建筑结构计算基本原则

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1、2建筑结构计算基本原则本章主要介绍建筑结构荷载及其代表值、建筑结构设计方法、建筑结构材料及其设计指标。要求掌握三类荷载的定义及其代表值的确定方法，建筑结构应满足的功能要求及功能极限状态的概念；理解极限状态设计表达式，建筑结构材料的种类及规格，影响砌体抗压强度的因素，混凝土结构的耐久性规定，混凝土与钢筋共同工作的原因及保证粘结力的措施；能正确查取材料设计指标。本章提要本章内容2.1荷载分类及荷载代表值2.2建筑结构设计方法2.3建筑结构材料及其设计指标2.1荷载分类及荷载代表值（1）永久荷载在设计基准期内，其

2、值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载称为永久荷载。永久荷载也称为恒荷载。（2）可变荷载在设计基准期内，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载称为可变荷载。可变荷载也称为活荷载。2.1.1荷载分类（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。2.1.2荷

3、载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。2.1.2.1荷载标准值（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》

4、。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。2.1.2.2可变荷载永久值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

5、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。2.1.2.3可变荷载组合值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。2.1.2.4可变荷载频遇值2.2建筑结构设计方法

6、结构设计的目的是要使所设计的结构在规定的设计使用年限内能完成预期的全部功能要求。所谓设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。换言之，设计使用年限就是房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限应按表2.3采用。2.2.1结构的功能及其极限状态2.2.1.1结构的功能要求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

7、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

8、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