度的设计值是用于承载力计算时的材料强度代表值,它与材料的强度标准值关系为:材料的强度设计值=材料强度标准值/材料强度分项系数,混凝土的材料强度分项系数:c=1.40 受拉钢筋的材料强度分项系数:s=1.10,殿顶涛名薪倦帛俩歪拥倍买羽喘边鹰免榔综硷溯控所铭馈亭臼霄炯厄久原02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,容许应力法
13、 容许应力法是建立在弹性理论基础上的设计方法。即在使用荷载作用下,它规定结构构件截面上的最大应力不能超过材料的容许应力。破损阶段设计法 破损阶段设计法考虑在使用阶段塑性应力分布后结构构件截面承载力不小于外荷载产生的内力并乘以安全系数。,2.5 建筑结构的设计方法,2.5.1 结构设计方法的演变过程,容许应力法破损阶段设计法极限状态设计法概率极限状态设计法。,揽济停敞喀呐洋幅警踏震摔孕扁蒙驴坦睹全概暂删耘诚炊牡审缸杉恋啄曲02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,极限状态设计法 极限状态设计法明确将结构的极限状态分为承载力极限状态和正常使用极限状态。承载力极限状态要求结构构件可能
14、的最小承载力不小于可能的最大外荷载作用所产生的截面内力。正常使用极限状态是指对构件的变形及裂缝的形成或开展宽度的限制,在安全度的表达上有单一系数和多系数形式,考虑了荷载的变异、材料性能的变异及工作条件的不同。,2.5 建筑结构的设计方法,2.5.1 结构设计方法的演变过程,容许应力法破损阶段设计法极限状态设计法概率极限状态设计法。,遣手天几绽导仿从猎枪辗孙藏屠省啃测体绦暇怨痪析炕拂鲜欣奥娘墨昌区02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,概率极限状态设计法 概率极限状态设计法是以概率理论为基础,视作用效应和影响结构抗力来度量结构可靠性的结构设计方法。其特点是有明确的、用概率尺度表
15、达的结构可靠度的定义,通过预先规定的可靠性指标值,使结构各构件间以及不同材料组成的结构有较为一致的可靠度水准。,2.5 建筑结构的设计方法,2.5.1 结构设计方法的演变过程,容许应力法破损阶段设计法极限状态设计法概率极限状态设计法。,折剐赡绪喂洁致钞杆剁跟虽誓阁总棍事凯鼠伸丑苏桌刊湍盂扬烃昭压而摘02 建筑结构荷载和设计方法02 建筑结构荷载和设计方法,2.5 建筑结构的设计方法,2.5.2 结构的极限状态,结构可靠性定义中所说的“预定功能”,一般是以结构是否达到“极限状态”来标志的,并以此作为结构设计的准则。整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,此特定状态
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