建筑结构课件：第二章 建筑结构设计基本原理

第二章建筑结构设计基本原理第一节结构上的荷载一.结构的作用、作用效应、抗力及其随机性1.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）的各种原因的总称。分为直接作用：直接作用在结构上的力，称为荷载。间接作用：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。 第一节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2.作用效应：内力、变形、裂缝等3.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、结构的几何参数等有关。作用和抗力都具有随机性。结构安全的条件：结构抗力≥作用效应 二.荷载的代表值及标准值1.荷载的分类：（按荷载在结构上随时间的变异性和持续性分）ò永久荷载：结构自重等ò可变荷载：楼（屋）面活荷载、风、雪、积灰、吊车荷载等ò偶然荷载：爆炸力、撞击力等2.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）永久荷载的标准值：混凝土22~24kN/m3钢筋混凝土24~25kN/m3水泥砂浆20kN/m3石灰砂浆17kN/m3普通砖19kN/m3陶粒空心砌块5~6kN/m3 可变荷载的代表值ò标准值：可变荷载的基本代表值，取值具有一定的经验性，变异较大。ò组合值：当结构承受两种或以上的可变荷载时的代表值。ò准永久值：可变荷载中会有一部分是在整个设计基准期内随时间变化不大的，称为准永久荷载。如住宅中的家具等。 第二节极限状态设计法一.结构功能要求1.安全性要求：承载力2.适用性要求：变形3.耐久性要求二.结构的设计使用年限（不同于设计基准期的概念）一般为50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。三.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能力或变形达到不适于继续承载的状态；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。 承载能力极限状态设计表达式S≤Rγ0γ重要性系数，当安全等级一级或设计使用年限0100年，不应小于1.1由永久荷载控制时：γ=1.35GnS=γGSGk+∑γQiψCiSQiki=1 由可变荷载控制时：nS=γGSGk+γQiSQik+∑γQiψCiSQiki=1γ=1.2GR——结构构件承载力设计值 正常使用极限状态设计表达式S≤CC——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S——正常使用极限状态的荷载效应组合值标准组合nS=SGk+SQ1k+∑ψCiSQiki=1 n准永久组合S=SGk+∑ψgiSQiki=1例题：一教室梁计算跨度L＝4m，上作用有永久荷载标准值g=12kN/m,可变荷载标准值q=8kN/m。求：跨中截面的弯矩设计值M、标准组合值M、准永久组合值M。kq 第三节荷载的计算1.楼面、屋面荷载首先掌握传力途径，板—次梁—主梁（可以按重力密度×板厚算，也可直接用面荷载）2.风荷载w=βμμwkzsz0w基本风压：①观察测场有代表性：周围地形空旷平坦，能反0映本地区较大范围内的气象特点②风速测定距地面高10m③50年一遇——采用极限Ⅰ型的概率分布求出 μz风压高度变化系数根据地面粗糙程度类别查表A——指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B——田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C——有密集建筑群的城市市区；D——有密集建筑群且房屋高度较高的城市市区。μs风荷载体型系数