结构设计方法.ppt

1、第三章 结构设计方法第三章第三章 结构设计方法结构设计方法 Design Approach第三章 结构设计方法Questions1 What working states should be considered for practical structures?2 How to ensure the safety and serviceability of your design?3 What factors must be considered to ensure the safety and serviceability?第三章 结构设计方法 工程结构的设计需要保证工程结构的设计需要保证

2、安全可靠安全可靠、经济合理经济合理 由于实际工程结构中存在多种不确定性由于实际工程结构中存在多种不确定性 结构设计方法结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定就是研究工程设计中的各种不确定性问题，取得性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡安全可靠与经济合理之间的均衡第三章 结构设计方法3.0 基本概念设计方法和内容：设计方法和内容：第三章 结构设计方法容许应力容许应力设计方法设计方法 allowable stress 安全系数安全系数 K 是一个大于是一个大于1.0的数值的数值 K 越大，结构安全度就越高，同时结构材料用量也越多越大，结构安全度就越高，同时结构材料用量也越多 为取得安全可靠

3、与经济合理的为取得安全可靠与经济合理的均衡均衡，在综合考虑各种不在综合考虑各种不确定性因素影响后，可选取一个合适的安全系数。确定性因素影响后，可选取一个合适的安全系数。第三章 结构设计方法 材料力学研究的是：单一材料、线弹性、简单结构材料力学研究的是：单一材料、线弹性、简单结构 实际工程结构远比它复杂；实际工程结构远比它复杂；如钢筋混凝土梁的受弯，从安全角度考虑，需要确定如钢筋混凝土梁的受弯，从安全角度考虑，需要确定其其极限受弯承载力极限受弯承载力；而为控制正常使用阶段的而为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形裂缝和挠度变形，需要确定，需要确定带裂缝工作阶段的受力情况。带裂缝工作阶段的受力情况。采

4、用采用容许应力设计方法，无法统一这两方面的要求。容许应力设计方法，无法统一这两方面的要求。第三章 结构设计方法 首首先先根根据据工工程程结结构构需需要要满满足足实实际际使使用用的的各各种种要要求求(结结构的功能构的功能)对安全可靠有更具体的科学定义；对安全可靠有更具体的科学定义；需需要要尽尽可可能能详详细细了了解解结结构构在在不不同同情情况况下下（施施工工、使使用用、破破坏坏）可可能能受受到到的的各各种种外外界界影影响响的的大大小小和和变变化化情况；情况；充充分分考考虑虑各各种种外外界界影影响响：各各种种荷荷载载、温温度度变变化化、沉沉降、收缩徐变、地震、侵蚀、冻融等；降、收缩徐变、地震、侵蚀

5、、冻融等；充充分分考考虑虑结结构构尺尺寸寸、材材料料强强度度等等的的变变异异情情况况，以以便便科学全面合理的确定结构可靠性。科学全面合理的确定结构可靠性。采采用用以以概概率率理理论论为为基基础础的的极极限限状状态态设设计计方方法法对对建建筑筑结构进行设计。结构进行设计。第三章 结构设计方法3.1 作用与作用效应 作作用用：使使结结构构产产生生内内力力和和变变形形的的原原因因，分分为为直直接接作作用用和和间间接接作作用和偶然作用。用和偶然作用。（P.53）3.1 3.1 作用与作用效应作用与作用效应直接作用：亦称为荷载，指施加在结构上的各种力直接作用：亦称为荷载，指施加在结构上的各种力 永永久久

6、荷荷载载G：在结构使用期间，其值不随时间变化，且其变化与平均值相比可以考虑不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载，如自重、土压力、预应力等。可可变变荷荷载载Q：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忽略不计的荷载，如使用活荷载、风荷载、雪荷载、汽车、水流等。第三章 结构设计方法 作用作用：使结构产生内力和变形的原因，分为直接作用和间接作：使结构产生内力和变形的原因，分为直接作用和间接作用和偶然作用。用和偶然作用。（P.53）直接作用：直接作用：亦称为荷载，指施加在结构上的各种力。永久荷载永久荷载G：自重、土压力、预应力等；可变荷载可变荷载Q：使用活荷载、风荷载、雪荷载、汽车

7、、水流等。间间接接作作用用：引起结构外加变形或约束变形的原因，如混凝土的收缩徐变、地基不均匀沉降（永久）、温度变化（可变）、环境引起材料性能退化等。偶偶然然作作用用：在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用，如地震、爆炸力、车船撞击力。3.1 3.1 作用与作用效应作用与作用效应3.1 作用与作用效应第三章 结构设计方法 作用效应作用效应(S)：结构上的作用使结构产生的内力（弯矩、剪力、：结构上的作用使结构产生的内力（弯矩、剪力、扭矩）和变形、裂缝的统称。扭矩）和变形、裂缝的统称。（P.53）作用（荷载）效应作用（荷载）效应=作用（荷载）效应系数（作用（荷载）效应系数

8、（C)*荷载值荷载值 P.43承担均布荷载承担均布荷载q的简支梁，其跨中弯矩的简支梁，其跨中弯矩 M=1/8*ql2，则荷载效应系，则荷载效应系数数C=1/8*l2。3.1 3.1 作用与作用效应作用与作用效应3.1 作用与作用效应第三章 结构设计方法3.2 结构的功能3.2 3.2 结构的功能结构的功能 Functions of Structure 安全性安全性 Safety (P.51)如（如（MMu）结结构构在在预预定定的的使使用用期期间间内内（design life 一一般般为为50年年），应应能能承承受受在在正正常常施施工工、正正常常使使用用情情况况下下可可能能出出现现的的各各种种荷

9、荷载载、外外加加变变形形（如如超超静静定定结结构构的的支支座座不不均均匀匀沉沉降降）、约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。在在偶偶然然事事件件（如如地地震震、爆爆炸炸）发发生生时时和和发发生生后后，结结构构应应能能保保持持整整体体稳稳定定性性，不不应应发发生生倒倒塌塌或或连连续续破破坏坏而而造造成成生生命财产的严重损失。命财产的严重损失。第三章 结构设计方法3.2 结构的功能 适用性适用性 Serviceability 结结构构在在正正常常使使用用期期间间，不不需需对对结结构构进进行行维维修修（或或少少量量维维修修）和加固的情况下，具

10、有良好的工作性能，能继续正常使用。和加固的情况下，具有良好的工作性能，能继续正常使用。如如不不发发生生影影响响正正常常使使用用的的过过大大的的变变形形（挠挠度度、侧侧移移）、振振动动（频频率率、振振幅幅），或或产产生生让让使使用用者者感感到到不不安安的的过过大大的的裂裂缝缝宽宽度。度。第三章 结构设计方法3.2 结构的功能 耐久性耐久性 Durability 结构在预定的使用期限内，不需对结构进行维修（或少量结构在预定的使用期限内，不需对结构进行维修（或少量维修）和加固的情况下，结构的适应性和安全性仍满足预维修）和加固的情况下，结构的适应性和安全性仍满足预定功能要求的能力。定功能要求的能力。如

11、（如（wmax wmax）在各种因素的影响下（在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀混凝土碳化、钢筋锈蚀），），结构的结构的承载力和刚度承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。第三章 结构设计方法3.2 结构的功能 鲁棒性鲁棒性 Robust鲁棒性指控制系统在一定的参数鲁棒性指控制系统在一定的参数摄动摄动下，维持某些性能的下，维持某些性能的特性。特性。结构的鲁棒性是指在意外事件和极端灾害下整体结构尚有结构的鲁棒性是指在意外事件和极端灾害下整体结构尚有

12、足够的生存空间而不发生足够的生存空间而不发生连续倒塌连续倒塌的性能。的性能。一般结构一般结构仅须满足防连续倒塌的概念要求。通过仅须满足防连续倒塌的概念要求。通过概念设计概念设计，保证结构具有足够的鲁棒性。保证结构具有足够的鲁棒性。P.80 安安全全等等级级为为一一级级的的重重要要结结构构及由政府或业主确定的必须增强抗灾能力的结构，其防连续倒塌设计需定量设计定量设计。第三章 结构设计方法3.2 结构的功能 鲁棒性鲁棒性 Robust 通过概念设计，保证结构具有足够的鲁棒性。通过概念设计，保证结构具有足够的鲁棒性。P.80（1）采取减小偶然作用效应的措施；（2）采取使重要构件及关键传力部位避免直接

13、遭受偶然作用的措施；（3）在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加冗余约束，布置备用传力途径；（4）增强重要构件及关键传力部位、疏散通道及避难空间结构的承载力和变形性能；（5）配置贯通水平、竖向构件的钢筋，采取有效的连接措施并与周边构件可靠地锚固；（6）通过设置结构缝，控制可能发生连续倒塌的范围。第三章 结构设计方法3.2 结构的功能 鲁棒性鲁棒性 Robust漩口中学漩口中学第三章 结构设计方法3.2 结构的功能 结构的可靠性结构的可靠性 reliability 可靠性可靠性安全性、适用性、耐久性和鲁棒性的总称。安全性、适用性、耐久性和鲁棒性的总称。就就是是指指结结构构在在规规定定的的使使用用期

14、期限限内内（design life=50年年），在在规规定定的的条条件件下下（正正常常设设计计、正正常常施施工工、正正常常使使用用和和维维护护），完成预定结构功能的能力。），完成预定结构功能的能力。(P.37)结构可靠性越高，建设造价投资越大。结构可靠性越高，建设造价投资越大。如如何何在在结结构构可可靠靠与与经经济济之之间间取取得得均均衡衡，就就是是设设计计方方法要解决的问题。法要解决的问题。第三章 结构设计方法3.2 结构的功能 显显然然这这种种可可靠靠与与经经济济的的均均衡衡受受到到多多方方面面的的影影响响，如如国国家家经经济实力、设计工作寿命济实力、设计工作寿命(design life)

15、、维护和修复等。、维护和修复等。规规范范规规定定的的设设计计方方法法，是是这这种种均均衡衡的的最最低低限限度度，也也是是国国家家法律。法律。设设计计人人员员可可以以根根据据具具体体工工程程的的重重要要程程度度、使使用用环环境境和和情情况况，以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。经经济济的的概概念念不不仅仅包包括括第第一一次次建建设设费费用用，还还应应考考虑虑维维修修，损损失失及及修修复复的的费费用用，乃乃至至可可能能对对社社会会和和经经济所造成的影响济所造成的影响第三章 结构设计方法3.3 极限状态3.33.3 极限状态极限状态 Lim

16、it State(P.35)结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠可靠”的的或或“有效有效”的。反之，则结构为的。反之，则结构为“不可靠不可靠”或或“失效失效”。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，此特定状态为该功能的定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态极限状态。区分结构区分结构“可靠可靠”与与“失效失效”的临界工作状态称为的临界工作状态称为“极限状态极限状态”第三章 结构设计方法3.3 极限状态3.33.3 极限状态极限状态 Limit

17、State(P.35)结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠可靠”的或的或“有效有效”的。反之，则结构为的。反之，则结构为“不可靠不可靠”或或“失效失效”。区分结构区分结构“可靠可靠”与与“失效失效”的临界工作状态称为的临界工作状态称为“极限极限状态状态”适用性适用性 耐久性耐久性正常使用极限状态正常使用极限状态不适用性不适用性 不耐久性不耐久性安全性安全性鲁棒性鲁棒性承载能力极限状态承载能力极限状态 不安全不安全第三章 结构设计方法承载力能力极限状态承载力能力极限状态 Ultimate Limit State超过该极限状态，结构就不能满

18、足预定的安全性功能要求。超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求。An ultimate limit state occurs at the collapse,or partial collapse,of a structure.结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）；结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）；结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）；结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）；结构塑性变形过大而不适于继续使用；结构塑性变形过大而不适于继续使用；结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）；结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）；

19、结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）；结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）；结构因局部破坏而发生连续倒塌。（结构因局部破坏而发生连续倒塌。（新规范增加内容）3.3 极限状态第三章 结构设计方法承载力能力极限状态承载力能力极限状态 Ultimate Limit State承载能力极限承载能力极限状态的验算应包括下列内容：状态的验算应包括下列内容：1.结构构件应进行承载力（包括稳定性）计算；结构构件应进行承载力（包括稳定性）计算；2.直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算；直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算；3.有抗震设防要求时，应进行抗震承载力验算；有抗震设防要求时，应进行抗

20、震承载力验算；4.必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算；必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算；5.对对于于可可能能遭遭受受偶偶然然作作用用，且且倒倒塌塌可可能能引引起起严严重重后后果果的的重重要要结结构，直接进行防连续倒塌设计。构，直接进行防连续倒塌设计。3.3 极限状态第三章 结构设计方法3.3 极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态 Serviceability Limit State 超超过过该该极极限限状状态态，结结构构就就不不能能满满足足预预定定的的适适用用性性和和耐耐久久的的功能要求。功能要求。An serviceability limit state is produc

21、ed by excessive the deflection,cracking,or vibration.过过大大的的变变形形、侧侧移移（影影响响非非结结构构构构件件、不不安安全全感感、不不能能正正常使用（吊车）等）；常使用（吊车）等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；过大的振动（不舒适）；过大的振动（不舒适）；其他正常使用要求的其他特定状态。其他正常使用要求的其他特定状态。第三章 结构设计方法3.3 极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态 Serviceability Limit State正常使用极限状态的验算应包括下列内容：正常使用极

22、限状态的验算应包括下列内容：1.1.对需要控制变形的构件，应进行变形验算；对需要控制变形的构件，应进行变形验算；2.2.对对使使用用上上限限制制出出现现裂裂缝缝的的构构件件，应应进进行行混混凝凝土土拉拉应应力力验验算；算；3.3.对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算；4.4.对对有有舒舒适适度度要要求求的的楼楼盖盖结结构构，应应进进行行竖竖向向自自振振频频率率验验算算（新增内容新增内容）。）。第三章 结构设计方法3.3 极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态 Serviceability Limit State对对大大跨跨度度混混凝凝土土楼楼

23、盖盖结结构构应应进进行行竖竖向向自自振振频频率率验验算算，其其自自振振频率宜符合下列要求：频率宜符合下列要求：a.住宅和公寓不宜低于住宅和公寓不宜低于5Hz；b.办公楼和旅馆不宜低于办公楼和旅馆不宜低于4Hz；c.大跨度公共建筑不宜大跨度公共建筑不宜3Hz；d.工业建筑及有特殊要求的建筑应根据使用功能提出要求。工业建筑及有特殊要求的建筑应根据使用功能提出要求。第三章 结构设计方法3.3 极限状态 An ultimate limit state is necessary to determine the maximum load carrying capacity of a structure.

24、An serviceability limit state is necessary to ensure satisfactory behavior under working load condition.第三章 结构设计方法3.3 极限状态结构功能的表达结构功能的表达 P.35安全性安全性 承载能力极限状态承载能力极限状态 不安全不安全适用性适用性 耐久性耐久性正常使用极限状态正常使用极限状态不适用性不适用性 不耐久性不耐久性Z=R-S=0 极限状态极限状态Z=R-S 0 可靠可靠 Z：结构的：结构的功能函数功能函数第三章 结构设计方法3.3 极限状态S作用效应作用效应 Action Ef

25、fect 结结构构上上的的作作用用（使使结结构构产产生生内内力力和和变变形形的的原原因因，如如荷荷载载、不不均均匀匀沉沉降降、温温度度变变形形、收收缩缩变变形形、地地震震等等）引引起起的的效效应应如如弯弯矩矩M、轴力、轴力N、剪力、剪力V、扭矩、扭矩T、挠度、挠度 f、裂缝宽度、裂缝宽度 w 等等 S=S(Q)=C*QR结构抗力结构抗力 Resistance 结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载、受剪承载力力Vu、容许挠度、容许挠度f、容许裂缝宽度、容许裂缝宽度wR=R(fc,fy,A,h0,As,)结构力学的主要内容结构力学的主要内容本课程的

26、主要内容本课程的主要内容第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法3.4 3.4 结构设计方法结构设计方法 恒载恒载 g与构件尺寸、材料容重等有关与构件尺寸、材料容重等有关 活载活载 q（楼面活载、雪荷载）的数值是随时（楼面活载、雪荷载）的数值是随时在变化的在变化的 计算跨度计算跨度 l 的不准确的不准确材料强度材料强度 fy 和和 fc 的离散的离散截面尺寸截面尺寸h0和和 b 的施工误差的施工误差应力应力-应变关系参数应变关系参数 k1 和和 k2不一定安全（可靠）不一定安全（可靠）结构设计中的不确定性结构设计中的不确定性Uncertaintiesandunexpecteddeviation

27、sfactorinDesign第三章 结构设计方法以概率理论为基础的极限状态设计法以概率理论为基础的极限状态设计法由由于于实实际际结结构构中中的的不不确确定定性性，因因此此无无论论如如何何设设计计结结构构，都都会会有有失失效效的的可可能能性性存存在在，只只是是可可能能性性大大小小不不同同而而已已。为为了了科科学学定定量量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。结结构构不不能能完完成成预预定定功功能能的的概概率率称称为为失失效效概概率率。结结构构在在规规定定的的时时间间内内，在在规规定定的的条条件件下下，完完成成预预定定功功能能的的概概

28、率率称称为为结结构构可可靠靠度度。失失效效概概率率越越小小，表表示示结结构构可可靠靠性性越越大大。因因此此，可可以以用用失失效效概概率率来定量表示结构可靠性的大小。来定量表示结构可靠性的大小。当当失失效效概概率率Pf小小于于某某个个值值时时，人人们们因因结结构构失失效效的的可可能能性性很很小小而而不不再再担担心心，即即可可认认为为结结构构设设计计是是可可靠靠的的。该该失失效效概概率率限限值值称称为为容许失效概率容许失效概率Pf。失效概率失效概率failure probabilityPf=P(S R)3.4 结构设计方法第三章 结构设计方法S*R*以概率理论为基础的极限状态设计法以概率理论为基础

29、的极限状态设计法R-SSR f(S)，f(R)S，RSRP.59 图图4-5设计验算点设计验算点S*=R*Pf=Pf3.4 结构设计方法第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法结构功能函数结构功能函数 Z=R-SPf=P(S R)=P(Z荷载频遇值荷载频遇值荷载准永久值荷载准永久值第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法术语定义术语定义荷载代表值荷载代表值：对不同的作用，采用不同的代表值。永久作用永久作用-标准值可变作用可变作用-标准值、频遇值、准永久值、组合值偶然作用偶然作用-标准值荷载标准值荷载标准值是荷载的是荷载的基本代表值基本代表值。允允许许某某些些极极限限状状态态在在一一个个较较短短

30、的的持持续续时时间间内内被被超超过过，或或在在总总体体上上不不长长的的时时间间内内被被超超过过，可可以以采采用用较较小小的的计计算算荷荷载载频频遇遇值值Qf作为荷载的代表值。（与标准值相比要小些）作为荷载的代表值。（与标准值相比要小些）第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法荷载荷载效应效应效应效应组合组合：按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。基本组合基本组合基本组合基本组合：永久作用与可变作用的效应效应组合，用于承载能力极承载能力极限状态限状态计算。偶然组合：偶然组合：永久作用、可变作用和一个偶然作用的效应效应组合，用于承载能力极限状态承载能力极限状态计算

31、。标准组合标准组合标准组合标准组合：采用标准值或组合值为荷载代表值的效应效应组合，用于正常使用极限状态正常使用极限状态计算。频遇组合：频遇组合：对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的效应效应组合，用于正常使用极限状态正常使用极限状态计算。准永久组合：准永久组合：对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的效应效应组合，用于正常使用极限状态正常使用极限状态计算。术语定义术语定义第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法进行承承载载能能力力极极限限状状态态设设计计时，应考虑作用效应的基基本本组组合合，必要时尚应考虑偶然组合偶然组合。进行正正常常使使用用极极限限状状态态设设计计时，应根据不同设计目的分别

32、选用标标准组合准组合、频遇组合频遇组合、准永久组合准永久组合的作用效应：标标准准组组合合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损坏的情况-不可逆正常使用极限状态不可逆正常使用极限状态；频频遇遇组组合合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损害、较大变形或短暂振动等情况-可逆正常使用极限状态可逆正常使用极限状态；准准永永久久组组合合：主要用在当长期效应是决定性因素时的一些情况-长期效应是决定性因素的正常使用极限状态长期效应是决定性因素的正常使用极限状态。术语定义术语定义第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法建建筑筑设设计计中中对对正正常常使使用用极极限限状状态态，钢钢筋筋混混凝

33、凝土土、预预应应力力混混凝凝土土构构件件应应分分别别按按荷荷载载的的准准永永久久组组合合并并考考虑虑长长期期作作用用的的影影响响或或标标准准组组合合并并考考虑虑长长期期作作用用的的影影响响。当当结结构构振振动动时时涉涉及及人人的的舒舒适适性性、影影响响非非结结构构构构件件的的性性能能和和设设备备（如如吊吊车车梁梁的的设设计计）的的使使用用功功能能的的极极限限状状态态采采用用频频遇遇组组合合。桥梁设计中桥梁设计中应用较多。应用较多。验验算内容算内容荷荷载载效效应组应组合合类类型型最大最大挠挠度度钢钢筋混凝土受弯构件筋混凝土受弯构件准永久准永久组组合并考合并考虑虑荷荷载长载长期作用期作用预应预应力

34、凝土受弯构件力凝土受弯构件标标准准组组合并考合并考虑虑荷荷载长载长期作用期作用正正截截面面受受力力的的裂裂缝缝控制控制一一级级钢钢筋混凝土、筋混凝土、预应预应力凝土受弯构件力凝土受弯构件标标准准组组合合二二级级钢钢筋混凝土、筋混凝土、预应预应力凝土受弯构件力凝土受弯构件标标准准组组合合三三级级钢钢筋混凝土构件筋混凝土构件准永久准永久组组合并考合并考虑虑荷荷载长载长期作用期作用预应预应力混凝土构件力混凝土构件其他其他环环境境标标准准组组合并考合并考虑虑荷荷载长载长期作用期作用2a类环类环境境标标准准组组合并考合并考虑虑荷荷载长载长期作用期作用准永久准永久组组合并考合并考虑虑荷荷载长载长期作用期作

35、用第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法作用效应标准值作用效应标准值Sk 按按正常使用极限状态设计正常使用极限状态设计时，作用效应时，作用效应Sk 应根据不同的设计要求，应根据不同的设计要求，采用作用效应的采用作用效应的标准组合标准组合、准永久组合准永久组合或或频遇组合频遇组合。1、标准组合标准组合正常使用极限状态，可靠度要求可适当降低，正常使用极限状态，可靠度要求可适当降低，不考虑分项系数不考虑分项系数。当当考考虑虑短短期期效效应应时时，可可根根据据不不同同的的设设计计要要求求，分分别别采采用用荷荷载载作作用用效效应应的的标标准准组组合合或或频频遇遇组组合合，当当考考虑虑长长期期效效应应时

36、时，可采用可采用标准标准组合或组合或准永久准永久组合。组合。第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法作用效应标准值作用效应标准值Sk 按按正常使用极限状态设计正常使用极限状态设计时，作用效应时，作用效应Sk 应根据不同的设计要求，应根据不同的设计要求，采用作用效应的采用作用效应的标准组合、标准组合、准永久组合准永久组合或或频遇组合频遇组合。当当考考虑虑短短期期效效应应时时，可可根根据据不不同同的的设设计计要要求求，分分别别采采用用荷荷载载作作用用效效应应的的标标准准组组合合或或频频遇遇组组合合，当当考考虑虑长长期期效效应应时时，采用采用准永久准永久组合。组合。2、准永久组合准永久组合第三章 结

37、构设计方法3.4 结构设计方法作用效应标准值作用效应标准值Sk 按按正常使用极限状态设计正常使用极限状态设计时，作用效应时，作用效应Sk 应根据不同的设计要求，应根据不同的设计要求，采用作用效应的采用作用效应的标准组合标准组合、准永久组合准永久组合或或频遇组合频遇组合。3、频遇组合频遇组合频频遇遇组组合合系系指指永永久久荷荷载载标标准准值值、主主导导可可变变荷荷载载的的频频遇遇值值与与伴伴随随可变荷载的可变荷载的准永久值准永久值的效应组合。的效应组合。当当考考虑虑短短期期效效应应时时，可可根根据据不不同同的的设设计计要要求求，分分别别采采用用荷荷载载作作用用效效应应的的标标准准组组合合或或频频

38、遇遇组组合合，当当考考虑虑长长期期效效应应时时，采用采用准永久准永久组合。组合。第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法作用效应标准值作用效应标准值Sk 按按正常使用极限状态设计正常使用极限状态设计时，作用效应时，作用效应Sk 应根据不同的设计要求，应根据不同的设计要求，采用作用效应的采用作用效应的标准组合标准组合、准永久组合准永久组合或或频遇组合频遇组合。3、频遇组合、频遇组合2、准永久组合、准永久组合1、标准组合、标准组合第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法桥梁桥梁桥梁桥梁作用效应标准值作用效应标准值Sk 按按正常使用极限状态设计正常使用极限状态设计时，作用效应时，作用效应Sk 应根据

39、不同的设计要求，应根据不同的设计要求，采用作用效应的采用作用效应的短期效应组合短期效应组合、长期效应组合长期效应组合。1、短期效应组合短期效应组合永久作用永久作用标准值标准值效应与可变作用效应与可变作用频遇值频遇值效应相组合。效应相组合。2、长期效应组合长期效应组合永久作用永久作用标准值标准值效应与可变作用效应与可变作用准永久值准永久值效应相组合。效应相组合。第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法作用效应设计值作用效应设计值Sd 按按承载能力极限状态设计承载能力极限状态设计时，作用效应时，作用效应S应考虑作用效应的应考虑作用效应的基本基本组合组合，必要

40、时尚应考虑作用效应的，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合偶然组合。1、基本组合、基本组合对由对由可变荷载可变荷载效应控制的组合效应控制的组合建筑结构建筑结构SQ1:主导可变荷载主导可变荷载;SQi:伴随可变荷载伴随可变荷载G=1.2第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法类别类别设计使用年限设计使用年限示示例例15 临时性建筑结构临时性建筑结构225 易替换的结构构件易替换的结构构件350 普通房屋和构造物普通房屋和构造物4100 标志性建筑和特别重要的建筑结构标志性建筑和特别重要的建筑结构第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法设设计计使使用用年年限限是是指指设设计计规规定定的的结结构构或或结

41、结构构构构件件不不需需要要进进行行大大修修即即可可按按其其预预定定目目的的使使用用的的时时期期。主主要要体体现现在在调调整整荷荷载载设设计计值值和和耐耐久久性性两两个个方方面面。我我国国工工程程结结构构可可靠靠性性设设计计统统一一标标准准（GB 50153-2008）规定的建筑结构的设计使用年限如下表：）规定的建筑结构的设计使用年限如下表：类别类别设计使用年限设计使用年限示示例例15 临时性建筑结构临时性建筑结构225 易替换的结构构件易替换的结构构件350 普通房屋和构造物普通房屋和构造物4100 标志性建筑和特别重要的建筑结构标志性建筑和特别重要的建筑结构第三章 结构设计方法3.4 结构设

42、计方法作用效应设计值作用效应设计值Sd 按承载能力极限状态设计时，作用效应按承载能力极限状态设计时，作用效应S应考虑作用效应的基本应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。1、基本组合、基本组合对由对由永久荷载永久荷载效应控制的组合效应控制的组合G=1.35桥梁设计无此种组合要求。桥梁设计无此种组合要求。第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法作用效应设计值作用效应设计值Sd 按承载能力极限状态设计时，作用效应按承载能力极限状态设计时，作用效应S应考虑作用效应的基本应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。组合，必要时

43、尚应考虑作用效应的偶然组合。1、基本组合、基本组合G=1.35对由对由永久荷载永久荷载效应控制的组合效应控制的组合对由对由可变荷载可变荷载效应控制的组合效应控制的组合G=1.2桥梁设计无此种桥梁设计无此种组合要求。组合要求。第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法桥梁桥梁作用效应设计值作用效应设计值Sd 按按承载能力极限状态设计承载能力极限状态设计时，作用效应时，作用效应S应考虑作用效应的应考虑作用效应的基本基本组合组合，必要时尚应考虑作用效应的，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合偶然组合。1、基本组合、基本组合第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法桥梁作用效应设计值桥梁作用效应设计值Sd 第

44、三章 结构设计方法3.4 结构设计方法作用效应设计值作用效应设计值S 按承载能力极限状态设计时，作用效应按承载能力极限状态设计时，作用效应S应考虑作用效应的基本应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。*2、偶然组合、偶然组合公公路路桥桥涵涵通通用用设设计计规规范范：永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应（标准值、准永久值、频遇值）、一种偶然作用标准值效应的组合。偶然作用的效应分项系数取1.0，地震作用标准值按桥梁抗震设计细则规定采用。建建筑筑结结构构荷荷载载规规范范：偶然组合的设计值宜宜按下列规定确定偶然荷载的代表值（标准值）不乘

45、分项系数；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。各种情况下荷载效应的设计值公式，可由有关规范另行规定。第三章 结构设计方法3.4 结构设计方法*2、偶然组合、偶然组合公公路路桥桥涵涵通通用用设设计计规规范范：永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应（标准值、准永久值、频遇值）、一种偶然作用标准值效应的组合。偶然作用的效应分项系数取1.0，地震作用标准值按桥梁抗震设计细则规定采用。公公路路桥桥梁梁抗抗震震设设计计细细则则：偶然效应组合应包括永久作用（恒载、预应力、土压力、水压力）+地震作用效应（包括地震土压力、地震水压力），未考虑其他可变作用。第三章 结构设计方

46、法3.4 结构设计方法2、偶然组合、偶然组合 建建筑筑结结构构荷荷载载规规范范 偶然组合的设计值宜宜按下列规定确定：偶然荷载的代表值（标准值）不不乘乘分分项项系系数数；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。各种情况下荷载效应的设计值公式，可由有关规范另行规定。建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范与与与与上上上上述述述述规规规规定定定定“偶偶偶偶然然然然荷荷荷荷载载载载的的的的代代代代表表表表值值值值（标标标标准准准准值值值值）不不不不乘乘乘乘分分分分项项项项系数系数系数系数”不一致！不一致！不一致！不一致！建建筑筑抗抗震震设设计计规规范范条条文文说说明明：在在众众值

47、值烈烈度度下下的的地地震震作作用用，应应视视为为可可变变作作用用而而不不是是偶偶然然作作用用，故故按按确确定定直直接接作作用用分分项项系系数数的的方方法法确确定定地地震震作用分项系数，即只考虑水平地震时取作用分项系数，即只考虑水平地震时取1.3.第三章 结构设计方法3.5 结构设计方法实用设计表达式实用设计表达式安全性安全性 承载力能力极限状态承载力能力极限状态 不安全不安全适用性适用性 耐久性耐久性正常使用极限状态正常使用极限状态不适用性不适用性 不耐久性不耐久性S:作用效应设计值；作用效应设计值；0：结构重要性系数：结构重要性系数 (P.89)R:结构抗力设计值；结构抗力设计值；Rd：结构

48、构件的抗力模型不定性系数：结构构件的抗力模型不定性系数SSk,RRk?Rk:结结构构构构件件达达到到正正常常使使用用要要求求所所规规定定的变形、裂缝宽度和应力等的限值。的变形、裂缝宽度和应力等的限值。第三章 结构设计方法结构重要性系数对可靠度指标的影响结构重要性系数对可靠度指标的影响(P.90)3.4 结构设计方法安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑类型建筑类型 0承承载载能力极限状能力极限状态态设计设计可靠指可靠指标标一一 级级很很严严重重主要主要1.13.74.2二二 级级严严 重重一般一般1.03.23.7三三 级级不不严严重重次要次要0.92.73.2第三章 结构设计方法3.5 结构设

49、计方法实用设计表达式实用设计表达式安全性安全性 承载力能力极限状态承载力能力极限状态 不安全不安全S:作用效应设计值；作用效应设计值；0：结构重要性系数：结构重要性系数 (P.90)R:结构抗力设计值；结构抗力设计值；Rd：结结构构件的抗力模型不定性系数，静力构构件的抗力模型不定性系数，静力设计设计取取1.0，不，不确定性确定性较较大大时时取大于取大于1.0，抗震，抗震设计时为设计时为RE。3.5 结构设计方法第三章 结构设计方法安全等级破坏后果建筑类型0一级很严重主要1.1二级严重一般1.0三级不严重次要0.9表表 4-4 建筑结构重要性系数建筑结构重要性系数 P.90安全等级一级、二级、三

50、级分别取安全等级一级、二级、三级分别取1.1、1.0、0.9。3.5 结构设计方法第三章 结构设计方法3.5 结构设计方法第三章 结构设计方法fck、fsk分分别别为为混混凝凝土土和和钢钢筋筋的的强强度度标标准准值值，fck/c、fsk/s分分别别为为混混凝凝土土和和钢钢筋筋的的强强度度设设计计值值fc、fs，b、h0、As截截面面尺尺寸寸和和配筋。配筋。对对偶偶然然作作用用下下的的结结构构进进行行承承载载力力极极限限状状态态设设计计时时，作作用用效效应应按按偶偶然然组组合合计计算算，结结构构重重要要性性系系数数取取不不小小于于1.0，混混凝凝土土、钢钢筋的强度用筋的强度用标准值标准值。fck