結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原課件

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件第二章第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 了解結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力了解結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念及其隨機(jī)特性；的概念及其隨機(jī)特性；了解了解混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)可靠度理論；可靠度理論；掌握掌握我國(guó)規(guī)范的設(shè)計(jì)方法我國(guó)規(guī)范的設(shè)計(jì)方法概率極限狀概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。態(tài)設(shè)計(jì)法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件2.1 結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)的功能要求一、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)一、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力和結(jié)構(gòu)抗力R1、作用、作用1定義：定義： 使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因稱為使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的原因稱

2、為“”。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件 按作用按作用方式分方式分直接作用直接作用：間接作用：間接作用：以力的形式作用在結(jié)構(gòu)上（荷載）以力的形式作用在結(jié)構(gòu)上（荷載）以變形的形式作用在結(jié)構(gòu)上（混凝以變形的形式作用在結(jié)構(gòu)上（混凝土收縮、溫度應(yīng)力、基礎(chǔ)的差異沉土收縮、溫度應(yīng)力、基礎(chǔ)的差異沉降）降）（間接作用不僅與外界因素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)本身的特性有關(guān)）2 作用的分類：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件按隨空間位置的變異按隨空間位置的變異可分為二類：可分為二類：固定作用固定作用自由作用自由作用在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用。其特點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)用。其特點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的空間位置固定不變，但其的空間位置固定不變

3、，但其量值可能具有隨機(jī)性。量值可能具有隨機(jī)性。在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用。意分布的作用。如房屋建筑樓面上位置如房屋建筑樓面上位置固定的設(shè)備荷載、屋蓋固定的設(shè)備荷載、屋蓋上的水箱等。上的水箱等。如樓面的人員荷載、吊如樓面的人員荷載、吊車荷載等。車荷載等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件靜態(tài)作用靜態(tài)作用動(dòng)態(tài)作用動(dòng)態(tài)作用按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)可分為二類：可分為二類：使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用。作用。使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計(jì)的使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計(jì)的作用。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)一般均應(yīng)考慮其作用。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)一般均應(yīng)考慮其動(dòng)

4、力效應(yīng)。動(dòng)力效應(yīng)。如結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦如結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載公樓的樓面活荷載如吊車荷載、地震作用、如吊車荷載、地震作用、大型動(dòng)力設(shè)備的作用、大型動(dòng)力設(shè)備的作用、高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等。高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件 按作按作用時(shí)用時(shí)間和間和性質(zhì)性質(zhì)分分永久作用：可變作用：自重、土壓力樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載偶然作用： 爆炸、撞擊、地震等永久作用：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期間，其值不隨時(shí)間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)可變作用：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)其值隨時(shí)間而變化，其變化與平均值相比不可忽略偶然作用：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原

5、PPT課件 結(jié)構(gòu)在各種作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形稱為作用效應(yīng)。內(nèi)力：軸力、彎矩、剪力、扭矩；變形：撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫。2.作用效應(yīng)S：(effect of an action)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件如作用為如作用為直接作用，直接作用，則作用效應(yīng)稱為則作用效應(yīng)稱為荷載效應(yīng)。荷載效應(yīng)。在線彈性材料中，在線彈性材料中，荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)=荷載荷載荷載效應(yīng)系數(shù)荷載效應(yīng)系數(shù)跨中截面跨中截面，支座截面支座截面，281qlM 281l如：如：qlV21l21ql其中其中即為荷載效應(yīng)系數(shù)。即為荷載效應(yīng)系數(shù)。其中其中即為荷載效應(yīng)系數(shù)。即為荷載效應(yīng)系數(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件作用（荷載）效應(yīng)的不確定性作用（荷載）效應(yīng)的不確定

6、性荷載本身的變異性；荷載本身的變異性；內(nèi)力計(jì)算假定和實(shí)際受力情況間的差異。內(nèi)力計(jì)算假定和實(shí)際受力情況間的差異。l荷載代表值荷載代表值標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載概率分布的某一分位值確定由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載概率分布的某一分位值確定的荷載值的荷載值確定確定a.結(jié)構(gòu)的自重可根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度確定；結(jié)構(gòu)的自重可根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度確定；b.可變荷載常與時(shí)間有關(guān)，在缺少大量統(tǒng)計(jì)材料的條件下，可近似按隨機(jī)變量來(lái)可變荷載常與時(shí)間有關(guān)，在缺少大量統(tǒng)計(jì)材料的條件下，可近似按隨機(jī)變量來(lái)考慮；考慮；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件2kN/m0 . 5 直升飛機(jī)坪：直升飛

7、機(jī)坪： 樓面：樓面：2kN/m0 . 2 屋面：屋面：不上人屋面不上人屋面上人屋面上人屋面屋頂花園屋頂花園2kN/m5 . 02kN/m0 . 22kN/m0 . 3樓面和屋面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可查荷載規(guī)范得到。如：樓面和屋面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可查荷載規(guī)范得到。如：荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻重量和二次裝修重量。荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻重量和二次裝修重量。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件頻遇值頻遇值結(jié)構(gòu)上時(shí)而出現(xiàn)的較大值結(jié)構(gòu)上時(shí)而出現(xiàn)的較大值,但小于標(biāo)準(zhǔn)但小于標(biāo)準(zhǔn)值。計(jì)算裂縫變形時(shí)用。值。計(jì)算裂縫變形時(shí)用。頻遇值頻遇值=f標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 t/T結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行承載力（包括失穩(wěn)）計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行承載力（包括失穩(wěn)）計(jì)

8、算2直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算3有抗震設(shè)防要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抗震承載力計(jì)算有抗震設(shè)防要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抗震承載力計(jì)算4必要時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移、漂浮驗(yàn)算必要時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移、漂浮驗(yàn)算5對(duì)于有可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起嚴(yán)重后對(duì)于有可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起嚴(yán)重后果的重要結(jié)構(gòu)，宜進(jìn)行防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)果的重要結(jié)構(gòu)，宜進(jìn)行防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件二、正常使用極限狀態(tài)二、正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用的某項(xiàng)規(guī)定限值或耐久性能的某結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用的某項(xiàng)規(guī)定限值或耐久性能的某種規(guī)定值狀態(tài)種規(guī)定值狀態(tài)正常使用極限正常使用極

9、限狀態(tài)的狀態(tài)的表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫等）；（包括裂縫等）；影響正常使用的振動(dòng)；影響正常使用的振動(dòng)；影響正常使用的其它特定狀態(tài)。影響正常使用的其它特定狀態(tài)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件超過(guò)該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久性超過(guò)該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久性的功能要求。的功能要求。過(guò)大的變形、側(cè)移（影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不安全感、不能過(guò)大的變形、側(cè)移（影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不安全感、不能正常使用（吊車）等）；正常使用（吊車）等）；過(guò)大的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等

10、）；過(guò)大的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）；過(guò)大的振動(dòng)（不舒適）；過(guò)大的振動(dòng)（不舒適）；其他正常使用要求。其他正常使用要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件正常使用極限狀態(tài)需要驗(yàn)算的內(nèi)容：正常使用極限狀態(tài)需要驗(yàn)算的內(nèi)容：1對(duì)需要控制變形的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算對(duì)需要控制變形的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算2對(duì)不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行混凝土拉應(yīng)力驗(yàn)算對(duì)不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行混凝土拉應(yīng)力驗(yàn)算3對(duì)允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行受力裂縫寬度驗(yàn)算對(duì)允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行受力裂縫寬度驗(yàn)算4對(duì)舒適度有要求的樓蓋結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行豎向自振頻率驗(yàn)算對(duì)舒適度有要求的樓蓋結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行豎向自振頻率驗(yàn)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件三、極限狀態(tài)方

11、程三、極限狀態(tài)方程SR失效失效結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示：結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示：Z=R-S對(duì)應(yīng)的：對(duì)應(yīng)的：Z=R-S0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)；時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)；Z=R-SS）可靠概率可靠概率 Ps不完成預(yù)定功能概率（不完成預(yù)定功能概率（RR)=P(Z0)ZZfP值2.73.23.74.2失效概率 Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5 可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件1 1、承載能力極限狀

12、態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 按荷載效應(yīng)的按荷載效應(yīng)的基本組合基本組合或或偶然組合偶然組合，采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：，采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：0SRckskcskkcs(,),ffRR ff aRa0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；R結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；( )R結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力函數(shù)；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力函數(shù)；cs,ff混凝土、鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土、鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值；幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值；ka混凝土、鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；混凝土、鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；cksk,ff結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；cs,荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值。荷

13、載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值。S二、設(shè)計(jì)表達(dá)式二、設(shè)計(jì)表達(dá)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件基本組合基本組合：荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)從下列組合中取最不利值確定：荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)從下列組合中取最不利值確定：可變荷載效應(yīng)控制組合可變荷載效應(yīng)控制組合GGkQ1Q1kQiciQik2niSSSS 1 1、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 G 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)2 . 1G 35. 1G iQ 可變荷載分項(xiàng)系數(shù)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)一般情況下取一般情況下取1.4GkS永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)kQiSk1QS第第1個(gè)起控制作用的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的效應(yīng)個(gè)起控制作用的可變荷載

14、標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的效應(yīng)第第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的效應(yīng)個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的效應(yīng)ci 第第i個(gè)可變荷載的組合系數(shù)個(gè)可變荷載的組合系數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件基本組合基本組合：荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)從下列組合中取最不利值確定：荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)從下列組合中取最不利值確定：永久荷載效應(yīng)控制組合永久荷載效應(yīng)控制組合GGkQiciQik1niSSS 偶然組合偶然組合：荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值宜按下列規(guī)定確定：荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值宜按下列規(guī)定確定：偶然荷載的代表值不乘分項(xiàng)系數(shù)；偶然荷載的代表值不乘分項(xiàng)系數(shù)；與偶然荷載同時(shí)出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測(cè)資料和工程經(jīng)驗(yàn)采用適與偶然荷載同時(shí)出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測(cè)資料和

15、工程經(jīng)驗(yàn)采用適當(dāng)?shù)拇碇怠．?dāng)?shù)拇碇怠? 1、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件n設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法CS 式中：式中：正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合值正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合值;達(dá)正常使用要求時(shí)的變形、裂縫、應(yīng)力達(dá)正常使用要求時(shí)的變形、裂縫、應(yīng)力等的限值；等的限值；SC2、按正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法按正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原PPT課件n荷載效應(yīng)組合值荷載效應(yīng)組合值 標(biāo)準(zhǔn)組合：標(biāo)準(zhǔn)組合：主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的永久性損壞的情況。產(chǎn)生嚴(yán)重的永久性損壞的情況。 頻遇組合：頻遇組合：主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生局部損壞、較大變形或短暫震動(dòng)等的情況。產(chǎn)生局部損壞、較大變形或短暫震動(dòng)等的情況。 準(zhǔn)永久組合：準(zhǔn)永久組合：主要用于當(dāng)長(zhǎng)期效應(yīng)是決定性因素主要用于當(dāng)長(zhǎng)期效應(yīng)是決定性因素的一些情況。的一些情況。kQ2cQ1kGkiniiSSSS kQ2qQ1kf1GkiniiSSSS kQ1qGkiniiSS