建筑结构计算基本原则.ppt

2建筑结构计算基本原则本章内容2.1荷载分类及荷载代表值（3）偶然荷载
偶然荷载是指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荷载，如爆炸力、撞击力等。进行结构设计时，对荷载应赋予一个规定的量值，该量值即所谓荷载代表值。
永久荷载采用标准值为代表值，可变荷载采用标准值、组合值、频遇值或准永久值为代表值。作用于结构上荷载的大小具有变异性。荷载标准值就是结构在正常使用期间可能出现的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。
（1）永久荷载标准值
永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修、固定设备的重量。
由于结构或非承重构件的自重的变异性不大，一般以其平均值作为荷载标准值，即可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。（2）可变荷载标准值
民用建筑楼面均布活荷载标准值见表2.1（详见P32）。
设计楼面梁、墙、柱及基础时，表中活荷载标准值应按规定折减，详见《荷载规范》。
工业与民用建筑的屋面均布活荷载按水平投影面计算，其标准值按表2.2（详见P33）采用。可变荷载准永久值是指在设计基准期内经常达到或超过的荷载值，它对结构的影响类似于永久荷载。
可变荷载准永久值可表示为ψqＱk，其中Ｑk为可变荷载标准值，ψq为可变荷载准永久值系数。ψq的值见表2.1、表2.2。
例如，住宅的楼面活荷载标准值为2kN/m2，准永久值系数ψq=0.4，则活荷载准永久值为2×0.4=0.8kN/m2。两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，所有可变荷载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。
可变荷载组合值可表示为ψcＱk。其中ψc为可变荷载组合值系数，其值按表2.1、表2.2查取。可变荷载频遇值是指在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的荷载值。
可变荷载频遇值可表示为ψfＱk。其中ψf为可变荷载频遇值系数，其值按表2.1、表2.2查取。2.2建筑结构设计方法建筑结构在规定的设计使用年限内应满足安全性、适用性和耐久性三项功能要求。
安全性指结构在正常施工和正常使用的条件下，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件（如强烈地震、爆炸、车辆撞击等）发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。适用性指结构在正常使用时具有良好的工作性能。例如，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。
耐久性指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。例如，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。结构的安全性、适用性和耐久性概括起来称为结构的可靠性，它是结构在规定时间内和规定条件下完成预定功能的能力。但在各种随机因素的影响下，结构完成预定功能的能力不能事先确定，只能用概率来描述。为此，我们引入结构可靠度的概念，即结构在规定时间内和规定条件下完成预定功能的概率。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。
结构可靠度与结构使用年限长短有关。《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）（以下简称《统一标准》）以结构的设计使用年限为计算结构可靠度的时间基准。
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。还应说明，结构的设计使用年限不等同于设计基准期。表2.3结构的设计使用年限分类结构能满足功能要求，称结构“可靠”或“有效”，否则称结构“不可靠”或“失效”。
区分结构工作状态“可靠”与“失效”的界限是“极限状态”。所谓结构的极限状态，是指结构或构件满足结构安全性、适用性、耐久性三项功能中某一功能要求的临界状态。
超过这一界限，结构或其构件就不能满足设计规定的该功能要求，而进入失效状态。（1）承载能力极限状态
这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。
当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：①结构构件或连接因材料强度不够而破坏；②整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；③结构转变为机动体系；④结构或结构构件丧失稳定（柱子被压曲等）。（2）正常使用极限状态
正常使用极限状态对应于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，超过这一状态便不能满足适用性或耐久性的功能。
当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：①影响正常使用或外观的变形；②影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；③影响正常使用的振动；④影响正常使用的其他特定状态等。作用效应是