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二级建筑师辅导之建筑结构设计方法

2014-05-15 二级建筑师 点击: 次  建培教育

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  •  应用我国现行设计规范进行结构设计时,采用的是以概率理论为基础的极限状态设计方法。

      一、建筑结构基本功能

      结构在规定的时间(设计使用年限),在规定的条件下(正常设计、施工、使用、维修)必须保证完成预定的功能,这些功能包括:

      (1)安全性环球网校edu24ol.com

      在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用。并且在设计规定的偶然事件(如地震、爆炸)发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性所谓整体稳定性。系指在偶然事件发生时及发生后,建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。

      (2)适用性

      在正常使用时具有良好的工作性能。如不产生影响使用的过大的变形或振幅,不发生足以让使用者产生不安的过宽的裂缝。

      (3)耐久性

      在正常维护下具有足够的耐久性能。

      结构在正常维护条件应能在规定的设计使用年限满足安全、实用性的要求。

      上述对结构安全性、适用性、耐久性的要求总称为结构的可靠性。结构的可靠性的概率度量称为结构的可靠度。也就是说,可靠度是指在规定的时间内和规定的条件下,结构完成预定功能的概率。环球网校edu24ol.com

      结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修,即可按预定目的使用的时期,我国现行规范规定的设计使用年限应按表11-1采用。

      由此可见,我国通常的建筑结构设计的使用年限是50年。对于按照我国现行设计规范选用的可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数则称为设计基准期。它不等同于建筑结构的设计使用年限。《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50086-2001)规定的设计基准期为50年。相应的《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)所考虑的荷载统计参数都是按设计基准期为50年确定的,如设计时需采用其他设计基准期,则必须另行确定在设计基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。

      二、结构功能的极限状态与设计状况

      区分结构是否可靠与失效,其分解标志就是极限状态。当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,这 个特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类:

      1.承载能力极限状态

      当结构或结构构件达到最大承载能力,或产生了不适于继续承载的变形时,即认为超过了承载能力极限状态。例如:

      (1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);

      (2)结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏),或因过度变形而不适 于继续承载;

      (3)结构转变为机动体系;环球网校edu24ol.com

      (4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等);

      (5)地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。

      事实上,承载能力极限状态就是结构或结构构件发挥最大承载能力的状态。

      2.正常使用极限状态

      这种极限状态对应于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的状态。当结构或结构构件出现下列状态之一时,即认为超过了正常使用极限状态:

      (1)影响正常使用或外观的变形;

      (2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);

      (3)影响正常使用的振动;

      (4)影响正常使用的其他特定状态。

      在建筑结构设计时,除了考虑结构功能的极限状态之外,还须根据结构在施工和使用中的环境条件和影响,区分下列三种设计状况:

      (1)持久状况,即在结构使用过程中一定出现,其持续期很长的状况,例如房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。

      (2)短暂状况,即在结构施工和使用过程中出现概率较大,而与设计使用年限相比持续期很短的状况,如结构施工和维修时承受堆料荷载的状况。

      (3)偶然状况,即在结构使用过程中出现概率很小,且持续期很短的状况,如结构遭受火灾、爆炸、撞击、罕遇地震等作用。

      这三种设计状况分别对应不同的极限状态设计。对于持久状况、短暂状况和偶然状况,都必须进行承载能力极限状态设计;对于持久状况,尚应进行正常使用极限状态设计;而对于短暂状况,可根据需要进行正常使用极限状态设计。


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