第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期和設(shè)計(jì)使用年限第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所采用的荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值，都需要選定一個(gè)時(shí)間參數(shù)——設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。我國所采用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。

一、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期

第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的一個(gè)時(shí)期。在這一規(guī)定時(shí)期內(nèi)，房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)下不需要進(jìn)行大修就能按其預(yù)定目的使用。二、設(shè)計(jì)使用年限

2.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)按下表確定。類別1234設(shè)計(jì)使用年限/年52550100示例臨時(shí)性結(jié)構(gòu)易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件普通房屋和構(gòu)筑物紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)2.2結(jié)構(gòu)的功能要求、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力

第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法1.結(jié)構(gòu)安全性要求2.結(jié)構(gòu)適用性要求3.結(jié)構(gòu)耐久性要求一、結(jié)構(gòu)的功能要求

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，應(yīng)滿足下列各項(xiàng)功能要求。二、作用與作用效應(yīng)第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.作用及其分類

作用是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力(稱為直接作用，即通常所說的荷載)以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因(稱為間接作用)。結(jié)構(gòu)上的各種作用，可按不同的性質(zhì)進(jìn)行分類。第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（1）按時(shí)間的變異分類（3）按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)分類

（2）按空間位置的變異分類

可分為固定作用和自由作用可分為靜態(tài)作用和動(dòng)態(tài)作用第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

2.作用的隨機(jī)性

同一時(shí)間可能有多種結(jié)果，但事先不能確定哪一種一定發(fā)生(不確定性)，而事后有唯一結(jié)果的性質(zhì)稱為作用的隨機(jī)性。

3.作用效應(yīng)

由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)，例如，內(nèi)力、變形和裂縫等，稱為作用效應(yīng)。三、結(jié)構(gòu)抗力第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力稱為結(jié)構(gòu)抗力。

影響結(jié)構(gòu)抗力的主要因素是結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和所用材料的性能。由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作誤差和安裝誤差會(huì)引起結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的變異，結(jié)構(gòu)材料因材質(zhì)和生產(chǎn)工藝等的影響，其強(qiáng)度和變形性能也會(huì)有差別(即使是同一工地按同一配比制作的同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土、或是同一鋼廠生產(chǎn)的同一種鋼材，其強(qiáng)度和變形性能也不會(huì)完全相同)，因此結(jié)構(gòu)抗力也具有隨機(jī)性。2.3極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法

第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.極限狀態(tài)一、極限狀態(tài)的定義和分類

整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)的某一特定狀態(tài)。極限狀態(tài)實(shí)質(zhì)上就是結(jié)構(gòu)可靠(有效)或不可靠(失效)的界限。第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

2.極限狀態(tài)的分類

（1）承載能力極限狀態(tài)

當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為其超過了承載能力極限狀態(tài)：

①整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆、滑移等)；②結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接部因材料強(qiáng)度不夠而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；③結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。④結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)；⑤地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)。

承載能力極限狀態(tài)是指對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法承載能力極限狀態(tài)舉例

第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

（2）正常使用極限狀態(tài)

正常使用極限狀態(tài)是指對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定的限值的狀態(tài)。

當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：①影響正常使用或外觀的變形；②影響正常使用或耐久性的局部損壞(包括裂縫)；③影響正常使用的振動(dòng)；④影響正常使用的其他特定狀態(tài)。第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法二、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式為

γ0S≤R

γ0——結(jié)構(gòu)重要參數(shù)；

安全等級(jí)為一級(jí)，不應(yīng)小于1.1；安全等級(jí)為二級(jí)，不應(yīng)小于1.0；安全等級(jí)為三級(jí)，不應(yīng)小于0.9；S——荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值

第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.基本組合的荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值

（2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合

（1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

2.荷載偶然組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值

（2）用于偶然事件發(fā)生后受損結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性驗(yàn)算的效應(yīng)設(shè)計(jì)值

（1）用于承載力極限狀態(tài)計(jì)算的效應(yīng)設(shè)計(jì)值

第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法三、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式中C——結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值，如變形、裂縫、振幅等限值。

根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合。其設(shè)計(jì)表達(dá)式為Sd

≤C第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.荷載組合（1）標(biāo)準(zhǔn)組合

（2）頻遇組合

（3）準(zhǔn)永久組合

第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.具體內(nèi)容設(shè)計(jì)

（1）裂縫控制驗(yàn)算

根據(jù)所處環(huán)境類別和結(jié)構(gòu)類別，首先選用相應(yīng)的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度限值ωlim。裂縫控制等級(jí)共分為三級(jí)，詳見下表

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度限值(mm)環(huán)境類別鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級(jí)ωlim裂縫控制等級(jí)ωlim一三0.3(0.4)三0.20二a0.20.10二b二—三a，三b一—注：①括號(hào)內(nèi)數(shù)值用于年平均相對(duì)濕度小于60%的受彎構(gòu)件。②對(duì)處于四、五類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，另見專門標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。③表中最大裂縫寬度限值用于驗(yàn)算荷載作用引起的最大裂縫寬度。④一類環(huán)境下的屋架、托架、需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的吊車梁，取ωlim=0.2mm，一類環(huán)境下的預(yù)應(yīng)力屋面梁、托架、屋架、屋面板和樓板，按二級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算。第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

（2）受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算

計(jì)算受彎構(gòu)件的最大撓度時(shí)，應(yīng)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用的影響。其計(jì)算值不超過下表規(guī)定的撓度限值

受彎構(gòu)件的撓度限值注：①l0為構(gòu)件的計(jì)算跨度，對(duì)懸臂構(gòu)件，按實(shí)際懸臂長度的2倍取用。②括號(hào)內(nèi)數(shù)值適用于使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件。③若構(gòu)件預(yù)先起拱且使用上允許，則在計(jì)算撓度時(shí)可將計(jì)算值減去起拱值，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件尚可減去預(yù)加力產(chǎn)生的反拱值。構(gòu)件類型樓蓋、屋蓋及樓梯構(gòu)件吊車梁l0<7m7m≤l0≤9ml0>9m手動(dòng)吊車電動(dòng)吊車撓度限值l0/200(l0/250)l0/250(l0/300)l0/300(l0/400)l0/500l0/600四、按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)材料強(qiáng)度和荷載的取值

1．材料強(qiáng)度指標(biāo)的取值

由上述極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式可知，材料的強(qiáng)度指標(biāo)有兩種：標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。在建筑結(jié)構(gòu)中，材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有不小于95%保證率的強(qiáng)度值。

式中

——為材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和平均值；—分別為材料強(qiáng)度的均方差。—為材料強(qiáng)度的平均值；

材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值系由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以相應(yīng)的材料分項(xiàng)系數(shù)確定，即——材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——材料分項(xiàng)系數(shù)。材料分項(xiàng)系數(shù)及其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值主要是通過對(duì)可靠指標(biāo)的分析及工程經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)確定。四、按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)材料強(qiáng)度和荷載的取值

2.荷載代表值

荷載的代表值是設(shè)計(jì)中用以驗(yàn)算極限狀態(tài)所采用的荷載量值，主要是標(biāo)準(zhǔn)值、組合值和準(zhǔn)永久值、頻遇值等。荷載的標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于結(jié)構(gòu)自身重力可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重度確定。可變荷載應(yīng)由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布，取其某一分位值作為該荷載的代表值。對(duì)可變荷載，使組合后的荷載效應(yīng)