結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計基礎(chǔ)知識.

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計基礎(chǔ)知識（二） 一、建筑結(jié)構(gòu) 狹義的建筑指各種房屋及其附屬的構(gòu)筑物。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件， 即組成結(jié)構(gòu)的單元如梁、板、柱等，連接而構(gòu)成的能承受作用（或稱荷載）的平面或空間體系。建筑結(jié)構(gòu)因所用的建筑材料不同，可分為混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)等。 二、 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBJ68－84） 》 該標(biāo)準(zhǔn)是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則， 是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)

2、荷載規(guī)范、鋼結(jié)構(gòu)、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計規(guī)范以及地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計規(guī)范應(yīng)遵守的準(zhǔn)則， 這些規(guī)范均應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。 制定其它土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范時， 可參照此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑物 （包括一般構(gòu)筑物）的整個結(jié)構(gòu)，以及組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和基礎(chǔ)；適用于結(jié)構(gòu)的使用階段，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運(yùn)輸與安裝等施工階段。 本標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計理論， 采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)

3、設(shè)計方法分析確定， 即將各種影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素都視為隨機(jī)變量， 使設(shè)計的概念和方法都建立在統(tǒng)計數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，并以主要根據(jù)統(tǒng)計分析確定的失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性，屬于“概率設(shè)計法”， 這是設(shè)計思想上的重要演進(jìn)。 這也是當(dāng)代國際上工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法發(fā)展的總趨勢，而我國在設(shè)計規(guī)范（或標(biāo)準(zhǔn)）中采用概率極限狀態(tài)設(shè)計法是迄今為止采用最廣泛的國家。 三、結(jié)構(gòu)可靠度 建筑結(jié)構(gòu)的可靠性包括安全性、 適用性和耐久性三項要求。 結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概

4、率度量，其定義是：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)可靠度。 其“規(guī)定的時間”是指設(shè)計基準(zhǔn)期50年， 這個基準(zhǔn)期只是在計算可靠度時， 考慮各項基本變量與時間關(guān)系所用的基準(zhǔn)時間，并非指建筑結(jié)構(gòu)的壽命；“規(guī)定的條件”是指正常設(shè)計、正常施工和正常的使用條件， 不包括人為的過失影響； “預(yù)定的功能”則是能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用的能力 （即安全性） ； 在正常使用時具有良好的工作性能 （即適用

5、性） ；在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能（耐久性） 。 在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后， 仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。 結(jié)構(gòu)能完成預(yù)定功能的概率稱為可靠概率 p↓s，結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率稱為失效概率 P↓f，p↓f＝1－Ps，用以度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度是用可靠指標(biāo) β，它與失效概率 p↓f 的關(guān)系為 p↓f＝ψ（－β） 。 根據(jù)對正常設(shè)計與施工的建筑結(jié)構(gòu)可靠度水平的校正結(jié)果， 并考慮到長期的使用經(jīng)驗和經(jīng)濟(jì)后果后， 《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》給出構(gòu)件強(qiáng)度的

6、統(tǒng)－β 值：對于安全等級為二級的各種構(gòu)件，延性破壞的，β＝3．2；脆性破壞的，β＝3．7。 影響結(jié)構(gòu)可靠度的因素主要有： 荷載、 荷載效應(yīng)、 材料強(qiáng)度、 施工誤差和抗力分析五種，這些因素一般都是隨機(jī)的，因此， 為了保證結(jié)構(gòu)具有應(yīng)有的可靠度，僅僅在設(shè)計上加以控制是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須同時加強(qiáng)管理，對材料和構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行控制和驗收， 保持正常的結(jié)構(gòu)使用條件等都是結(jié)構(gòu)可靠度的有機(jī)組成部分。 2．按隨空間位置的變異分為固定作用，如樓面上的固

7、定設(shè)備荷載、構(gòu)件自重等；可動作用，如樓面上人員荷載、吊車荷載等。 3．按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分為靜態(tài)作用，如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷重等；動態(tài)作用，如地震、吊車荷載及高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等。 七、結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng) 作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力和變形即稱為結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)。 常見的作用效應(yīng)有： 1．內(nèi)力。 1） 、軸向力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一正截面上的法向拉力或壓力； 2） 、剪力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的切向力； 考試大論壇 3）

8、 、彎矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的內(nèi)力矩； 4） 、扭矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的剪力構(gòu)成的力偶矩。 2．應(yīng)力。如正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力等。 3．位移。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中某點(diǎn)位置改變（線位移）或某線段方向的改變（角位移） 。 4．撓度。構(gòu)件軸線或中面上某點(diǎn)在彎短作用平面內(nèi)垂直于軸線或中面的線位移。 5．變形。 作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中各點(diǎn)間的相對位移。 變形分為彈性變形和塑性變形。6．應(yīng)變：如線應(yīng)變、剪應(yīng)

9、變和主應(yīng)變等。 八、抗力 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力稱為抗力，如強(qiáng)度、剛度和抗裂度等。 強(qiáng)度：材料或構(gòu)件抵抗破壞的能力，其值為在一定的受力狀態(tài)和工作條件下，材料所能承受的最大應(yīng)力或構(gòu)件所能承受的最大內(nèi)力（承載能力） 。 剛度：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗變形的能力，包括構(gòu)件剛度和截面剛度， 按受力狀態(tài)不同可分為軸向剛度、 彎曲剛度、 剪變剛度和扭轉(zhuǎn)剛度等。 對于構(gòu)件剛度， 其值為施加于構(gòu)件上的力 （力矩）與它引起的線位移（角位移）之比。對于

10、截面剛度，在彈性階段，其值為材料彈性模量或剪變模量與截面面積或慣性矩的乘積。 抗裂度：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗開裂的能力。 九、彈性模量（E） 、剪變模量（G） 、變形模量（Edef） 彈性模量： 材料在單向受拉或受壓且應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系時， 截面上正應(yīng)力與對應(yīng)的正應(yīng)變的比值：E：σ／ε。 剪變模量： 材料在單向受剪且應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系時， 截面上剪應(yīng)力與對應(yīng)的剪應(yīng)變的比值： G＝τ／γ （τ 為剪應(yīng)力， γ 為剪切角） 。 在彈性變