模块1 建筑结构的基本设计原则（课件）-《建筑结构》同步教学（上海交通大学出版社）

模块1 建筑结构的基本设计原则 建筑结构的功能要求和极限状态 极限状态设计法 1.1 1.2 模块1 建筑结构的基本设计原则 知识目标 （1）了解建筑结构的功能要求。 （2）熟悉建筑结构的极限状态。 （3）掌握极限状态设计的计算方法。 建筑结构在预定的使用期限内，应能承受正常施工、正常使用时可能出现的各种荷载、强迫变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如由于温度及收缩引起的构件变形受到约束时产生的变形）等的作用。在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如火灾、爆炸）发生时和发生后，构件仅产生局部损坏，不会发生连续倒塌现象。 1.1 建筑结构的功能要求和极限状态 1.1.1 建筑结构的功能要求 安全性 1. 1.1 建筑结构的功能要求和极限状态 适用性 2. 建筑结构在正常使用的荷载作用下应具有良好的工作性能，如不发生影响正常使用的过大挠度、永久变形和动力效应（过大的振幅和振动），就不会产生令使用者感到不安的裂缝。 1.1 建筑结构的功能要求和极限状态 耐久性 3. 建筑结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的环境中，在预定的使用期限内应有足够的耐久性，如不发生由于混凝土保护层碳化或氯离子的侵入而导致钢筋锈蚀，以致影响结构的使用寿命。 上述这些功能要求概括起来可以称为建筑结构的可靠性，即建筑结构在规定的时间（如设计使用年限为50年）内、规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用和维修，不考虑人为过失）下完成其预定功能的能力。 1.1 建筑结构的功能要求和极限状态 1.1.2 建筑结构的极限状态 承载能力极限状态 1. （1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、过大的滑移等）。 （2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏）。 （3）结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载（如受弯构件中的少筋梁）。 （4）结构转变为机动体系（如超静定结构由于某些截面的屈服而形成塑性铰，使结构成为几何可变体系）。 （5）结构或结构构件丧失稳定（如细长柱达到临界荷载，发生压屈）。 （6）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。 1.1 建筑结构的功能要求和极限状态 正常使用极限状态 2. （2） 影响正常使用或外观的变形（如梁产生超过了挠度限值的过大的挠度）。 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（如不允许出现裂缝的构件开裂，或允许出现裂缝的构件的裂缝宽度超过了允许限值）。 影响正常使用的振动。 影响正常使用的其他特定状态（如由于钢筋锈蚀而产生的沿钢筋的纵向裂缝）。 （1） （3） （4） 1.2 极限状态设计法 1.2.1 承载能力极限状态计算 （1）在极限状态设计法中，应采用式（1-1）和式（1-2）计算结构构件的承载力。 γ0S≤R （1-1） R=R（fc，fs，ak，…）/γRd （1-2） （2）由可变荷载控制的效应设计值，应按式（1-3）进行计算。 （1-3） （3）由永久荷载控制的效应设计值，应按式（1-4）进行计算。 （1-4） 1.2 极限状态设计法 表1-1基本组合的荷载分项系数 1.2 极限状态设计法 1.2.2 正常使用极限状态计算 荷载标准组合的效应设计值计算 1. 荷载标准组合的效应设计值S应按式（1-6）进行计算（组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况）。 （1-6） 标准组合是在设计基准期内根据正常使用条件可能出现最大可变荷载时的荷载标准值进行组合而确定的，在一般情况下均采用这种组合值进行正常使用极限状态的验算。 1.2 极限状态设计法 荷载频遇组合的效应设计值计算 2. 荷载频遇组合的效应设计值应按式（1-7）进行计算（组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况）。 （1-7） 式中，ψf1为第1个可变荷载的频遇值系数；ψqi为第i个可变荷载的准永久值系数。 1.2 极限状态设计法 荷载准永久组合的效应设计值计算 3. 荷载准永久组合的效应设计值应按式（1-8）进行计算（组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况）。 （1-8） 准永久组合是采用设计基准期内持久作用的准永久值进行组合而确定的。它是考虑可变荷载的长期作用并具有独立性的一种组合形式。 1.2 极限状态设计法 1.2.3 耐久性验算 荷载标准组合的效应设计值计算 1. 表1-2结构混凝土材料的耐久性基本要求 1.2 极