结构设计通论课件

FQT ( x ) = exp{− exp[ −α ( x − βT )]} (1.2.5)
27 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
βT = β + ln m / α
1.1 绪论 1.2 作用 设计通论
1.2.1作用种类 1.2.2荷载代表值
二、可变荷载的组合值 定义 使多项可变荷载组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率 与该荷载单独出现时相应的概率一致的荷载值。
¢任一时段τ内，Q(t)的概率分布函数
FQτ ( x) = P{Q(t ) ≤ x, t ∈τ }
荷载出现(Q(t)≠0) 且荷载值不超过x
两个事 件的交
荷载出现 荷载值不超过x
荷载 值不 超过 x
由两个不相 容事件组成
荷载不出现(Q(t)=0) 且荷载值不超过x
两个事 件的交
荷载不出现 荷载值不超过x
取值
可变荷载的组合值取标准值乘以组合值系数Ψc 三、可变荷载的频遇值和准永久值 标准值以设计基准期内的超越概率来确定，未反映该荷载的持续 长短。在进行正常使用极限状态的设计时，设计要求与荷载持续长 28 短有关，因而需根据不同的设计要求，选择不同的荷载代表值 。 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
1.2.1作用的种类 材料收缩 地基沉降 温度变化 地震 永久荷载 直接作用 (荷载)
以力的形式施加 在结构上的作用 能引起结构效应 的各种原因
间接作用
可变荷载
楼面均布可变荷载 屋面可变荷载 风荷载
吊车荷载 偶然荷载(爆炸、撞击、火灾等)
20 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
荷载需了解其形式、大小、作用位置和作用方向
幅值随机变量与荷载
P{Q(t ) = 0} × P{Q(t ) ≤ x, t ∈τ Q(t ) = 0}
1-p 1
FQτ ( x) = p ⋅ FQi ( x) + (1 − p) = 1 − p[1 − FQi ( x)]
25 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
¢基准期内最大荷载概率分布函数 最大荷载QT 定义：QT
安全性 结构 功能 适用性 耐久性
地基 基础 荷载设 计方法 水平结 构体系
竖向结 构体系
按基础性、代表性、先进性相结合原则，精选课程内容

基础性——涉及最一般、最基本的设计方法和设计要求 代表性——使用较为广泛的结构 先进性——符合未来发展方向的结构
4 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
介绍土的工 基础工程 程性质；各 种地基模型 的计算方法
介绍梁、板、 柱、墙、杆、 索等基本构件 在各种受力状 工程施工 态下抗力
后续课程及环节
大跨空间结构
特种结构
毕业设计
工程结构抗震与防灾
5 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
三、教学方法
讲课、自学、讨论、设计，多种教学形式交替
精讲重点——分析模型的合理选取；自学——现有分析、设计方 法；专题研讨——3人一组、自行组合、自由选题；课程设计—— 自主选择题型、1人1题。
《建筑结构设计》
分析结构设计类课程在专业培养方案中的作用

知识—掌握建筑结构实现其功能的途径 能力—综合应用工程基础解决实际工程功能实现关键问题 素质—认识工程对环境和世界的影响，明确工程师的社会责任
3 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
按照结构基本功能的实现途径构建课程模块
砌体结构(砖石结构) 混凝土结构 钢结构
9 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
混合结构
不同部位构件 采用不同材料
如：砖—砼结构、钢—木结构、 钢—木—砖结构
10 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
按结构形式

结构组成
(±0.00以上)
水平结构体系
由水平构件组成，包 括各层楼盖和屋盖。 三个作用：直接承受作用在楼 屋面的竖向荷载，并传递给竖 向结构体系；为竖向构件之间 提供水平联系；把整体结构上 的水平荷载传递和分配给各竖 向构件 由竖向构件组成；所有荷载 最终都由它传递给基础；整 体结构体系的名称也常取自 竖向结构体系。
22 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
任意时点概率分布函数
对楼面均布可变荷载、风荷载和雪荷载等均采用极值Ⅰ型作为 任意时点随机变量的概率分布模型： FQi(x)=exp{-exp[-α(x-β)]} (1.2.1)
α=1.28255/σ，称为尺度参数；β=μ-0.57722/α，称为众值
1.1 绪论 设计通论
1.1.1结构类型 1.1.2 设计程序
1.1.2结构设计的程序（步骤） 方案设计 一、方案设计 结构选型 结构分析 上部结构类型 基础类型 定位轴线 构件布置 构件设计 绘施工图
水平位置（构件与轴线的关系） 竖向位置（结构标高）
结构布置
设置变形缝 （包括：伸缩缝、沉降缝和防震缝） 水平构件（根据变形条件和稳定条件） 尺寸估算 竖向构件（根据侧向位移限制条件） 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
课程内容
水平结构 体系
荷载与设计方法 梁板结构 桁架结构 柱下独立基础
第1章 结构设计通论 第2章 梁板结构
第3章 单层厂房结构
地基基础
框架结构 条形筏形基础 第4章 多层框架结构
竖向结构 体系
筒体结构 墙体结构 复合结构
第5章 高层建筑结构
16 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
第6章 砌体混合结构
21
设计基准期内最大荷载的概率模型
平稳二项随机过程
①荷载一次持续施加于结构上的时段长度为τ，而在设计基准期T 内可分为r个相等的时段，τ=T/r； ②在每个时段上荷载出现的概率为p，不出现的概率为q=1-p； ③不同时段上其概率分布函数相同，这种概率分布称为任意时点荷 载概率分布； ④不同时段上的幅值随机变量相互独立，且在时段上荷载是否出现 也相互独立。
建筑结构设计
主讲：邱洪兴 Qiuhx@ 13601403025
东南大学 土木工程学院
《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
一、课程由来
专业调整
1998年专业目录调整，原来的八个专业合并为土木工程专业 建 筑 工 程 桥 梁 工 程 道 路 工 程 矿 井 建 设 地 下 工 程 城 镇 建 设 铁 道 工 程 安 装 工 程
17
1.1 绪论 设计通论
1.1.1结构类型 1.1.2 设计程序
二、结构分析 计算模型
计算单元(从整体结构中选取的有代表性的部分 ） 计算简图(实际结构简化、抽象后得到的计算图式) 荷载计算 计算理论 线弹性 塑性 非线性 解析法 数值法
材料非线性 几何非线性
分析方法 数学方法
分析内容
静力分析（内力和变形） 动力分析
框架结构
排架结构 刚架结构
不同部位采用不 同结构形式
墙体结构
承重墙结构(砌体房屋) 剪力墙结构
平面不同位置采用 不同结构形式
筒体结构
承受水平荷 载为主的墙
框架-剪力墙结构 平面复合结构
复合结构
框架-支撑结构 框架-筒体结构 转换结构 底框结构
13 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
竖向复合结构
竖向不同位置采用 不同结构形式

基础类型
刚性基础 独立基础 条形基础
浅基础
(埋深3~5m) 十字基础 筏形基础 箱形基础
14 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
桩基础
深基础
地下连续墙 沉井
层数、结构材料和竖向结构体系形式构成了完整的结构类型 15
《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
7 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
1.1 绪论
1.1.1建筑结构的类型及课程内容
按层数
单层 多层
高规以10层或 28m作为界限
高层 超高层
(>100米)
按结构材料
木结构
木结构
8 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
1.1 绪论 设计通论
1.1.1结构类型
(e-x)r≈(1-x)r
有
x
FQT ( x) = 1 − p[1 − FQi ( x)]
{
≈ e
= 1 − [1 − FQi ( x)
FQT = [ FQi ( x)]m
{
{
− p [1− FQi ( x )] r
} = {e
}
pr
}
r
x
−[1− FQi ( x )] pr
}
(1.2.4)
m=pr为设计基准期内平均出现次数
24 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
事件交的概率等于一个事件的概 率与另一个事件条件概率的乘积
FQτ ( x) = P{Q(t ) ≠ 0} × P{Q(t ) ≤ x, t ∈τ Q(t ) ≠ 0}
p
互不相容事件和的 概率等于概率之和 +
P{Q(t)≤x}=FQi(x) 是否出现相互独立
课程设置方案

土木工程专业
方案一：按某一个方向设置专业课程 ——换新名称、办老专业 方案二：课程小型化、按比例缩减学时 方案三：对原有专业课程进行整合、优化 《建筑结构设计》课件2014版.东南大学邱洪兴
——核心课程导论化、相关内容重叠 2
课程整合
《混凝土结构设计》 《钢结构设计》 《砌体结构设计》 《高层结构设计》 《组合结构设计》 《荷载与设计方法》
α=1
0.4
β=1 β=2
0.6 0.5 0.4