1、 1 . 荷載分類；荷載分類； 2 . 荷載代表值；荷載代表值； 3 . 結構的功能；結構的功能； 4 . 結構功能的極限狀態；結構功能的極限狀態； 5 . 結構上的作用、作用效應和結構抗力；結構上的作用、作用效應和結構抗力； 6 . 概率極限狀態設計法實用設計表達式。概率極限狀態設計法實用設計表達式。 第一章第一章 建筑結構計算基本原則建筑結構計算基本原則本章主要內容本章主要內容 1. 1. 了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類；了解掌握荷載分類、荷載代表值的概念及種類； 2. 2. 理解結構的功能及其極限狀態的含義；理解結構的功能及其極限狀態的含義； 3. 3. 能確定永久荷載、可變荷

2、載的代表值。能確定永久荷載、可變荷載的代表值。 第第 一一 講講教學目標：教學目標：重重 點點 1、荷載分類；荷載代表值；、荷載分類；荷載代表值； 2、結構的功能；結構功能的極限狀態；、結構的功能；結構功能的極限狀態； 3、結構上的作用、作用效應和結構抗力。、結構上的作用、作用效應和結構抗力。難難 點點結構上的作用、作用效應和結構抗力。結構上的作用、作用效應和結構抗力。1.1.1 1.1.1 荷載分類荷載分類按隨時間的變異，結構上的荷載可分為以下三類：按隨時間的變異，結構上的荷載可分為以下三類： 1.1.永久荷載永久荷載永久荷載亦稱恒荷載，是指在結構使用期間，其值不永久荷載亦稱恒荷載，是指在結

3、構使用期間，其值不隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載。隨時間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計的荷載。如結構自重、土壓力、預應力等。如結構自重、土壓力、預應力等。 1.1 荷載分類及荷載代表值荷載分類及荷載代表值2.2.可變荷載可變荷載可變荷載也稱為活荷載，是指在結構使用期間，其值隨可變荷載也稱為活荷載，是指在結構使用期間，其值隨時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。時間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。3.3.偶然荷載偶然荷載在結構使用期間不一定出現，而一旦出現，其量值很大在結構使用期間不一定出現，而一旦出現，其量值很大且持續時間很短的荷載稱為偶然荷載

4、。且持續時間很短的荷載稱為偶然荷載。1.1.2 1.1.2 荷載代表值荷載代表值1.1.荷載代表值荷載代表值定義：結構設計時，對于不同的荷載和不同的設計情況，定義：結構設計時，對于不同的荷載和不同的設計情況，應賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。應賦予荷載不同的量值，該量值即荷載代表值。2.2.荷載標準值荷載標準值定義：荷載標準值就是結構在設計基準期內具有一定概定義：荷載標準值就是結構在設計基準期內具有一定概率的最大荷載值率的最大荷載值, ,它是荷載的基本代表值。它是荷載的基本代表值。設計基準期設計基準期為確定可變荷載代表值而選定的時間參為確定可變荷載代表值而選定的時間參數，一般取為數，一

5、般取為5050年。年。（1 1）永久荷載標準值）永久荷載標準值永久荷載主要是結構自重及粉刷、裝修，固定設備的重永久荷載主要是結構自重及粉刷、裝修，固定設備的重量。一般可按結構構件的設計尺寸和材料或結構構件單位體量。一般可按結構構件的設計尺寸和材料或結構構件單位體積（或面積）的自重標準值確定。積（或面積）的自重標準值確定。對于自重變異性較大的材料，在設計中應根據其對結構對于自重變異性較大的材料，在設計中應根據其對結構有利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。有利或不利的情況，分別取其自重的下限值或上限值。 例例 取鋼筋混凝土單位體積自重標準值為取鋼筋混凝土單位體積自重標準值為25 kN/m

6、25 kN/m3 3，則，則截面尺寸為截面尺寸為200200500mm500mm的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標準的鋼筋混凝土矩形截面梁的自重標準值為值為0.20.20.50.525=2.5kN/m25=2.5kN/m。（2 2）可變荷載標準值）可變荷載標準值民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻偶值和民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻偶值和永久值系數按表永久值系數按表1.1.11.1.1采用。采用。 1 1）可變荷載準永久值）可變荷載準永久值定義：在設計基準期內經常達到或超過的那部份荷載值定義：在設計基準期內經常達到或超過的那部份荷載值（總的持續時間不低于（總的持續時間不低于252

7、5年），稱為可變荷載準永久值。年），稱為可變荷載準永久值。可變荷載準永久值可表示為可變荷載準永久值可表示為q qk k ，其中，其中k k為可變荷為可變荷載標準值，載標準值，q q為可變荷載準永久值系數。為可變荷載準永久值系數。q q值見表值見表1.1.11.1.1。2 2）可變荷載組合值）可變荷載組合值定義：定義：兩種或兩種以上兩種或兩種以上可變荷載同時作用于結構上時，可變荷載同時作用于結構上時，除主導荷載（產生最大效應的荷載）仍可以其標準值為代表除主導荷載（產生最大效應的荷載）仍可以其標準值為代表值外，其他伴隨荷載均應以小于標準值的荷載值為代表值，值外，其他伴隨荷載均應以小于標準值的荷載值

8、為代表值，此即可變荷載組合值。此即可變荷載組合值。可變荷載組合值可表示為可變荷載組合值可表示為c ck k 。其中。其中c c 為可變荷載為可變荷載組合值系數，其值按表組合值系數，其值按表1.1.11.1.1查取。查取。3 3）可變荷載頻遇值）可變荷載頻遇值定義：對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間定義：對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間為規定的較小比率或超越頻率為規定頻率的荷載值（為規定的較小比率或超越頻率為規定頻率的荷載值（總的持總的持續時間不低于續時間不低于5050年年），稱為可變荷載頻遇值。），稱為可變荷載頻遇值。可變荷載頻遇值可表示為可變荷載頻遇值可表示為f fk k。

9、其中。其中f f為可變荷載頻為可變荷載頻遇值系數，其值按表遇值系數，其值按表1.1.11.1.1查取。查取。1.2 建筑結構極限狀態設計法建筑結構極限狀態設計法1.2.1 極限狀態 1. 1.結構的功能要求結構的功能要求 （1 1）結構的安全等級）結構的安全等級 建筑結構設計時，應根據結構破壞可能產生建筑結構設計時，應根據結構破壞可能產生的后果（危及人的生命、造成經濟損失、產生社會的后果（危及人的生命、造成經濟損失、產生社會影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。 根據破壞后果的嚴重程度，建筑結構劃分根據破壞后果的嚴重程度，建筑結構劃分為三個安全等級。為三個

10、安全等級。 表1.2.1 建筑結構的安全等級安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的房屋二級嚴重一般的房屋三級不嚴重次要的房屋 （2 2）結構的設計使用年限）結構的設計使用年限 定義：定義：房屋建筑在正常設計、正常施工、正常使用和維房屋建筑在正常設計、正常施工、正常使用和維 護下所應達到的持久年限。結構的設計使用年限護下所應達到的持久年限。結構的設計使用年限 應按下表采用。應按下表采用。類別類別 設設 計計 使使 用用 年限（年）年限（年） 示示 例例 15臨時性結構225易于替換的結構構件350普通房屋和構筑物4100紀念性建筑和特別重要的建筑結構功能要求功能要求適用性適用性耐久性耐久性安

11、全性安全性 安全性安全性結構在正常施工和正常使用的條件下，能結構在正常施工和正常使用的條件下，能承受可能出現的各種作用；在設計規定的偶然事件（如強承受可能出現的各種作用；在設計規定的偶然事件（如強烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發生時和發生后，仍能保持烈地震、爆炸、車輛撞擊等）發生時和發生后，仍能保持必需的整體穩定性，即結構僅產生局部的損壞而不致發生必需的整體穩定性，即結構僅產生局部的損壞而不致發生連續倒塌。連續倒塌。 適用性適用性結構在正常使用時具有良好的工作性能。結構在正常使用時具有良好的工作性能。例如，不會出現影響正常使用的過大變形或振動；不會產例如，不會出現影響正常使用的過大變形或振動；不會

12、產生使使用者感到不安的裂縫寬度等。生使使用者感到不安的裂縫寬度等。耐久性耐久性結構在正常維護條件下具有足夠的耐久性能，結構在正常維護條件下具有足夠的耐久性能，即在正常維護條件下結構能夠正常使用到規定的設計使用年即在正常維護條件下結構能夠正常使用到規定的設計使用年限。例如，結構材料不致出現影響功能的損壞，鋼筋混凝土限。例如，結構材料不致出現影響功能的損壞，鋼筋混凝土構件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。構件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。2 2）結構的可靠性和可靠度的概念）結構的可靠性和可靠度的概念結構可靠性結構可靠性結構的安全性、適用性和耐久性的總結構的安全性、適用性和耐久性

13、的總 稱。稱。結構可靠度結構可靠度結構在規定時間內，在規定條件下，完成結構在規定時間內，在規定條件下，完成 預定功能的概率。預定功能的概率。規定時間指設計使用年限；規定條件指正常設計、正常施規定時間指設計使用年限；規定條件指正常設計、正常施工、正常使用和正常維護，不包括錯誤設計、錯誤施工和違反工、正常使用和正常維護，不包括錯誤設計、錯誤施工和違反原來規定的使用情況原來規定的使用情況。 結構的可靠度是結構可靠性的概率度量，即對結構可靠結構的可靠度是結構可靠性的概率度量，即對結構可靠性的定量描述。性的定量描述。注意注意1：結構可靠度與結構使用年限長短有關。結構可靠度與結構使用年限長短有關。統一統一

14、標準標準以結構的設計使用年限為計算結構可靠度的時間基準。以結構的設計使用年限為計算結構可靠度的時間基準。注意注意2：結構的設計使用年限雖與結構使用壽命有聯系，結構的設計使用年限雖與結構使用壽命有聯系，但不等同。當結構的使用年限超過設計使用年限后，并不意但不等同。當結構的使用年限超過設計使用年限后，并不意味著結構就要報廢，但其可靠度將逐漸降低。味著結構就要報廢，但其可靠度將逐漸降低。承載力極限狀態承載力極限狀態正常使用極限狀態正常使用極限狀態極限狀態極限狀態（2 2）分類）分類 1）承載能力極限狀態承載能力極限狀態 這種極限狀態對應于結構或這種極限狀態對應于結構或結構構件達到最大承載能力或不適于

15、繼續承載的變形。承結構構件達到最大承載能力或不適于繼續承載的變形。承載能力極限狀態主要考慮關于載能力極限狀態主要考慮關于結構安全性結構安全性的功能。的功能。當結構或結構構件出現下列狀態之一時，即認為超過了當結構或結構構件出現下列狀態之一時，即認為超過了承載能力極限狀態：承載能力極限狀態：結構構件或連接因材料結構構件或連接因材料強度不夠而破壞；強度不夠而破壞；整個結構或結構的一部整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡（如分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；傾覆等）；結構轉變為機動體系；結構轉變為機動體系；結構或結構構件喪失穩結構或結構構件喪失穩定（如柱子被壓曲等）。定（如柱子被壓曲等）。2）正常使用

16、極限狀態正常使用極限狀態 正常使用極限狀態對應于結正常使用極限狀態對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。這一構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。這一狀態對應于狀態對應于適用性或耐久性適用性或耐久性的功能。的功能。 當結構或結構構件出現下列狀態之一時，即認為超過當結構或結構構件出現下列狀態之一時，即認為超過了正常使用極限狀態：了正常使用極限狀態： 影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）； 影響正常使用的振動；影響正常使用的振動； 影響正常使用的其他特定狀態等

17、。影響正常使用的其他特定狀態等。3.3.結構的功能函數結構的功能函數（1 1）作用效應和結構抗力的概念）作用效應和結構抗力的概念 作用效應作用效應 結構上的各種作用，在結構內產生的結構上的各種作用，在結構內產生的內內力力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）和和變形變形（如撓度、轉角、（如撓度、轉角、裂縫等）的總稱裂縫等）的總稱，用，用S 表示。由直接作用產生的效應，通表示。由直接作用產生的效應，通常稱為荷載效應。常稱為荷載效應。 （2 2）結構的功能函數）結構的功能函數 SRRSgZ),(1.2.1)結構抗力結構抗力 結構或構件承受作用效應的能力，如構件的結構或構件承受作用效應的能力，如構件的承載力、剛度、抗裂度等，用承載力、剛度、抗裂度等，用R表示。結構抗力是結構內部固表示。結構抗力是結構內部固有的，其大小主要取決于有的，其大小主要取決于材料性能材料性能、構