工程结构荷载与结构设计方法教学.pptx
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1、School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology结构设计目标结构设计目标 一、建筑结构的安全等级一、建筑结构的安全等级-结构破坏可能产生的后果结构破坏可能产生的后果(危及人的生命危及人的生命、造成经济损失造成经济损失、产生社会影响产生社会影响等等)的严重性的严重性 一级、二级、三级一级、二级、三级 建筑物中各类建筑物中各类结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可进行调整,但不得低于三级对其中部分结构构件的安全等
2、级可进行调整,但不得低于三级。安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑物类型建筑物类型一级一级很严重很严重重要的房屋重要的房屋二级二级严重严重一般的房屋一般的房屋三级三级不严重不严重次要的房屋次要的房屋建筑结构的安全等级建筑结构的安全等级School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology 确定确定 考虑的因素:考虑的因素:公众心理公众心理 =2.5-4.0=2.5-4.0 对工程结构,在设计基准期内,对工程结构,在设计基准期内,p p f f 5 5 1010-3-3 结构较安全结构较安全 p p
3、f f 5 5 1010-4-4 结构安全结构安全 p p f f 5 5 1010-5-5 结构很安全结构很安全 结构重要性结构重要性-结构的安全等级(一级、二级、三级)结构的安全等级(一级、二级、三级)结构破坏性质结构破坏性质-脆性结构的脆性结构的 应高于延性结构的应高于延性结构的 延性破坏延性破坏-结构构件在破坏前结构构件在破坏前有有明显的变形或其他预兆明显的变形或其他预兆 脆性破坏脆性破坏-结构构件在破坏前结构构件在破坏前无无明显的变形或其他预兆明显的变形或其他预兆 社会经济承受力社会经济承受力 二、结构设计可靠指标二、结构设计可靠指标 结构可靠结构可靠 经济经济结构设计目标结构设计目
4、标 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology GB50068-2001 GB50068-2001 规定规定 值值 现现有有结结构构构构件件的的可可靠靠度度分分析析(采采用用“校校准准法法”),并并考考虑虑使使用用经经验验和和经经济济因因素等确定素等确定。安全等级安全等级(一级、二级、三级一级、二级、三级)破坏类型破坏类型(延性破坏、脆性破坏延性破坏、脆性破坏)破坏类型破坏类型安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级延性破坏延性破坏3.73.73.23.22.72.7脆性破坏脆性破坏4.
5、24.23.73.73.23.2结构构件承载力极限状态的可靠指标结构构件承载力极限状态的可靠指标 结构设计目标结构设计目标 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology 结构构件正常使用极限状态的可靠度指标,根据其作用效应的结构构件正常使用极限状态的可靠度指标,根据其作用效应的可逆程度可逆程度宜宜取取0-1.50-1.5,可逆程度较高的结构构件取较低值,可逆程度较低的结构构件取,可逆程度较高的结构构件取较低值,可逆程度较低的结构构件取较高值。较高值。不不逆逆可极限状态可极限状态 产生超越状
6、态的作用被移掉后,仍将永久保持超越状态的产生超越状态的作用被移掉后,仍将永久保持超越状态的一种极限状态一种极限状态 可可逆逆极限状态极限状态 产生超越状态的作用被移掉后,将不再保持超越状态的一产生超越状态的作用被移掉后,将不再保持超越状态的一种极限状态种极限状态 2.73.23.74.2pf3.5 10-36.9 10-41.1 10-41.3 10-5可靠指标可靠指标 与失效概率运算值与失效概率运算值p pf f的关系的关系规范规范GB50068GB50068以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的 值作为基准,其他情况下相应增减值作为基准,其他情况下相应增减
7、0.50.5结构设计目标结构设计目标 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology结构概率可靠度的直接设计法结构概率可靠度的直接设计法 目标可靠指标目标可靠指标 荷载效应荷载效应S i (i=1n)的统计参数(的统计参数(Si、Si)及分布类型)及分布类型结构抗力结构抗力R的统计参数,服从对数正态分布的统计参数,服从对数正态分布极限状态方程极限状态方程g(SQ1,SQ2,SQ3,。,。,SQn,R)=0 验算点法迭代计算验算点法迭代计算 当当R、S服从对数正态分布时服从对数正态分布时 结构
8、抗力结构抗力R 的参数的参数 R 重要工程结构重要工程结构采用直接设计法采用直接设计法;大量一般性的结构构件大量一般性的结构构件采用间接设计法采用间接设计法School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式 一、单一系数设计表达式一、单一系数设计表达式 不利于结构设计不利于结构设计School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology二、分项
9、系数设计表达式二、分项系数设计表达式引入分离系数引入分离系数 R、S(当(当 R/S 1/3,3时,时,R=S=0.75)结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology三、规范设计表达式三、规范设计表达式(一)承载能力设计表达式(一)承载能力设计表达式 结构重要性系数结构重要性系数 0 S R 结构构件抗力设计值结构构件抗力设计值 作用效应组合设计值作用效应组合设计值 结构重要性系数结构重要性系数 0 对安全等级为一级或设计使用年
10、限为对安全等级为一级或设计使用年限为100100年及以上的结构构件,不应小于年及以上的结构构件,不应小于1.11.1,即,即 0 0 1.11.1 对安全等级为二级或设计使用年限为对安全等级为二级或设计使用年限为5050年的结构构件,不应小于年的结构构件,不应小于1.01.0,即,即 0 0 1.0 1.0 对安全等级为三级或设计使用年限为对安全等级为三级或设计使用年限为5 5年的结构构件,不应小于年的结构构件,不应小于0.90.9,即,即 0 0 0.9 0.9 考虑不同投资主体对建筑结构可靠度的要求可能不同,允许考虑不同投资主体对建筑结构可靠度的要求可能不同,允许 0 0 1.1 1.1、
11、1.01.0、0.90.9结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology 结构抗力设计值结构抗力设计值R RR=R(R,f k,ak,.)=Rk/R 荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值S S(1)基本组合)基本组合由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合取最不利值取最不利值注意注意 当对当对S SQ Qi i k k 无法明显判断时,轮次以各可变荷载效应为无法明显判断时,轮
12、次以各可变荷载效应为S SQ Q1 1 k k ,选其中最,选其中最不利的荷载组合;不利的荷载组合;当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时,参与组合的可变荷载仅当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时,参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。限于竖向荷载。结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology其中,其中,G 永久荷载分项系数永久荷载分项系数 Q可变荷载分项系数可变荷载分项系数 SG k 永久荷载效应标准值永久荷载效应标准值,SG
13、k=CG Gk SQ k 可变荷载效应标准值可变荷载效应标准值,SQ k=CQ Qk Gk 永久荷载标准值永久荷载标准值 Qk可变荷载标准值可变荷载标准值 ci第第i i个可变荷载的组合系数个可变荷载的组合系数 承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式结构概率可靠度设计的实用表达式结构概率可靠度设计的实用表达式 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology 对对于一般排架、框架结构,基本组合可采用简化规则于一般排架、框架结构,基本组合可采用简化规则(1 1)由可变荷载效应控制的
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