荷载结构设计方法（只读） .pps

2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 荷载与结构设计方法荷载与结构设计方法 昆明理工大学建筑工程学院昆明理工大学建筑工程学院 土木工程系袁吉星土木工程系袁吉星 load & structural designload & structural design 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 教材.教学计划 教 材：荷载与结构设计方法白国良主编 主要参考书 1、建筑结构可靠度设计统一标准 gb 50068-2001 unified standard for reliability design of building structures 2、建筑结构荷载规范 gb 500092001 load code for the design of building structures 3、工程结构荷载与可靠度设计原理李国强等编著 教学计划 上课时间：116周 星期三第12节（白龙b203教室） 总学时：32 学分：2 考查：平时成绩/考试成绩20/80 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 关于本课程 中央电视台新台址cctv主楼 位于北京市朝阳区东三环中路。 建成后最高点为234米，建筑面积 约40万平方米。主楼由两座斜塔( 纵、横方向均倾斜6度)、连接两座 斜塔顶部的14层高层悬臂结构， 以及9层裙楼与大楼底部的3层地 下室组成。 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 关于本课程 n结构设计和研究的主要内容可概括为五个部分： 1、结构方案选择、结构概念设计； 2、荷载分析分析结构上可能出现的各种作用的性质，及其 量值的计算； 3、结构分析结构内力、位移、变形等作用效应的分析计算； 4、抗力分析结构的强度、刚度、稳定性等的分析计算； 5、结构可靠性分析研究结构作用效应与结构抗力的分析计 算方法。 本课程的内容为上述内容的第2和第5部分，主要讲述荷载的分类和各种主 要荷载的概念、原理和计算方法。讲述荷载与结构抗力的统计分析、结构 可靠度分析、结构概率可靠度设计方法。 本课程的前修课程为 1、概率论与数理统计 2、结构力学 本课程是混凝土结构、砌体结构、钢结构等后续结构设计课程的基础。 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 1.1 荷载与作用 n结构的定义 n结构是指工程实体的受力体系 n建筑结构 building structure 组成工业与民用房屋建筑包括基础在内的承重骨架体系。为房屋建筑结构的 简称。 n结构的功能 n结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求: 1 在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种作用； 2 在正常使用时具有良好的工作性能； 3 在正常维护下具有足够的耐久性能； 4 在设计规定的偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性。 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 框架结构 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 混凝土排架结构单层厂房 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 混凝土剪力墙结构 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 钢结构单层厂房 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 混凝土框架剪力墙结构1 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 混凝土框架剪力墙结构2 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 混凝土桥梁结构 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 结构上的作用 n作用效应 effect of an action 由作用引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形 和裂缝等。 n作用 action 引起结构效应的原因。例如施加在结构上的集中力或分 布力(直接作用，也称为荷载)和引起结构外加变形或约束 变形的原因(间接作用)。 n直接作用例如： 结构自重、设备、人群、车辆、风荷载、雪荷载、土压 力、水压力等等。 n间接作用例如： 温度变化、材料的收缩和膨胀变形、焊接残余变形、不 均匀地基沉降、地震作用等等。 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 1.2作用的分类 n结构上的作用可按下列性质分类： 1 按随时间的变异分类： 1)永久作用 permanent action 在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计 的作用（例如构自重、土力、 力等） 。 2)可变作用 variable action 在设计基准期内其量值随时间变化且其变化与平均值相比不可忽略的作用 （ （例如楼面活荷、屋面活荷和灰荷、吊荷、荷、雪 荷、多遇地震等） 。 ） 3)偶然作用 accidental action 在设计基准期内不一定出现而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作 用（例如罕遇地震、爆炸力、撞力等） 。 ） *设计基准期 design reference period 为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。 （例如我国规范定为50年） 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 作用的分类 2 按随空间位置的变异分类： 1)固定作用 fixed action 在结构上具有固定分布的作用 2)自由作用 free action 在结构上一定范围内可以任意分布的作用 3 按结构的反应特点分类： 1)静态作用 static action 使结构产生的加速度可以忽略不计的作用 2)动态作用 dynamic action 使结构产生的加速度不可忽略不计的作用 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 由于结构工程中的不确定性，为取得安全可靠与经济合 理的均衡，在设计中需要考虑这些不确定性的影响。结构 设计方法就是处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。 容许应力设计法 allowable stress method 缺陷 结构的受力性能不是弹性的； 结构中一点达到容许应力，结构即认为失效； 没有考虑结构功能的多样性要求； 安全系数是凭经验确定的，缺乏科学依据。 1.3结构设计方法 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 整个截面达到极限承载力才认为失效，考虑了材料塑性和强度的充 分发挥，极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确。 缺陷 但安全系数k仍然凭经验确定， 没有考虑结构功能的多样性要求的问题。 破损阶段设计法 design following failure stage 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 除要求对承载力极限状态进行设计外，还包括的挠度和裂缝宽度（适用 性）的极限状态的设计。 对于承载力极限状态，针对荷载、材料的不同变异性，不再采用单一的 安全系数，而采用的多系数表达。 材料强度 fck 和 fsk 是根据统计后按一定保证率取其下限分位值，反映了 材料强度的变异性。 荷载值 qik 也尽可能根据各种荷载的统计资料，按一定保证率取其上限 分位值。 荷载系数 kqi ，材料强度系数 kc 和 ks 仍按经验确定，但对于不同荷载的 变异大小，可取不同的荷载系数。 极限状态设计法 limited states design method 2008荷载与结构设计方法昆明理工大学建筑工程学院土木工程系袁吉星 由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可 能性存在，只是可能性大小不同而已。 为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。 失效概率越小，表示结构可靠性越大。因此，可以用失效概率来定量 表示结构可靠性的大小。结构可靠性的概率度量称为结构可靠度。 当失效概率pf小于某个值时，人们因结构失效的可能性很小而