工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理講義(史上最全面)PPT通用課件

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 一 講 第一講：緒論（1/12）一、結(jié)構(gòu)的基本知識二、混凝土結(jié)構(gòu)三、鋼結(jié)構(gòu)四、砌體結(jié)構(gòu)五、本課程特點(diǎn)第一講：緒論（2/12） 一、結(jié)構(gòu)的基本知識（1/4）1、結(jié)構(gòu)的組成 ：由若干個單元所組成的結(jié)構(gòu)骨架。2、基本(單元)構(gòu)件 板：提供活動面，直接承受并傳遞荷載； 梁：板的支撐構(gòu)件，承受板傳來的荷載并傳遞； 柱：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； 墻：承受樓面體系（梁、板）傳來的荷載并傳遞； 基礎(chǔ)：將柱及墻等傳來的上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基； 索：懸掛構(gòu)件或結(jié)構(gòu)體系的主要傳力單元； 桿：組成空間構(gòu)件，如屋架等。 第一講：緒論（3/12） 一、結(jié)構(gòu)的基本知識（2/4）3、結(jié)構(gòu)的分類按

2、材料分類 混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu):素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土 纖維筋混凝土和其它形式的加筋混凝土。 砌體結(jié)構(gòu)：包括磚石砌體結(jié)構(gòu)、砌塊砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)第一講：緒論（4/12） 一、結(jié)構(gòu)的基本知識（3/4）按受力體系分類 框架結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由梁和柱組成； 剪力墻結(jié)構(gòu)：主要(豎向)受力體系由墻組成； 筒體結(jié)構(gòu)：四周封閉的墻形成筒； 塔式結(jié)構(gòu)：下端固定、上端自由的高聳構(gòu)筑物； 桅式結(jié)構(gòu)：豎立的細(xì)長桅桿和纖繩所組成的構(gòu)筑物； 懸索、懸吊結(jié)構(gòu)：由拉索及邊緣構(gòu)件組成的承重結(jié)構(gòu)； 殼體結(jié)構(gòu):由曲面形板與邊緣構(gòu)件組成的空間結(jié)

3、構(gòu)； 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：由多根桿件通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)形成的空間結(jié)構(gòu)；第一講：緒論（5/12） 一、結(jié)構(gòu)的基本知識（4/4） 板柱結(jié)構(gòu)：由樓板和柱組成承重體系的結(jié)構(gòu)； 墻板結(jié)構(gòu)：由樓板和墻組成承重體系的結(jié)構(gòu)； 折板結(jié)構(gòu)：由多塊條形平板組合而成的空間結(jié)構(gòu)； 充氣結(jié)構(gòu)：用薄膜制成的，沖入氣體后而形成的結(jié)構(gòu)； 膜結(jié)構(gòu)：用柔性受拉索和薄膜及邊緣構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)； 按使用功能分類： 建筑結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)等 按照建筑物外形分類： 單層、多層、高層、大跨和高聳結(jié)構(gòu)等 按照施工方法分類： 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和裝配整體式結(jié)構(gòu) 第一講：緒論（1） 下一講的重要內(nèi)容1、混凝土結(jié)構(gòu)組成及工作原理；2、鋼結(jié)構(gòu)組成及工作

4、原理；3、砌體結(jié)構(gòu)組成及工作原理；4、本課程的特點(diǎn)。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 二 講 第二講：緒論（2） 上一講的主要內(nèi)容1、結(jié)構(gòu)的組成:基本單元（桿件）2、結(jié)構(gòu)基本單元 板、柱、梁、墻、基礎(chǔ)等3、結(jié)構(gòu)的分類 按材料分類：混凝土、鋼、砌體、木和混合結(jié)構(gòu) 按受力體系：框架、剪力墻等多種 按使用功能：建筑結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu) 按外形分類：單層、多層、高層、大跨和高聳結(jié)構(gòu)等 按施工方法：現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和裝配整體式結(jié)構(gòu)第二講：緒論（6/12） 二、 混凝土結(jié)構(gòu)（1/4）1、結(jié)構(gòu)形成的原理 組 成: 由鋼筋和混凝土結(jié)合成一體，共同發(fā)揮作用。 混凝土：抗壓強(qiáng)度很高，但抗拉強(qiáng)度很低。 鋼 筋：抗拉

5、和抗壓強(qiáng)度均很高。 共同工作的目的 充分發(fā)揮兩種材料的強(qiáng)度優(yōu)勢，取長補(bǔ)短。 素混凝土梁的工作特點(diǎn) 開裂前：按照整截面分析，上部受拉下部受壓， 受拉區(qū)的拉力由混凝土承擔(dān)。 開裂后：梁斷裂。第二講：緒論（7/12） 二、 混凝土結(jié)構(gòu)（2/4）鋼筋混凝土梁如何共同工作 開裂前：受拉區(qū)的拉力由鋼筋和混凝土共同承擔(dān)。 開裂后：受拉鋼筋承擔(dān)大了部分拉力，繼續(xù)承擔(dān)荷載， 直至屈服強(qiáng)度，受壓混凝土壓碎，梁破壞。 第二講：緒論（8/12） 二、 混凝土結(jié)構(gòu)（3/4）素混凝土梁與鋼筋混凝土梁的對比 極限狀態(tài)：素砼梁：無明顯變形，開裂即破壞 鋼筋砼梁：有明顯變形，鋼筋屈服，砼壓碎 承載能力：素砼梁：取決于混凝土的抗

6、拉，低 鋼筋砼梁：取決于鋼筋抗拉和砼抗壓強(qiáng)度，高 抗裂能力：配筋后略有增加，但不顯著 共同工作的基礎(chǔ) 兩者之間存在較好的傳遞應(yīng)力的能力，粘結(jié)力； 兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)相近； 混凝土對鋼筋的保護(hù)，抗火和耐久性提高。 第二講：緒論（9/12） 二、 混凝土結(jié)構(gòu)（4/4）2、優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu) 點(diǎn)： 耐久性好；耐火性好； 可模性好、整體性好。 可就地取材。 缺 點(diǎn)： 自重大； 抗裂差； 施工環(huán)節(jié)多周期長； 拆除、改造難度大。3、現(xiàn)狀與發(fā)展 第二講：緒論（10/12） 三、 鋼結(jié)構(gòu)（1/1）1、鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成 是用鋼板、角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管和圓鋼等鋼材 通過焊接等有效的連接方式，所形成的結(jié)構(gòu)。2、優(yōu)缺點(diǎn)

7、 優(yōu) 點(diǎn)： 強(qiáng)度和強(qiáng)度質(zhì)量比高； 材質(zhì)均勻、性能好，結(jié)構(gòu)可靠性高。 施工簡便、工期短。 延性好、抗震能力強(qiáng)。 易于改造和加固。 缺 點(diǎn)：耐腐蝕性差；耐火性差；鋼材價格相對較高。3、現(xiàn)狀與發(fā)展 第二講：緒論（11/12） 四、砌體結(jié)構(gòu) （1/1）1、砌體結(jié)構(gòu)的組成 砌體結(jié)構(gòu)是用磚、石或砌塊， 用砂漿等膠結(jié)材料砌筑的結(jié)構(gòu)。2、優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu) 點(diǎn)：耐久性好； 耐火性好； 就地取材； 施工技術(shù)要求低； 造價低廉。 缺 點(diǎn)： 強(qiáng)度低，砂漿與磚石之間的粘接力較弱； 自重大；砌筑工作量大，勞動強(qiáng)度高。 粘土用量大，不利于持續(xù)發(fā)展。3、現(xiàn)狀與發(fā)展第二講：緒論（12/12） 五、本課程特點(diǎn)（1/1）1、是原理課，應(yīng)

8、突出原理和概念2、基本構(gòu)件由不同材料組成，在了解共性特點(diǎn)的同時， 應(yīng)注意由于組成材料不同而導(dǎo)致的計(jì)算方法的不同3、強(qiáng)調(diào)不同材料構(gòu)件的計(jì)算原理和方法4、涉及內(nèi)容多，系統(tǒng)性差5、公式多、公式的條件多6、簡化、近似和經(jīng)驗(yàn)處理多 第二講：緒論（2） 下一講的主要內(nèi)容1、作用及作用效應(yīng) 2、作用的分類 3、荷載的隨機(jī)性與概率模式 4、荷載的代表值結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 三 講 第三講：計(jì)算原則（1） 上一講的主要內(nèi)容1、混凝土結(jié)構(gòu)組成及工作原理： 由鋼筋和混凝土結(jié)合成一體，共同發(fā)揮作用。 發(fā)揮材料優(yōu)勢（混凝土的壓、鋼筋的拉），取長補(bǔ)短。 是一種復(fù)合材料構(gòu)件，工作過程相對復(fù)雜。2、鋼結(jié)構(gòu)組成及工作原理： 單一材料

9、構(gòu)件，材料理想，工作原理簡單。3、砌體結(jié)構(gòu)組成及工作原理： 用砂漿等膠結(jié)材料把磚、石或砌塊等砌筑成一體的結(jié)構(gòu)。 是一種復(fù)合材料構(gòu)件，工作過程相對復(fù)雜。第三講：結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原則 （1/28）一、結(jié)構(gòu)上的作用二、結(jié)構(gòu)的抗力三、結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)四、設(shè)計(jì)的基本原則五、基于近似概率法的設(shè)計(jì)表達(dá)式六、本章要點(diǎn)第三講：計(jì)算原則（2/28） 一、結(jié)構(gòu)上的作用 （1/5）1、作用及作用效應(yīng) (1)作 用 引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的一切原因。 直接作用：直接以力的不同集結(jié)形式作用于結(jié)構(gòu)， 也稱為荷載； 間接作用：不是直接以力出現(xiàn)，但是對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力。 (2)作用效應(yīng) 作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力和變形等。 由直接作用(荷

10、載)引起的效應(yīng)稱為荷載效應(yīng)。第三講：計(jì)算原則（3/28） 一、結(jié)構(gòu)上的作用（2/5）2、作用的分類 (1)按照隨時間的變異性分類 永久作用：不隨時間變化，或變化幅度可以忽略； 可變作用：隨時間變化，且變化幅度不可以忽略； 偶然作用：可能，但不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)效應(yīng)很大。 (2)按照隨位置的變異性分類 固定作用：在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分布； 可動作用：在結(jié)構(gòu)空間位置一定范圍內(nèi)可以任意分布。 (3)按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類： 靜態(tài)作用：對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生動力效應(yīng)，或小的可以忽略； 動態(tài)作用：對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力效應(yīng)，且不可以忽略。第三講：計(jì)算原則（4/28） 一、結(jié)構(gòu)上的作用（3/5）3、荷載的隨機(jī)性與概率模式

11、 (1)永久荷載 性質(zhì)：其量值是不確定的，其量值不隨時間變化 數(shù)學(xué)描述：隨機(jī)變量概率模式，基本服從正態(tài)分布 (2)可變荷載 性質(zhì)：其量值是不確定的，其量值也隨時間變化 數(shù)學(xué)描述：把隨機(jī)過程模式簡化成隨機(jī)變量模式 簡化方法：分析荷載最大值分布規(guī)律，是一隨機(jī)變量 分布規(guī)律：極值I型概率分布模式第三講：計(jì)算原則（5/28） 一、結(jié)構(gòu)上的作用（4/5）4 荷載的代表值 (1)實(shí)質(zhì)：以確定值（代表值）表達(dá)不確定的隨機(jī)變量， 便于設(shè)計(jì)時，定量描述和運(yùn)算。 (2) 取值原則：根據(jù)荷載概率分布特征, 控制保證率。第三講：計(jì)算原則（6/28） 一、結(jié)構(gòu)上的作用（5/5）(2) 代表值取值 永久荷載的代表值 標(biāo)準(zhǔn)

12、值：取分布的平均值，保證率50%； 可變荷載的代表值 標(biāo)準(zhǔn)值：基本代表值，保證率尚未統(tǒng)一； 準(zhǔn)永久值：對可變荷載穩(wěn)定性的描述， 等于標(biāo)準(zhǔn)值乘準(zhǔn)永久值系數(shù)； 組合值：兩種或（以上）可變荷載作用時，都以標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)的概率小，因此對標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合系數(shù)進(jìn)行折減。 第三講：計(jì)算原則（1） 下一講的主要內(nèi)容1、抗力的不定因素及取值2、結(jié)構(gòu)的功能3、極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 四 講 第四講：計(jì)算原則（2） 上一講的主要內(nèi)容1、作用及作用效應(yīng) 作 用：引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的一切原因。 作用效應(yīng)：作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力和變形等。2、作用的分類 按時間分：永久作用；可變作用；偶然作用。 按位置分：固定作用、可動作用。

13、 按反應(yīng)分：靜態(tài)作用、動態(tài)作用：3、荷載的隨機(jī)性及代表值 目的：以確定值（代表值）表達(dá)不確定的隨機(jī)變量； 種類： 標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值、組合值。第四講：計(jì)算原則（7/28） 二、結(jié)構(gòu)的抗力 （1/2）1、抗力及其不定因素 抗力：抵抗作用效應(yīng)的能力 性質(zhì)：與時間有關(guān)的隨機(jī)過程 材料的性能，結(jié)構(gòu)尺寸等都是隨機(jī)變量； 有些材料的力學(xué)性能是隨時間變化的。 簡化：忽略隨時間的變化，用隨機(jī)變量模型描述。 抗力不定性主要因素： 材料性能的不定性 幾參數(shù)的不定性 計(jì)算模式的不定性 第四講：計(jì)算原則（8/28） 二、結(jié)構(gòu)的抗力 （2/2）2、 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 (1)實(shí)質(zhì)：以確定值（標(biāo)準(zhǔn)值）表達(dá)不確定值，便于應(yīng)用。

14、 (2) 標(biāo)準(zhǔn)值取值：根據(jù)材料強(qiáng)度概率分布的0.05分位值， 即95%保證率的要求確定。3、抗力的概率分布模式 (假設(shè))對數(shù)正態(tài)分布第四講：計(jì)算原則（9/28） 三、結(jié)構(gòu)功能和極限狀態(tài)（1/2）1、結(jié)構(gòu)的功能（1）安全性：要求結(jié)構(gòu)承擔(dān)正常施工和正常使用條件下，可能出現(xiàn)的各種作用，而不產(chǎn)生破壞。并且在偶然事件發(fā)生時以及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性，不至于因局部損壞而產(chǎn)生連續(xù)破壞。（2）適用性：要求結(jié)構(gòu)在正常使用時滿足正常的要求，具 有良好的工作性能。（3）耐久性 要求結(jié)構(gòu)在正常使用和維護(hù)下，在規(guī)定的使 用期內(nèi)，能夠滿足安全和使用功能要求。如 材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制等。 第四講：計(jì)

15、算原則（10/28） 三、結(jié)構(gòu)功能和極限狀態(tài)（2/2）2、極限狀態(tài) (1)定義：極限狀態(tài)是判別結(jié)構(gòu)是否能夠滿足其功能要求的 標(biāo)準(zhǔn)，指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)一部分處于失效邊緣的狀態(tài)。(2)分類： 承載能力極限狀態(tài) 是判別結(jié)構(gòu)是否滿足安全性要求的標(biāo)準(zhǔn)，指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu) 構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)加載的變形。 正常使用極限狀態(tài)： 是判別結(jié)構(gòu)是否滿足正常使用和耐久性要求的標(biāo)準(zhǔn)， 指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某些規(guī)定限值。 第四講：計(jì)算原則（2） 下一講的主要內(nèi)容1、功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程2、結(jié)構(gòu)可靠度的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 五 講 第五講：計(jì)算原則（3） 上一講的主要內(nèi)容1、抗力及其不定因素及材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)

16、值 標(biāo)準(zhǔn)值的實(shí)質(zhì)：以確定值表達(dá)不確定值，便于應(yīng)用。 標(biāo)準(zhǔn)值取值：具有95%保證率的強(qiáng)度值。2、結(jié)構(gòu)的功能 安全性、適用性和耐久性3、極限狀態(tài) 目的：判別結(jié)構(gòu)是否能夠滿足功能要求； 分類： 承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。第五講：計(jì)算原則（11/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（1/11）1、功能函數(shù)與極限狀態(tài)方程 (1) 功能函數(shù) Z=R-S=g(X1,X2,X3.Xn) (2) 結(jié)果分析 Z=R-S0：處于可靠狀態(tài)； Z=R-S0 問題：R和S為隨機(jī)變量，功能函數(shù)值Z是隨機(jī)變量 絕對保證R大于S不可能！第五講：計(jì)算原則（12/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（2/11）解決方法：控制可靠度，絕大多數(shù)情況

17、下： RS 允許極少數(shù)情況下：RS(2)結(jié)構(gòu)可靠度和失效概率 可靠度(可靠概率)：是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的 條件下，完成預(yù)定功能的概率，以Ps表示。 失效概率：結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率，以Pf表示。 第五講：計(jì)算原則（13/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（3/11）(3)可靠度三個水準(zhǔn) 水準(zhǔn)I：是用隨機(jī)變量的一階矩（平均值）加以概括; 水準(zhǔn)II：用隨機(jī)變量的一階矩和二階矩來描述; 水準(zhǔn)III：也稱為全概率法，是以真實(shí)分布進(jìn)行計(jì)算。 第五講：計(jì)算原則（3） 下一講的主要內(nèi)容1、可靠性的計(jì)算及可靠指標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 六 講 第六講：計(jì)算原則（4） 上一講的主要內(nèi)容1、功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程 Z=

18、R-S2、結(jié)構(gòu)可靠性概念 功能函數(shù)值Z可能0（可靠）。 因此要用概率控制。3、可靠概率和失效概率4、可靠度的水準(zhǔn)：I、II、III第六講：計(jì)算原則（14/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（4/11）3、可靠度的計(jì)算方法及可靠指標(biāo)(1)可靠指標(biāo) 簡單分析：假設(shè)只有兩個隨機(jī)變量R和S ，相互獨(dú)立， 均服從正態(tài)分布，已知平均值和均方差。 功能函數(shù)Z:第六講：計(jì)算原則（15/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（5/11 ）計(jì)算結(jié)構(gòu)失效概率 進(jìn)行數(shù)學(xué)變換得（把Z由正態(tài)分布變換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布）定義可靠度指標(biāo)：則：第六講：計(jì)算原則（16/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（6 /11 ）分析： 可靠指標(biāo)與可靠度（失效概率）相關(guān)，可靠指

19、標(biāo)越大， 結(jié)構(gòu)越可靠；可靠指標(biāo)越小，結(jié)構(gòu)越不可靠。 優(yōu)點(diǎn)：用統(tǒng)計(jì)特征值來反映可靠度，不直接用概率。可靠度指標(biāo)取值 確定方法：校核法、類比法協(xié)商給定法 取 值：與安全等級、截面破壞形態(tài)、極限狀態(tài)有關(guān)： 安全等級越高，可靠指標(biāo)越大（0.5）； 脆性破壞高于延性破壞（0.5）； 承載力極限狀態(tài)高于正常使用極限狀態(tài)。第六講：計(jì)算原則（4） 下一講的主要內(nèi)容1、可靠指標(biāo)的計(jì)算方法-中心點(diǎn)法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 七 講 第七講：計(jì)算原則（5） 上一講的主要內(nèi)容1、可靠概率和失效概率的計(jì)算用數(shù)學(xué)方法可以計(jì)算但計(jì)算工作量大。2、可靠指標(biāo)的定義及計(jì)算 取值：安全等級、截面破壞形態(tài)、極限狀態(tài)有關(guān)第七講：計(jì)算原則（17/

20、28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（7/11）(2)計(jì)算方法之一：中心點(diǎn)法 假設(shè)：Z中所有隨機(jī)量是相互獨(dú)立的，均服從正態(tài)分布 將Z在平均值處按泰勒級數(shù)展開，忽略二次以上項(xiàng) 確定Z的特征值 求可靠指標(biāo)適用條件：基本變量的正態(tài)分布；功能函數(shù)是線性的。特點(diǎn)：直接用特征值；概念清楚，應(yīng)用簡便；誤差較大。第七講：計(jì)算原則（18/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（8/11）例題：某軸心受壓短柱，按中心點(diǎn)法求構(gòu)件可靠指標(biāo)已知：抗壓承載力： 恒載產(chǎn)生的壓力： 活載產(chǎn)生的軸向壓力：建立功能函數(shù): 求Z的特征值： 求可靠指標(biāo) 第七講：計(jì)算原則（19/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（9/11）例題：上題中，要求可靠指標(biāo)3.7，在其它條件不

21、變的條件下,用中心點(diǎn)法求該柱應(yīng)具有的承載能力平均值。 建立功能函數(shù) 求Z的特征值求可靠指標(biāo) 承載能力平均值 第七講：計(jì)算原則（4） 下一講的主要內(nèi)容1、可靠指標(biāo)的計(jì)算方法-驗(yàn)算點(diǎn)法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 八 講 第八講：計(jì)算原則（6） 上一講的主要內(nèi)容1、中心點(diǎn)法的原理 假設(shè)基本變量均符合正態(tài)分布，功能函數(shù)是線性方程； 利用按泰勒級數(shù)展開（忽略二次及以上項(xiàng)） 經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，可靠指標(biāo)可以直接用平均值和均方差表示；2、中心點(diǎn)法的特點(diǎn) 直接用變量的特征值計(jì)算； 概念清楚，應(yīng)用簡便； 計(jì)算結(jié)果誤差較大。第八講：計(jì)算原則（20/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（10/11）(3)計(jì)算方法之二： 驗(yàn)算點(diǎn)法介紹中心點(diǎn)法的缺陷

22、：非正態(tài)分布？非線形方程？誤差！處理辦法：對中心點(diǎn)法進(jìn)行了改進(jìn)簡單分析：僅考慮兩個相互獨(dú)立的正態(tài)分布變量R和S 極限狀態(tài)方程為：標(biāo)準(zhǔn)化變換，令以 和 表述的極限狀態(tài) 第八講：計(jì)算原則（21/28） 四、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（11/11）即：可靠指標(biāo)的實(shí)質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)坐標(biāo)系中原點(diǎn)到極限狀態(tài)方程直線的最短距離。驗(yàn)算點(diǎn)定義：P點(diǎn) 非正態(tài)變量的當(dāng)量正態(tài)化原則 在驗(yàn)算點(diǎn)處，當(dāng)量前后分布函數(shù)值相等；當(dāng)量前后概率密度函數(shù)值相等。第八講：計(jì)算原則（6） 下一講的主要內(nèi)容1、近似概率的設(shè)計(jì)表達(dá)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 九 講 第九講：計(jì)算原則（7） 上一講的主要內(nèi)容1、驗(yàn)算點(diǎn)法的原理 是對中心點(diǎn)法的修正： 對非正態(tài)變量等效正態(tài)化

23、； 通過數(shù)學(xué)變化尋找驗(yàn)算點(diǎn)；2、驗(yàn)算點(diǎn)法的特點(diǎn) 計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確； 計(jì)算復(fù)雜，與隨機(jī)變量的分布有關(guān)； 當(dāng)隨機(jī)變量為正態(tài)分布，功能函數(shù)是線形方程時，計(jì)算 結(jié)果和中心點(diǎn)法相同。第九講：計(jì)算原則（22/28） 五、近似概率法設(shè)計(jì)表達(dá)式(1/6)1、一般方法(1)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)需要解決的問題： 理論模式問題：失效標(biāo)準(zhǔn)、概率模式和計(jì)算方法等。 社會認(rèn)同問題：設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)的取值能否被社會接受。 應(yīng)用方法問題：所采用的設(shè)計(jì)表達(dá)式的形式問題。(2)安全系數(shù)法簡單示例： 設(shè)Z只有兩個獨(dú)立的正態(tài)變量R和S，根據(jù)定義 得：第九講：計(jì)算原則（23/28） 五、近似概率法設(shè)計(jì)表達(dá)式(2/6)即解得：定義安全系數(shù)：則：

24、安全系數(shù)法設(shè)計(jì)表達(dá)式： 第九講：計(jì)算原則（24/28） 五、近似概率法設(shè)計(jì)表達(dá)式(3/6)(3)分項(xiàng)系數(shù)法簡單示例當(dāng)功能函數(shù)有兩個隨機(jī)變量R和S時整理可得：以標(biāo)準(zhǔn)值代入整理得： 當(dāng)功能函數(shù)有三個隨機(jī)變量R和SG和SQ時整理可得以標(biāo)準(zhǔn)值代入: 分項(xiàng)系數(shù)法設(shè)計(jì)表達(dá)式 第九講：計(jì)算原則（7） 下一講的主要內(nèi)容1、現(xiàn)行設(shè)計(jì)表達(dá)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十 講 第十講：計(jì)算原則（8） 上一講的主要內(nèi)容1、安全系數(shù)法經(jīng)過變化設(shè)計(jì)表達(dá)式可以表示成： 安全系數(shù)K與可靠指標(biāo)和隨機(jī)變量的數(shù)字特征有關(guān)2、分項(xiàng)系數(shù)法經(jīng)過變化設(shè)計(jì)表達(dá)式可以表示成：分項(xiàng)系數(shù)法與可靠指標(biāo)和隨機(jī)變量的數(shù)字特征有關(guān)。第十講：計(jì)算原則（25/28） 五

25、、近似概率法設(shè)計(jì)表達(dá)式(4/6)2、我國現(xiàn)行規(guī)范采用的基本設(shè)計(jì)表達(dá)式 (1)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 組合情況： 基本組合：永久荷載和最大的可變荷載以標(biāo)準(zhǔn)值作為 代表值，其它可變荷載以組合值為代表值。 偶然組合 基本組合承載能力設(shè)計(jì)采用下列設(shè)計(jì)表達(dá)式：第十講：計(jì)算原則（26/28） 五、近似概率法設(shè)計(jì)表達(dá)式(5/6)(2)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式組合情況： 短期效應(yīng)組合 長期效應(yīng)組合在作用的短期效應(yīng)組合作用下的設(shè)計(jì)表達(dá)式：在作用的長期效應(yīng)組合作用下的設(shè)計(jì)表達(dá)式： 第十講：計(jì)算原則（27/28） 五、近似概率法設(shè)計(jì)表達(dá)式(6/6)3、分項(xiàng)系數(shù)的確定(1)確定的原則：以驗(yàn)算點(diǎn)法為基礎(chǔ)(2)方

26、法： 在驗(yàn)算點(diǎn)處將極限狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的方程 對于驗(yàn)算點(diǎn)法 對于分項(xiàng)系數(shù)法 等價求分項(xiàng)系數(shù)。 確定原則：對不同材料、荷載和結(jié)構(gòu)，取統(tǒng)一值； 在各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)值等給定的前提下，誤差最小。 (3)優(yōu)化結(jié)果 荷載分項(xiàng)系數(shù) =1.2, =1.4 結(jié)構(gòu)抗力分項(xiàng)系數(shù) :進(jìn)一步分離成材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù) 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) =1.1,1.0, 0.9第十講：計(jì)算原則（28/28） 本章要點(diǎn)（1/1）1、了解結(jié)構(gòu)荷載、荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的隨機(jī)性；2、掌握荷載、材料強(qiáng)度的代表值；3、掌握結(jié)構(gòu)的功能、極限狀態(tài)等基本概念；4、理解結(jié)構(gòu)可靠性的概念和原理，掌握可靠度指標(biāo)概念和取值；5、了解可靠性設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)基

27、本表達(dá)式；6、掌握以概率為基礎(chǔ)的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式；7、理解分項(xiàng)系數(shù)的概念，熟悉分項(xiàng)系數(shù)的種類和取值。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十 一 講 第11講：材料的性能(1/34) 內(nèi)容提要一、鋼材的物理力學(xué)性能二、混凝土的物理力學(xué)性能三、砌體的材料及力學(xué)性能四、本章要點(diǎn)第11講：材料的性能(2/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（1/13） 1、簡單應(yīng)力下鋼材的性能 (1)鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 曲線形式： 有明顯流幅的： 彈性、屈服、強(qiáng)化和頸縮階段 沒有明顯流幅的： 沒有明顯的屈服階段 曲線簡化：屈服前：完全彈性的；屈服后：完全塑性的。 第11講：材料的性能(3/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（2/13）(2)

28、鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)屈服強(qiáng)度：設(shè)計(jì)時鋼材允許達(dá)到的最大應(yīng)力 有明顯流幅的鋼材：取屈服點(diǎn)的應(yīng)力； 無有明顯流幅的鋼材：取條件屈服強(qiáng)度。 條件屈服強(qiáng)度：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%對應(yīng)的應(yīng)力。極限強(qiáng)度：材料能承受的最大應(yīng)力反映安全儲備屈強(qiáng)比：屈服強(qiáng)度/極限強(qiáng)度 (3)鋼材的塑性指標(biāo)伸長率：拉斷后構(gòu)件伸長率截面收縮率：拉斷后面積縮小率 冷彎性能：以冷彎的角度來衡量 第11講：材料的性能(4/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（3/13）2、復(fù)雜應(yīng)力下鋼材的性能(1)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件判別方法：用能量理論建立屈服條件，用折算應(yīng)力判別 當(dāng) 時，鋼材沒有屈服 當(dāng) 時，鋼材屈服。折算應(yīng)力 以主應(yīng)力表示： 以應(yīng)力分量表示

29、第11講：材料的性能(5/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（4/13） 分析結(jié)果： 主應(yīng)力同號時，不易屈服， 塑性下降，越接近越明顯。 主應(yīng)力異號時，易屈服，破 壞呈塑性，差別越大越明顯。(2)反復(fù)荷載下鋼材的疲勞 疲勞破壞：在低于強(qiáng)度的應(yīng)力反復(fù)作用下，所發(fā)生破壞。 疲勞破壞特點(diǎn)： 包括裂紋形成，緩慢發(fā)展和迅速斷裂三個過程 沒有明顯的變形，脆性破壞 第11講：材料的性能（1） 下一講的主要內(nèi)容1、反復(fù)荷載下鋼材的疲勞2、影響鋼材性能的一般因素 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十二 講 第12講：材料的性能（2） 上一講的主要內(nèi)容1、鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 有明顯流幅的鋼材和沒有明顯流幅的鋼材2、鋼材的強(qiáng)度指標(biāo) 屈

30、服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和屈強(qiáng)比3、鋼材的塑性指標(biāo) 伸長率、截面收縮率和冷彎性能4、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件第12講：材料的性能(5/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（4/13） 分析結(jié)果： 主應(yīng)力同號時，不易屈服， 塑性下降，越接近越明顯。 主應(yīng)力異號時，易屈服，破 壞呈塑性，差別越大越明顯。(2)反復(fù)荷載下鋼材的疲勞 疲勞破壞：在低于強(qiáng)度的應(yīng)力反復(fù)作用下，所發(fā)生破壞。 疲勞破壞特點(diǎn)： 包括裂紋形成，緩慢發(fā)展和迅速斷裂三個過程 沒有明顯的變形，脆性破壞 第12講：材料的性能(6/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（5/13） 影響因素： 荷載的的性質(zhì)：拉、壓、剪等 應(yīng)力循環(huán)特征：(應(yīng)力比 ) 靜載（=1）

31、 同號循環(huán)（0） 脈沖循環(huán)(=0) 異號循環(huán)(0) 完全對稱循環(huán)（-1） 循環(huán)次數(shù): 應(yīng)力比一定時， 疲勞強(qiáng)度與荷載的循環(huán)次數(shù)有關(guān)。 第12講：材料的性能(7/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（6/13）疲勞極限：當(dāng)最大應(yīng)力小于某一數(shù)值， 反復(fù)荷載循環(huán)無窮次，材料也不會破壞。 疲勞曲線(試驗(yàn)結(jié)果) 循環(huán)N次 包絡(luò)線ABCD簡化疲勞曲線 ABCD的方程 BCD(拉為主) AB(壓為主) 第12講：材料的性能(8/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（7/13）3 影響鋼材性能的一般因素(1)化學(xué)成分 碳：提高強(qiáng)度；但塑性，可焊性、耐銹蝕性等劣化。 錳：提高強(qiáng)度，改善脆性；但對可焊性和耐銹力不利。 硅：提

32、高強(qiáng)度，但含量過高，對塑性可焊性耐銹力不利。 硫：高溫時變脆，降低塑性韌性抗疲勞能力和耐銹能力。 磷：提高強(qiáng)度和耐銹力，低溫變脆，降低塑性可焊性等。 (2)鋼材缺陷 偏析:鋼中化學(xué)成分的不一致性和不均勻性 裂紋：先天的裂紋，或是微觀的或是宏觀的 分層：在厚度方向分成多層，各層相互連接，并不脫離 夾雜物：尤其是硫化物和氧化物等第12講：材料的性能（2） 下一講的主要內(nèi)容1、鋼材的硬化性能2、溫度對鋼材性能的影響3、鋼材的應(yīng)力集中問題4、鋼材的分類5、土木結(jié)構(gòu)對鋼材的要求。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十三 講 第13講：材料的性能（3） 上一講的主要內(nèi)容1、反復(fù)荷載下鋼材的疲勞 影響因素：應(yīng)力循環(huán)特征、循環(huán)

33、次數(shù) 疲勞破壞、疲勞極限、疲勞強(qiáng)度和疲勞曲線2、化學(xué)成分對鋼材性能的影響3、鋼材缺陷對鋼材性能的影響 第13講：材料的性能(9/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（8/13）(3)鋼材的硬化時效硬化：現(xiàn)象：時間增加，強(qiáng)度提高，塑性下降。 特點(diǎn)：過程很長，反復(fù)荷載和高溫下易產(chǎn)生。冷作硬化：常溫下產(chǎn)生塑性變形后屈服點(diǎn)提高，塑性降低。應(yīng)變時效：產(chǎn)生塑性變形后，特別是在高溫下，使已經(jīng)產(chǎn) 生冷作硬化的鋼材又發(fā)生時效硬化。第13講：材料的性能(10/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（9/13）(4)溫度 在正常溫度下：基本不隨溫度變化 在高溫度下：溫度升高，強(qiáng)度、彈性模量均有下降趨勢 藍(lán)脆現(xiàn)象：250左右，抗拉

34、強(qiáng)度反而提高， 塑性和韌性下降。 在低溫時：溫度降低，強(qiáng)度略提高， 塑性等下降，有脆性傾向。 冷脆現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低至某一溫度以下時， 材料變脆。 第13講：材料的性能(11/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（10/13）(5)應(yīng)力集中 現(xiàn)象：當(dāng)構(gòu)件內(nèi)部缺陷或截面形狀等改變時，應(yīng)力分布 不均勻，出現(xiàn)局部高峰應(yīng)力，促使鋼材變脆。 影響因素：截面變化愈劇烈，應(yīng)力集中現(xiàn)象愈明顯。 第13講：材料的性能(12/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（11/13）4、結(jié)構(gòu)對鋼材的要求及鋼材的分類(1)結(jié)構(gòu)對鋼材的要求 具有較高的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度； 具有良好的塑性和韌性 具有良好的工藝加工性能； 良好的耐銹蝕能力

35、與混凝土良好的粘結(jié)力(2)鋼材的選擇： 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的類型及重要性； 作用的性質(zhì)（靜力和動力作用）； 連接方式（焊接、鉚接或螺栓連接）； 工作環(huán)境（溫度和腐蝕等）。第13講：材料的性能(13/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（12/13）(3)結(jié)構(gòu)用鋼材的分類 碳素鋼： 強(qiáng)度等級：按屈服強(qiáng)度分五個品種，Q195Q275。 質(zhì)量等級：A、B、C、D四級，對沖擊韌性要求不同 脫氧方式：鎮(zhèn)靜、半鎮(zhèn)靜、沸騰和特殊鎮(zhèn)靜，用ZbF和TZ示例：Q235Bb表示屈服強(qiáng)度為235，B級半鎮(zhèn)靜鋼 低合金鋼： 強(qiáng)度等級：按屈服強(qiáng)度分五個品種，Q295Q460。 質(zhì)量等級：A、B、C、D、E五級，對沖擊韌性要求不同 脫氧

36、方式：鎮(zhèn)靜和特殊鎮(zhèn)靜鋼 熱處理鋼第13講：材料的性能(14/34) 一、鋼材的物理力學(xué)性能（13/13）(4)鋼材的規(guī)格鋼板：以“寬度厚度長度”或“寬度厚度”表示型鋼：角鋼：等邊“L肢寬厚度”；不等邊“L長肢寬短肢寬厚度” 工字鋼：普通工字鋼以I+截面的高度；輕型工字鋼前面加Q 槽鋼：有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，用截面的高度編號 H型鋼：熱扎和焊接兩種，“高度*寬度*腹板厚度*翼緣厚度” 鋼管：有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管。以“外徑壁厚”表示薄壁型鋼：用薄鋼板冷軋而成，形式及尺寸可以變化。鋼筋 按照表面形狀：有光面鋼筋和變形鋼筋 鋼筋種類： 熱軋鋼筋：分HRB235、HRB335和HRB400或RR

37、B400三級，符號+直徑 預(yù)應(yīng)力鋼絲：有光面碳素、螺旋肋和三面刻痕鋼絲三種，符號+直徑 預(yù)應(yīng)力鋼絞線：多根鋼絲絞合制成?！?股數(shù)公稱直徑”表示 熱處理鋼筋：HT+鋼筋表示 第13講：材料的性能（3） 下一講的主要內(nèi)容1、受壓的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系2、簡單受力下混凝土的強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十四 講 第14講：材料的性能（4） 上一講的主要內(nèi)容1、鋼材的硬化 時效硬化、冷作硬化和應(yīng)變時效 2、溫度的影響 常溫度下、高溫下和低溫時 藍(lán)脆現(xiàn)象和冷脆現(xiàn)象3、應(yīng)力集中的現(xiàn)象和影響因素4、鋼材的分類和規(guī)格5、結(jié)構(gòu)對鋼材的要求 第14講：材料的性能(15/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（1/11）1、簡單受力下混

38、凝土的性能 (1)受壓的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線特征應(yīng)力小：近似線性關(guān)系應(yīng)力大：非線性關(guān)系近峰值:不穩(wěn)定非線性下降段：反彎點(diǎn)后平緩 主要影響因素混凝土強(qiáng)度：強(qiáng)度提高,峰值點(diǎn)應(yīng)變高；下降段陡延性差加載速度：愈大，強(qiáng)度高，峰值應(yīng)變低；下降段陡延性差第14講：材料的性能(16/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（2/11）數(shù)學(xué)模型 普通混凝土：(C50以下) =0.002 ，n=2 0.002(均勻壓),0.0033(不均勻壓、彎) 高強(qiáng)混凝土(C50以上)第14講：材料的性能(17/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（3/11）(2)簡單受力下混凝土的強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)方法制作,邊長150m

39、m立方體,28天齡期，進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)得到的破壞時試件的平均壓應(yīng)力。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度值。用途：力學(xué)性能的基本代表值，混凝土強(qiáng)度等級劃分依據(jù)。強(qiáng)度等級：按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分為14級，“C+標(biāo)準(zhǔn)值” 軸心抗壓強(qiáng)度 立方體受壓不是處于單軸受力狀態(tài)！采用棱柱體，中間基本上是處于軸心受壓。第14講：材料的性能(18/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（4/11）影響因素：材料成分、養(yǎng)護(hù)、齡期、實(shí)驗(yàn)方法和試件尺寸 與立方體強(qiáng)度的關(guān)系 關(guān)系系數(shù)(比值)：小于等于C50時，取0.76； 大于C50時： 考慮混凝土脆性的折減系數(shù)，小于C40時，不折減取1.0； 大于C40時： 軸

40、心抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法：直接拉伸、彎折和劈裂與立方體強(qiáng)度的關(guān)系第14講：材料的性能（4） 下一講的主要內(nèi)容1、混凝土的模量2、復(fù)合應(yīng)力下混凝土強(qiáng)度和變形 3、長期荷載下混凝土的變形 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十五 講 第15講：材料的性能（5） 上一講的主要內(nèi)容1、受壓的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 曲線特征、影響因素和數(shù)學(xué)模型2、簡單受力下混凝土的強(qiáng)度 立方體抗壓強(qiáng)度 軸心抗壓強(qiáng)度 軸心抗拉強(qiáng)度3、混凝土強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系第15講：材料的性能(19/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（5/11）(3)混凝土的變形模量原點(diǎn)彈性模量定義：過原點(diǎn)作切線的斜率取值：變形模量定義：原點(diǎn)和任意點(diǎn)作割線的斜率。關(guān)系： 彈性特征系數(shù)

41、切線模量：過任一點(diǎn)作切線的斜率為時的切線模量剪切模量：根據(jù)彈性模量和泊松比確定： 第15講：材料的性能(20/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（6/11）2、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的性能 (1)復(fù)合應(yīng)力下混凝土強(qiáng)度和變形 多向受壓雙向壓：強(qiáng)度提高；三向壓(約束受壓)：強(qiáng)度和延性明顯提高，雙向受拉:影響不大 一拉一壓：強(qiáng)度降低 剪壓或剪拉：剪拉：強(qiáng)度降低剪壓： 壓應(yīng)力較小：抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增加而增大； 壓應(yīng)力較大：抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增加而降低。 第15講：材料的性能(21/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（7/11）(2)長期荷載下混凝土的變形混凝土的徐變現(xiàn)象：在荷載長期作用下，變形將隨時間而增加；原

42、因：凝膠體的粘性流動，內(nèi)部微裂縫不斷產(chǎn)生和發(fā)展等影響：導(dǎo)致變形增大，應(yīng)力重分布和內(nèi)力分布等。 混凝土徐變曲線特點(diǎn)：開始增長較快， 以后逐漸減慢， 逐漸趨于穩(wěn)定(收斂)卸載時變形恢復(fù): 瞬時彈性恢復(fù)、彈性后效，永久應(yīng)變第15講：材料的性能(22/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（8/11）影響徐變的主要因素應(yīng)力水平：應(yīng)力越大，徐變也越大 應(yīng)力小于0.5fc，線性徐變；大于0.5fc，非線性徐變。齡期：加載時齡期越短，徐變越大 組成：水泥用量越多，水灰比越大，徐變也越大； 骨料強(qiáng)度和彈性模量越高，徐變越小。養(yǎng)護(hù)和使用環(huán)境：養(yǎng)護(hù)溫度高，濕度大，徐變越小； 受力后環(huán)境溫度越高，濕度低，徐變就越大。 第

43、15講：材料的性能（5） 下一講的主要內(nèi)容1、重復(fù)荷載下混凝土性能2、鋼筋與混凝土的粘結(jié) 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十六 講 第16講：材料的性能（6） 上一講的主要內(nèi)容1、混凝土的變形模量 彈性模量、變形模量切線模量和剪切模量2、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的強(qiáng)度和變形 三向受壓 雙向受壓、雙向受拉、一拉一壓 剪壓或剪拉 3、混凝土的徐變 徐變曲線、影響因素第16講：材料的性能(23/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（9/11）(3)重復(fù)荷載下混凝土性能一次重復(fù)加載下加載：隨應(yīng)力增加應(yīng)變增加卸載：不重復(fù)加載軌跡，有彈性后效和殘余變形 多次重復(fù)加載下峰值小于疲勞強(qiáng)度：每循環(huán)成環(huán)，面積逐漸減少，至直線；峰值大于疲

44、勞強(qiáng)度：開始與小應(yīng)力的相似； 成直線后，凸凹方向改變，斜率降低，裂縫和變形嚴(yán)重混凝土疲勞破壞：因荷載重復(fù)作用而引起的破壞混凝土疲勞強(qiáng)度：疲勞破壞需要重復(fù)荷載的最小應(yīng)力峰值 (4)混凝土的收縮、膨脹和溫度變形 第16講：材料的性能(24/34) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（10/11）3、鋼筋與混凝土的粘結(jié)(1)鋼筋與混凝土粘結(jié)的作用作用：保證力的相互傳遞，是共同工作的基本條件 單元分析：假設(shè)：一端力T，另端為T+dT根據(jù)平衡條件：分析結(jié)果 應(yīng)力變化大，粘結(jié)力大，變化小，粘結(jié)小當(dāng)鋼筋應(yīng)力沒有變化時，粘結(jié)應(yīng)力等于零 第16講：材料的性能(25/34 ) 二、混凝土的物理力學(xué)性能（11/11）有關(guān)的設(shè)

45、計(jì)問題鋼筋端部的錨固裂縫間應(yīng)力的傳遞裂縫截面：拉力為零離開一段距離：混凝土有拉力 兩條裂縫中間：混凝土拉力最大 (2)粘結(jié)力的組成 化學(xué)吸附 摩擦 機(jī)械咬合 附加咬合等作用第16講：材料的性能（6） 下一講的主要內(nèi)容1、砌體的材料及種類2、砌體的受力特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十 七 講 第17講：材料的性能（7） 上一講的主要內(nèi)容1、重復(fù)荷載下混凝土性能 一次和多次重復(fù)加載下的變形曲線 混凝土疲勞破壞和混凝土疲勞強(qiáng)度2、鋼筋與混凝土粘結(jié)力 粘結(jié)力作用 粘結(jié)力組成3、與粘結(jié)有關(guān)的設(shè)計(jì)問題 鋼筋端部的錨固 裂縫間應(yīng)力的傳遞第17講：材料的性能(26/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（1/8）1、砌體的材

46、料及種類 (1)塊體材料磚 普通磚：240mm115mm53mm實(shí)心 空心磚：全國無統(tǒng)一規(guī)格 分級：按極限抗壓強(qiáng)度為6級，以“MU+極限強(qiáng)度”表示砌塊 按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等 按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：有實(shí)心的，也有空心的 按尺寸分：小型900mm 分級：按照極限抗壓強(qiáng)度分5級，以“MU+極限強(qiáng)度”石材 按照加工的程度：分細(xì)料石、粗料石和毛料石。 分級：按極限抗壓強(qiáng)度，分9級，以“MU+極限強(qiáng)度” 第17講：材料的性能(27/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（2/8）(2)砂漿作用：使塊體連成整體；抹平塊體表面；填補(bǔ)塊體間縫隙；分類：按照組成成分：無塑性摻合料的水泥砂漿、有塑性摻合 料的混合

47、砂漿、不含水泥的砂漿 按照重力密度：大于1.5t/m3重砂漿，小于1.5t/m3輕砂漿分級：按抗壓極限強(qiáng)度分7級，以“M+極限強(qiáng)度”表示砌體對砂漿的基本要求符合強(qiáng)度和耐久性要求；應(yīng)具有一定的可塑性，在砌筑時容易且較均勻地鋪開；應(yīng)具有足夠的保水性，即在運(yùn)輸和砌筑時保持質(zhì)量的能力。第17講：材料的性能(28/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（3/8）(3)砌體的種類 砌體是由塊體用砂漿砌筑成的整體。磚砌體：實(shí)心砌體，或空心砌體， 有一順一頂或三順一頂砌筑法。 石砌體：料石、毛石和毛石混凝土砌體。砌塊砌體砌塊排列是要有規(guī)律性，減少通縫。配筋砌體:在砌體內(nèi)配置適量的鋼筋，形成配筋砌體，如 在水平灰縫中配

48、置網(wǎng)狀鋼筋，形成網(wǎng)狀配筋砌體； 在砌體外或預(yù)留槽內(nèi)配置縱向筋形成組合砌體。第17講：材料的性能(29/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（4/8）2、砌體的力學(xué)性能(1)砌體的抗壓強(qiáng)度破壞過程及應(yīng)力特點(diǎn)受力全過程： 第一階段：自受力到單塊磚內(nèi)出現(xiàn)豎向裂縫； 第二階段：單塊磚內(nèi)裂縫發(fā)展，連接并穿過若干皮磚 第三階段：裂縫貫通，把砌體分成若干1/2磚立柱，失穩(wěn)應(yīng)力特點(diǎn)： 不僅存在壓應(yīng)力， 而且有彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力，以及橫向拉壓應(yīng)力 第17講：材料的性能(30/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（5/8）原因分析：水平灰縫厚度和密實(shí)度不均勻 磚表面力分布不均勻且上下不對應(yīng)橫向變形時相互約束 受壓時橫向膨脹，

49、磚和砂漿 橫向變形系數(shù)不同，相互約束。彈性地基梁作用 砂漿層受壓將產(chǎn)生壓縮變形， 磚就象在彈性地基上的梁， 其內(nèi)部將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力豎向灰縫處的應(yīng)力集中第17講：材料的性能（7） 下一講的主要內(nèi)容1、影響砌體強(qiáng)度的主要因素2、砌體的抗壓強(qiáng)度3、砌體的抗拉強(qiáng)度4、砌體的抗彎強(qiáng)度5、砌體的抗剪強(qiáng)度6、砌體的模量 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 十 八 講 第18講：材料的性能（8） 上一講的主要內(nèi)容1、砌體的材料 塊體材料：磚、砌塊和石材 砂漿：水泥砂漿、混合砂漿、其它砂漿2、砌體的種類 磚砌體、石砌體、砌塊砌體和配筋砌體3、砌體的受壓性能 破壞過程：三個階段 應(yīng)力特點(diǎn)：存在壓、彎和剪，以及橫向拉壓應(yīng)力 第1

50、8講：材料的性能(31/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（6/8）影響砌體強(qiáng)度的主要因素塊體和砂漿的強(qiáng)度砂漿的彈塑性性能:變形越大，彎曲剪切等越大，強(qiáng)度越低；砂漿的流動性:砂漿的流動性大，對提高砌體強(qiáng)度有利；灰縫厚度：過薄或過厚將引起彎曲剪切應(yīng)力，強(qiáng)度降低砌筑質(zhì)量 砌體抗壓強(qiáng)度計(jì)算及取值考慮因素：塊體強(qiáng)度和砂漿強(qiáng)度及種類等取值： 第18講：材料的性能(32/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（7/8）(2)砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度粘結(jié)分類 法向粘結(jié)力 切向粘結(jié)力軸心抗拉強(qiáng)度通縫截面：強(qiáng)度低且離散性大，不能設(shè)計(jì)為軸心受拉構(gòu)件沿齒縫截面：與砂漿的強(qiáng)度等級有關(guān)：沿塊體截面：不考慮豎向灰縫，與塊體的強(qiáng)度等

51、級有關(guān) 第18講：材料的性能(33/34) 三、砌體的物理力學(xué)性能（8/8）彎曲抗拉強(qiáng)度 通縫截面破壞和沿齒縫截面破壞: 塊體截面破壞： 抗剪強(qiáng)度應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線 彈性模量取值： 與抗壓強(qiáng)度成正比，比例系數(shù)與砂漿等級等有關(guān)。剪切模量： 第18講：材料的性能(34/34) 四、本章要點(diǎn)一、材料的力學(xué)性能 1、強(qiáng)度及強(qiáng)度指標(biāo) 2、變形及變形指標(biāo) 3、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及模量二、不同條件下的強(qiáng)度特點(diǎn) 1、簡單條件下（壓、拉等） 2、復(fù)雜條件下（約束受力、反復(fù)荷載、長期荷載等）三、強(qiáng)度取值及選用 1、不同強(qiáng)度的獲取方法：實(shí)驗(yàn) 2、不同強(qiáng)度之間的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)回歸四、不同建筑材料的規(guī)格、特點(diǎn)及應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第

52、十 九 講 第19講：構(gòu)件連接（4） 41工程結(jié)構(gòu)是由各種基本構(gòu)件通過連接組成的整體結(jié)構(gòu)物，使其實(shí)現(xiàn)共同工作。鋼結(jié)構(gòu)：鋼板、型鋼等組成的基本構(gòu)件（工廠制作） 現(xiàn)場安裝（吊裝、連接） 結(jié)構(gòu)整體。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：有現(xiàn)澆、裝配式和裝配整體式三種施工方法。鋼筋的接長、預(yù)制構(gòu)件（預(yù)制樓板、疊合梁、疊合板等）的拼裝也存在大量的連接。 4.1 鋼結(jié)構(gòu)連接1.焊接；2.螺栓連接（普通螺栓、高強(qiáng)度螺栓）；3.鉚釘連接。第19講：構(gòu)件連接（4） 42特點(diǎn)：1.焊接：不削弱構(gòu)件斷面，節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)；構(gòu)造簡單，加工簡便且易實(shí)現(xiàn)自動化操作，提高焊接質(zhì)量；連接剛度大，密閉性好，整體性好。 焊縫附近的材質(zhì)變脆；焊件中存在焊

53、接殘余應(yīng)力和殘余變形，對結(jié)構(gòu)的承載能力有不利影響；焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感，尤其是在低溫下更易發(fā)生脆性斷裂。2.螺栓：普通螺栓分為A、B、C三級；高強(qiáng)度螺栓由中碳鋼或低合金鋼等經(jīng)熱處理后制成，強(qiáng)度較高。我國高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度級別可分為8.8級（8.8S）和10.9級（10.9S）。高強(qiáng)度螺栓的連接分為摩擦型和承壓型連接。螺栓連接簡便、快速，可拆卸，常用于現(xiàn)場的安裝連接中。但對構(gòu)件斷面有所削弱。第19講：構(gòu)件連接（4） 43焊接焊接（電弧焊）分為手工電弧焊、自動或半自動埋弧焊和氣體保護(hù)焊等。原理：焊接連接和焊縫形式：平接、搭接和頂接（T形）三種1.對接焊縫；2.角焊縫。焊縫的符號（形式、尺寸和要求）第

54、19講：構(gòu)件連接（4） 44焊縫的強(qiáng)度和質(zhì)量等級（附表I32）1. 焊縫質(zhì)量直接影響連接的強(qiáng)度。如果焊縫質(zhì)量優(yōu)良，焊縫中不存在任何缺陷，焊縫金屬的強(qiáng)度高于焊件母材，破壞部位多位于焊縫附近熱影響區(qū)的母材上。焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。焊縫缺陷將削弱焊縫的受力面積，并在缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中，對結(jié)構(gòu)受力很不利。因此，對焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢查很重要。2. 焊縫質(zhì)量等級分為三級，其中一、二級焊縫除外觀缺陷檢查外，還需要進(jìn)行內(nèi)部無損探傷。3. 三級受拉對接焊縫強(qiáng)度應(yīng)折減。4. 合理選用焊縫種類等級。5. 焊條選用：Q235E43xx； Q345E50 xx；Q390E55xx第19講：構(gòu)件連接（4

55、） 下一講的主要內(nèi)容 45 1、對接焊縫在軸心力作用下的計(jì)算；2、承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計(jì)算；3、對接焊縫的構(gòu)造。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 二 十 講 第20講：構(gòu)件連接（4） 上一講內(nèi)容 461.連接的類型2.鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方法及特點(diǎn)3.焊縫連接的原理、連接及焊縫形式4.焊縫的強(qiáng)度及質(zhì)量等級第20講：構(gòu)件連接（4） 47對接焊縫的計(jì)算和構(gòu)造對接焊縫充滿整個被連接件的截面，可視為焊件截面的延續(xù)，焊縫中的應(yīng)力分布情況基本與焊件原有情況相似，對接焊縫的有效截面與焊件的截面相同。焊縫應(yīng)力可以由材料力學(xué)的有關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。對接焊縫兩端的起弧、滅弧處，常因不能焊透而出現(xiàn)凹形焊口或存在缺陷，以致該

56、處由于應(yīng)力集中易出現(xiàn)裂紋。因此，施焊時應(yīng)在焊縫兩端設(shè)置引弧板，對于一般受靜力荷載的結(jié)構(gòu)，也可不設(shè)引弧板，但令焊縫的計(jì)算長度比實(shí)際長度減小10mm。軸心受力的對接焊縫計(jì)算：第20講：構(gòu)件連接（4） 48當(dāng)采用引弧板時，對接焊縫抗壓、抗剪和一、二級焊縫抗拉強(qiáng)度與母材相等，在焊件強(qiáng)度保證的條件下可不必計(jì)算焊縫強(qiáng)度；只在三級焊縫受拉力作用時才需按上式進(jìn)行驗(yàn)算。如果采用直縫不能滿足強(qiáng)度要求時，可采用斜對接焊縫以增加焊縫長度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)焊縫與作用力間的夾角滿足： 時，斜焊縫強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，可不再驗(yàn)算。第20講：構(gòu)件連接（4） 49承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計(jì)算1矩形截面：焊縫中的焊縫中的最

57、大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力不在同一點(diǎn)，應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算：2.工字形截面：在同時受有較大正應(yīng)力和較大剪應(yīng)力的梁腹板與翼緣相交處，還應(yīng)計(jì)算其折算應(yīng)力第20講：構(gòu)件連接（4） 410對接焊縫構(gòu)造1.根據(jù)焊件板厚、焊接工藝要求和施工條件對焊件邊緣加工合適的坡口；2.對受力較大的重要對接焊縫應(yīng)盡可能采用引弧板；3.不同寬度和厚度的鋼板拼接。 a直邊縫；b單邊V形縫； c雙邊V形縫；dU形縫； eK形縫；fX形縫第20講：構(gòu)件連接（4） 下一講的主要內(nèi)容 411 1、角焊縫的分類與受力特征；2、角焊縫的強(qiáng)度；3、角焊縫的計(jì)算；4、角焊縫的構(gòu)造。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 二十一 講 第21講：構(gòu)件連接（4） 上一講內(nèi)容 41

58、21、對接焊縫在軸心力作用下的計(jì)算2、承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫計(jì)算3、對接焊縫的構(gòu)造第21講：構(gòu)件連接（4） 413角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算1.當(dāng)焊縫軸線與外力作用方向平行時， 稱為側(cè)面角焊縫，又稱側(cè)縫；2. 垂直時，稱為正面角焊縫，又稱端縫；3. 呈夾角時，稱為斜焊縫。角焊縫的受力性能和強(qiáng)度與受力方向有直接關(guān)系。直角角焊縫截面形式：角焊縫較小的焊腳尺寸為hf有效高度為he=0.7 hf，忽略了焊縫余高和熔深第21講：構(gòu)件連接（4） 414角焊縫的受力性能側(cè)面角焊縫主要承受剪力作用，塑性較好，強(qiáng)度較低。在彈性階段，側(cè)縫剪應(yīng)力沿焊縫程度方向分布不均勻，兩端大而中間小。破壞面通常在焊縫的最小截面

59、（45o斜截面）。破壞起點(diǎn)在側(cè)縫兩端，該處出現(xiàn)裂縫后，迅速蔓延擴(kuò)展，使焊縫斷裂。第21講：構(gòu)件連接（4） 415角焊縫的受力性能端縫的應(yīng)力狀態(tài)比側(cè)縫復(fù)雜的多，應(yīng)力集中較明顯。焊縫的根部出現(xiàn)應(yīng)力高峰，易于開裂。破壞時首先在焊縫根部開裂，然后擴(kuò)展至整個焊縫截面。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，端縫的強(qiáng)度比側(cè)縫高，但塑性較差，根部又存在很大的收縮應(yīng)力，性質(zhì)較脆。第21講：構(gòu)件連接（4） 416角焊縫的強(qiáng)度無論是側(cè)縫與端縫，焊縫計(jì)算時一律取與焊腳邊呈45o的斜面為計(jì)算截面，即焊縫有效厚度0.7hf。計(jì)算截面上平均破壞應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度（力除以焊縫破壞面積）。焊腳尺寸（mm）正面角焊縫（N/mm2）側(cè)面角焊縫（N/mm2）

60、4 432.5 326.0 8 362.2 270.0 12 332.0 250.0規(guī)范規(guī)定的角焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度是側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度，不分抗拉、抗壓和抗剪，不分焊縫級別均采用相同的值，例如Q235鋼材，ffw=160N/mm2。第21講：構(gòu)件連接（4） 417直角角焊縫的計(jì)算計(jì)算簡化假定：1.沿角焊縫45o方向的焊縫有效截面為計(jì)算時的破壞面；2.在通過焊縫形心的拉力、壓力和剪力作用下，假定沿焊縫長度的應(yīng)力是均勻分布的。第21講：構(gòu)件連接（4） 418直角角焊縫的計(jì)算基本計(jì)算公式：端縫應(yīng)力：側(cè)縫應(yīng)力： 稱為正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，第20講：構(gòu)件連接（4） 下一講的主要