PPT混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理之建筑結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則

第二章建筑筑結(jié)構(gòu)的基基本設(shè)計原原則第一節(jié)建筑筑結(jié)構(gòu)的功功能要求和和極限狀態(tài)態(tài)第二節(jié)極限限狀態(tài)設(shè)計計方法第一節(jié)建筑筑結(jié)構(gòu)的功功能要求和和

極限狀狀態(tài)一、建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的功能能要求1.安全性結(jié)構(gòu)在預(yù)定定的使用期期限內(nèi)，應(yīng)應(yīng)能承受正正常施工、、正常使用用時可能出出現(xiàn)的各種種荷載、強強迫變形(如超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)的支座座不均勻沉沉降)、約束變形形(如由于溫度度及收縮引引起的構(gòu)件件變形受到到約束時產(chǎn)產(chǎn)生的變形形)等的作用。。在偶然荷荷載(如地震、強強風(fēng))作用下或偶偶然事件(如火災(zāi)、爆爆炸)發(fā)生時和發(fā)發(fā)生后，構(gòu)構(gòu)件僅產(chǎn)生生局部損壞壞，不發(fā)生生連續(xù)倒塌塌。2.適用性結(jié)構(gòu)在正常常使用荷載載作用下具具有良好的的工作性能能，如不發(fā)發(fā)生影響正正常使用的的過大撓度度、永久變變形和動力力效應(yīng)(過大的振幅幅和振動)，或產(chǎn)生令令使用者感感到不安的的裂縫寬度度。下一頁返回第一節(jié)建筑筑結(jié)構(gòu)的功功能要求和和

極限狀狀態(tài)3.耐久性結(jié)構(gòu)在正常常使用和正正常維護條條件下和規(guī)規(guī)定的環(huán)境境中以及預(yù)預(yù)定的使用用期限內(nèi)應(yīng)應(yīng)有足夠的的耐久性。。如不發(fā)生生由于混凝凝土保護層層碳化或氯氯離子的侵侵入而導(dǎo)致致的鋼筋銹銹蝕，以致致影響結(jié)構(gòu)構(gòu)的使用壽壽命。下一頁返回上一頁第一節(jié)建筑筑結(jié)構(gòu)的功功能要求和和

極限狀狀態(tài)二、建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的極限限狀態(tài)結(jié)構(gòu)能夠滿滿足功能要要求而良好好地工作，，稱為結(jié)構(gòu)構(gòu)“可靠””或“有效效”。反之之，則為結(jié)結(jié)構(gòu)“不可可靠”或““失效”。。區(qū)分結(jié)構(gòu)構(gòu)工作狀態(tài)態(tài)可靠與失失效的標(biāo)志志是“極限限狀態(tài)”。。極限狀態(tài)態(tài)是結(jié)構(gòu)或或構(gòu)件能夠夠滿足設(shè)計計規(guī)定的某某一功能要要求的臨界界狀態(tài)，有有明確的標(biāo)標(biāo)志及限值值。超過這這一界限，，結(jié)構(gòu)或構(gòu)構(gòu)件就不能能再滿足設(shè)設(shè)計規(guī)定的的該項功能能要求，而而進入失效效狀態(tài)。根根據(jù)功能要要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)的極限狀狀態(tài)可分為為以下兩類類。1.承載能力極極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件達(dá)到最大大承載力或或達(dá)到不適適于繼續(xù)承承載的變形形的極限狀狀態(tài)為承載載能力極限限狀態(tài)。2.正常使用極極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件達(dá)到正常常使用或耐耐久性的某某項規(guī)定限限值的極限限狀態(tài)為正正常使用極極限狀態(tài)。。下一頁返回上一頁第一節(jié)建筑筑結(jié)構(gòu)的功功能要求和和

極限狀狀態(tài)三、荷載的的分類結(jié)構(gòu)上的荷荷載按其隨隨時間的變變異性的不不同，分為為以下三類類。1.永久荷載(恒荷載)永久荷載是是指在結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)準(zhǔn)期內(nèi)，其其作用量值值不隨時間間變化，或或其變化幅幅度與平均均值相比可可以忽略不不計的荷載載，如結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件自重重。2.可變荷載(活荷載)可變荷載是是指在結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)準(zhǔn)期內(nèi)其作作用量值隨隨時間而變變化，且其其變化幅度度與平均值值相比不可可忽略不計計的荷載，，如樓面活活荷載、屋屋面活荷載載、積灰荷荷載、起重重機荷載、、風(fēng)荷載、、雪荷載等等。3.偶然荷載偶然然荷荷載載是是指指在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計基基準(zhǔn)準(zhǔn)期期內(nèi)內(nèi)不不一一定定出出現(xiàn)現(xiàn)，，而而一一旦旦出出現(xiàn)現(xiàn)其其量量值值很很大大且且持持續(xù)續(xù)時時間間很很短短的的荷荷載載，，如如爆爆炸炸力力、、撞撞擊擊力力等等。。下一一頁頁返回回上一一頁頁第一一節(jié)節(jié)建建筑筑結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的功功能能要要求求和和極極限限狀狀態(tài)態(tài)四、、荷荷載載代代表表值值進行行結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)或或構(gòu)構(gòu)件件設(shè)設(shè)計計時時，，針針對對不不同同設(shè)設(shè)計計目目的的對對荷荷載載應(yīng)應(yīng)賦賦予予一一個個規(guī)規(guī)定定的的量量值值，，該該量量值值即即為為荷荷載載代代表表值值。。永永久久荷荷載載采采用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為代代表表值值，，可可變變荷荷載載采采用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值、、組組合合值值、、頻頻遇遇值值和和準(zhǔn)準(zhǔn)永永久久值值為為代代表表值值，，其其中中荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值為為基基本本代代表表值值。。1.荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值是是指指在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)使使用用期期間間，，在在正正常常情情況況下下可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)的的最最大大荷荷載載值值，，是是建建筑筑結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計時時采采用用的的基基本本代代表表值值。。永永久久荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值Gk可按按結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的的設(shè)設(shè)計計尺尺寸寸和和材材料料重重力力密密度度計計算算確確定定，，《建筑筑結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)荷荷載載規(guī)規(guī)范范》(GB50009-2001)(以下下簡簡稱稱《荷載載規(guī)規(guī)范范》)中給給出出了了常常用用材材料料和和構(gòu)構(gòu)件件的的自自重重。。各各種種可可變變荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值Qk可直直接接查查《荷載載規(guī)規(guī)范范》得出出。。下一一頁頁返回回上一一頁頁第一一節(jié)節(jié)建建筑筑結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的功功能能要要求求和和極極限限狀狀態(tài)態(tài)2.可變變荷荷載載組組合合值值當(dāng)兩兩種種或或兩兩種種以以上上可可變變荷荷載載同同時時作作用用在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上時時，，考考慮慮到到它它們們同同時時達(dá)達(dá)到到其其標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值的的可可能能性性較較小小，，故故除除產(chǎn)產(chǎn)生生最最大大作作用用效效應(yīng)應(yīng)的的主主導(dǎo)導(dǎo)荷荷載載外外，，其其他他可可變變荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值均均乘乘以以小小于于1.0的組組合合值值系系數(shù)數(shù)ψc作為為代代表表值值，，稱稱為為可可變變荷荷載載組組合合值值。。3.可變變荷荷載載頻頻遇遇值值對可可變變荷荷載載在在設(shè)設(shè)計計基基準(zhǔn)準(zhǔn)期期內(nèi)內(nèi)在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上偶偶爾爾出出現(xiàn)現(xiàn)的的較較大大荷荷載載，，稱稱為為可可變變荷荷載載頻頻遇遇值值。。其其具具有有持持續(xù)續(xù)時時間間較較短短或或發(fā)發(fā)生生次次數(shù)數(shù)較較少少的的特特點點，，其其對對結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的破破壞壞性性有有所所減減緩緩。?？煽勺冏兒珊奢d載頻頻遇遇值值由由荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值乘乘以以小小于于1.0的頻遇值值系數(shù)ψf得到。下一頁返回上一頁第一節(jié)建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的功能能要求和和

極限限狀態(tài)4.可變荷載載準(zhǔn)永久久值對可變荷荷載在設(shè)設(shè)計基準(zhǔn)準(zhǔn)期內(nèi)經(jīng)經(jīng)常作用用的那部部分可變變荷載，，稱為可可變荷載載準(zhǔn)永久久值。其其具有總總持續(xù)時時間較長長的特點點，對結(jié)結(jié)構(gòu)的影影響類似似于永久久荷載。。可變荷荷載準(zhǔn)永永久值由由荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值乘乘以小于于1.0的準(zhǔn)永久久值系數(shù)數(shù)ψq得到。返回上一頁第二節(jié)極極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計方方法一、承載載能力極極限狀態(tài)態(tài)計算1.承載能力力極限狀狀態(tài)設(shè)計計在極限狀狀態(tài)設(shè)計計方法中中，結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的承載力力計算應(yīng)應(yīng)采用下下列表達(dá)達(dá)式:γ0S≤R(2-1)R=R(fc,fs,ak,…)(2-2)γ0-----結(jié)構(gòu)重要要性系數(shù)數(shù)，見表2-l。S-------承載能力力極限狀狀態(tài)的荷荷載效應(yīng)應(yīng)組合設(shè)設(shè)計值。。R------結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的承載載力設(shè)計計值，在在抗震設(shè)設(shè)計時，，應(yīng)除以以承載力力抗震調(diào)調(diào)整系數(shù)數(shù)γRER(·)---------結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的承載載力函數(shù)數(shù);fc,fs---------混凝土、、鋼筋的的強度設(shè)設(shè)計值;ak---------幾何參數(shù)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值;當(dāng)幾何參參數(shù)的變變異性對對結(jié)構(gòu)性性能有明明顯的不不利影響響時，可可另增減減一個附附加值。。下一頁返回第二節(jié)極極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計方方法2.基本組合合荷載效效應(yīng)組合合設(shè)計值值(1)由可變荷荷載效應(yīng)應(yīng)控制的的組合:γG------永久荷載載的分項項系數(shù)，，應(yīng)按表2-2采用;γQi------第i個可變荷荷載的分分項系數(shù)數(shù)，其中中γQ1為可變荷荷載Q1的分項系系數(shù)，應(yīng)應(yīng)按表2-2采用;SGk------按永久荷荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值Gk計算的荷荷載效應(yīng)應(yīng)值;SQik------按可變荷荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值Qik計算的荷荷載效應(yīng)應(yīng)值，其其中SQ1k為諸可變變荷載效效應(yīng)中起起控制作作用者;下一頁返回上一頁第二節(jié)極極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計方方法ψci------可變荷載載Qi的組合值值系數(shù)，，應(yīng)分別別按各建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計規(guī)規(guī)范的規(guī)規(guī)定采用用;n------參與組合合的可變變荷載數(shù)數(shù)。(2)由永久荷荷載效應(yīng)應(yīng)控制的的組合:(2-4)(3)對于一般般排架、、框架結(jié)結(jié)構(gòu)，基基本組合合可采用用簡化規(guī)規(guī)則，并并應(yīng)按下下列組合合值中取取最不利利值確定定:1)由可變變荷載載效應(yīng)應(yīng)控制制的組組合:(2-5)(2-6)下一頁頁返回上一頁頁第二節(jié)節(jié)極限限狀態(tài)態(tài)設(shè)計計方法法2)由永久久荷載載效應(yīng)應(yīng)控制制的組組合仍仍按式式(2-4)式采用用。二、正正常使使用極極限狀狀態(tài)計計算在正常常使用用極限限狀態(tài)態(tài)計算算中，，應(yīng)根根據(jù)不不同的的設(shè)計計要求求，采采用荷荷載的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合合、頻頻遇組組合或或準(zhǔn)永永久組組合，，按下下列設(shè)設(shè)計表表達(dá)式式進行行設(shè)計計:S≥C(2-7)式中S------正常使使用極極限狀狀態(tài)的的荷載載效應(yīng)應(yīng)組合合的設(shè)設(shè)計值值;C------結(jié)構(gòu)或或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件達(dá)到到正常常使用用要求求的規(guī)規(guī)定限限值，，應(yīng)按按各有有關(guān)建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)規(guī)范的的規(guī)定定采用用。下一頁頁返回上一頁頁第二節(jié)節(jié)極限限狀態(tài)態(tài)設(shè)計計方法法對于標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組組合，，荷載載效應(yīng)應(yīng)組合合的設(shè)設(shè)計值值S按下式式計算算(僅適用用于荷荷載與與荷載載效應(yīng)應(yīng)為線線性的的情況況):(2-8)對于頻頻遇組組合，，荷載載效應(yīng)應(yīng)組合合的設(shè)設(shè)計值值可按按下式式計算算:(2-9)式中：：ψf1--------可變荷荷載Q1的頻遇遇值系系數(shù);ψqi--------可變荷荷載Qi的準(zhǔn)永永久值值系數(shù)數(shù)。下一頁頁返回上一頁頁第二節(jié)節(jié)極限限狀態(tài)態(tài)設(shè)計計方法法對于準(zhǔn)準(zhǔn)永久久組合合，荷荷載效效應(yīng)組組合值值可按按下式式計算算:(2-10)三、耐耐久性性驗算算1.耐久性性的概概念材料的的耐久久性是是指材材料暴暴露在在使用用環(huán)境境下，，抵抗抗各種種物理理和化化學(xué)作作用的的能力力。鋼筋混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)長期期暴露露在使使用環(huán)環(huán)境中中，會會使材材料的的耐久久性降降低。。影響響因素素主要要有材材料的的質(zhì)量量、鋼鋼筋的的銹蝕蝕、混混凝土土的抗抗?jié)B及及抗凍凍性、、除冰冰鹽對對混凝凝土的的破壞壞等。?；炷镣两Y(jié)構(gòu)構(gòu)的耐耐久性性應(yīng)根根據(jù)表2-3的使用用環(huán)境境類別別和表2-4的設(shè)計計使用用年限限進行行設(shè)計計。下一頁頁返回上一頁頁第二節(jié)節(jié)極限限狀態(tài)態(tài)設(shè)計計方法法2.對結(jié)構(gòu)構(gòu)混凝凝土的的要求求對于設(shè)設(shè)計使使用年年限為為100年且處處于一一類環(huán)環(huán)境中中的混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)符符合下下列規(guī)規(guī)定:(1)結(jié)構(gòu)混混凝土土強度度等級級不應(yīng)應(yīng)低于于C30,預(yù)應(yīng)力力混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)混混凝土土強度度等級級應(yīng)不不低于于C40。(2)混凝土土中的的最大大氯離離子含含量為為0.06%(3)宜使用用非堿堿活性性骨料料;當(dāng)使用用堿活活性骨骨料時時，混混凝土土中的的堿含含量不不得超超過3.0kg/m3。(4)混凝土土保護護層厚厚度宜宜增加加40%，在使使用過過程中中宜采采取表表面防防護、、定期期維護護等有有效措措施。。下一頁頁返回上一頁頁第二節(jié)節(jié)極限限狀態(tài)態(tài)設(shè)計計方法法(5)處于