建筑结构03

SGK ——按永久荷载标准值计算的荷载效应值
——起控制作用的第一个可变荷载荷载标准值 Q1K 和第I SQ1K S QiK 个可变荷载标准值 QiK 计算的荷载效应；
ci
——第i个可变荷载的组合值系数，按表3-2取用。
• （3）对于一般排架、框架结构，式(3-5a)可采用下列简化 设计表达式：
FX
§3–3
建筑结构抗震设防简介
一、基本概念 地震是一种自然现象。 地震可以划分为诱发地震和天然地震两大类。 地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位称为震源。 震源正上方的地面位置叫震中。地面某处至震中的水平距离 叫做震中距。
地震震级是表示地震大小的一种度量，与震源释放的能 量大小有关，其数值是根据地震仪记录到的地震波图确定 的，国际上通用的是里氏震级，用符号M表示。
FX
•四、荷载效应 作用效应（S）是指各种作用在结构上的内力（弯矩、 剪力、轴力、扭矩等）和变形（绕度、扭转、弯曲、拉伸、 压缩、裂缝等）。当作用为荷载时，引起的效应称为荷载效 应。 • 一般情况下，荷载效应（S）与荷载（Q）的关系式如下 S= CQ (3-1) •式中 C——荷载效应系数，由力学分析确定； • Q——某荷载代表值； S——与荷载Q相应的荷载效应。
例如，某矩形钢筋混凝土梁，b×h = 300mm×600mm，计算跨度l0 = 4.5mm。查表3-1取钢筋混凝土自重25kN/m3，则该梁沿跨度方向均匀 分布的自重标准值为： gk = 0.3×0.6×25 = 4.5 kN/m。
可变荷载标准值（Qk）是根据观测资料和实验数据，并 考虑工程实践经验而确定，可由《荷载规范》各章中的规定 确定。
c
FX
按标准组合时：
M M GK M Q1K 54 22.5 76.5kN m
按频遇组合时：
M MGK f1MQ1K 54 0.5 22.5 65.25kN m
按准永久组合时：
M MGK q1MQ1K 54 0.4 22.5 63kN m
S R
——承载能力极限状态的荷载效应组合设计值； ——结构构件的抗力设计值。
• 2.结构构件的重要性系数 0 • 我国《建筑结构可靠度设计统一标准》将建筑结构 划分为三个安全等级，设计时应根据具体情况，按表3-4 的规定选用适当的安全等级。
FX
• 3.荷载效应组合设计值 S 对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合 中取最不利值确定： • （1）由可变荷载效应控制的组合： • (3-4)
Qc cQk c 0.7
3.可变荷载准永久值
——在设计基准期内经常作用在结构上的可变 荷载。 Q Q 0.5
q q k q
4.可变荷载频遇值 ——作用于结构上时而出现，持续时间较短的
较大可变荷载。 Q f f Qk f 0.5
三、荷载统计
FX
1、荷载统计时要针对具体构件而定，一般主要考虑恒载和 活载，表现在：
FX
S G SGK Q1SQ1K Qi Ci SQiK
i 2
n
• （2）由永久荷载效应控制的组合：
S G SGK Qi Ci SQiK
i 1
n
• (3-5a)
FX
• 式中
Q1
G ——永久荷载的分项系数，如表3-5所示； Qi ——第一个和第i个可变荷载分项系数，见表3-5；
FX
1) 民用建筑楼面活载见 表3-2。对多、高层，荷载满布且达到最 大值可能性很小，应适当折减。
2) 屋面均布活载分“上人”和“不上人”两类。
3) 雪荷载
——雪荷载标准值 ——基本雪压。见P6 表1-5或《荷载规范》 ——屋面积雪分布系数，即基本雪压换算为屋面水平 投影面上的雪荷载的换算系数。
屋面均布活载不与雪荷载同时考虑，设计时取其中较大值。
FX
S SGK f1SQ1K qi SQiK
i 2
（2）荷载的频遇组合：
S SGK qi SQiK
i 1
n
• (3-8)
• （3）荷载的准永久组合：
• 式中
FX
S SGK qi SQiK
i 1
n
•
(3-9)
——在频遇组合中起控制作用的一个可变荷载的频遇 值系数，按表3-2取用；
M 0 G M GK Q1M Q1K 1.0 1.2 54 1.4 22.5 96.3kN m
故该梁按承载力极限状态设计时，跨中弯矩设计值应取上述 较大值，即 。
M 96.3kN m
（3）正常使用极限状体设计时的跨中弯矩设计值： 查表3-2，取 0.5 q 0.4
FX
可变荷载作用下 M QK
1 1 2 qK l0 5 62 22.5kN m 8 8
（2）承载力极限状态设计时的跨中弯矩设计值： 安全等级为二级，查表3-4，取 1.0 。
0
FX
按可变荷载效应控制的组合计算：
Байду номын сангаас
Q 1.4 查表3-5，取 G 1.2 ，
f1
qi
——第i个可变荷载的准永久值系数，按表3-2取用。
【例3-1】 某钢筋混凝土办公楼矩形截面简支梁，计算跨度 l0=6m，梁上的永久荷载（包含自重）标准值gK=12kN/m， 可变荷载标准值qK=5kN/m，安全等级为二级，分别按承 载力极限状态和正常使用极限状态设计时的各项组合计算 梁跨中弯矩设计值。 【解】（1）均布荷载标准值gK和qK作用下的跨中弯矩标准 值： 永久荷载作用下 1 1 2 M GK g K l0 12 62 54kN m 8 8
FX
荷载分类——按结构的动力效应分
a. 静载——使结构构件没有动力效应或其动力效应可忽略，属于静态作用。 b. 动载——使结构构件有动力效应或其动力效应不可忽略，属动态作用。 荷载分类——按荷载的实际分布情况分 a. 分布荷载——荷载分布在一定范围内，与一定几何关系有关，如 面荷载单位kN/m2，常用p表示；体荷载单位N/mm3或kN/m3，常用γ表 示；线荷载单位荷载是N/mm或kN/m，常用q表示。 b. 集中荷载 ——当分布面积不大，可近似认为集中于一点时。 荷载分类——按荷载作用方向 有竖向荷载、水平荷载和冲击荷载。
§ 3 –1 § 3 –2
§ 3 –3
建筑结构荷载与荷载效应 建筑结构的设计方法
建筑结构抗震设防简介
§3–1 建筑结构荷载、荷载效应
一、荷载分类
FX
1. 荷载定义：施加在结构上的集中力或分布力，称为荷载——直接作用 引起结构外加变形或约束变形的原因——间接作用 2. 荷载分类——按荷载随时间变化分 a. 永久荷载 ——在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与 平均值相比可以忽略不计的荷载。也称恒荷载或恒 载。比如结构自重或土压力等。 b. 可变荷载 ——在结构使用期间，其值随时间变化，或其变化与平均 值相比不可以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。 比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷 载等。 c. 偶然荷载 ——在结构使用期间不一定出现，而一旦出现,其量值很 大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。
式中 Z——结构极限状态功能函数； R——结构抗力; S——作用效应.
Z＞ 0 Z＜ 0
Z＝ 0
R＞S R＜S
R＝S
结构处于可靠状态 结构处于失效状态
结构处于极限状态
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• （二）承载力极限状态实用设计表达式
1.设计表达式 承载能力极限状态设计时应采用下列表达式: 0S R (3-3) 式中 0 ——结构件的重要性系数，如表3-4所示
•3.耐久性 耐久性是指结构在正常维护条件下，具有足够的耐久性， 能够使用到预定的设计使用年限。例如钢筋不发生严重锈蚀、
混凝土不发生严重风化和腐蚀等。
•二、结构的极限状态
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结构能够满足设计规定的某一功能要求且能够良好的工作， 我们称之为该功能处于可靠状态；反之，称之为该功能处于 失效状态。这种“可靠”与“失效”之间必然存在某一特定 的界限状态，此特定状态称为该功能的极限状态。
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§3–2
•一、结构的功能要求
建筑结构的设计方法
建筑结构的功能要求包括：安全性、适用性和耐久性。
•1.安全性 安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下，能承受 可能出现的各种作用，在偶然事件发生时和发生后，结构仍 能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部损坏而不发生 倒塌。
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•2.适用性
适用性是指结构在正常使用条件下，具有良好的工作性 能。例如不发生影响使用的过大变形、振幅和裂缝等。
承载能力 极限状态 结构的 极限状态 正常使用 极限状态
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 结构或结构构件达到正常使用 或耐久性能的某项规定限值
安全性 实用性 耐久性
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• 三、极限状态的设计表达式
• （一）极限状态方程 结构和结构构件的工作状态可以用作用效应S和结构抗 力R的关系式来描述： Z g ( R, S ) R S (3-2)
地震烈度是指某一区域内的地表和各类建筑物遭受一次 地震影响的平均强弱程度。 一次地震，表示地震大小的震级只有一个。然而，由于 同一次地震对不同地点的影响不一样，随着距离震中的远 近变化，会出现多种不同的地震烈度。一般来说，距离震 中近，地震烈度就高；距离震中越远，地震烈度也越低。
FX
抗震设防烈度是一个地区抗震设防依据的地震烈度，是 指国务院地震行政主管部门对建设工程制定的必须达到的 抵御地震破坏的准则和技术指标。
在考虑恒载时由于其不随时间的变化而变化，故将荷载视为 随机变量，采用数理统计的方法加以处理而得到的具有一定 概率的最大荷载值，即荷载的标准值。