1、第2章 结构设计方法,2.1 结构设计的基准期和设计使用年限,结构设计所采用的荷载统计参数以及与时间有关的材料性能取值，都需要选定一个时间参数设计基准期。 我国所采用的设计基准期为50年。,一、设计基准期,1、设计使用年限是指设计规定的一个时期。在这一规定时期内，房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下不需要进行大修就能按其预定目的使用。,二、设计使用年限,2、结构的设计使用年限应按下表确定。,2.2 结构的功能要求、作用效应和结构抗力,1、结构安全性要求2、结构适用性要求3、结构耐久性要求,一、结构的功能要求,结构在规定的设计使用年限内，应满足下列各项功能要求。,二 作用与作用效应,1
2、、作用及其分类,作用是指施加在结构上的集中力或分布力(称为直接作用，即通常所说的荷载)以及引起结构外加变形或约束变形的原因(称为间接作用)。,结构上的各种作用，可按不同的性质进行分类。,（1）按时间的变异分类,（3）按结构的反应特点分类,（2）按空间位置的变异分类,可分为固定作用和自由作用,可分为静态作用和动态作用,2、作用的随机性,同一时间可能有多种结果，但事先不能确定哪一种一定发生(不确定性)，而事后有唯一结果的性质称为作用的随机性。,3、作用效应,由作用引起的结构或结构构件的反应，例如，内力、变形和裂缝等，称为作用效应。,二 结构抗力,结构或结构构件承受作用效应的能力称为结构抗力。,影响
3、结构抗力的主要因素是结构的几何参数和所用材料的性能。由于结构构件的制作误差和安装误差会引起结构几何参数的变异，结构材料因材质和生产工艺等的影响，其强度和变形性能也会有差别(即使是同一工地按同一配比制作的同一强度等级的混凝土、或是同一钢厂生产的同一种钢材，其强度和变形性能也不会完全相同)，因此结构抗力也具有随机性。,2.3 极限状态设计方法,1、极限状态的定义,一、极限状态的定义和分类,整个结构或结构的一部分超过不能满足设计规定的某一功能要求时的某一特定状态。极限状态实质上就是结构可靠(有效)或不可靠(失效)的界限。,2、极限状态的分类,（1）承载能力极限状态,当结构或结构构件出现下列状态之一时
4、，应认为其超过了承载能力极限状态： 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、滑移等)； 结构构件或其连接部因材料强度不够而破坏(包括疲劳破坏)，或因 过度的塑性变形而不适于继续承载； 结构转变为机动体系。 结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)； 地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。,承载能力极限状态是指对应于结构、结构构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态,（2）正常使用极限状态,正常使用极限状态是指对应于结构、结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定的限值的状态。,当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：,影响正常使用或外观的变形；影响正常使
5、用或耐久性的局部损坏(包括裂缝)；影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特定状态。,二、承载能力极限状态设计,承载能力极限状态的设计表达式为 0SR,0结构重要参数； 安全等级为一级，不应小于1.1； 安全等级为二级，不应小于1.0； 安全等级为三级，不应小于0.9；S荷载效应组合的设计值R 结构构件抗力的设计值,1、基本组合的荷载效应组合设计值,（1）由可变荷载效应控制的组合 S=GSGK+Q1SQ1K+,（2）由永久荷载效应控制的组合 S=G SGK +,2、基本组合的简化规则,（1）由可变荷载效应控制的组合 S=G SGK +Q1 SQ1K S=G SGK +0.9,（2）由永久荷载效应
6、控制的组合 S=G SGK +,三、正常使用极限状态设计,式中C结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，如变形、裂缝、振幅等限值。,根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合。其设计表达式为,SC,1、荷载组合,（1）标准组合 S=SGK+SQ1K+,（2）频遇组合 S= SGK +f1SQ1K+,（3）准永久组合 S= SGK +,2、具体内容设计,（1）裂缝控制验算,根据所处环境类别和结构类别，首先选用相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值lim。裂缝控制等级共分为三级，详见下表,结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值,注：括号内数值用于年平均相对湿度小于60%的受弯构
7、件。 对处于四、五类环境下的结构构件，另见专门标准规定。 表中最大裂缝宽度限值用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。 一类环境下的屋架、托架、需进行疲劳验算的吊车梁，取lim =0.2 mm，一类环境下的预应力屋面梁、托架、屋架、屋面板和楼板，按二级裂缝控制等级进行验算。,（2）受弯构件的挠度验算,计算受弯构件的最大挠度时，应按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用的影响。其计算值不超过下表规定的挠度限值,受弯构件的挠度限值,注：l0为构件的计算跨度，对悬臂构件，按实际悬臂长度的2倍取用。 括号内数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件。 若构件预先起拱且使用上允许，则在计算挠度时可将计算值减去起拱值，预应力构件尚可减去预加力产生的反拱值。,本章结束,
