第七章工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

1、第七章第七章 工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法7.1 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展7.2 我國(guó)目前各種土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介我國(guó)目前各種土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介7.1 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展結(jié)構(gòu)理論從彈性理論到極限狀態(tài)理論結(jié)構(gòu)理論從彈性理論到極限狀態(tài)理論設(shè)計(jì)方法從定值法到概率法設(shè)計(jì)方法從定值法到概率法7.1.1 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 彈性彈性理論理論為基礎(chǔ)，為基礎(chǔ)，材料材料視為彈性體，在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下視為彈性體，在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下結(jié)構(gòu)截面任意一點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)不大于材料結(jié)構(gòu)截面任意一點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)不大于材料容許應(yīng)力容許應(yīng)力。 容許應(yīng)力，極限強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度

2、除以經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)容許應(yīng)力，極限強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度除以經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù) 容許應(yīng)力憑經(jīng)驗(yàn)確定，土木工程常用材料是非線(xiàn)性，不容許應(yīng)力憑經(jīng)驗(yàn)確定，土木工程常用材料是非線(xiàn)性，不是完全彈性勻質(zhì)材料。是完全彈性勻質(zhì)材料。構(gòu)件構(gòu)件破壞破壞時(shí)受力狀態(tài)為依據(jù)，考慮了材料時(shí)受力狀態(tài)為依據(jù)，考慮了材料塑性塑性性能性能7.1.2 破損階段設(shè)計(jì)法破損階段設(shè)計(jì)法 在材料上考慮了塑性性能，在材料上考慮了塑性性能，安全系數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)確定，只考確定，只考慮構(gòu)件承載力，慮構(gòu)件承載力，未考慮正常使用未考慮正常使用情況下的變形和裂縫問(wèn)情況下的變形和裂縫問(wèn)題。題。ukMM 構(gòu)件正常使用階段由使用荷載產(chǎn)生的截面內(nèi)力；構(gòu)件正常使用階段由使

3、用荷載產(chǎn)生的截面內(nèi)力；M 構(gòu)件構(gòu)件破壞時(shí)截面承載力破壞時(shí)截面承載力；uM 經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)；經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)；k2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代后，我國(guó)開(kāi)始用。年代后，我國(guó)開(kāi)始用。極限狀態(tài)極限狀態(tài)分：承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)分：承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)（變形、裂縫）。（變形、裂縫）。7.1.3 半概率、半經(jīng)驗(yàn)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法半概率、半經(jīng)驗(yàn)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)一般表達(dá)式：一般表達(dá)式：()( , ,)iikccksskM nqM m k fk fa 荷載系數(shù)；荷載系數(shù)； 結(jié)構(gòu)工作條件系數(shù)結(jié)構(gòu)工作條件系數(shù)in 勻質(zhì)系數(shù)；勻質(zhì)系數(shù)； 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,sck km

4、,skckfk 截面幾何尺寸；截面幾何尺寸； 荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值aikq正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)變形驗(yàn)算：變形驗(yàn)算：裂縫驗(yàn)算：裂縫驗(yàn)算：maxmaxff 構(gòu)件在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下考慮荷載長(zhǎng)期作用影響后的構(gòu)件在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下考慮荷載長(zhǎng)期作用影響后的最大撓度值；最大撓度值；maxfmaxmaxww 構(gòu)件在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的最大裂縫寬度；構(gòu)件在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的最大裂縫寬度；maxw評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)：優(yōu)點(diǎn)：提出了優(yōu)點(diǎn)：提出了結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的概念，考慮了構(gòu)件的承載的概念，考慮了構(gòu)件的承載力問(wèn)題、正常使用的變形和裂縫問(wèn)題，全面考慮了結(jié)構(gòu)力問(wèn)題、正常使用的變形和裂縫問(wèn)題，全面考慮了結(jié)構(gòu)的不同

5、工作狀態(tài)。在確定荷載和材料強(qiáng)度取值時(shí)引入數(shù)的不同工作狀態(tài)。在確定荷載和材料強(qiáng)度取值時(shí)引入數(shù)理理統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)的方法。的方法。缺點(diǎn)：在保證率的確定、系數(shù)的取值方面，仍憑工程經(jīng)缺點(diǎn)：在保證率的確定、系數(shù)的取值方面，仍憑工程經(jīng)驗(yàn)。因而屬于半概率、半經(jīng)驗(yàn)方法。驗(yàn)。因而屬于半概率、半經(jīng)驗(yàn)方法。以上的以上的容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法、破損階段設(shè)計(jì)法和半概率、半容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法、破損階段設(shè)計(jì)法和半概率、半經(jīng)驗(yàn)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，都屬于，都屬于定值法定值法。建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB 50068-2001GB 50068-2001，提出，提出了國(guó)際上以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

6、。了國(guó)際上以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。7.1.4 近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 將設(shè)計(jì)參數(shù)看作將設(shè)計(jì)參數(shù)看作隨機(jī)變量隨機(jī)變量，并以統(tǒng)計(jì)分析確定的結(jié)構(gòu)，并以統(tǒng)計(jì)分析確定的結(jié)構(gòu)失失效概率效概率或或可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)來(lái)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性。來(lái)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性。在計(jì)算可靠度指標(biāo)時(shí)，考慮了基本變量的概率分布類(lèi)型在計(jì)算可靠度指標(biāo)時(shí)，考慮了基本變量的概率分布類(lèi)型和采用線(xiàn)性化近似手段，故稱(chēng)近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和采用線(xiàn)性化近似手段，故稱(chēng)近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。法。7.2我國(guó)目前各土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)我國(guó)目前各土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介介 現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，包括：混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，包括：混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)規(guī)范，以及荷載規(guī)范、地基基砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)規(guī)范，以及荷載規(guī)范、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范等，都采用了近似概率礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范等，都采用了近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，并遵循極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，并遵循建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)GB 50068-2001GB 50068-2001的基本設(shè)計(jì)原則。的基本設(shè)計(jì)原則。1 建筑建筑