第2章建筑结构的设计标准和设计方法.ppt
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1、建筑结构与选型,崔钦淑,浙江工业大学建筑工程学院,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法,一、设计基准期和设计使用年限 二、结构上的功能要求、作用和抗力 三、结构的功能和极限状态 四、设计的基本原则 五、基于以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠 指标度量结构构件的可靠度,采用分项系数的设计表达式进行设计。 六、本章要点,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 一、设计基准期和设计使用年限,1.设计基准期 结构设计所采用的荷载统计参数、于时间有关的材料性能取值,都需要选定一个时间参数,为设计基准期。我国所采用的设计基准期为50年。 2.设计使用年限 计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用
2、年限,是设计规定的一个时期。,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,1.结构上的功能要求 结构在规定的设计使用年限内,应满足安全性、适用性、耐久性等各项功能要求。 (1)结构的安全性要求 建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形,在偶然事件(如地震、爆炸等)发生时和发生后保持必须的整体稳定性,不致发生倒塌。,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,1.结构上的功能要求 (2)结构的适用性要求 结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。例如不产生影响使用的过大变形或振幅,不发生足以让使用者不安的过宽的裂缝。 (3
3、)结构的耐久性要求 结构在正常维护条件下应有足够的耐久性,完好使用到结构规定的使用年限,即设计使用年限。例如,不发生严重的混凝土碳化和钢筋锈蚀。,2、作用及作用效应 (1)作 用 引起结构内力和变形的一切原因。 直接作用:直接以力的不同集结形式作用于结构, 也称为荷载; 间接作用:不是直接以力出现,但是对结构产生内力。 (2)作用效应 作用在结构上产生的内力和变形等。 由直接作用(荷载)引起的效应称为荷载效应。,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,3、作用的分类 (1)按照随时间的变异性
4、分类 永久作用:不随时间变化,或变化幅度可以忽略; 可变作用:随时间变化,且变化幅度不可以忽略; 偶然作用:可能,但不一定出现,一旦出现效应很大。 (2)按照随位置的变异性分类 固定作用:在结构空间位置上具有固定的分布; 可动作用:在结构空间位置一定范围内可以任意分布。 (3)按照结构的反应分类: 静态作用:对结构不产生动力效应,或小的可以忽略; 动态作用:对结构产生动力效应,且不可以忽略。,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,4 荷载的代表值 (1)实质:以确定值(代表值)表达不确定的随机变量, 便于设计时,定量描述和运算。 (2) 取值原则:根据荷载概率
5、分布特征, 控制保证率。,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,(3) 代表值取值 永久荷载的代表值 标准值:其中结构自重标准值可按设计尺寸与材料重力 密度标准值计算; 可变荷载的代表值 标准值:基本代表值,具有95的保证率; 准永久值:对可变荷载稳定性的描述, 等于标准值乘准永久值系数; 组合值:两种或(以上)可变荷载作用时,都以标准值出现的概率小,因此对标准值乘以组合系数进行折减。 频遇值:荷载的频遇值系数乘以可变荷载标准值所得乘积称为荷载的频遇值。(频遇值系数是根据在设计基准期间可变荷载超越的总时间或超越的次数来确定的),第二章:建筑结构的设计标准和设计
6、方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,(一)结构的抗力 1、抗力及其不定因素 抗力:抵抗作用效应的能力称为抗力。 性质:与时间有关的随机过程 材料的性能,结构尺寸等都是随机变量; 有些材料的力学性能是随时间变化的。 简化:忽略随时间的变化,用随机变量模型描述。 抗力不定性主要因素: 材料性能的不定性 几何参数的不定性 计算模式的不定性,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 二、结构上的功能要求、作用和抗力,2、 材料强度的标准值 (1)实质:以确定值(标准值)表达不确定值,便于应用。 (2) 标准值取值:根据材料强度概率分布的0.05分位值, 即95%保证率的要求确定。 fcu,k=fcu1
7、.645fcu 3、抗力的概率分布模式 fyk=f2f (假设)对数正态分布,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 三、结构功能和极限状态,1、结构的功能 (1)安全性:要求结构承担正常施工和正常使用条件下,可能出现的各种作用,而不产生破坏。并且在偶然事件发生时以及发生后,能保持必需的整体稳定性,不至于因局部损坏而产生连续破坏。 (2)适用性:要求结构在正常使用时满足正常的要求,具 有良好的工作性能。 (3)耐久性 要求结构在正常使用和维护下,在规定的使 用期内,能够满足安全和使用功能要求。如 材料的老化、腐蚀等不能超过规定的限制等。,第二章:建筑结构的设计标准和设计方法 三、结构功能和极限状
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