第二章：混凝土结构设计方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,混凝土结构设计原理,(,第,2,章,),进入,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,第,2,章 混凝土结构设计方法,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,本章重点,了解结构上的作用、作用效应和结构抗力的概念及其随机特性；,了解,混凝土结构设计方法的理论基础,可靠度理论；,掌握,我国规范的设计方法,概率极限状,态设计法。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.1.1,结构上的作用,定义：,凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、,裂缝的因素，都称为结构上的作用。,直接作用：荷载,；,分类：,间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、,地震等。,2.1,结构上的作用、作用效应与结构抗力,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.1.2,作用效应,定义：,作用在结构上产生的反应，如内力、应力、位,移、应变、裂缝等，称为作用效应。,2.1.3,结构抗力,定义：,结构抵抗作用效应的能力，称为结构抗力,。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.2,荷载,2.2.1,荷载分类,永久荷载,(,恒荷载,),：,大小、方向、作用点不随时间改变,的荷载为永久荷载，如自重、土压,力、预应力等；,可变荷载,(,活荷载,),：,大小、方向或作用点随时间改变而,变化的荷载为可变荷载，如楼面,和屋面活载,、,风荷载、雪荷载、,吊车荷载、车辆荷载等；,偶然荷载：,结构使用期间可能不出现，一旦出现，其作,用时间短、效应大的荷载为偶然荷载，如爆,炸力，撞击等。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.2.2,荷载代表值,1.,标准值,由设计基准期内最大荷载概率分布的某,一分位值确定的荷载值，是,永久荷载的,唯一代表值。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,直升飞机坪：,楼面：,屋面：,不上人屋面,上人屋面,屋顶花园,楼面和屋面荷载的标准值可查荷载规范得到。如：,荷载规范中的荷载值不包括隔墙重量和二次装修重量。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,频遇值,结构上时而出现的较大值,但小于标准,值。计算裂缝变形时用。,频遇值,=,f,标准值,t/T,0.1,准永久值,可变荷载中较稳定的那一部分值。计,算裂缝变形时用,。,准永久值,=,q,标准值,t/T,=0.5,（,t,为设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间，,T,为设计基准期。,）,2.,组合值,当有两个或两个以上可变荷载同时作用,时的代表值,。,组合值,=,c,标准值,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,取决于截面尺寸大小和材料强度高低。,材料强度分标准值和设计值。,2.3.1,材料强度标准值,保证率：,95,2.3,材料强度,混凝土：,，,钢筋：,，,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.3.2,材料强度设计值,混凝土：,钢筋：,建筑工程中：,桥梁工程中：,混凝土：,钢筋：,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,式中：,混凝土的材料分项系数；建筑工程取,1.4,公路桥涵工程取,1.45,；,钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢,筋取,1.1,，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋取,1.2,；公路桥涵工程对热轧钢筋取,1.2,，对钢,绞线、热处理钢筋取,1.25,。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.4,结构的设计使用年限与安全等级,2.4.1,结构的设计使用年限,类别,结构类型,结构的设计使用年限（年）,临时性结构,5,易于替换的结构构件,25,普通房屋和构筑物,50,纪念性建筑和特别重要建筑,100,2.4.2,结构的安全等级,按结构的,重要性,划分,一级：,重要建筑,二级：,一般建筑,三级：,次要建筑,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.5.1,结构的可靠性,指结构的安全性、适用性、耐久性。,2.5.2,结构的可靠度,指结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能,的概率，是结构可靠性的概率度量。,2.5,结构的可靠度,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,=,-,2-1,0,，结构可靠；,=0,，极限状态。,0,，结构失效；,正态分布,变异系数,z,=,z,/,z,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,式中：,结构抗力的平均值和标准值；,作用效应的平均值和标准值。,现行设计方法以概率理论为基础，用可靠指标度量，采,用多个分项系数表达。设，则可靠指标为：,2-2,2.4.2,结构的可靠指标,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,按承载能力极限状态设计时,按正常使用极限状态设计时,破坏类型,安全等级,一级,二级,三级,塑性破坏,3.7,3.2,2.7,脆性破坏,4.2,3.7,3.2,根据其可逆程度可取,0 1.5,。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,定义：,整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的状态称之为该功能的极限状态。,承载能力极限状态：,超过这一极限状态时结构将发生破坏、倒塌或失稳等现象。,2.6.1,结构极限状态的分类,正常使用极限状态：,超过这一极限状态时结构将出现过大的变形，开裂或过宽的裂缝，钢筋严重锈蚀，混凝土腐蚀、风化、剥落等现象。,2.6,结构的极限状态及其分类,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,2.6.2,承载能力极限状态的设计方法,2-3,结构重要性系数；,安全等级为一级或使用年限为,100,年时，,安全等级为二级或使用年限为,50,年时，,安全等级为三级或使用年限为,5,年时，,荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶,然组合；,结构构件抗力设计值。,计算公式,建筑工程中：,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,桥梁工程中：,桥梁结构的重要性系数，按公路桥涵的设计安全,等级，一级、二级、三级分别为,1.1,、,1.0,、,0.9,；,桥梁的抗震设计不考虑结构的重要性系数；,作用（或荷载）效应（其中汽车荷载应计如冲击,系数）的组合设计值，当进行预应力混凝土连续,梁等超静定结构的承载能力极限状态计算时，公,式（,2-3,）中的作用（或荷载）效应项应改为,，其中 为预应力（扣除全部预应力,损失）引起的次效应；为预应力分项系数，当,预应力效应对结构有利时，取 ；对结构,不利时，取 ；,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,结构构件抗力设计值,构件承载力函数；,材料强度设计值；,几何参数设计值，当无可靠数据时，可采用,几何参数标准值 ，即设计文件规定值。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,荷载效应组合,一般结构构件：选下列计算中,较大,者。,由可变荷载控制时,由永久荷载控制时,2-4,2-5,基本组合,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,式中：,荷载分项系数，当其效应对结构不利时，,公式（,6,）中的 ，公式（,7,）中的,；当其效应对结构有利时，一般,情况下取,1.0,，验算倾覆、滑移或漂浮时,取,0.9,；,活载分项系数，一般情况下取,1.4,，当活,载标准值大于 的工业房屋楼面结,构取,1.3,；,恒载标准值所产生的内力；,活载标准值所产生的内力，,i=,1,的活荷载,为主导活荷载；,第,i,个可变荷载的组合系数。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,一般排架、框架结构：选下列计算中,较大,者,由可变荷载控制时,由永久荷载控制时,2-6,2-7,式中：,简化式中的荷载组合系数；一般情况下,取 ，只有一个活荷载取 。,和 的取值与式（,6,）（,7,）相同。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,偶然荷载的代表值不乘分项系数；,偶然组合,与偶然荷载同时出现的其他荷载采用适当的代表值；,各种情况下荷载效应的设计值公式由有关规范另定。,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,设计方法,2-8,式中：,正常使用极限状态下荷载效应组合值,;,达正常使用要求时的变形、裂缝、应力,等的限值；,2.6.3,按正常使用极限状态的设计方法,混凝土结构设计原理,第,2,章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一,章,荷载效应组合值,标准组合：,主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损坏的情况。,频遇组合：,主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损坏、较大变形或短暂震动等的情况。,准永久组合：,主要用于当长期效应是决定性因素的一些情况。,2-9,2-10,2-11,