混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則PPT

1、混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則 1結(jié)構(gòu)的功能要求1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的組成與作用 骨架 構(gòu)件1.2 結(jié)構(gòu)上的作用、結(jié)構(gòu)抗力按時間的變異分布：永久作用、可變作用、偶然作用按隨空間位置的變異分類：固定作用、可動作用 按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類：靜態(tài)作用、動態(tài)作用 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力稱為結(jié)構(gòu)抗力R作用直接作用：間接作用：按時間分永久作用：可變作用：按位置分固定作用可動作用按反應(yīng)分靜態(tài)作用動態(tài)作用荷載溫度應(yīng)力、基礎(chǔ)沉降，地震作用自重，土壓力樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載作用效應(yīng)S結(jié)構(gòu)由于各種原因，引起內(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。作用效應(yīng)取決于作用的方式及結(jié)構(gòu)或

2、構(gòu)件的幾何尺寸及支承條件。簡支梁在跨中一集中荷載作用下跨中彎矩 例：簡支梁在均布荷載作用下跨中彎矩S = cQc 荷載效應(yīng)系數(shù)Q 荷載 作用效應(yīng)具有隨機性c結(jié)構(gòu)的抗力R 結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力。 結(jié)構(gòu)抗力的影響因素：材料性能的不確定性材料幾何參數(shù)的不確定性計算模式的不確定性 結(jié)構(gòu)的抗力具有隨機性。安全性：結(jié)構(gòu)在正常施工和使用時應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種荷載及外部作用，以及在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后能保持必需的整體穩(wěn)定性。安全性、適用性、耐久性適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用時有良好的工作性能。耐久性：結(jié)構(gòu)在正常維護下，材料性能雖隨時間變化，但仍能滿足預(yù)定功能要求。 1.3 結(jié)構(gòu)的功能要求1.

3、4 結(jié)構(gòu)的可靠性與安全等級是結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件能夠滿足前述某一功能要求的臨界狀態(tài)。超過這一界限，結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件就不能滿足設(shè)計規(guī)定的該項功能要求而進(jìn)入失效狀態(tài)。2.1 極限狀態(tài)的定義：2 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)極限狀態(tài)的分類：承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)極限狀態(tài)的表現(xiàn)形式：(承)：剛體失去平衡，材料強度不足，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C構(gòu)，失穩(wěn)(正)：過大的變形，影響正常使用或耐久性能的局部損壞，過大的振動結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能否完成預(yù)定功能與結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)S與結(jié)構(gòu)的抗力R有關(guān)。Z = R S由此可采用結(jié)構(gòu)的功能函數(shù) 來描述結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的狀況。因抗力R和S均具有隨機性，所以只能用功能函數(shù)Z的概率來描述。2.2 極限狀態(tài)分類可靠概率

4、有多大？ Z 0，即RS 結(jié)構(gòu)可靠Z = 0，即R=S 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。 即RS 結(jié)構(gòu)失效Z 0，即RS 結(jié)構(gòu)可靠Z = 0，即R=S 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。 即RS 結(jié)構(gòu)失效Z 0，失效概率有多大? 結(jié)構(gòu)的效應(yīng)S及結(jié)構(gòu)的抗力R均符合正態(tài)分布，因此結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)也符合正態(tài)分布。如圖：圖中Z1.0所得。fc 混凝土材料強度設(shè)計值。fck是由數(shù)理統(tǒng)計分析且具有95%的保證率的材料強度。是由鋼材強度的標(biāo)準(zhǔn)值fsk除以材料分項系數(shù)(s 1.0)求得。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力應(yīng)根據(jù)截面的受力狀態(tài)不同用相應(yīng)的計算模型確定。fs 鋼材強度設(shè)計值。fsk是由數(shù)理統(tǒng)計且具有95%保證率的材料強度。根據(jù)極限狀態(tài)設(shè)計法，用結(jié)構(gòu)

5、的失效概率Pf 來衡量結(jié)構(gòu)的可靠度概念十分明確，用可靠指標(biāo) 表示與Pf一一對應(yīng)關(guān)系更容易為人們接受。在實用表達(dá)式中，是由結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)和安全等級與工程經(jīng)驗校準(zhǔn)確定的分項等效來滿足可靠度指標(biāo)要求的。G, Q, s, c,中隱含著可靠度指標(biāo) 。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過正常使用極限狀態(tài)時所造成的財產(chǎn)和生命損失要小于超過承載力極限狀態(tài)的后果，故其可靠度指標(biāo)要低一些。在荷載效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力計算中均 。采用標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在持荷作用下，其裂縫和變形會隨時間的推移而發(fā)展，因此討論其荷載組合時應(yīng)考慮 和 的組合。短期效應(yīng)長期效應(yīng)4.2 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式 變形及裂縫寬度的驗算 變形驗算式中 f 受彎構(gòu)件按荷載短期

6、效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合影響計算的最大撓度。flim 規(guī)范允許撓度 f flim 裂縫驗算規(guī)范按使用階段對結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的不同要求，將裂縫控制等級分為三級：一級：嚴(yán)格要求不裂，使用階段不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。二級：一般要求不裂，使用階段允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但應(yīng)作限制。三級：允許開裂，應(yīng)驗算裂縫寬度wmax wlim 荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合 Sk： 荷載的準(zhǔn)永久組合 Sq：式中，qi 第i個可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)例：一簡支梁，跨度為6米，作用于上的均布荷載，恒載標(biāo)準(zhǔn)值 gk=3kN/m，分項系數(shù)G=1.2，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=6kN/m，分布系數(shù)Q=1.4，分別計算梁跨中截面彎矩的基本效應(yīng)組合、短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合(活荷載準(zhǔn)永久系數(shù) qi =