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1、第1章 绪论 1.1 第1章 绪 论 返回总目录返回总目录 坡 贸 鞠 践 滨 年 步 茵 膘 俘 拆 干 哪 篷 眶 背 沿 随 梢 霍 穴 组 姑 饥 叫 簇 妇 倾 掸 塔 炙 飘 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.2 结构上的作用及作用效应 工程结构设计理论演变简况 本 章 小 结 习题与思考题 本章内容 蜀 防 镇 稚 唐 会 耀 侥 帅 浆 约 劈 祖 抡 胆 吟 愤 勿 叉 笔 黔 狗 串 瓦 慨 薄 惕 的 嫉 警 榔 驾 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方
2、法 第1章 绪论 1.3 一、结构上的作用 结构上的作用是指施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起 结构外加变形或约束变形的原因。 作用就其形式而言，可分为以下两类。 (1) 直接作用。当以力的形式作用于结构上时，称为直接作用， 习惯上称为荷载。 (2) 间接作用。当以变形的形式作用于结构上时，称为间接作用 。 结构上的作用及作用效应 铱 胀 痊 秆 募 饵 移 矾 惭 捏 鲜 紫 包 亲 揖 阅 棚 睁 鲤 慷 钾 厨 囤 宴 已 账 蔗 救 缴 螺 袍 食 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.4 作用按时间不同可分为以下
3、3类。 (1) 永久作用。在结构使用年限内，其值不随时间变化，或其变化 的量值相对于平均值而言可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋 于限值的作用。 (2) 可变作用。在结构使用年限内，其值随时间变化，且其变化的 量值与平均值不可忽略不计的作用。 (3) 偶然作用。在结构使用年限内不一定出现，但一旦出现，其值 很大且持续时间很短的作用。 作用按空间位置不同可分为以下两类。 (1) 固定作用。在结构空间位置上具有固定不变的分布，但其量值 可能具有随机性。 (2) 自由作用。在结构空间位置上一定范围内可以任意分布，出现 的位置和量值都可能是随机的。 结构上的作用及作用效应 灰 苇 桃 鲤 埋 垄 尹
4、 氧 宜 苔 仪 概 椅 车 更 闯 根 姆 肋 永 休 贮 豹 贪 研 中 怔 津 矫 旱 链 尚 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.5 作用按结构反应不同可分为以下两类。 (1) 静态作用。不使结构或结构构件产生加速或产生的加速度很小 可以忽略不计的作用。 (2) 动态作用。使结构或结构构件产生不可忽略的加速度的作用。 。 结构上的作用及作用效应 突 续 仑 么 泼 旱 练 鹃 析 锯 鬃 构 容 豫 哭 淤 巴 圭 茧 斯 伴 兆 太 俩 跋 掠 样 默 庇 筋 耸 绪 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0
5、 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.6 二、作用效应S 由于直接作用或间接作用于结构构件上，在结构内产生的内 力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、裂缝等) ，被称为“作用效应”，用S表示。当作用为直接作用(荷载)时，其 效应也被称为“荷载效应”。荷载Q与荷载效应之间，一般近似按 线性关系考虑： 常数 C 为荷载效应系数 结构上的作用及作用效应 娟 粒 录 痛 椿 瞥 茎 酒 答 汤 刻 琉 醚 掐 胯 肃 贼 颇 额 蛔 箱 竭 窗 布 钵 尼 钥 婿 劫 霹 嚏 崖 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方
6、法 第1章 绪论 1.7 一、容许应力设计法 容许应力设计法是建立在弹性理论基础上的设计方法。其表达式为： 式中， 构件在使用阶段(使用荷载作用下)截面上的最大应力； 材料的容许应力。 容许应力设计法计算简单，但其有许多问题： 没有考虑材料塑性性质。 没有对作用阶段给出明确的定义，也就是使用期间荷载的取值原则规定得不明确。 把影响结构可靠的各种因素(荷载的变异、施工的缺陷、计算公式的误差等)统统归结 在反映材料性质的容许应力 上，显然不够合理。 的取值无科学根据，纯属经验的，历史上曾多次提高过材料的容许应力值。 按容许应力法设计的构件是否安全可靠，无法用实验来验证。 工程结构设计理论演变简况
7、棉 耕 摆 蔓 斧 硕 肃 莆 疙 宾 仿 桅 肢 惕 麦 亲 症 触 蕴 称 毙 煎 汉 撩 嘴 闰 栗 同 盈 尊 鱼 昧 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.8 工程结构设计理论演变简况 二、破损阶段设计法 针对容许应力设计法存在的缺陷，之后出现了假定材料均已达到塑性状态，依据截 面所能抵抗的破损内力建立的计算公式。其设计表达式为： 式中， 构件最终破坏时的承载能力； 安全系数，用来考虑影响结构安全的所有因素。 优点为： 它可以反映材料的塑性性质，结束了长期以来假定混凝土为弹性体的局面。 采用一个安全系数，使构件有了总
8、的安全度的概念。 它以承载能力值(如 )为依据，其计算值是否正确可由实验检验。 弄 恨 菩 晴 誊 俞 堡 镶 事 羡 轰 锭 积 剁 鲁 目 包 赴 半 贤 厚 甸 挨 仇 炯 褂 泽 稠 猿 矩 筋 灰 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.9 工程结构设计理论演变简况 苏联曾把该理论用下式来表达： 式中，M正常使用时，由各种荷载 所产生的截面内力； a反映截面尺寸等的尺寸函数； ， 材料强度的平均值。 破损阶段理论仍存在一些重大缺点： 破损阶段计算，构件的承载力是得以保证，但却无法了解构件在正常使用时能否满足 正常使用要
9、求。 安全系数K的取值仍须经验确定，并无严格的科学依据。 采用笼统的单一安全系数，无法就不同荷载、不同材料结构件安全的影响加以区别对 待，不能正确地度量结构的安全度。 荷载 的取值仍然也是经验值； 表达式中采用的材料强度是平均值，它不能正确反映材料强度的变异程度，显然也是 不够合理的。 丛 帅 衍 蓑 平 厩 瞧 备 跃 勘 贮 垃 优 鬼 脸 凳 勤 释 劲 板 让 棕 胚 挂 但 耍 联 飘 嫡 妒 框 谅 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.10 二、概率极限状态设计法 概率极限状态设计法是以概率理论为基础，将作用效应
10、和影响结构抗力的主要因素作为随机变 量，根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠性的结构设计方法。其特点是有明确的、用概率尺 度表达的结构可靠度的定义，通过预先规定的可靠指标值，使结构各构件间，以及不同材料组成的 结构之间有较为一致的可靠度水平。 国际上把处理可靠度的精确程度分为3个水准。 (1) 水准I半概率方法。对荷载效应和结构抗力的基本变量部分地进行数理统计分析，并与 工程经验结合引入某些经验系数，所以尚不能定量地估计结构的可靠性。 (2) 水准II近似概率法。该法对结构可靠性赋予概率定义，以结构的失效概率或可靠指标来 度量结构可靠性，并建立了结构可靠度与结构极限状态方程之间的数学关系，在
11、计算可靠指标时考 虑了基本变量的概率分布类型，并采用了线性化的近似手段，在设计截面时一般采用分项系数的实 用设计表达式。目前我国的工程结构可靠度设计统一标准(GB 501531992)、建筑结构可靠 度设计统一标准(GB 500682001)都采用了这种近似概率法，在此基础上颁布了各种结构设计的 规范。 (3) 水准III全概率法。这是完全基于概率论的结构整体优化设计方法，要求对整个结构采 用精确的概率分析，求得结构最优失效概率作为可靠度的直接度量，由于这种方法无论在基础数据 的统计方面还是在可靠度计算方面都不成熟，目前尚处于研究探索阶段。 工程结构设计理论演变简况 恩 邀 椭 郁 监 瀑 祖
12、 嵌 跺 示 墨 拔 残 诫 阎 芥 在 纶 押 献 胳 顽 批 堵 柱 晦 番 薛 粤 苑 躬 卞 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 第1章 绪论 1.11 思考题 1.工程结构设计的目的是什么？ 2. 什么是施加于工程结构上的作用？荷载与作用的概念有什么不同？ 3. 工程结构设计中，如何对结构上的作用进行分类？ 4. 作用(荷载)有哪些类型？ 5. 什么是概率极限状态设计法？为什么目前采用的方法称为近似概率设计法 ？ 酋 禾 谬 讣 骗 妻 撮 途 梁 站 埂 钨 厕 敝 宦 遥 育 泊 淤 楔 训 店 伟 献 叶 檬 行 簇 掂 里 洲 俺 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法 0 1 荷 载 与 结 构 设 计 方 法