长沙理工大学：《荷载与结构设计方法》课程PPT教学课件（2020）第1章 绪论（任课教师：杨春侠）

荷载与结构设计方法第1章 第1章绪论 1.1结构设计概论 1.2结构设计方法的发展 1.3结构可靠性的基本概念 探索

荷载与结构设计方法|第1章 第1章 绪论 1.1 结构设计概论 1.2 结构设计方法的发展 1.3 结构可靠性的基本概念

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 》 1.工程结构的设计使用年限 2.结构的预定功能 3.结构设计的变量及不确定性 4.结构设计的目标与设计准则

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 1. 工程结构的设计使用年限 2. 结构的预定功能 3. 结构设计的变量及不确定性 4. 结构设计的目标与设计准则

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 1.工程结构的设计使用年限 设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即 可按预定目的使用的年限。 《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008)规定了各 类工程结构的设计使用年限

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 1. 工程结构的设计使用年限 设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即 可按预定目的使用的年限。 《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）规定了各 类工程结构的设计使用年限

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 》 1.工程结构的设计使用年限 表1-1房屋建筑结构的设计使用年限 类别 设计使用年限 示例 (年) 5 临时性建筑结构 2 25 易于替换的结构构件 表1-3港口工程结构的设计使用年限 3 50 普通房屋和构筑物 4 100 标志性建筑和特别重要的 类别 设计使用年限 示例 建筑结构 (年) 表1-2公路桥涵结构的设计使用年限 1 5>10 临时性港口建筑物 2 类别 50 设计使用年限 示例 永久性港口建筑物 (年 1 30 小桥、涵洞 2 50 中桥、重要小桥 3 100 特大桥、大桥、重要中桥

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 1. 工程结构的设计使用年限 类别 设计使用年限 （年） 示例 1 5 临时性建筑结构 2 25 易于替换的结构构件 3 50 普通房屋和构筑物 4 100 标志性建筑和特别重要的 建筑结构 表1-1 房屋建筑结构的设计使用年限 表1-2 公路桥涵结构的设计使用年限 类别 设计使用年限 （年） 示例 1 30 小桥、涵洞 2 50 中桥、重要小桥 3 100 特大桥、大桥、重要中桥 类别 设计使用年限 （年） 示例 1 5~10 临时性港口建筑物 2 50 永久性港口建筑物 表1-3 港口工程结构的设计使用年限

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 2.结构的预定功能 结构的功能要求： (1)能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用； (2)保持良好的使用性能； (3)具有足够的耐久性能； (4)当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承载力； (5)在偶然事件发生时，结构能保持必需的整体稳固性，不出现与起因不 相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌。 (1)、(4)、(⑤5)为结构的安全性；(2)为结构的适用性；(3)为结构的耐 久性。安全性、适用性和耐久性称为结构的三项预定功能

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 2. 结构的预定功能 结构的功能要求: （1）能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用; （2）保持良好的使用性能; （3）具有足够的耐久性能; （4）当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承载力； （5）在偶然事件发生时,结构能保持必需的整体稳固性，不出现与起因不 相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌。 (1) 、(4)、（5）为结构的安全性; （2）为结构的适用性; （3）为结构的耐 久性。安全性、适用性和耐久性称为结构的三项预定功能

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 为满足预定功能，结构设计时采取的措施 结构设计时，应根据下列要求采取适当的措施，使结构不出现或少 出现可能的损坏，使其满足预定功能的要求。 ●避免、消除或减少结构可能受到的危害； ●采用对可能受到的危害反应不敏感的结构类型； ●采用单个构件或结构有限部分被意外移除或结构出现可接受的局 部损坏时，结构的其他部分仍能保存的结构类型； ●不宜采用无破坏预兆的结构体系； ●使结构具有整体稳固性

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 结构设计时，应根据下列要求采取适当的措施，使结构不出现或少 出现可能的损坏，使其满足预定功能的要求。 ⚫ 避免、消除或减少结构可能受到的危害； ⚫ 采用对可能受到的危害反应不敏感的结构类型； ⚫ 采用单个构件或结构有限部分被意外移除或结构出现可接受的局 部损坏时，结构的其他部分仍能保存的结构类型； ⚫ 不宜采用无破坏预兆的结构体系； ⚫ 使结构具有整体稳固性。 为满足预定功能，结构设计时采取的措施

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 3.结构设计中的变量及不确定性 ● 结构设计中基本变量是代表物理量的一组规定的变量，用于表示作用和环 境影响、材料和岩士的性能以及几何参数的特征。基本变量通常归纳为两 大类：作用效用S和结构抗力R。 ●工程结构在设计、建造、使用维护期间存在着大量自然因素以及人为因素 所致的不确定性，从而导致结构实际性能的不确定性。结构设计时应对这 些不确定性变量进行妥善的处理。 ●结构上的大部分作用，它们各自出现与否以及出现时量值的大小，在时间 和空间上均存在大量不确定性因素。 ● 结构抗力取决于材料强度、截面尺寸、连接条件等因素。同样这些影响因 素也存在不确定性

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 3. 结构设计中的变量及不确定性 ⚫ 结构设计中基本变量是代表物理量的一组规定的变量，用于表示作用和环 境影响、材料和岩土的性能以及几何参数的特征。基本变量通常归纳为两 大类：作用效用S和结构抗力R。 ⚫ 工程结构在设计、建造、使用维护期间存在着大量自然因素以及人为因素 所致的不确定性，从而导致结构实际性能的不确定性。结构设计时应对这 些不确定性变量进行妥善的处理。 ⚫ 结构上的大部分作用，它们各自出现与否以及出现时量值的大小，在时间 和空间上均存在大量不确定性因素。 ⚫ 结构抗力取决于材料强度、截面尺寸、连接条件等因素。同样这些影响因 素也存在不确定性

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 3.结构设计中的变量及不确定性 ● 结构的设计是一个定性分析和定量计算相结合的过程； ●定性分析包括结构的概念设计、分析结果的预测以及对计算结果正确性的 判断； ●定量计算是利用数学和力学方法根据给定的变量值对结构的内力、变形等 进行计算。 22 弹性地基绿弹性地基梁 1530 单位：m

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 3. 结构设计中的变量及不确定性 ⚫ 结构的设计是一个定性分析和定量计算相结合的过程； ⚫ 定性分析包括结构的概念设计、分析结果的预测以及对计算结果正确性的 判断； ⚫ 定量计算是利用数学和力学方法根据给定的变量值对结构的内力、变形等 进行计算

荷载与结构设计方法第1章 1.1结构设计概念 4.结构设计的目标与设计准则 ●结构设计的目标是使结构在规定的设计使用年限内以适当的可靠度且经 济的方式满足规定的各项预定功能要求。 ●为实现此目标，就要对结构进行合理的设计，而合理的设计需要一个科 学的设计准则。 ●现行的设计准则采用量化的指标衡量结构完成预定功能的概率，采用线 性分离方法将单一安全系数加以分离，使其表达为分项系数的形式，并 建立了结构可靠度与分项系数的对应关系，从而使结构可靠度理论实现 设计实用化

荷载与结构设计方法|第1章 1.1 结构设计概念 4. 结构设计的目标与设计准则 ⚫ 结构设计的目标是使结构在规定的设计使用年限内以适当的可靠度且经 济的方式满足规定的各项预定功能要求。 ⚫ 为实现此目标，就要对结构进行合理的设计，而合理的设计需要一个科 学的设计准则。 ⚫ 现行的设计准则采用量化的指标衡量结构完成预定功能的概率，采用线 性分离方法将单一安全系数加以分离，使其表达为分项系数的形式，并 建立了结构可靠度与分项系数的对应关系，从而使结构可靠度理论实现 设计实用化

荷载与结构设计方法第1章 1.2结构设计方法的发展 》 1.容许应力设计法 2.破损阶段设计法 3.多系数极限状态设计法 4.概率极限状态设计法 安全 经济 结构可靠度

荷载与结构设计方法|第1章 1.2 结构设计方法的发展 1.容许应力设计法 2.破损阶段设计法 3.多系数极限状态设计法 4.概率极限状态设计法 安 全 经 济 结构可靠度