混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(沈蒲生)課件第二章荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中南林業(yè)科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章&第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（Chapter 2 Structures Design Method）湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章一結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力(一一) 結(jié)構(gòu)上的作用結(jié)構(gòu)上的作用 1. 定義：凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂 縫的因素，都稱之為結(jié)構(gòu)上的作用。 2. 分類： 直接作用：荷載 間接作用：溫度、收縮、徐變、地基不均勻沉降、 地震等。(二二) 作用效應(yīng)作用效應(yīng) 指作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、 裂縫等。(三三) 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)抵抗

2、作用效應(yīng)的能力。湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章二荷載分類 永久荷載(恒荷載)：大小、方向、作用點(diǎn)不隨時(shí)間改變的 荷載，如自重，土壓力，預(yù)應(yīng)力等； 可變荷載(活荷載)：大小、方向、作用點(diǎn)隨時(shí)間改變的荷 載，如樓面和屋面活載，風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載、 車輛荷載等； 偶然荷載：結(jié)構(gòu)使用期間可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，時(shí)間 短 、效應(yīng)大的荷載，如爆炸力，撞擊等。 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章三荷載代表值永久荷載：標(biāo)準(zhǔn)值 結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值。 可變荷載： 標(biāo)準(zhǔn)值 結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值，也是可變 荷載的基本代表值。 組合值(c標(biāo)準(zhǔn)值) 當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載 同時(shí)作用時(shí)的代表值

3、。 頻遇值(, 1 . 0/Ttf標(biāo)準(zhǔn)值) 常遇值，計(jì)算變形、裂縫時(shí)用。 準(zhǔn)永久值(, 5 . 0/Ttq標(biāo)準(zhǔn)值) 可變荷載中較穩(wěn) 定的那一部分值，計(jì)算變形、裂縫時(shí)用。 偶然荷載：按使用特點(diǎn)定 (t為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到和超過(guò)該值的總持續(xù)時(shí)間，T為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期) 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章四樓面和屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值查荷載規(guī)范。 樓面：2kN/m2 屋面：不上人屋面2kN/m5 . 0 上人屋面2kN/m2 屋頂花園2kN/m3 直升飛機(jī)坪：2kN/m5 荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻重和二次裝修重。 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章 當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí) 0zszkww (1) 式中 z

4、高度z處的風(fēng)振系數(shù)； s 體型系數(shù)； z 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按地面粗糙程度A、B、C、D四級(jí)定， A 海岸、湖岸；B 農(nóng)村、市郊；C 一般城市市區(qū)； D 有密集高層建筑市區(qū)； 0w50 年一遇的基本風(fēng)壓(2kN/m)。 n 10 50 100 長(zhǎng)沙地區(qū)0w(2kN/m) 0.25 0.35 0.40 五風(fēng)荷載 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章六雪荷載 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章 類別 結(jié)構(gòu)類型 設(shè)計(jì)使用年限（年） 1 臨時(shí)性結(jié)構(gòu) 5 2 易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件 25 3 普通房屋和構(gòu)筑物 50 4 紀(jì)念性建筑和特別重要建筑 100 （二）結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 按結(jié)構(gòu)的重要性別劃分為三個(gè)安全等級(jí)

5、： 一 級(jí)：重要建筑； 二 級(jí)：一般建筑； 三 級(jí)：次要建筑。 七結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限及安全等級(jí)七結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限及安全等級(jí) (一）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章 定義定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)指定的某一功能要求，這個(gè)特定的狀態(tài)稱之為該功能的極限狀態(tài)。 分類：分類：1承載能力極限狀態(tài)：超過(guò)這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。2正常使用極限狀態(tài)：超過(guò)這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)過(guò)大的變形、過(guò)寬的裂縫或出現(xiàn)鋼筋嚴(yán)重銹蝕、混凝土腐蝕、風(fēng)化、剝落等現(xiàn)象。八結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)及其分類八結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)及其分類湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章九結(jié)構(gòu)

6、可靠性和可靠度結(jié)構(gòu)的可靠性：指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性。結(jié)構(gòu)的可靠度：指結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下完成預(yù)定功能 的概率，是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。 正態(tài)分布： 三個(gè)特征值： Z 平均值； Z 標(biāo)準(zhǔn)差； Z 變異系數(shù)，ZZZ。 SRZ（3） 0Z，結(jié)構(gòu)可靠； 0Z，結(jié)構(gòu)失效； 0Z，極限狀態(tài)。 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章十結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法以概率理論為基礎(chǔ)，用可靠指標(biāo)度量，采用多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)。湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章 ( (一一) ) 計(jì)算公式計(jì)算公式 RS 0 (5) 式中 0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； 安全等級(jí)為一級(jí)或使用年限為 100 年時(shí)，1 . 10； 安全等級(jí)

7、為二級(jí)或使用年限為 50 年時(shí)， 0 . 10； 安全等級(jí)為三級(jí)或使用年限為 5 年時(shí)， 9 . 00。 S 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值，用基本組合或偶然組合； R 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值。 十一按承載力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法及其 荷載組合 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章(二二) 荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合 1. 基本組合 (1) 一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件：選下列計(jì)算中較大者。 由可變荷載控制時(shí) niSSSS2QikciQiQ1kQ1GkG (5) 由永久荷載控制時(shí) niSSS1QikciQiGkG (6) 式中 G 荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，公式(6)中的2 . 1G， 公式(7)中的35. 1G；當(dāng)其效

8、應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，一般情況下取0 . 1， 驗(yàn)算傾覆、滑移或漂浮時(shí)取9 . 0； Qi 活載分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下取4 . 1，當(dāng)活載標(biāo)準(zhǔn)值大于24kN/m的 工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)取3 . 1； GkS 恒載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的內(nèi)力； kQiS 活載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的內(nèi)力，i=1 的活荷載為主導(dǎo)活荷載。 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章(2) 一般排架、框架結(jié)構(gòu)：選下列計(jì)算中較大者。 由可變荷載控制時(shí) niSSS1QikQiGkG (8) 由永久荷載控制時(shí) niSSS1QikciQiGkG (9) 式中 簡(jiǎn)化式中的荷載組合系數(shù)，一般情況下取9 . 0，只有一個(gè) 活載時(shí)取0 . 1。 G和Qi的取值與式(6)、

9、(7)相同。 2. 偶然組合 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)的其它荷載采用適當(dāng)?shù)拇碇担?各種情況下荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值公式由有關(guān)規(guī)范另定。 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章(三三) 結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計(jì)值結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計(jì)值R 取決于截面尺寸大小和材料強(qiáng)度高低。 材料強(qiáng)度分為標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值。 1. 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 砼：ckf，tkf 鋼筋：ykf 保證率 95%，645. 1f。 2. 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 砼：cckcff ，ctktff 鋼筋：sykyff 式中 c 砼的材料分項(xiàng)系數(shù)，建筑工程取 1.4；公路橋涵工程中取 1.45。 s 鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)，建筑工程中對(duì)熱軋鋼筋取 1.1，對(duì)鋼絲、 鋼絞線、熱處理鋼筋取 1.2；公路橋涵工程中對(duì)熱軋鋼筋取 1.2， 對(duì)鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋取 1.25。 混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值見(jiàn)附表 1.2 或 10.2。鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值見(jiàn)附表 2.3 和 2.4 或 10.6 和 10.7。 湖南大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.第二章十二按正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法及其 對(duì)應(yīng)的荷載組合 (一一) 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方法法 CS (10) 式中 S 正常使用極限狀下的荷載效應(yīng)組合值； C 達(dá)正常使用要求時(shí)的變形、裂縫、應(yīng)力等的限值。 (二二) 荷荷載載效效應(yīng)應(yīng)組組合合值值 標(biāo)準(zhǔn)組合：主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀