建筑结构第2章建筑结构设计的基本原则PPT课件
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高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置)
六.截面尺寸初估（方案设计和初步设计时）
1.柱截面：
由轴压比控制
N c c f cbh
轴压比限值 P68表4.4
柱负荷面积 表4.4
单位面积荷载：框架、框-剪12～14kN/m2； 框架柱轴压比限值 剪力墙、筒体13～16
N Q S Qn
结1.1 构～ 体 系 系数 1.2
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
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五.结构体系（抗侧力体系）的选择
•建筑使用功能 •建筑平面
•建筑高度
•抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用 途 住 宅 旅 馆 公 共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 筒体 框架-剪力墙、筒体
竖向抗侧力构件不连 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平 续 转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80％
五.设置变形缝的原则
1.设置原则：
1）尽量不设缝，而调整平面形状、尺寸和结构布置， 采取构造和施工措施。 2）设缝时，应形成独立的结构单元，保证足够的缝宽。
框架结构 框架—剪力墙结构、筒体结构 部分框支剪力墙结构 0.7 0.75 0.6
抗震等级
计算截面以上层数 一级 二级
三级 0.9 0.95 ---
0.8 0.85 0.7
2.梁截面：
由高跨比控制：P18表2.9
注意：梁高有减小的趋势。
抵抗温度应力 3.板厚： 加强顶层约束 提高抗风抗震 一般楼层：80-140 顶层现浇板：≥120，宜双层双向配筋 地下室顶板：≥160
建筑结构ppt课件完整版
砌体
由砖、石或砌块等砌筑而成， 具有良好的抗压、抗剪和保温 性能，适用于多层和底层建筑
。
13
材料选用原则及注意事项
01
02
03
04
安全性
选用材料应满足结构安全要求 ，保证建筑物在正常使用和极
端情况下的稳定性。
经济性
在满足安全性的前提下，尽量 选用价格合理、来源广泛的材
料，降低建筑成本。
耐久性
选用耐久性好、抗老化能力强 的材料，延长建筑物使用寿命
绿色建筑材料
采用环保、可再生的原材料和生产工艺，降 低建筑物对环境的影响。
15
04
建筑结构基本构件设计原 理
2024/1/25
16
梁、板、柱设计原理
梁的设计原理
主要承受弯矩和剪力的构件，设 计时需考虑梁的截面形状、尺寸
、配筋和混凝土强度等因素。
2024/1/25
板的设计原理
用以承载和传递荷载的平面构件， 设计时应根据板的类型（单向板、 双向板等）、荷载条件、边界约束 等因素进行。
能的建筑。
21
框架结构内力分析方法
1
弹性力学方法
基于弹性力学理论，采用结构力学方法进行内力 分析，适用于常规框架结构的内力计算。
2 3
塑性力学方法
考虑材料的塑性性质，采用塑性力学方法进行内 力分析，适用于大震作用下的框架结构内力计算 。
有限元方法
基于有限元理论，采用数值计算方法进行内力分 析，适用于复杂框架结构的内力计算。
02
抗力来源主要包括材料的强度、 构件的刚度及稳定性等因素。
10
荷载与抗力关系分析
荷载与抗力的关系是建筑结构设计和 分析的核心问题。
通过荷载与抗力的关系分析，可以确 定结构的安全性和稳定性，为建筑结 构的设计和施工提供科学依据。
由砖、石或砌块等砌筑而成， 具有良好的抗压、抗剪和保温 性能，适用于多层和底层建筑
。
13
材料选用原则及注意事项
01
02
03
04
安全性
选用材料应满足结构安全要求 ，保证建筑物在正常使用和极
端情况下的稳定性。
经济性
在满足安全性的前提下，尽量 选用价格合理、来源广泛的材
料，降低建筑成本。
耐久性
选用耐久性好、抗老化能力强 的材料，延长建筑物使用寿命
绿色建筑材料
采用环保、可再生的原材料和生产工艺，降 低建筑物对环境的影响。
15
04
建筑结构基本构件设计原 理
2024/1/25
16
梁、板、柱设计原理
梁的设计原理
主要承受弯矩和剪力的构件，设 计时需考虑梁的截面形状、尺寸
、配筋和混凝土强度等因素。
2024/1/25
板的设计原理
用以承载和传递荷载的平面构件， 设计时应根据板的类型（单向板、 双向板等）、荷载条件、边界约束 等因素进行。
能的建筑。
21
框架结构内力分析方法
1
弹性力学方法
基于弹性力学理论，采用结构力学方法进行内力 分析，适用于常规框架结构的内力计算。
2 3
塑性力学方法
考虑材料的塑性性质，采用塑性力学方法进行内 力分析，适用于大震作用下的框架结构内力计算 。
有限元方法
基于有限元理论，采用数值计算方法进行内力分 析，适用于复杂框架结构的内力计算。
02
抗力来源主要包括材料的强度、 构件的刚度及稳定性等因素。
10
荷载与抗力关系分析
荷载与抗力的关系是建筑结构设计和 分析的核心问题。
通过荷载与抗力的关系分析，可以确 定结构的安全性和稳定性，为建筑结 构的设计和施工提供科学依据。
第二篇建筑结构设计的基本原则
S=γGSGk+γQ1SQ1k＋∑ ψ Qi γQiSQik
(2)由永久荷载效应控制的组
S=γGSGk＋∑ ψ Qi γQiSQik
上式中各符号的意义见课P21
荷载分项系数
荷载类型 永久荷载
可变荷载
荷载特征
当其效应对结构不利时 对由可变荷载效应控制的组合 对由永久荷载效应控制的组合
当其效应对结构有利时 一般情况
Qk＝6KN/m
Gk＝15KN/m
解：
（1）计算荷载标准值作用下的跨中弯矩：
恒荷载作用下： MGK
1 8
GK
l02
1 8
15
62
67.5KN
M
活荷载作用下：
M QK
1 8
QK
l0 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 8
6
62
27KN M
（2）承载能力极限状态设计时跨中弯矩设计值：
①按可变荷载效应控制的组合：查表可得 G 1.2 Q 1.4
直接作用——施加在结构上的荷载。如结构自重、家具及人 群荷载等。
间接作用——指引起结构外加变形和约束变形的原因。如温 度变化、混凝土收缩、地基沉降等。
（一）荷载的分类
1.永久荷载——也称为恒荷载。指在结构的使用期间，其值 不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计或其 变化是单调的并能趋于限值的荷载，如结构自重、土压力、 预应力等。
S=γGSGk+γQ1SQ1k＋∑ ψ Qi γQiSQik
(2)由永久荷载效应控制的组
S=γGSGk＋∑ ψ Qi γQiSQik
上式中各符号的意义见课本P21
γ0S≤R
R——结构构件的承载力设计值。在抗震设计时， 应除以承载力抗震调整系数γRE
(2)由永久荷载效应控制的组
S=γGSGk＋∑ ψ Qi γQiSQik
上式中各符号的意义见课P21
荷载分项系数
荷载类型 永久荷载
可变荷载
荷载特征
当其效应对结构不利时 对由可变荷载效应控制的组合 对由永久荷载效应控制的组合
当其效应对结构有利时 一般情况
Qk＝6KN/m
Gk＝15KN/m
解：
（1）计算荷载标准值作用下的跨中弯矩：
恒荷载作用下： MGK
1 8
GK
l02
1 8
15
62
67.5KN
M
活荷载作用下：
M QK
1 8
QK
l0 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 8
6
62
27KN M
（2）承载能力极限状态设计时跨中弯矩设计值：
①按可变荷载效应控制的组合：查表可得 G 1.2 Q 1.4
直接作用——施加在结构上的荷载。如结构自重、家具及人 群荷载等。
间接作用——指引起结构外加变形和约束变形的原因。如温 度变化、混凝土收缩、地基沉降等。
（一）荷载的分类
1.永久荷载——也称为恒荷载。指在结构的使用期间，其值 不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计或其 变化是单调的并能趋于限值的荷载，如结构自重、土压力、 预应力等。
S=γGSGk+γQ1SQ1k＋∑ ψ Qi γQiSQik
(2)由永久荷载效应控制的组
S=γGSGk＋∑ ψ Qi γQiSQik
上式中各符号的意义见课本P21
γ0S≤R
R——结构构件的承载力设计值。在抗震设计时， 应除以承载力抗震调整系数γRE
高层建筑结构设计 第02章 高层建筑结构设计基本规定
• （3）对超过B级高度的工程，应通过全国超限高 层建筑工程抗震专家委员会进行审查论证。
A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架，板柱—抗震墙
５
框架—抗震墙
5
筒体，抗震墙，框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注：（1）当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起； （2）超过表内高宽比的体型复杂的房屋，应进行专门研究。
• 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面 很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时， 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件，也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
2.3 楼盖结构
• 房屋高度超过50m时，框架-剪力墙结构、 筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇 楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时， 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖， 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • （1）为了保证楼盖的平面内刚度，现浇楼盖的混凝
• 对于结构上下有收进或挑出时， 其收进或挑出部分的尺 寸限制为：上部楼层收进时， 且 H 1 / H ＞ 0.2 时， 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ； 上部楼层外挑时， 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架，板柱—抗震墙
５
框架—抗震墙
5
筒体，抗震墙，框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注：（1）当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起； （2）超过表内高宽比的体型复杂的房屋，应进行专门研究。
• 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面 很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时， 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件，也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
2.3 楼盖结构
• 房屋高度超过50m时，框架-剪力墙结构、 筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇 楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时， 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖， 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • （1）为了保证楼盖的平面内刚度，现浇楼盖的混凝
• 对于结构上下有收进或挑出时， 其收进或挑出部分的尺 寸限制为：上部楼层收进时， 且 H 1 / H ＞ 0.2 时， 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ； 上部楼层外挑时， 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
高层建筑结构设计第2章 高层建筑结构体系和布置原则
4 变形缝的设置
在未采取措施的情况下，伸缩缝的间距不宜超出 表1—8的限制。当有充分依据、采取有效措施时， 表中的数值可以放宽。
高层建筑结构伸缩缝的最大间距 表1—8
注： ①框架—剪力墙的伸缩缝间距可根据结构具体布置取表中框架结构与 剪力墙结构之间的数值； ②当屋面无保温或隔热层措施、混凝土的收缩较大或室内结构因施工 外露时间较长时，伸缩缝间距应适当减少； ③位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构，伸缩缝的间 距宜适当减少。
多年的高层建筑结构设计和施工经验表明：高层建 筑结构宜调整平面形状、尺寸和结构布置，采取构造 和施工措施，尽量不设变形缝；当需要设缝时，则应 将高层建筑结构划分为独立的结构单元，并设置必要 的变形缝。
4 变形缝的设置
温度缝：防止结构因温度变化和混凝土干缩变形 产生裂缝（基础以上上部结构断开） 不设温度缝的措施： 1. 温度影响较大部位提高配筋率； 2. 加厚屋面隔热保温层，或架空通风屋面； 3. 顶层局部设温度缝后浇带；即高强度等级的混凝 土；主体混凝土浇注后两个月；贯通结构的横截 面；位置应为结构受力影响最小，且曲折延伸避 免全部钢筋同截面搭接 ；一般每隔30～40m设一 道，后浇带宽800～1000mm。
适用30层以上 。
长/宽<2，截面尺寸接近正方形、圆形、正多边 形较好。
4、筒体结构体系
（1）框筒结构：内筒承受 竖向荷载，外筒承受水平 荷载，柱距一般在3m以内， 框筒梁比较高，开洞面积 在60%以下 1931年102层帝国大厦： 钢框架－剪力墙体系，用 钢量2.06kN/m2 1972年110层世界贸易中心：筒中筒结构体系，用 钢量1.81kN/m2
1974年110层西尔斯大楼：钢成束筒结构体系，用 钢量1.61kN/m2
第二章 结构设计基本原则
11
第二章
结构设计基本原则
3）耐久性 建筑结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性 能，不致因混凝土的劣化、腐蚀或钢筋的锈蚀等影响 结构正常使用到规定的设计使用年限。
安全性、适用性和耐久性可概括为结构的可靠性。
即结构在规定的设计使用年限内，在正常设计、正常 施工、正常使用和正常维护条件下，完成预定功能的 能力。结构的可靠性可用概率来度量，即结构完成预 定功能的概率，称为结构的可靠度。
19
第二章
结构设计基本原则
第三节 极限状态设计法
一、结构极限状态的定义和分类
1.定义
结构能完成预定功能的可靠状态与其不能完成预
定功能的失效状态的界限，称为极限状态。或者说，
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满
足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功 能的极限状态。
20
第二章
结构设计基本原则
用于结构使用时的正常情况。 2. 短暂设计状况 指在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用 年限相比持续期很短的设计状况。短暂设计状况适用于结构出 现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等。
23
第二章
结构设计基本原则
3. 偶然设计状况
指在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的设计 状况。偶然设计状况适用于结构出现的异常情况，包括结构遭 受火灾、爆炸、撞击时的情况等。 4. 地震设计状况 指结构遭受地震时的设计状况。地震设计状况适用于结构 遭受地震时的情况，在抗震设防地区必须考虑地震设计状况。
12
第二章
结构设计基本原则
二、结构的可靠概率和失效概率 结构完成预定功能的工作状态用结构的功能函数 Z 来描述，即 Z = R －S 当Z＞0时，即结构抗力R大于作用效应S时，则结构 能完成预定的功能，处于可靠状态； 当Z＜0时，即结构抗力R小于作用效应S时，结构不 能完成预定的功能，处于失效状态； 当 Z=0 时，即结构抗力 R 等于作用效应 S 时，则结构 处于极限状态。 因此，结构可靠工作的基本条件为： Z ≥0 或R≥Ｓ 13
第二章
结构设计基本原则
3）耐久性 建筑结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性 能，不致因混凝土的劣化、腐蚀或钢筋的锈蚀等影响 结构正常使用到规定的设计使用年限。
安全性、适用性和耐久性可概括为结构的可靠性。
即结构在规定的设计使用年限内，在正常设计、正常 施工、正常使用和正常维护条件下，完成预定功能的 能力。结构的可靠性可用概率来度量，即结构完成预 定功能的概率，称为结构的可靠度。
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第二章
结构设计基本原则
第三节 极限状态设计法
一、结构极限状态的定义和分类
1.定义
结构能完成预定功能的可靠状态与其不能完成预
定功能的失效状态的界限，称为极限状态。或者说，
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满
足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功 能的极限状态。
20
第二章
结构设计基本原则
用于结构使用时的正常情况。 2. 短暂设计状况 指在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用 年限相比持续期很短的设计状况。短暂设计状况适用于结构出 现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等。
23
第二章
结构设计基本原则
3. 偶然设计状况
指在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的设计 状况。偶然设计状况适用于结构出现的异常情况，包括结构遭 受火灾、爆炸、撞击时的情况等。 4. 地震设计状况 指结构遭受地震时的设计状况。地震设计状况适用于结构 遭受地震时的情况，在抗震设防地区必须考虑地震设计状况。
12
第二章
结构设计基本原则
二、结构的可靠概率和失效概率 结构完成预定功能的工作状态用结构的功能函数 Z 来描述，即 Z = R －S 当Z＞0时，即结构抗力R大于作用效应S时，则结构 能完成预定的功能，处于可靠状态； 当Z＜0时，即结构抗力R小于作用效应S时，结构不 能完成预定的功能，处于失效状态； 当 Z=0 时，即结构抗力 R 等于作用效应 S 时，则结构 处于极限状态。 因此，结构可靠工作的基本条件为： Z ≥0 或R≥Ｓ 13
混凝土结构原理 第2章 建筑结构的基本设计原则
第2章 建筑结构的基本设计原则
思考题
1.什么是作用、荷载效应、结构抗力？作用与
荷载有何异同？
答案
2.结构有哪些功能要求？其中最重要的是哪一
项？
答案
3.什么是可靠度？可靠概率与失效概率是什么
关系？
答案
4.什么是结构的功能函数和极限状态方程？
答案
5.什么是极限状态？结构极限状态的分类及相应的特
征是什么？
• Z＝g（R，S）＝R－S＝0称为极限状态方 程。
• 5.答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状 态，就不能满足设计规定的某一功能要求，此特 定状态称为该功能的极限状态。
• 结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常 使用极限状态两类。
• 当结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继 续承载的变形时称为承载能力极限状态。当结构 或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限 值时称为正常使用极限状态。
• 10.答：地震时振动从震源向各个方向传播 的形式，称为地震波。它包括体波和面波。 体波又分为纵波和横波两种形式。
• 11.答：地震震级是衡量一次地震强弱程度 的指标；地震烈度是指某一地区的地表和 建筑物在地震时受到影响的强弱程度；抗 震设防烈度是按国家批准权限审批或颁布 的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
• 2.答：结构功能要求包括安全性、适用性、 耐久性；其中最重要的是安全性。
• 3.答：可靠度是指结构在设计使用年限内， 在正常设计、施工、使用和维护的条件下 完成预定功能的概率。可靠概率（Ps）与 失效概率（Pf）两者互补，即Ps＋Pf＝1。
• 4.答：描述荷载效应S和结构抗力R之间关 系的函数式称为结构的功能函数Z，即：Z ＝g（R，S）＝R－S ，可以用来描述结构 的工作状态。
思考题
1.什么是作用、荷载效应、结构抗力？作用与
荷载有何异同？
答案
2.结构有哪些功能要求？其中最重要的是哪一
项？
答案
3.什么是可靠度？可靠概率与失效概率是什么
关系？
答案
4.什么是结构的功能函数和极限状态方程？
答案
5.什么是极限状态？结构极限状态的分类及相应的特
征是什么？
• Z＝g（R，S）＝R－S＝0称为极限状态方 程。
• 5.答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状 态，就不能满足设计规定的某一功能要求，此特 定状态称为该功能的极限状态。
• 结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常 使用极限状态两类。
• 当结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继 续承载的变形时称为承载能力极限状态。当结构 或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限 值时称为正常使用极限状态。
• 10.答：地震时振动从震源向各个方向传播 的形式，称为地震波。它包括体波和面波。 体波又分为纵波和横波两种形式。
• 11.答：地震震级是衡量一次地震强弱程度 的指标；地震烈度是指某一地区的地表和 建筑物在地震时受到影响的强弱程度；抗 震设防烈度是按国家批准权限审批或颁布 的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
• 2.答：结构功能要求包括安全性、适用性、 耐久性；其中最重要的是安全性。
• 3.答：可靠度是指结构在设计使用年限内， 在正常设计、施工、使用和维护的条件下 完成预定功能的概率。可靠概率（Ps）与 失效概率（Pf）两者互补，即Ps＋Pf＝1。
• 4.答：描述荷载效应S和结构抗力R之间关 系的函数式称为结构的功能函数Z，即：Z ＝g（R，S）＝R－S ，可以用来描述结构 的工作状态。
《建筑结构基础与识》PPT课件
18
必注项： 2、梁截面尺寸标建筑精选注课件
19
必注项： 3、箍筋标注 建筑精选课件
20
必注项： 4、上部通长筋 建筑精选课件
21
选注项： 1、架立钢筋 建筑精选课件
22
选注项： 2、下部通长筋 建筑精选课件
23
选注项： 3、侧面构造钢筋建筑精选课件
24
选注项： 4、受扭钢筋 建筑精选课件
4
建筑精选课件
一、梁、板的截面形式及尺寸（板）
• 1、板的截面形式
▫ 矩形板、空心板、槽形板
• 2、板的截面尺寸：满足承载力、刚度、裂缝控制 要求，并满足模数，以便于模板定型化
5
建筑精选课件
二、梁、板的配筋
• 1、梁的配筋
▫ 受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋等构成钢筋 骨架。
6
建筑精选课件
7
建筑精选课件
8
建筑精选课件
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建筑精选课件
(1)、纵向受力钢筋
• 作用：配置在受拉区主要用来承受由于弯矩在梁 内产生的拉力，配置在受压区则用来补充混凝土 受压能力的不足。
• 布置特点：一般不少于2根，最少不少于3-4根， 尽量布置在一层，当一层布置不下时，可布置为 两层，同时尽量避免出现两层以上的受力钢筋。
10
建筑精选课件
11
建筑精选课件
(2)、架立钢筋
• 作用：固定箍筋以形成钢筋骨架，并承受因温度 变化和混凝土收缩产生的拉应力，防止发生裂缝。 配置在受压区的纵向钢筋可以兼做架立钢筋。
• 布置特点：位于受压区外缘两侧，并平行于纵向 受力钢筋。
(3)、弯起钢筋
12
建筑精选课件
• 作用：在跨中是纵向钢筋的一部分，在靠近支座 的弯起段弯矩比较小处，则用来承受弯矩和剪力 共同产生的主拉应力，即作为受剪钢筋的一部分。
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第五节 极限状态设计表达式
• 结构的可靠性：结构在规定的时间内和 规定的条件下完成预定功能的能力；
• 结构的可靠度：结构在规定的时间内和
• 规定的条件下完成预定功能的概率；
• 规定的时间：设计基准期；
• 规定的条件：正常设计、正常施工和正常使用。
极限状态方程 （1）极限状态函数：Z=R-S
上式中，R表示结构构件抗力，它与材料的力学指标及材料用量有 关；S表示作用（荷载）效应及其组合，它与作用的性质有关； （2）极限状态函数中各量的数学意义：
极限状态计算，必要时进行正常使用极限状态验算。
第三节 结构的可靠度 和极限状态方程
• 一.结构上的作用
1.作用的定义：使结构或构件产生效应（内力、应力、
•
位移等）的因素。
2.作用的分类（1）直接作用（如荷载）；
•
（2）间接作用（如温差、不均匀沉降）。
第三节 结构的可靠度 和极限状态方程
• 3.荷载的分类 • （1）永久荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点
R和S均可视为随机变量，Z为复合随机变量，它们之间的运算规则 应按概率理论进行。
第三节 结构的可靠度和极限状态
• 极限状态函数的物理意义：
•
Z=R-S>0，结构处于可靠状态；
•
Z=R-S=0，结构处于极限状态；
•
Z=R-S<0，结构处于失效状态；
第二节 结构的可靠度和极限状态 方程
• 三、设计基准期和设计使用年限
第五节 极限状态设计表达式
• 一.承载能力极限状态设计表达式
•
oS R
（2-5）
• 上式的物理意义为：荷载效应设计值不超过抗 力的设计值；
n
•
（2-6） SG C G G KQ 1C Q 1 Q 1K C Q QiQiCiiK
i2
RR(
fsk
s
,
fck
c
,k
)
• 上式中各符号的意义见P.17-18
第二章建筑结构设计的基本原则
• 第一节 建筑结构设计理论发展简史 • 建筑结构的作用： • 要能过承受自然空间和建筑空间在使用
过程中的各种作用
建筑结构设计理论的历史沿革： 1。允许应力法，定值的安全系数 2。按破损阶段设计法，前苏联 3。半经验半概率极限状态设计法，TJI0-74规范 4。近似概率极限状态设计法
第四节 可靠指标和目标可靠指标
• 二、目标可靠指标与安全等级
• 1.结构的安全等级
• （1）确定原则：根据破坏后果的严重性；
• （2）等级标准：表2-3。
• 2。目标可靠指标
• 选择结构的最有失效概率或作为设计依据的可靠指标
.关目标可靠指标 a.目标可靠指标：结构设计必须达到的指标； b.目标可靠指标的确定：校准法； c.目标可靠指标与安全等级的关系： d.延性破坏：破坏前有预兆； e.脆性破坏：破坏前无预兆。
• 一、可靠指标 • （1）求解上述概率存在的困难 • A.概率密度函数很难确定或不可积分； • B.上述积分运算较繁琐，不便于工程设计。 • （2）关于可靠指标 • A.物理意义：简化积分运算； • B.计算公式：式（2-3）； • C.几何意义：图2-2； • D.可靠指标与失效概率的数量关系：表2-2；
要求。
• 3.引入分项系数的原因：利用积分求解失效概率困难、计算可靠指标麻烦且不便 工程师设计。
第五节 极限状态设计表达式
• 三.正常使用极限状态设计表达式 • 1.表达式：类似承载力极限状态表达式，但是将分项系数全取为1.0，例
如式2-10； • 2.理由：正常使用极限状态仅用于验算，所以可降低可靠度； • 四.按极限状态设计时材料强度和荷载的取值 • 1.材料强度标准值等于其均值减去1.645倍标准差； • 由概率论知，保证率为95%； • 2.荷载标准值等于其均值加上1.645倍标准差； • 由概率论知，保证率为95%；
第二节 结构的功能和极限状态
• 3.极限状态的分类 • （1）承载力极限状态：结构或构件丧失承载能力或不能继续
承载的状态；其主要表 现为材料破坏、丧失稳定或结构机动。 • （2）正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用时的规定
限值的状态；其主要表 现为过大变形、裂缝过宽或较大振动； • （3）两种极限状态之间的关系：结构或构件必须进行承载力
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
第二节 结构的功能和极限状态
• 一、结构的功能
（1）安全性：在使用年限期间能承受各种作用；
（2）适用性：在使用年限期间能良好工作；
（3）耐久性：在使用年限期间保持安全和适用。
二、结构的极限状态 1.极限状态的一般定义：结构或构件不能满足某一 功能要求的特定状态； 2.极限状态的物理意义：未达到极限状态则处于有 效状态；超过极限状态则处于失效状态。
第五节 极限状态设计表达式
• 二.关于承载能力极限状态设计表达式的可靠性
• 1.可靠性的评价包含在三类分项系数之中，即
•
结构构件重要 G性, Qi系数
；
o
• 荷载分项系数 G , Qi ；
• 材料分项系数 s , c ；
• 2.分项系数的确定原则：由实用设计表达式求得的可靠指标满足目标可靠指标的
及形式不随时间变化，或者其变化可忽略不计，通常 称为恒载； • （2）可变荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点 及形式等任意因素随时间变化，通常称为活载； • （3）偶然荷载：在设计基准期内一般不出现，一旦出 现，其值很大且持续时间很短。
第三节 结构的可靠度和极限状态
• 二、结构的可靠性和可靠度
第三节结构的可靠度和极限状态 方程
• .可靠指标和失效概率
• （1）失效概率的求解
•
根据极限状态函数，由概率论可知如下关系成立：
•
(a) p f 0 fZ dZ ，为失效概率；
•
(b) ps f Z dZ 0
，为可靠概率；
•
(c) pf ps 1 ，失效和可靠一定发生。
第四节 可靠指标和目标可靠指标
设计基准期：设计基准期是为了确定可变作用给予事件有关的性 能等取值而选用的时间参数
结构使用年限的概念：结构保持规定的可靠性的时间； 结构使用年限的规定： A.一般房屋结构为50年； B.桥梁结构和水工结构超过50年，可根据业主
要求确定； C.结构使用时间超过规定的年限后，可靠性降
低，但不一定不能用。