高等教育2建筑结构概率极限状态设计法.pptx

1工工 程程 结结 构构土木工程学院：土木工程学院：李雪红李雪红 郭樟根郭樟根李雪红：李雪红：13814057406 QQ:159531041622 2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概率极限状态设计法2.1 2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计2.2 2.2 结构的功能要求结构的功能要求2.3 2.3 结构的极限状态结构的极限状态2.4 2.4 概率极限状态设计法概率极限状态设计法2.5 2.5 实用设计表达式实用设计表达式2.6 2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计过程2 建筑结构概率极限状态设计法2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计概念设计和数值设计 2020世纪世纪7070年代以来，工程界提出了概念设计的思想。年代以来，工程界提出了概念设计的思想。概念设计是相对于数值设计而言的，其提出背景是大量的概念设计是相对于数值设计而言的，其提出背景是大量的地震灾害调查。地震灾害调查。先看一个例子：先看一个例子：2.1 概念设计和数值设计1972.12.231972.12.23，南美洲马那瓜地震，南美洲马那瓜地震概念设计和数值设计概念设计和数值设计 2 建筑结构概率极限状态设计法2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计概念设计和数值设计 2 建筑结构概率极限状态设计法2.1 概念设计和数值设计从建筑结构抗震设计的角度而言，所谓从建筑结构抗震设计的角度而言，所谓概念设计概念设计是指是指根据地震震害和工程经验等形成的基本设计原则和设计根据地震震害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想，思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。建筑结构静力设计中，同样应强调建筑结构静力设计中，同样应强调概念设计概念设计。概念设计和数值设计概念设计和数值设计 2 建筑结构概率极限状态设计法72 2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概率极限状态设计法2.1 2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计2.2 2.2 结构的功能要求结构的功能要求2.3 2.3 结构的极限状态结构的极限状态2.4 2.4 概率极限状态设计法概率极限状态设计法2.5 2.5 实用设计表达式实用设计表达式2.6 2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.2 结构的功能要求结构的功能要求结构的功能要求 安全性安全性 Safety 结结构构在在预预定定的的使使用用期期间间内内，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）、约约束束变变形形（如如温温度度和和收收缩变形受到约束时）等的作用。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命财产的严重损失。生命财产的严重损失。建筑结构的安全等级：三个级别建筑结构的安全等级：三个级别2 建筑结构概率极限状态设计法 适用性适用性 Serviceability 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。耐久性耐久性 Durability 结构在规定的工作环境中、在预定时期内、在正常维护的结构在规定的工作环境中、在预定时期内、在正常维护的条件下结构能够被使用到规定的设计使用年限的性能。条件下结构能够被使用到规定的设计使用年限的性能。即在各种因素的影响下（即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），），结构结构的承载力和刚度的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在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。其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。结构的功能要求结构的功能要求2 建筑结构概率极限状态设计法2.2 结构的功能要求2 建筑结构概率极限状态设计法2 建筑结构概率极限状态设计法2.2 结构的功能要求 可靠性可靠性安全性、适用性和耐久性的总称安全性、适用性和耐久性的总称 就就是是指指结结构构在在规规定定的的使使用用期期限限内内，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），完完成成预预定定结结构构功能的能力。功能的能力。可靠度可靠度就是指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（就是指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（正正常设计、正常施工、正常使用和维护常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构），完成预定结构功能的概率。功能的概率。结构的功能要求结构的功能要求2 建筑结构概率极限状态设计法2.2 结构的功能要求132 2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概率极限状态设计法2.1 2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计2.2 2.2 结构的功能要求结构的功能要求2.3 2.3 结构的极限状态结构的极限状态2.4 2.4 概率极限状态设计法概率极限状态设计法2.5 2.5 实用设计表达式实用设计表达式2.6 2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计过程结构的极限状态结构的极限状态 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“极限状态极限状态”，他是结构或构件能够满足设计规定的某，他是结构或构件能够满足设计规定的某一功能要求的临界状态。一功能要求的临界状态。2.3 结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法结构的极限状态结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态承载力能力极限状态承载力能力极限状态 Ultimate Limit State:是指结构或构件达到最大承载力、或达到不适于继续承载是指结构或构件达到最大承载力、或达到不适于继续承载的变形的状态，也可以理解为结构或结构构件发挥允许的的变形的状态，也可以理解为结构或结构构件发挥允许的最大承载功能的状态。最大承载功能的状态。超过该极限状态，结构就不能满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。结构的极限状态结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态主要包括以下几种情况：主要包括以下几种情况：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）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结构的极限状态结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态承载力能力极限状态计算内容：承载力能力极限状态计算内容：结构构件应进行承载力（包括失稳）计算结构构件应进行承载力（包括失稳）计算 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 有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算 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 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要结构，宜进行防连续倒塌设计重要结构，宜进行防连续倒塌设计结构的极限状态结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态 Serviceability Limit State 是指结构或构件达到是指结构或构件达到适用性能适用性能或或耐久性能耐久性能的某项规定限值的某项规定限值的极限状态，可以理解为结构或结构构件达到使用功能上的极限状态，可以理解为结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的状态。允许的某一限值的状态。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。结构的极限状态结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态主要包括以下几种情况：主要包括以下几种情况：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、不不能能正常使用（吊车）等）；正常使用（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）；影响正常使用的其他特定状态。影响正常使用的其他特定状态。结构的极限状态结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态正常使用极限状态验算内容：正常使用极限状态验算内容：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 对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算 对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算 对舒适度有要求的构件，应进行竖向自振频率验算对舒适度有要求的构件，应进行竖向自振频率验算结构的极限状态结构的极限状态2 建筑结构概率极限状态设计法2.3 结构的极限状态232 2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概率极限状态设计法2.1 2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计2.2 2.2 结构的功能要求结构的功能要求2.3 2.3 结构的极限状态结构的极限状态2.4 2.4 概率极限状态设计法概率极限状态设计法2.5 2.5 实用设计表达式实用设计表达式2.6 2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.4 概率极限状态设计法概率极限状态设计法概率极限状态设计法 由于实际结构中施工条件、质量控制、计算简图、计算理由于实际结构中施工条件、质量控制、计算简图、计算理论等的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可论等的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。能性存在，只是可能性大小不同而已。为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。比较合理的。几个概念：几个概念：2 建筑结构概率极限状态设计法荷载效应荷载效应S S和结构抗力和结构抗力R RS荷载效应荷载效应 荷荷载载引引起起的的结结构构构构件件的的内内力力和和变变形形。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=CQ影响影响S的不确定性因素：的不确定性因素：荷荷载载本本身身的的变变异异性性；内内力力计计算算假假定定与与设设计计受受力力情情况况之之间间的的差差异。异。2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法R结构抗力结构抗力 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、受剪承载力载力Vu、容许挠度、容许挠度f、容许裂缝宽度、容许裂缝宽度w影响影响R的不确定性因素：的不确定性因素：结结构构构构件件材材料料性性能能的的变变异异性性；结结构构构构件件几几何何参参数数的的变变异异性性；结构构件抗力计算模式的不确定性。结构构件抗力计算模式的不确定性。荷载效应荷载效应S S和结构抗力和结构抗力R R2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法Z结构的功能函数结构的功能函数，反映了结构构件完成预定功能的，反映了结构构件完成预定功能的工作状态。工作状态。R、S、Z均为随机变量，并且假定均为正态分布。均为随机变量，并且假定均为正态分布。结构的功能函数结构的功能函数Z Z 极限状态方程极限状态方程2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法结构的可靠度、失效概率和可靠指标结构的可靠度、失效概率和可靠指标结构的可靠度：结构的可靠度：结构在规定时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率称结构在规定时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率称为。它是为。它是结构可靠性的概率度量。结构可靠性的概率度量。失效概率限值称为失效概率限值称为容许失效概率容许失效概率Pf。失效概率失效概率pf=P(R S)=P(Z S)=P(Z 0)2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法 为结构的可靠指标。为结构的可靠指标。可按下列公式计算可按下列公式计算结构的可靠指标结构的可靠指标结构的可靠度、失效概率和可靠指标结构的可靠度、失效概率和可靠指标2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法结构的可靠度、失效概率和可靠指标结构的可靠度、失效概率和可靠指标2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法 直接与基本变量的平均值和标准差有关，并且还考虑了直接与基本变量的平均值和标准差有关，并且还考虑了基本变量的概率分布类型。基本变量的概率分布类型。即：概括了各有关基本变量的统计特性，从而可较全面地即：概括了各有关基本变量的统计特性，从而可较全面地反映各影响因素的变异性。反映各影响因素的变异性。此外，此外，从结构功能函数出发，综合考虑了荷载和抗力变异从结构功能函数出发，综合考虑了荷载和抗力变异性对结构可靠度的影响。性对结构可靠度的影响。结构的可靠度、失效概率和可靠指标结构的可靠度、失效概率和可靠指标2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法规范规定的作为设计结构或构件时所应达到的可靠指标。规范规定的作为设计结构或构件时所应达到的可靠指标。是根据设计所要求的结构可靠度确定的，也称是根据设计所要求的结构可靠度确定的，也称目标可靠指标目标可靠指标。设计可靠指标设计可靠指标对于正常使用极限状态，根据其可逆程度宜取对于正常使用极限状态，根据其可逆程度宜取01.5。结构的可靠度、失效概率和可靠指标结构的可靠度、失效概率和可靠指标2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法以结构的失效概率或可靠指标来度量结构的可靠度，并建以结构的失效概率或可靠指标来度量结构的可靠度，并建立了结构可靠度与结构极限状态之间的数学关系，这种设计立了结构可靠度与结构极限状态之间的数学关系，这种设计方法就是所谓的方法就是所谓的“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”，简称简称“概率极限状态设计法概率极限状态设计法”。概率极限状态设计法概率极限状态设计法2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法理论上，当荷载、材料性能及几何尺寸等变量的概率分布理论上，当荷载、材料性能及几何尺寸等变量的概率分布及统计参数为己知时，可直接按设计可靠指标进行设计。及统计参数为己知时，可直接按设计可靠指标进行设计。对于一般结构，这样设计过于繁琐也没有必要。目前我国对于一般结构，这样设计过于繁琐也没有必要。目前我国和很多国家采用和很多国家采用极限状态分项系数实用设计表达式极限状态分项系数实用设计表达式。简言之，简言之，概率极限状态设计法概率极限状态设计法用设计可靠指标度量结构可用设计可靠指标度量结构可靠度，用分项系数的设计表达式进行设计。即：靠度，用分项系数的设计表达式进行设计。即：通过荷载取通过荷载取值、材料强度取值以及分项系数三方面来保证相应的可靠度值、材料强度取值以及分项系数三方面来保证相应的可靠度的的。概率极限状态设计法概率极限状态设计法2 建筑结构概率极限状态设计法2.4 概率极限状态设计法352 2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概率极限状态设计法2.1 2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计2.2 2.2 结构的功能要求结构的功能要求2.3 2.3 结构的极限状态结构的极限状态2.4 2.4 概率极限状态设计法概率极限状态设计法2.5 2.5 实用设计表达式实用设计表达式2.6 2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.5 实用设计表达式实用设计表达式实用设计表达式极限状态方程极限状态方程 以基本变量标准值和分项系数形式表达以基本变量标准值和分项系数形式表达 实用设计表达式实用设计表达式其中：各分项系数的取值是根据目标可靠指标及基本变量的其中：各分项系数的取值是根据目标可靠指标及基本变量的统计参数用概率方法确定的。统计参数用概率方法确定的。2 建筑结构概率极限状态设计法2.5 实用设计表达式基本变量的标准值基本变量的标准值荷载标准值：荷载标准值：指在结构使用期间正常情况下可能出现的最大荷载值。指在结构使用期间正常情况下可能出现的最大荷载值。统一标准规定，荷载标准值由设计基准期内最大荷载概率分统一标准规定，荷载标准值由设计基准期内最大荷载概率分布的特征值（例如平均值、中值、众值等）确定。布的特征值（例如平均值、中值、众值等）确定。2 建筑结构概率极限状态设计法2.5 实用设计表达式材料强度标准值材料强度标准值 材料强度标准值的取值原则是在符合规定质量的材料强材料强度标准值的取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，度实测值的总体中，标准强度应具有不小于标准强度应具有不小于95的保证率的保证率，即按概率分布的即按概率分布的0.05分位数确定。分位数确定。保证率：保证率：随机变量的值不小于某一定值的概率，称为关于这一定值的随机变量的值不小于某一定值的概率，称为关于这一定值的保证率。保证率。基本变量的标准值基本变量的标准值2 建筑结构概率极限状态设计法2.5 实用设计表达式分项系数分项系数各分项系数不仅与各分项系数不仅与目标可靠指标目标可靠指标有关，而且与结构极有关，而且与结构极限状态方程中所包含的全部基本变量的限状态方程中所包含的全部基本变量的统计参数统计参数有关。有关。包括包括永久荷载分项系数永久荷载分项系数G、可变荷载分项系数、可变荷载分项系数Q、结构、结构抗力分项系数抗力分项系数R（可用材料分项系数表达（可用材料分项系数表达）。）。分项系数分项系数:考虑设计可靠指标的等价作用。考虑设计可靠指标的等价作用。分项系数的确定原则：分项系数的确定原则：在各项标准值已给定的情况下，在各项标准值已给定的情况下，要选择一组分项系数，使按实用表达式设计与按概率极要选择一组分项系数，使按实用表达式设计与按概率极限状态设计法设计，结构构件可靠指标的误差最小。限状态设计法设计，结构构件可靠指标的误差最小。2 建筑结构概率极限状态设计法2.5 实用设计表达式荷载设计值荷载设计值=荷载标准值荷载标准值*荷载分项系数荷载分项系数(恒载分项系数一般恒载分项系数一般取取G=1.2、1.35、1.0等，活载分项系数一般取等，活载分项系数一般取Q=1.4、1.3）；材料强度设计值材料强度设计值荷载标准值荷载标准值荷载与材料强度设计值荷载与材料强度设计值2 建筑结构概率极限状态设计法2.5 实用设计表达式2 建筑结构概率极限状态设计法荷载效应组合荷载效应组合2.5 实用设计表达式荷载效应组合荷载效应组合2 建筑结构概率极限状态设计法2.5 实用设计表达式承载力能力极限状态设计表达式承载力能力极限状态设计表达式S:荷载效应组合设计值；荷载效应组合设计值；R:结构抗力设计值；结构抗力设计值；0：结构重要性系数：结构重要性系数 ；用来反映安全等级的要求。；用来反映安全等级的要求。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结构重要性系数结构重要性系数实用设计表达式实用设计表达式2 建筑结构概率极限状态设计法2.5 实用设计表达式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截截面面尺寸和配筋。尺寸和配筋。R:结构抗力设计值；结构抗力设计值；2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式R:结构抗力设计值；结构抗力设计值；2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式ak为为几几何何参参数数标标准准值值，当当几几何何参参数数的的变变异异性性对对结结构构性性能能有有明明显显的的不利影响时，应增减一个附加值。不利影响时，应增减一个附加值。R:结构抗力设计值；结构抗力设计值；2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式对对偶偶然然作作用用下下、结结构构防防连连续续倒倒塌塌、既既有有结结构构等等的的承承载载能能力极限状态设计时按照规范的有关规定进行。力极限状态设计时按照规范的有关规定进行。R:结构抗力设计值；结构抗力设计值；2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值S按按承载能力极限状态设计承载能力极限状态设计时，应时，应采用荷载效应的效应的基本组合基本组合。由由可变荷载可变荷载效应控制时：效应控制时：2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式对于对于一般排架、框架结构一般排架、框架结构，可采用简化规则，用下式代替：，可采用简化规则，用下式代替：取其中的最不利值：取其中的最不利值：2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式由由永久荷载永久荷载效应控制时：效应控制时：2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式承载能力极限状态设计过程：承载能力极限状态设计过程：2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式正常使用极限状态设计表达式正常使用极限状态设计表达式C: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的变变形形、裂裂缝缝宽宽度、应力和度、应力和自振频率自振频率等的等的限值限值；S：正常使用极限状态荷载效应组合设计值；正常使用极限状态荷载效应组合设计值；应根据不应根据不同的设计要求，采用作用效应的同的设计要求，采用作用效应的标准组合、频遇组合或标准组合、频遇组合或准永久组合准永久组合。2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值S 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S 应根据不同的设计应根据不同的设计要求，采用作用效应的标准组合、频遇组合或准永久组合。要求，采用作用效应的标准组合、频遇组合或准永久组合。1、标准组合、标准组合主要用于主要用于：当一个极限状态被超过时结构将产生永久性损当一个极限状态被超过时结构将产生永久性损害的情况。害的情况。2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式对对于于一一般般排排架架、框框架架结结构构，可可采采用用简简化化规规则则，取取其其中中的的铰大值：铰大值：2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式2、频遇组合、频遇组合主要用于主要用于：当一个极限状态被超过时结构将产生局部损坏、当一个极限状态被超过时结构将产生局部损坏、较大变形或短暂振动等情况。较大变形或短暂振动等情况。2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式2.5 实用设计表达式3、准永久组合、准永久组合主要用于主要用于：当荷载的长期效应为决定性因素时的情况。当荷载的长期效应为决定性因素时的情况。2 建筑结构概率极限状态设计法实用设计表达式实用设计表达式572 2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构概率极限状态设计法2.1 2.1 概念设计和数值设计概念设计和数值设计2.2 2.2 结构的功能要求结构的功能要求2.3 2.3 结构的极限状态结构的极限状态2.4 2.4 概率极限状态设计法概率极限状态设计法2.5 2.5 实用设计表达式实用设计表达式2.6 2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计过程建筑结构设计过程建筑工程设计的一般程序建筑工程设计的一般程序一般必须经过三阶段设计即初步设计、技术设计、施工图设计。一般必须经过三阶段设计即初步设计、技术设计、施工图设计。初步设计阶段初步设计阶段是建筑设计中具有战略意义的环节。是建筑设计中具有战略意义的环节。初步设计提出的图纸和文件主要有：初步设计提出的图纸和文件主要有：建筑总平面图包括建筑物的位建筑总平面图包括建筑物的位置、标高、道路绿化以及基地设施的布置和说明：建筑物各层平面图、置、标高、道路绿化以及基地设施的布置和说明：建筑物各层平面图、立面图、剖面图，并应说明结构方案、尺寸、材料；设计方案的构思说立面图、剖面图，并应说明结构方案、尺寸、材料；设计方案的构思说明书，结构方案及构造特点，主要技术经济指标；建筑设计造价估算书明书，结构方案及构造特点，主要技术经济指标；建筑设计造价估算书包括主要建筑材料的控制数据。大型、复杂的建设项日，可辅以建筑包括主要建筑材料的控制数据。大型、复杂的建设项日，可辅以建筑透视图或建筑模型。透视图或建筑模型。2 建筑结构概率极限状态设计法2.6 建筑结构设计过程 技术设计阶段技术设计阶段的主要任务是在初步设计的基础上，确定建筑、的主要任务是在初步设计的基础上，确定建筑、结构、设备等工种的技术问题、技术设计的内容，各工种间相结构、设备等工种的技术问题、技术设计的内容，各工种间相互提供资料、技术设计图纸和设计文件。互提供资料、技术设计图纸和设计文件。施工图设计施工图设计的主要任务是在技术设计的基础上，深入了解材的主要任务是在技术设计的基础上，深入了解材料供应、施工技术、设备等条件，并反映在施工图纸中。料供应、施工技术、设备等条件，并反映在施工图纸中。设计文件包括建筑、结构、设备等工种的全部施工图纸，工程设计文件包括建筑、结构、设备等工种的全部施工图纸，工程说明书、结构计算书和设计预算书。说明书、结构计算书和设计预算书。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程建筑结构设计的一般过程建筑结构设计的一般过程(1)结构选型结构选型选择结构方案，包括：结构型式和结构承重体系。选择结构方案，包括：结构型式和结构承重体系。主要内容有：主要内容有：承重结构方案与布置；楼承重结构方案与布置；楼(屋屋)盖结构方案盖结构方案与布置；基础结构方案与布置以及结构主要构造措施及特与布置；基础结构方案与布置以及结构主要构造措施及特殊部位的处理方案。殊部位的处理方案。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程(2)结构布置结构布置在选定结构方案的基础上，确定各结构构件之间的相互关在选定结构方案的基础上，确定各结构构件之间的相互关系，初步定出结构的全部尺寸。系，初步定出结构的全部尺寸。确定了结构布置也就确定了结构的计算简图，确定了各种确定了结构布置也就确定了结构的计算简图，确定了各种荷载的传递路径。计算简图虽是对实际结构的简化，但应反荷载的传递路径。计算简图虽是对实际结构的简化，但应反映结构的主要特点及实际受力情况，用于内力、位移的计算映结构的主要特点及实际受力情况，用于内力、位移的计算。所以结构布置是否合理将影响结构的性能。所以结构布置是否合理将影响结构的性能。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程(3)确定材料和构件尺寸确定材料和构件尺寸按规范要求选定合适等级的材料，并按各项使用要求初步按规范要求选定合适等级的材料，并按各项使用要求初步确定构件尺寸。确定构件尺寸。结构构件的尺寸可用估算方法或按工程经验定出，包括参结构构件的尺寸可用估算方法或按工程经验定出，包括参考有关于册，但应满足规范要求。考有关于册，但应满足规范要求。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程(4)荷载计算荷载计算 根据使用功能要求和工程所在地区抗震设防等级确定根据使用功能要求和工程所在地区抗震设防等级确定永久荷载、可变荷载永久荷载、可变荷载(楼、屋面活荷载、风荷载等楼、屋面活荷载、风荷载等)以及地以及地震作用。震作用。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程(5)内力分析及组合内力分析及组合计算各种荷载下结构的内力，在此基础上进行内力组合。计算各种荷载下结构的内力，在此基础上进行内力组合。各种荷载同时出现的可能性是多样的，而且活荷载位置是各种荷载同时出现的可能性是多样的，而且活荷载位置是可能变化的，因此结构承受的荷载以及相应的内力情况也是可能变化的，因此结构承受的荷载以及相应的内力情况也是多样的，这些应用内力组合来表达。多样的，这些应用内力组合来表达。内力组合即内力组合即4.2节中所述荷载效应组合。在其中求出截面的节中所述荷载效应组合。在其中求出截面的最不利内力组合值作为极限状态设计计算承载能力、变形、最不利内力组合值作为极限状态设计计算承载能力、变形、裂缝等的依据。裂缝等的依据。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程(6)结构构件设计结构构件设计 采用不同结构材料的建筑结构，应按相应的设计规范计算采用不同结构材料的建筑结构，应按相应的设计规范计算结构构件控制截面的承载力，必要时应验算位移、变形、裂结构构件控制截面的承载力，必要时应验算位移、变形、裂缝以及振动等的限值要求。所谓缝以及振动等的限值要求。所谓控制截面控制截面是指构件中内力最是指构件中内力最不利的截面、尺寸改变处的截面以及材料用量改变的截面等。不利的截面、尺寸改变处的截面以及材料用量改变的截面等。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程(7)构造设计构造设计目前，各类建筑结构设计的相当一部分内容尚无法通过计目前，各类建筑结构设计的相当一部分内容尚无法通过计算确定，可采取构造措施进行设计。大量工程实践经验表明，算确定，可采取构造措施进行设计。大量工程实践经验表明，每项构造措施都有其作用原理和效果，因此构造设计是十分每项构造措施都有其作用原理和效果，因此构造设计是十分重要的设计工作。构造设计主要是根据结构布置和抗震设防重要的设计工作。构造设计主要是根据结构布置和抗震设防要求确定结构整体及各部分的连接构造。要求确定结构整体及各部分的连接构造。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程实际工作中，实际工作中，随着设计的不断细化，结构布置、材料选用、随着设计的不断细化，结构布置、材料选用、构件尺寸等都不可避免要作调整，如果变化较大时，应重新构件尺寸等都不可避免要作调整，如果变化较大时，应重新计算荷载和内力、内力组合以及承载力，验算正常使用极限计算荷载和内力、内力组合以及承载力，验算正常使用极限状态的要求。状态的要求。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程结构设计应完成的主要文件：结构设计应完成的主要文件：(1)结构选型和承重体系设计说明书结构选型和承重体系设计说明书(2)结构设计计算书结构设计计算书(3)结构设计施工图纸结构设计施工图纸2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程2.6 建筑结构设计过程到本节为止，阐述了建筑结构设计的总体问题。在有了到本节为止，阐述了建筑结构设计的总体问题。在有了整体认识的基础上，下面将具体介绍各类建筑结构设计整体认识的基础上，下面将具体介绍各类建筑结构设计的主要内容和方法。的主要内容和方法。2 建筑结构概率极限状态设计法建筑结构设计过程建筑结构设计过程1.1.正确理解概念设计和数值设计；正确理解概念设计和数值设计；2.2.重点掌握重点掌握一些基本概念：一些基本概念：安全性、适用性、耐久性；可靠性、可靠度；承载能力极限状态、安全性、适用性、耐久性；可靠性、可靠度；承载能力极限状态、正常使用极限状态并会判断；荷载效应、结构抗力、功能函数；可正常使用极限状态并会判断；荷载效应、结构抗力、功能函数；可靠概率、失效概率、可靠指标；靠概率、失效概率、可靠指标；3.3.重点理解重点理解荷载标准值、材料强度标准值及其确定原则；荷载标准值、材料强度标准值及其确定原则；4.4.重点理解重点理解分项系数的含义及其确定方法；分项系数的含义及其确定方法；5.5.了解结构重要性系数的意义；了解结构重要性系数的意义；6.6.理解并掌握理解并掌握承载能力极限状态和正常使用极限状态的荷载效应组承载能力极限状态和正常使用极限状态的荷载效应组合表达式（合表达式（难点难点）。）。7.7.了解建筑结构设计的一般程序、过程及所提交的成果。了解建筑结构设计的一般程序、过程及所提交的成果。2 建筑结构概率极限状态设计法本章重点71思 考 题本章课后所列思考题本章课后所列思考题2 建筑结构概率极限状态设计法预 习钢筋和混凝土材料的力学性能。钢筋和混凝土材料的力学性能。2 建筑结构概率极限状态设计法