铁塔标准化设计宣贯3建筑结构设计方法及风荷载简介课件PPT学习教案

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1、会计学1铁塔标准化设计宣贯铁塔标准化设计宣贯3建筑结构设计方法建筑结构设计方法及风荷载简介课件及风荷载简介课件1概述第1页/共22页 N构件的内力； S截面几何特性； s钢材屈服强度； K总安全系数； 构件的计算应力式中： 优点：简单、明确缺点：太笼统。各构件的可靠程度各不相同，而整个结构取决于可靠度最小的构件 2-1容许应力法第2页/共22页kffffkQQ QQ 材料强度概率：荷载概率：kfkQ材料强度和荷载的标准值kQ材料强度和荷载的平均值kQ材料强度和荷载的标准差kQ材料强度和荷载的保证系数2-2半概率法第3页/共22页以结构极限状态（强度、稳定、疲劳、变形等）为依据，对影响结构安全度

2、的诸因素以数理统计，并结合工作实践经验进行分析。其实质是半概率、半经验的极限状态计算方法优点：对结构可靠性的处理有所改进缺点：对荷载、材料性能等的处理都取一个经验定值，因为这对结构可靠度的研究仅处于以经验为基础的定性分析阶段 根据标准荷载求得的内力； 屈服强度； 构件几何特性； 分别为荷载系数、材料系数和调整系数式中： 安全系数； 钢材的允许应力2-2半概率法第4页/共22页2-3一次二阶矩极限状态设计法 第5页/共22页3 概率极限设计方法第6页/共22页 式中 Z=g() 结构的功能函数； xi(i=1,2,n) 影响结构或构件可靠度的基本变量仅有作用效应S和结构抗力R两个基本变量时结构的

3、功能函数可表为： 荷载效应S：取决于各种荷载（恒载、活载、风、地震作用、 温度变化等） 结构或构件的承载力或抗力R：取决于材料、构件的几何特性等 3 概率极限设计方法第7页/共22页若以ps表示结构的可靠度 则： 若以pf表示结构的失效概率 则： 3 概率极限设计方法第8页/共22页正态分布概率密度曲线中Z的平均值和标准差存在下述关系： 3 概率极限设计方法第9页/共22页由：有：由于的计算只采用分布的特征值，即一阶原点矩（均值）Z和二阶中心矩（方差）Z2，对非线性函数只取线性项，而不考虑Z的全分布，故称此法为一次二阶矩法3 概率极限设计方法第10页/共22页与pf对应表格不同结构构件承载能力

4、极限状态的可靠指标3 概率极限设计方法第11页/共22页3.3设计表达式建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068)规定结构构件的极限状态设计表达式，应根据各种极限状态的设计要求，采用有关的荷载代表值、材料性能标准值、几何参数标准值以及各种分项系数等表达。 KGGKQQKRRSS简单荷载分项系数设计式：RK 抗力标准值SGK按标准值计算的永久荷载（G）效应值SQK按标准值计算的可变荷载（Q）效应值 分项系数式中： 3 概率极限设计方法第12页/共22页分项系数 以可靠指标为基础用概率设计法求出KRR3 概率极限设计方法第13页/共22页可变荷载效应控制的组合：0112nGGKQQ KQiciQ

5、iKif 可变荷载效应控制的组合：01nGGKQiciQiKif 承载能力极限状态荷载效应的基本组合3 概率极限设计方法第14页/共22页正常使用极限状态荷载效应的标准组合 12nGKQ KciQiKi vGK 永久荷载标准值产生的变形值vQ1K 起控制作用的第一个可变荷载标准值产生的变形值vQiK 其他第i个可变荷载标准值产生的变形值v 结构或结构构件的容许变形值式中： 3 概率极限设计方法第15页/共22页4.1概述铁塔上的荷载相应也分下列两类:永久荷载：铁塔塔身自重、固定设备自重等。可变荷载：风荷载、平台活荷载、裹冰荷载、地震作用等。而起控制作用的是风荷载。 空气流动形成的风遇到建筑物时

6、气流受阻，风速改变，则在阻挡气流运动的建筑物表面上形成了风压（压力和吸力），这种风力作用称为风荷载。 风的作用是不规则的，风压随着风速、风向的变化而不停的改变，是随机性的，即是一种随着时间而波动的动力荷载。为了便于分析，在设计中一般把风压看成静荷载。将实际的风压分解为稳定风压与脉动风压。 第16页/共22页4.2风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：Wk= zszWo式中： wk风荷载标准值(kN/m2)； z高度z 处的风振系数；s风荷载体型系数；z风压高度变化系数；Wo基本风压(kN/)。 第17页/共22页4.3风压高度变化系数风压高度变化系数反映了风压随高度变

7、化的规律。对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按规范中表7.2.2确定。地面粗糙度可分为A、B、C、D 四类：A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类指有密集建筑群的城市市区；D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。风压高度变化系数修正：对于特殊地形，比如较高的山峰、山坡、山间盆地、谷地、海岛等，规范中提出按要求对风压高度变化系数进行修正。 第18页/共22页4.4风荷载体型系数 风荷载体型系数即建筑物表面受到的风压与大气中的气流风压之比。它描述了房屋表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律

8、，主要与房屋的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。风荷载体型系数应按规范中表7.3.1确定。第19页/共22页4.5风阵系数风振是脉动风压对结构所产生的动力现象。在脉动风压作用下，结构不仅会发生顺风向风振，而且会伴随着产生横风向振动，甚至还会出现扭转振动，但对于结构的影响，主要是顺风向风振。 规范规定对于基本自振周期T1大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对于高度大于30m 且高宽比大于1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。 对于单管塔，需根据规范7.6规定考虑塔身的横向风阵作用。第20页/共22页4.6基本风压基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地面10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速v0为标准，按w0=v02/1600确定的风压值。 基本风压应按照现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009的规定采用。对于特别重要或风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。第21页/共22页