资源简介

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模块一 基本知识
目录页
了解建筑结构基本信息
掌握建筑结构设计基本原则
知识目标
掌握荷载的分类;掌握结构的功能要求;掌握结构功能极限状态;理解荷载代表值;理解 极限状态表达式;了解建筑抗震设防类别;了解抗震设防目标。
能力目标
能够确定永久荷载、可变荷载的代表值。
素质目标
培养学生具有获取、分析、归纳、交流、使用信息和新技术的能力。
0 2
2.1 结构上的作用、作用
效应和结构抗力
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
结构产生各种效应的原因,统称为结构上的作用。
直接作用指的是施加在结构上的集中力或分布力,例如结构自重、楼面活荷载和设备自重等
间接作用指的是引起结构外加变形或约束变形的作用,例如,温度的变化、混凝土的收缩或徐变、地基的变形、焊接变形和地震 等,这类作用不是以直接施加在结构上的形式出现的,但同样引起结构产生效应。
直接作用
间接作用
间接作用的计算和引起的效应一般比较复杂,例如地震会引起建筑物产生裂缝、倾斜下沉以至倒塌,但这 些破坏效应不仅仅与地震震级、烈度有关,还与建筑物所在场地的地基条件、建筑物的基础类 型和上部结构体系有关。
直接作用的计算一般比较简单,引起的效应比较直观。
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
1.荷载的分类
荷载是一个不确定的随机变量。在《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018) 中,规定设计基准期为50年,在这段期间内,荷载不仅在量值上是变化的,作用在结构上的时 间持续性也是变化的。因此在《建筑结构荷载规范》中,将荷载按以下原则进行了分类。
01
按随时间变异分类
02
按随空间位置的
变异分类
03
按结构的动力反应分类
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
1.荷载的分类
01
按随时间变异分类
永久荷载(亦称恒载)。在设计基准期内,其量值不随时间变化,或即使有变化,其变化 值与平均值相比可以忽略不计的荷载。如结构的自重、土压力、预应力等。
可变荷载(亦称活载)。在设计基准期内,其量值随时间变化,且其变化值与平均值相 比不能忽略的荷载。如楼(屋)面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。
偶然荷载。在设计基准期内,可能出现,也可能不出现,但一旦出现,其量值很大且持 续时间很短的荷载。如地震、爆炸力、撞击力等。
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
1.荷载的分类
01
按随时间变异分类
永久荷载
可变荷载
偶然荷载
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
1. 荷载的分类
02
按随空间位置的变异分类
固定荷载。在结构空间位置上具有固定分布的荷载。如结构自重、楼面上的固定设备荷载等。
自由荷载。在结构上的一定范围内可以任意分布的荷载。如民用建筑楼面上的活荷载、工业建筑中的吊车荷载等。
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
1. 荷载的分类
03
按结构的动力反应分类
静态荷载。对结构或结构构件不产生加速度或产生的加速度很小可以忽略不计。如 结构的自重、楼面的活荷载等。
动态荷载。对结构或构件产生不可忽略的加速度。如吊车荷载、地震作用、作用在高 层建筑上的风荷载等。
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
2. 荷载的代表值
01
荷载标准值是指在结构的设计基准期内,在正常情况下可能出现的最大荷载值。
荷载标准值
02
03
当结构上作用两种或两种以上的可变荷载时,考虑到其同时达到最大值的可能性较少,因 此,在按承载能力极限状态设计或按正常使用极限状态的短期效应组合设计时,应采用荷载的 组合值作为可变荷载的代表值。
荷载组合值
对可变荷载,在设计基准期内,其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的 荷载值。
荷载频遇值
04
对可变荷载,在设计基准期内,其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
荷载准永久值
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
3. 荷载分项系数与荷载设计值
01
荷载分项系数是在设计计算中,反映了荷载的不确定性并与结构可靠度概念相关联的一 个数值。对永久荷载和可变荷载,规定了不同的分项系数。
荷载分项系数
永久荷载分项系数γG 当永久荷载对结构产生的效应对结构不利时 由可变荷载效应控制的组合 γG=1.2
由永久荷载效应控制的组合 γG=1.35
当产生的效应对结构有利时 —般情况下 γG=1.0
当验算倾覆、滑移或漂浮时 γG=1.3
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
3. 荷载分项系数与荷载设计值
01
荷载分项系数是在设计计算中,反映了荷载的不确定性并与结构可靠度概念相关联的一 个数值。对永久荷载和可变荷载,规定了不同的分项系数。
荷载分项系数
可变荷载分项系数γQ —般情况下 γQ=1.4
对工业房屋的楼面结构,当其活荷载标准值>4kN/㎡时,考虑到活荷载数值已较大 γQ=1.3
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.1 结构上的作用
3. 荷载分项系数与荷载设计值
02
荷载设计值
荷载设计值等于荷载代表值乘以荷载分项系数。按承载能力极限状态计算荷载效应时, 需考虑荷载分项系数;按正常使用极限状态计算荷载效应时(不管是考虑荷载的短期效应组合 还是长期效应组合),由于对正常使用极限状态的可靠度比对承载能力极限状态的可靠度要求 可以适当放松,因此可以不考虑分项系数,即分项系数1.0。
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.2 作用效应
作用在结构上的直接作用或间接作用,将引起结构或结构构件产生内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、侧移、裂缝等), 这些内力和变形总称为作用效应,其中由直接作用产生的作用效应称为荷载效应。
根据结构构件的连接方式(支承情形)、跨度、截面几何特性以及结构 上的作用,可以用材料力学或结构力学方法计算出作用效应。
因作用和作用效应是一种因果关系,故作用效应也具有随机性。
对于简支梁
跨中弯矩
M = 1/8ql02
支座边剪力
V = 1/2qln
①结构上的作用、作用效应和结构抗力
2 .1
结构上的作用、作用效应和结构抗力
2.1.3 结构抗力
结构抗力 R是指整个结构或结构构件承受作用效应(即内力和变形)的能力,如构件的承载能力、刚度等。
混凝土结构构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋的种类、配筋的数量 及方式等确定后,构件截面便具有一定的抗力。

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