第三章混凝土结构设计的基本原则.ppt

第三章 混凝土结构设计的基本原则1v 1 结构的功能要求 1）设计使用年限 设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的时期。结构的设计使用年限应按表31采用。2）设计基准期 设计基准期是计算结构可靠度时考虑各项基本变量与时间关系所取用的基准时间。2 我国规范的设计基准期取为50年。必须指出，设计基准期只是计算结构可靠度的参考时间坐标，即在此时间区域内计算结果有效。当结构的使用年限超过设计基准期后，并不等于结构立即丧失其功能或报废，而意味着结构的可靠度将会较设计的预期值减小。设计基准期不能简单地等同于建筑结构的实际寿命或耐久年限。注意:设计基准期与建筑结构使用寿命的区别33）结构的功能要求 （1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用，在偶然事件发生时及发生后，仍然保持必须的整体稳定性。（2）在正常使用时具有良好的工作性能。（3）在正常维护下具有足够的耐久性能。第1项为安全性，第2项为适用性，第3项为耐久性。统称为可靠性。4 v 2 结构的极限状态 1）极限状态：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规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。5 （1）承载能力极限状态 结构或结构构件达到最大的承载能力、疲劳破坏或不适于继续承载的变形。2）极限状态的分类 （2）正常使用极限状态 结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值。6 1）作用效应-S作用：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，均称为结构上的作用。作用效应：结构上的作用在结构或其构件某一截面上产生的内力和变形。2）结构抗力-R 结构或构件承受作用效应的能力。如承载力、刚度、抗裂能力等。7（2）作用的分类（按随时间的变异分类）永久作用：在设计基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。可变作用：在设计基准期内其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略。偶然作用：在设计基准期内不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短。8 结构处于极限状态3 极限状态方程 结构可靠 结构失效 9 4）可靠度 可靠度：在规定的时间，规定的条件下，完成预定功能的概率。可靠性：在规定的时间，规定的条件下，完成预定功能的可能性。可靠度的度量:结构失效概率与可靠概率。10图3311图34124 可靠指标和目标可靠指标 1）可靠指标 与 具有一定的对应关系表32 图34 13 不仅与 、有关，而且与 、有关。3）目标可靠指标和安全等级 （1）目标可靠指标：作为设计依据的可靠指标。（2）安全等级：根据结构破坏可能产生的后果的严重性，分为三个等级。表3-314表33 建筑结构的安全等级及结构构件承载力 极限状态的可靠指标建筑结构的建筑结构的安全等级安全等级破坏后破坏后果果建筑物类型建筑物类型结构构件承载力极限状态结构构件承载力极限状态的的可靠指标可靠指标延性破坏延性破坏脆性破坏脆性破坏一级一级很严重很严重重要的建筑重要的建筑3.73.74.24.2二级二级严严 重重一般的建筑一般的建筑3.23.23.73.7三级三级不严重不严重次要的建筑次要的建筑2.72.73.23.2注：1.延性破坏是指结构构件在破坏前有明显的变形或其他预兆；脆性破坏是指结 构构件在破坏前无明显变形或其他预兆。2.当承受偶然作用时，结构构件的可靠指标应符合专门规范的规定。3.当有特殊要求时，结构构件的可靠指标不受本表限制。15 1 材料强度标准值 材料强度标准值系指按照一定的试验方法测得的具有不小于95保证率的强度值。强度标准值是设计结构或结构构件时所采用的强度基本代表值，也是生产中控制材料性能质量的主要指标。a 砼强度的标准值 （1）砼立方体强度标准值砼强度等级16 （2）砼轴心抗压强度标准值（3）砼轴心抗拉强度标准值 b 钢筋强度的标准值 对有明显屈服点的热轧钢筋，取国标规定的屈服点作为标准值；对无明显屈服点的钢筋，取国标规定的极限抗拉强度作为标准值。172 材料强度设计值 材料强度设计值为其强度标准值除以相应的材料分项系数。3 荷载代表值(1)荷载的种类 1）恒载（永久荷载）2）活载（可变荷载）3）偶然荷载18(2)荷载的代表值 1）荷载的标准值 荷载的标准值是结构设计时采用的荷载基本代表值。加下标 表示。如 、。2）荷载组合值 可变荷载组合值 是当结构承受两种或两种以上可变荷载时，承载力极限状态按基本组合设计和正常使用极限状态按标准组合设计时采用的可变荷载代表值。193)荷载准永久值 荷载准永久值 是正常使用极限状态按准永久组合设计采用的可变荷载代表值。4 砼结构耐久性设计规定 1）结构的环境类别(见表34）2）砼结构的耐久性设计 （1）一三类环境，设计使用年限为50年(见表35）（2）一类环境，设计使用年限为100年 （3）其他20 极限状态设计表达式1 承载能力极限状态设计表达式 1）按荷载效应基本组合设计时 （1）基本表达式 由可变荷载效应控制的组合21 由永久荷载效应控制的组合 （2）简化表达式 对于一般排架和框架结构，可简化为例：22例：2）按荷载效应偶然组合进行设计时 （略）v2 正常使用极限状态设计表达式23 1)荷载效应组合 (1)标准组合 （2）频遇组合 （3）准永久组合为准永久值系数。注意：荷载效应的准永久组合只包括在整个使用期内出现时间很长的荷载效应值。荷载效应24的标准组合中既包括了在整个使用期内出现时间很长的荷载效应值，也包括了在整个使用期内出现时间不长的荷载效应值。2）验算内容 （1）变形验算 按荷载效应的标准组合并考虑荷载效应 的准永久组合影响求得的挠度。-25 （2）裂缝控制验算 一级严格要求不出现裂缝的构件。二级一般要求不出现裂缝的构件。三级允许出现裂缝的构件。注意：计算挠度或裂缝时，材料强度取标准值。26