彩钢、钢结构基本设计规定

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1、第一章彩钢、钢结构基本设计规定""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""第一章彩钢、钢结构基本设计规定第一节设计原则一、结构的极限状态《建筑结构可靠度设计统一标准》（!"#$$%&—’$$(）（以下简称统一标准）规定，各种建筑结构应采用“以概率理论为基础的极限状态设计法”。极限状态的定义为：结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足某一规定功能的要求，此特定状态称为该功能的极限状态。各种承重结构均应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行

2、设计。承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态。正常使用极限状态为结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的极限状态，在钢结构构件中包括变形和振动等。如何理解这些极限状态呢？现举例说明。图()(（!）为一桁架结构中的拉杆，截面无孔削弱，设计时应进行下列方面的计算：图()(拉杆的设计（(）按承载能力极限状态，需要进行拉杆的强度计算和端部连接焊缝计算。强度计算是以毛截面屈服作为极限状态，即使："!"#*$%#（()(）然后截面中的应力达到钢材屈服点，此拉杆并没

3、有被拉断，也就是没有达到最大承载能力。但是，从钢材的应力)应变曲线（图()(+，,’-#钢）中可以看到，应力达·’--·第三篇彩钢、钢结构造型设计、制作工艺及应用图集!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!屈服点!!后应变可以达到"#$%左右，也就是材料每米伸长"$&&，如果此杆件长为$&，则总伸长可达’"$&&。拉杆发生这样大的变形，肯定会影响整个桁架的工作，不但使整体桁架下塌，而且使受力体系改变。因此，无孔眼削弱的拉杆的强度计算应属于

4、“不适于继续承载的变形”的极限状态。至于端部连接焊缝的计算，是以焊缝破坏作为极限状态的，就应属于达到“最大承载能力”的极限状态。（"）验算拉杆的长细比，使长细比不超过容许长细比，应属于“正常使用极限状态”。因拉杆长细比过大时，可能会因自重而明显下垂，也可能会在动力影响下发生较大振动，这些都会影响它的正常使用。二、概率设计法和非概率设计法’#概率设计法在结构设计中，影响结构工作性能有若干基本变量，它们包括：（’）引起结构作用效应"（轴向力、弯矩、剪力等）的各种作用，如恒荷载、活荷载、地震、温度变化等。（

5、"）构成结构抗力#的各种因素，如材料性能（强度、弹性模量等）、几何特征（尺寸、截面面积、截面模量、惯性矩等）等。这些基本变量都是非确定的量，叫做随机变量。若结构设计时需要考虑影响结构可靠性的上述随机变量有$个，即%’、%"、%(⋯⋯%)、则这$个随机变量通常可建立函数关系。&’(（%’、%"、%(⋯⋯%)）（’)"）此函数称为结构的功能函数。为了简化起见，也可采用作用效应"和结构抗力#作为两个综合的基本变量来表达结构功能函数，则功能函数&’(（#，"）’#)"（’)(）由于#和"都是随机变量，所以&也

6、是随机变量。在实际工程中可能出现三种情况：&*+结构可靠&,+结构处于临界状态&-+结构失效结构的极限状态就是结构由可靠转变为失效的临界状态，所以结构的极限状态方程为：·"(.·第一章彩钢、钢结构基本设计规定$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$!"#$%"!（"$#）结构的可靠度为结构可靠性（包括安全性、适用性和耐久性）的概率度量。若以&$表示结构的可靠度，则&$"&｛!"#$%!!｝（"$%）结构处于失效状态的概率称为失效概率，以&

7、&表示，则&&"&｛!"#$%’!｝（"$’）根据概率法的观点，结构设计总是存在一定的风险，不能保证绝对安全。但是，如果在规定的时间内和规定的条件下存在风险很小，我们就可以认为这一结构设计是合理的。结构的概率设计法的实质就是要使结构的失效概率小到为人们所能接受的程度。("非概率设计法在概率观点引用到结构设计以前，人们的思路是这样的：经过长期的设计实践，从中分别得到荷载的标准值和结构抗力的标准值。标准值的含义为：在正常的情况下，荷载标准值是荷载的最大值；抗力标准值是抗力的最小值。但是在非正常情况下，可能

8、荷载超过其标准值，抗力也可能小于其标准值。因此，在设计时应将荷载标准值产生的效应%)乘以大于"的系数!，抗力标准值也乘以小于"的系数"。写成设计式则为：!%)#"#)（"$*）将上式变换一下，得："%)##)!#)或%)#（"$+）(式中),!*"，称为安全系数。在"-世纪%!年代以前的结构设计中，将安全系数取为由实践经验确定的定值，故称此种设计方法为定值法。根据采用的设计表达式，定值法可分为容许应力法和最大荷载法两种。（"）容许应力法是将公式（".+）