结构计算基本原则

中国矿业大学贾福萍jfp_ljx@钢筋混凝土基本构件-----结构设计基本原则结构设计基本计算原则结构设计所涉及的问题分为两类：●第一类：共性的问题：属于基本计算原则⏹作用在构件上的载荷：其大小如何确定?⏹所用建材的强度如何确定?⏹结构安全可靠标准是什么？荷载与结构设计方法结构设计基本计算原则第二类: 具体问题：应用这些基本原则对各种不同的构件进行具体的设计和计算，并采取相应的构造措施使所设计的构件满足要求如何设计计算？如何保证安全、经济、合理？结构设计基本计算原则1 结构上的作用2 结构的抗力3 结构的功能和极限状态4 基本设计表达式1 结构上的作用1.1 作用及作用效应1.2 作用的分类1.3 荷载分类及荷载代表值1.1 作用及作用效应（1）结构上的作用•作用是使结构产生内力和变形的所有原因。

分为两类：•第一类：直接作用（荷载）：指施加在结构上的集中荷载和分布荷载。

（如：结构自重、风压、雪自重等）•第二类：间接作用：指引起结构外加变形、约束变形或振动的其它作用（如：温度变化、基础沉降、地震作用等）1.1 作用及作用效应（2）作用效应•作用效应是指各种作用施加在结构上，使结构产生的内力和变形。

•荷载效应load effect由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。

•内力：拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩等•变形：拉伸、压缩、弯屈、挠度、扭转、转角和裂缝等1.2 作用的分类•按照随时间的变异性和出现的可能性分类：（1）永久作用：结构自重、土压力、地基变形（2）可变作用：温度变化、多遇地震（3）偶然作用：罕遇地震、爆炸、撞击•按照随空间位置的变异性分类：（1）固定作用：恒荷载、固定设备（2）可动作用：汽车、行人•按照结构的反应分类：（1）静态作用：结构自重、雪自重和楼面活荷载（2）动态作用：风荷载、地震作用、震动设备1.3 荷载分类和荷载的代表值（1）荷载分类1）永久荷载permanent load：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。

第2章结构基本计算原则2.1极限状态2.1.1 结构上的作用使结构产生内力或变形的原因称为“作用”，分直接作用和间接作用两种。

荷载就是直接作用，混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用。

间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。

例如，地震对结构物的作用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所以不能把地震作用称为“地震荷载”。

结构上的作用使结构产生的内力(如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等)、变形、裂缝等统称为作用效应或荷载效应。

荷载与荷载效应之间通常按某种关系相联系。

1）荷载的分类按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类：（1）永久荷载在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。

例如，结构的自身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。

（2）可变荷载在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。

例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等，可变荷载又称活荷载。

（3）偶然荷载在结构设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。

例如，爆炸力、撞击力等。

2）荷载的标准值荷载标准值是荷载的基本代表值。

实际作用在结构上的荷载的大小具有不定性，应当按随机变量，采用数理统计的方法加以处理。

这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值称为荷载标准值。

《建筑结构荷载规范》(GBJ 50009)规定，对于结构自身重力可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定。

可变荷载通常还与时间有关，是一个随机过程，如果缺乏大量的统计资料，也可近似地按随机变量来考虑。

考虑到我国的具体情况和规范的衔接，《建筑结构荷载规范》采用的基本上是经验值。

2．1．2 结构的功能要求1）结构的安全等级建筑物的重要程度是根据其用途决定的。

例如，设计一个大型体育馆和设计一个普通仓库，因为大型体育馆一旦发生破坏引起的生命财产损失要比普通仓库大得多，所以对它们的安全度的要求应该不同，进行建筑结构设计时应按不同的安全等级进行设计。

结构设计基本原则结构设计是一个综合性很强的学科，它涉及到建筑、桥梁、车辆、机器等各个领域中的结构设计。

结构设计的正确与否，直接关系到该结构的安全性、经济性、可靠性和使用寿命。

在结构设计中，需要遵循一些基本原则，以确保结构的可靠性和安全性。

下面，就是一些结构设计的基本原则。

1. 安全性结构设计的首要原则是保证结构的安全性。

无论是建筑、桥梁、车辆还是机器，只有在最大限度地保证结构的安全性的前提下，才能确保它们的可靠性和使用寿命。

在设计中需要考虑载荷的种类、大小和方向等因素，合理选取材料、截面和尺寸，确保结构的安全性。

2. 经济性结构设计不仅要保证结构的安全性，还需要保证经济性。

在设计中，需要考虑结构的成本和使用成本，并在这两者之间做出良好的平衡。

为了确保结构的经济性，设计者需要对不同的材料、截面和连接方式进行综合评估，并选择最经济的设计方案。

3. 简单性简单性是结构设计中的重要原则之一。

设计中，应该尽量地追求结构简单、易于施工和维护。

这样不仅可以降低成本，而且可以在构造方面更容易进行口头交流并提高生产率。

简化结构设计也有利于减少结构中的不确定性并提高结构的可靠性。

4. 优化性结构设计的优化是保证结构安全和经济的又一个关键因素。

通过综合考虑不同的因素，比如载荷、材质、截面和尺寸等，以获得最优的结构性能并降低成本。

这需要对不同的设计方案进行综合评估，并在设计和分析过程中寻求最优解。

5. 可靠性结构设计的可靠性是指结构能够在其规定寿命内维持满足设计要求的性能。

在设计中，需要通过考虑设计允许范围内的因素和预见到的不良环境因素，确保结构在使用寿命期内能够保持满足要求的性能。

结构设计的可行性是指设计的结构能够在实际的条件下建造和使用。

在设计中，需要考虑到结构的施工和操作，确保它们能够在规定的时间内、在规定的地点内、以成本效益的方式建造和使用。

还要考虑到实际生产和使用中可能发生的变化和风险，如意外损坏和灾害等，从而在结构设计中减少出现问题的可能性。

结构设计的“四项基本原则”一、坚固耐久原则：坚固耐久原则是指建筑或工程结构必须具备足够的强度和稳定性，能够承受设计范围内的各种荷载，以确保结构在使用寿命内不发生破坏或变形。

1.强度要求：结构要具备足够的抗弯、抗剪、抗压、抗拉等强度，以保证结构在正常使用过程中不发生断裂或倒塌。

2.稳定性要求：结构要具备足够的抗侧稳定性和整体稳定性，以防止产生不稳定现象，如侧倾、倾覆等。

3.耐久性要求：结构要能够经受住各种外界环境的侵蚀和作用，如风力、水分、温度变化等，保持正常使用寿命。

二、经济高效原则：经济高效原则是指在结构设计中，要追求经济性和高效性，即在满足功能需求和安全要求的前提下，尽可能降低工程造价和能耗。

1.减少材料使用：通过优化结构布局和材料选用，以最少的材料实现最强的结构能力，降低建设成本。

2.提高工程效率：合理组织结构施工过程，缩短工期，减少人力和物力资源的浪费，提高工程效率。

3.降低维护成本：在结构设计时考虑维护保养的方便性和成本，降低后期维护的费用。

三、安全可靠原则：安全可靠原则是指结构设计必须满足安全性的要求，确保结构在正常使用和预期荷载下不发生破坏或事故。

1.安全的结构强度：结构设计要保证在设计荷载、异常荷载和地震等不利情况下，仍然能够保持足够的抗力和稳定性。

2.可靠的结构连接：结构设计要确保连接节点的可靠性，防止出现松动、脱落等情况，保证结构的整体性。

3.合理的荷载设计：结构设计要合理考虑各种设计荷载，包括使用荷载和不可预见荷载，确保结构在工作状态下具有足够的抗荷能力。

四、美观舒适原则：美观舒适原则是指结构设计要兼顾人的感受和审美需求，追求建筑外观的美观性和室内环境的舒适性。

1.建筑外观美感：结构设计要与建筑整体风格和比例协调一致，形成美观的建筑外观。

2.室内舒适性：结构设计要合理考虑室内空间的布局和分隔，以确保室内环境的舒适性，如室内采光、通风、隔音等。

3.人性化设计：结构设计要考虑人们的使用和生活需求，提供舒适的空间和合理的区域划分。

第二章 混凝土结构的基本计算原则第一节 概术结构设计的基本任和是正确合理地处理结构安全可靠与经济合理这一对矛盾。

总的来说，钢筯混凝土结构构件的基本计算方法按其发展先后，有下列几种：容许应力计算方法，破损阶段计算方法，极限状态计算方法。

材料的容许应力，是由材料的极限强度（混凝土）或者流限（钢筯）除以安全系数K 而得到的。

该法的主要优点是可沿用弹性匀质材料的《材料力学》概念计算，计算比较方便。

缺点是安全系数的确定比较主观。

这种方法的计算准则是：结构的最大内力不应大于结构的承载能力，其设计表达式为 K M M P /其中P M 是截面所能承受的破损内力。

K 是安全系数。

定值观点下的安全系数是人们对许多未知的无法了解和控制的因素的估计，以及对安全度的期望而经验地加以确定的。

它并不能从定量上度量结构的可靠程度，其要本原因在于它不能作为度理设计变量变异性的尺度。

第二节 几个基本概念结构上的作用可分为直接作用和间接作用。

按时间变异的特点，可以分为 永久作用，可变作用，偶然作用。

结构抗力的广义概念是指结构构件承受作的效应的各种能力。

对结构构件的变菜效应，相应地有结构的刚度，刚度也是一种广义的抗力。

第三节 概率极限状态设计方法安全，适用，耐久 总 为结构的可靠性。

结构的极限状态及分类：（1）承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变用。

当结构或构件出现下列状态之一时，即可认为超过了承载能力极限状态：1 整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡。

2因其材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度塑性变形而不适于继椟 承载。

3结构转变为机动体系。

4结构或构件丧失稳定性。

（2）正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值1影响正常使用和外观变形。

2影响正常使用或耐久性能的局部受到损坏3造成不舒或对设备发生影响过大的振动。

其实可以理解为结构或结构构件使用功能的破坏或受损害 ，或结构质量的恶化。

网络系统结构计的基本原则(二)(总分：34.00，做题时间：90分钟)一、(总题数：34，分数：34.00)1.解决“最后一公里”问题的是______。

（分数：1.00）A.接入层√B.汇聚层C.核心层D.物理层解析：[解析] 对于Internet来说，任何一个家庭、机关、企业的计算机都必须首先连接到本地区的主干网中，才能通过地区主干网、国家级主干网与Internet连接。

而可以形象地将家庭、机关、企业的计算机接入地区主干网的问题称为信息高速公路中的“最后一公里”问题。

而接入层解决的就是“最后一公里”问题。

它是通过各种接入技术，连接最终用户，为它所覆盖范围内的用户提供访问Internet以及其他的信息服务。

2.下列关于宽带城域网汇聚层基本功能的描述中，错误的是______。

（分数：1.00）A.汇接接入层的用户流量，进行数据转发和交换B.根据接入层的用户流量，进行流量均衡、安全控制等处理C.提供用户访问Internet所需要的路由服务√D.根据处理结果把用户流量转发到核心交换层解析：[解析] 汇聚层的基本功能是：(1) 汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换；(2) 根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QoS优先级管理，以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理；(3) 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。

用户访问Internel所需要的路由服务是由核心交换层提供的。

3.下列不属于无线接入技术的是______。

（分数：1.00）A.APON √B.Ad hocC.WiMAXD.WiFi解析：[解析] APON是ATM PON的简称。

ATM是一种基于信元的传输协议，不属于无线接入技术。

4.以下关于10 Gbit/s Optical Ethernet技术优势的描述中，错误的是______。

（分数：1.00）A.组建同样规模的宽带城域网，Optical Etheinel的造价是SONET的1/5，是ATM的1/10B.IEEE已经对速率从10 Mbit/s、100Mbit/s、1 Gbit/s到10 Gbit/s，以及100 Gbit/s的Ethernet技术标准化了√C.Ethernet技术能够覆盖从宽带城域网的核心层、汇聚层到接入层的各种需求D.如果一个宽带城域网的各个层次能够使用同一种技术，那么这种网络在设计、组建、运行、管理和人员培训都很方便、有效解析：[解析] 10 Gbit/s Optical Ethernet技术优势体现在以下几个方面：(1) 以太网与DWDM技术都十分成熟，并且已经广泛应用；(2) IEEE已经对速率从10 Mbit/s、100Mbit/s、1 Gbit/s到10 Gbit/s的以太网技术标准化了，100 Gbit/s 的以太网技术标准正在研究之中。

浅谈结构设计的基本原则(一)摘要]结构设计的目的、结构设计的四项基本原则。

关键字]刚柔相济、多道防线、抓大放小、打通关节、建筑结构。

结构的设计的目的是使建筑物安全和能够适应使用的要求。

结构设计还要遵循结构设计的主要要求是结构安全可靠（节省资金也是一项），所以，我们在结构设计中要保证这样要求和遵循这个原则。

我们现在学习的结构有：钢筋混凝土结构、砌体结构、刚结构、道路和桥梁结构，我们毕业后将要从事的也是结构的设计，我们不能不去考虑一下有关结构设计的要求及其基本的原则，结构设计的好坏直接影响建筑物的使用和建筑业的发展，同时，还会影响到使用者的安全。

基于这样的要求，下面来总结一下结构设计的基本原则。

结构设计的四项基本原则：1、刚柔相济合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。

结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。

结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢？这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。

最后，专家们达成难以准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的追求。

2、多道防线安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。

这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。

多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。

也许我们会自信计算的正确性，但更要牢记绝对安全的防备构件是存在的，还是应该多多考虑：当第一道防线跨了，第二道防线能顶住吗？或者能顶住多少？还有没有第三、第四道防线？3、抓大放小“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。

有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢？为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢？这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。

建筑结构计算基本原则建筑结构计算是建筑设计中的重要环节，它涉及到建筑物的稳定性、安全性和可靠性等方面。

为了确保建筑物的结构能够经受住各种外力作用，并保持稳定和安全，建筑结构计算需要遵循一些基本原则。

一、受力分析原则在进行建筑结构计算时，首先需要进行受力分析。

受力分析是指对建筑物受力情况进行研究和分析，确定各个结构构件所承受的力的大小、方向和作用点等。

只有通过准确的受力分析，才能为后续的结构计算提供准确的依据。

二、结构选型原则建筑结构的选型是指在受力分析的基础上，选择合适的结构形式和结构材料，以满足建筑物的使用要求和经济性要求。

在进行结构选型时，需要考虑建筑物的自重、荷载情况、建筑物所处的地理环境等因素，选择适合的结构形式，如框架结构、桁架结构、拱结构等，并选用合适的结构材料，如混凝土、钢材、木材等。

三、静力平衡原则静力平衡是指在建筑物受到各种外力作用时，结构内部各个构件之间的力达到平衡状态。

在进行建筑结构计算时，需要通过静力平衡原理，来确定结构内部各个构件之间的力的平衡关系，并满足结构的稳定性和安全性要求。

四、极限状态设计原则在建筑结构计算中，需要考虑建筑物在极限状态下的荷载作用，即考虑结构在设计寿命内所能承受的最大荷载。

根据国家相关标准和规范的要求，进行荷载组合和调整，确保建筑物在极限荷载作用下的结构稳定和安全性。

五、安全系数原则为了确保建筑物在使用寿命内能够保持结构的稳定和安全性，建筑结构计算中需要引入安全系数。

安全系数是指在设计过程中对设计荷载进行调整的一个比值，它考虑了结构荷载的不确定性和结构材料的强度参数的分散性，以保证结构的安全性。

六、符合规范原则建筑结构计算需要符合国家相关标准和规范的要求。

国家相关标准和规范对建筑结构的设计、计算、荷载标准等方面都有详细的规定，建筑师和结构工程师在进行结构计算时，必须遵守这些规范要求，确保建筑物的结构计算能够满足相关标准和规范的要求。

总结：建筑结构计算是保证建筑物稳定和安全的基本环节。

结构设计的四项基本原则结构设计在建筑、工程等领域中起着决定性的作用。

一个良好的结构设计能够保证建筑物或工程的安全性、稳定性和可持续性。

在进行结构设计时，需要遵循一些基本原则，以确保设计的有效性和可行性。

本文将介绍结构设计的四项基本原则，分别是：强度原则、刚度原则、稳定性原则和经济性原则。

一、强度原则强度是一个结构在承受外力作用下不发生破坏或失效的能力。

在结构设计中，强度原则是设计师首先需要考虑的因素之一。

强度原则要求结构设计能够满足外力的要求，承受各种负荷和荷载，如自重、风荷载、地震荷载等。

设计师需要根据预计的使用条件和荷载来计算结构的强度，并采取合适的结构形式和材料来确保结构的强度满足设计要求。

二、刚度原则刚度是一个结构在受到外力作用后变形的能力。

刚度原则要求结构设计能够满足预期的使用条件下的变形要求。

结构的变形不应超出容许范围，否则会影响建筑物或工程的正常使用和安全性。

设计师需要在进行结构设计时考虑结构的刚度，并采取合适的结构形式和材料来控制结构的变形，使其在允许范围内变形。

三、稳定性原则稳定性是指一个结构在受到外力作用下不会失去平衡或崩塌的能力。

稳定性原则要求结构设计能够满足在受到各种外载作用下保持平衡和稳定的要求。

设计师需要考虑结构的整体平衡和各个构件之间的相互作用，采取合适的结构形式和材料来确保结构的稳定性。

四、经济性原则经济性是指在满足结构强度、刚度和稳定性要求的前提下，尽量降低结构成本的能力。

经济性原则要求结构设计在保证结构安全和性能的前提下，尽可能减少结构造价。

设计师需要在进行结构设计时合理选择结构形式、材料和施工工艺，以最优的方案来实现结构设计的经济性。

结构设计的四项基本原则是建筑和工程领域中进行结构设计时必须遵循的准则。

强度原则保证了结构的安全性，刚度原则保证了结构的稳定性，稳定性原则保证了结构的稳定性，经济性原则保证了结构的经济性。

设计师在进行结构设计时，需要综合考虑这四个原则，并灵活应用于实际设计中，以达到一个优秀的结构设计。

钢筋混凝土结构的基本计算原则1.强度原则：结构的承载力应满足使用条件下的受力要求。

包括强度设计、稳定性设计和耐久性设计。

在强度设计中，应根据结构受力状态和荷载作用，确定结构的强度和刚度。

在稳定性设计中，应考虑结构的整体稳定和局部稳定。

在耐久性设计中，应选择合适的材料和防护措施，确保结构在使用寿命内具有良好的耐久性。

2.极限状态设计原则：结构应满足规定的极限状态要求，包括强度极限状态、使用极限状态和耐久性极限状态。

强度极限状态指结构在荷载作用下不可逆转的塑性变形或破坏；使用极限状态指结构在荷载作用下的可逆变形和缺陷影响；耐久性极限状态指结构在使用寿命内不会出现失效。

3.材料的合理选择原则：根据结构设计的要求和使用条件，选择合适的材料，并严格控制其质量。

一般情况下，钢筋混凝土结构使用B级混凝土和HRB335或HRB400级钢筋。

4.结构的合理布置原则：在设计过程中，应根据结构的受力特点和空间布置要求，合理安排结构的布置。

结构的布置应使结构各部分受力均匀，并提供足够的空间和通道。

此外，还应考虑结构的施工性和维修性。

5.荷载和荷载组合的合理确定原则：在设计过程中，应根据结构的使用条件和设计要求，合理确定荷载的大小和组合。

荷载包括活荷载、永久荷载、地震荷载等。

荷载组合应考虑不同荷载之间的相互作用和最不利组合的情况。

6.结构抗震设计的原则：钢筋混凝土结构应具有足够的抗震能力，以确保在地震作用下结构的安全性。

抗震设计应根据结构的受力特点和使用条件，选择合适的抗震措施，并满足规定的抗震设防要求。

7.结构的整体性原则：在设计过程中，应将结构看作一个整体，考虑结构各部分之间的相互作用和影响。

结构的整体性设计有助于提高结构的稳定性和承载能力。

8.施工和使用阶段的特殊要求原则：在设计过程中，应考虑结构在施工阶段和使用阶段的特殊要求。

施工阶段的特殊要求包括施工阶段的施工荷载和支撑条件等。

使用阶段的特殊要求包括结构的使用寿命和维修要求等。