PPT混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

3混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計方法法3.1結(jié)構(gòu)可靠度度及結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計方法3.2荷載與材料料強(qiáng)度的取取值3.3概率極限狀狀態(tài)設(shè)計方方法3.4結(jié)構(gòu)極限狀狀態(tài)設(shè)計表表達(dá)式3.1.1結(jié)構(gòu)上的作作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)的抗抗力1、結(jié)構(gòu)上上的作用是指施加在在結(jié)構(gòu)上的的集中力或或分布力，，以及引起起結(jié)構(gòu)外加加變形或約約束變形的的原因（地地震、基礎(chǔ)礎(chǔ)差異沉降降、溫度變變化、混凝凝土收縮等等）。分類：（1）按時間的變變化可分為三類類：永久作用可變作用偶然作用直接作用和和間接作用用如結(jié)構(gòu)自重重、土壓力力、預(yù)應(yīng)力力、地基沉沉降、焊接接等。如樓面活荷荷載、吊車車荷載、風(fēng)風(fēng)荷載、雪雪荷載、溫溫度變化等等。如爆炸力、、撞擊力、、罕遇的地地震等?！?.1結(jié)構(gòu)可靠度度及結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計方法2、作用效效應(yīng)S上述各種作作用作用在在結(jié)構(gòu)或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件上上，由此在在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)力力和變形（（如軸力、、剪力、彎彎矩以及撓撓度、轉(zhuǎn)角角和裂縫等等）稱為作用效應(yīng)。3、結(jié)構(gòu)抗力力R(resistance)結(jié)構(gòu)抗力是指整個結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件承受受作用效應(yīng)應(yīng)（即內(nèi)力力和變形））的能力。。3.1.2結(jié)構(gòu)的預(yù)定定功能及結(jié)結(jié)構(gòu)可靠度度1、結(jié)構(gòu)的功功能要求（1）安全性（2）適用性（3）耐久性2、結(jié)構(gòu)的可靠靠性可靠性——安全性、適適用性和耐耐久性的總總稱。就是是指結(jié)構(gòu)在在規(guī)定的使使用期限內(nèi)內(nèi)（設(shè)計工工作壽命=50年），在規(guī)規(guī)定的條件件下（正常設(shè)計、、正常施工工、正常使使用和維護(hù)護(hù)），完成預(yù)預(yù)定結(jié)構(gòu)功功能的能力力。可靠性——在規(guī)定的時時間內(nèi)，在在規(guī)定的條條件下，完完成預(yù)定結(jié)結(jié)構(gòu)功能的的概率。結(jié)構(gòu)可靠性性越高，建建設(shè)造價投投資越大。。如何在結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠與經(jīng)經(jīng)濟(jì)之間取取得均衡，就是設(shè)計計方法要解解決的問題題。3、設(shè)計使用用年限和設(shè)設(shè)計基準(zhǔn)期期（1）設(shè)計使用用年限是指設(shè)計規(guī)規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)進(jìn)行大修即即可按其預(yù)預(yù)定目的使使用的時期期，即結(jié)構(gòu)構(gòu)在規(guī)定的的條件下所所應(yīng)達(dá)到的的使用年限限。設(shè)計使用年年限分類（2）設(shè)計基準(zhǔn)準(zhǔn)期指為確定可可變作用及及與時間有有關(guān)的材料料性能等取取值選用時時間參數(shù)。?！督y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定設(shè)計基基準(zhǔn)期為50年。類別設(shè)計使用年限（年）示例15臨時性結(jié)構(gòu)0.9225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件--350普通房屋和構(gòu)筑物1.04100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑物1.13.1.3結(jié)構(gòu)的安全全等級安全等級破壞后的影響程度建筑物的類型一級很嚴(yán)重重要的建筑物二級嚴(yán)重一般的建筑物三級不嚴(yán)重次要的建筑物3.1.4混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計計計算方法法返回3.2荷載與材料料強(qiáng)度的取取值3.2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值值的確定1、標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可可按結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計尺寸和和標(biāo)準(zhǔn)容積積密度計算算?？勺兒奢d的標(biāo)準(zhǔn)值可可查《荷載規(guī)范》。如：一混凝凝土簡支梁梁截面尺寸寸為300㎜×150㎜，跨度為2.5m，混凝土的的重度為25kN/m3,則此梁的自自重簡化為為均布荷載載：g=0.3×0.15×25=1.125kN/m如：教室q=2.5kN/m2（原2.0）教學(xué)樓的衛(wèi)衛(wèi)生間q=2.5kN/m2（原2.0）樓梯多層住住宅q=2.0kN/m2其他q=3.5kN/m23.2.5基本組合的的荷載分項(xiàng)項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)應(yīng)按下列規(guī)規(guī)定采用：：1永久荷載的的分項(xiàng)系數(shù)數(shù)：1)當(dāng)其效應(yīng)對對結(jié)構(gòu)不利利時—對由可變荷荷載效應(yīng)控控制的組合合，應(yīng)取1.2；—對由永久荷荷載效應(yīng)控控制的組合合，應(yīng)取1.35；2)當(dāng)其效應(yīng)對對結(jié)構(gòu)有利利時—一般情況下下應(yīng)取1.0；—對結(jié)構(gòu)的傾傾覆、滑移移或漂浮驗(yàn)驗(yàn)算，應(yīng)取取0.9。2可變荷載的的分項(xiàng)系數(shù)數(shù)：—一般情況下下應(yīng)取1.4；—對標(biāo)準(zhǔn)值大大于4kN/m2的工業(yè)房屋屋樓面結(jié)構(gòu)構(gòu)的活荷載載應(yīng)取1.3。注注:對于某些特特殊情況，，可按建筑筑結(jié)構(gòu)有關(guān)關(guān)設(shè)計規(guī)范范的規(guī)定確確定。2、荷載設(shè)計計值：荷載分項(xiàng)項(xiàng)系數(shù)與荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值值的乘積。。

荷載分項(xiàng)系數(shù)：調(diào)整荷載標(biāo)準(zhǔn)值使結(jié)構(gòu)可靠度趨于相同。組合值系數(shù)數(shù)：考慮各可可變荷載最最大值在同同一時刻出出現(xiàn)的概率率很小，若若設(shè)計中仍仍采用各荷荷載效應(yīng)設(shè)設(shè)計值疊加加，則可能能造成結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠度不不一致，因因而必須對對可變荷載載設(shè)計值再再乘以調(diào)整整系數(shù)，即即荷載組合合值系數(shù)。。3、可變荷載的的組合值：可變荷載載設(shè)計值乘乘以荷載組組合值系數(shù)數(shù)。4、可變荷載的的準(zhǔn)永永久久值值：可可變變荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值乘乘以以荷荷載載準(zhǔn)準(zhǔn)永永久久值值系系數(shù)數(shù)。。準(zhǔn)永永久久值值系系數(shù)數(shù)：考考慮慮荷荷載載長長期期效效應(yīng)應(yīng)而而對對可可變變荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值的的折折減減。。5、荷荷載載效效應(yīng)應(yīng)組合合（1）基本本組組合合可變變荷荷載載效效應(yīng)應(yīng)控控制制組組合合永久久荷荷載載效效應(yīng)應(yīng)控控制制組組合合荷載載效效應(yīng)應(yīng)組組合合的的設(shè)設(shè)計計值值應(yīng)應(yīng)從從下下列列組組合合中中取取最最不不利利值值確確定定：：（2）標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組組合合：：（3）準(zhǔn)準(zhǔn)永永久久組組合合：：荷載載效效應(yīng)應(yīng)組組合合的的設(shè)設(shè)計計值值應(yīng)應(yīng)按按下下式式采采用用：：荷載載效效應(yīng)應(yīng)組組合合的的設(shè)設(shè)計計值值應(yīng)應(yīng)按按下下式式采采用用：：答案案繼續(xù)續(xù)某承承受受集集中中荷荷載載和和均均布布荷荷載載的的簡簡支支梁梁計計算算跨跨度度，作作用用與與跨跨中中的的，均均布布永永久久荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值，均均布布可可變變荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值，可可變變荷荷載載的的組組合合系系數(shù)數(shù)0.7，集中中荷荷載載永永久久荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值準(zhǔn)永永久久值值系數(shù)數(shù)0.4，試試求求跨跨中中彎彎矩矩設(shè)設(shè)計計值值的的基基本本組組合合，，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組組合合和和準(zhǔn)永永久久組組合合。。某承承受受集集中中荷荷載載和和均均布布荷荷載載的的簡簡支支梁梁計計算算跨跨度度，作作用用與與跨跨中中的的，均均布布永永久久荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值，均均布布可可變變荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值，可可變變荷荷載載的的組組合合系系數(shù)數(shù)0.7，集中中荷荷載載永永久久荷荷載載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值準(zhǔn)永永久久值值系數(shù)數(shù)0.4，試試求求跨跨中彎彎矩矩設(shè)設(shè)計計值值的的基基本本組組合合，，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組組合合和和準(zhǔn)永永久久組組合合。。作業(yè)業(yè)解：：（1）基基本本組組合合：：，由由可可變變荷荷載載效效應(yīng)應(yīng)控控制制。。備注注：：（2）標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組組合合（3）準(zhǔn)準(zhǔn)永永久久組組合合返回回3.2.2材料料強(qiáng)強(qiáng)度度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值和和設(shè)設(shè)計計值值1、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值：：具有有不不小小于于95%的保保證證率率2、設(shè)設(shè)計計值值：：標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值除除以以分分項(xiàng)項(xiàng)系系數(shù)數(shù)材料料分分項(xiàng)項(xiàng)系系數(shù)數(shù)：考考慮慮材材料料的的離離散散性性和和施施工工中中不不可可避避免免的的偏偏差差帶帶來來的的不不利利影響響。?；炷镣粒轰摻罱睿?00MPa級以以下下熱熱軋軋鋼鋼筋筋500MPa級以以下下熱熱軋軋鋼鋼筋筋預(yù)應(yīng)應(yīng)力力筋筋3、影影響響結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)抗抗力力的的不不確確定定因因素素：：2、影影響響荷荷載載效效應(yīng)應(yīng)的的不不確確定定因因素素：：（1）荷荷載載本本身身的的變變異異性性；；（2）內(nèi)內(nèi)力力計計算算假假定定與與實(shí)實(shí)際際受受力力情情況況之之間間的的差差異異；；（1）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件材材料料性性能能的的變變異異性性；；（2）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件幾幾何何參參數(shù)數(shù)的的變變異異性性；；（3）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件抗抗力力計計算算模模式式的的不不確確定定性性；；3.2.3數(shù)理理統(tǒng)統(tǒng)計計的的基基本本概概念念1、隨隨機(jī)機(jī)變變量量及及其其統(tǒng)統(tǒng)計計特特征征值值（1）算算術(shù)術(shù)平平均均值值（2）標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差差（3）變變異異系系數(shù)數(shù)2、正正態(tài)態(tài)分分布布3、保保證證率率返回回3.3.1結(jié)構(gòu)構(gòu)的的極極限限狀狀態(tài)態(tài)極限限狀狀態(tài)態(tài)：：結(jié)構(gòu)構(gòu)的的極極限限狀狀態(tài)態(tài)分分為為兩兩類類：：1、承承載載力力能能力力極極限限狀狀態(tài)態(tài)（（安安全全性性））（1）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件或或連連接接因因超超過過材材料料的的強(qiáng)強(qiáng)度度而而破破壞壞，，或或因因過過度度變變形形而而不不適適于于繼繼續(xù)續(xù)承承載載；；（2）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)整整體體或或其其中中一一部部分分作作為為剛剛體體失失去去平平衡衡；；（3）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變?yōu)闉闄C(jī)機(jī)動動體體系系；；（4）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)或或構(gòu)構(gòu)件件喪喪失失穩(wěn)穩(wěn)定定；；（5）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)因因局局部部破破壞壞而而發(fā)發(fā)生生連連續(xù)續(xù)倒倒塌塌；；（6）地地基基喪喪失失承承載載力力而而破破壞壞；；（7）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)或或構(gòu)構(gòu)件件的的疲疲勞勞破破壞壞。。3.3概率率極極限限狀狀態(tài)態(tài)設(shè)設(shè)計計方方法法2、正正常常使使用用極極限限狀狀態(tài)態(tài)（（適用性和耐久久性）（1）影響正常使使用或外觀的的變形；（2）影響正常使使用或耐久功功能的局部損損壞；（3）影響正常使使用的振動；；（4）影響正常使使用的其他特特定狀態(tài)。通常對結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件先按承載能力極限限狀態(tài)進(jìn)行承載能力力計算，然后根據(jù)使使用要求按正常使用極限限狀態(tài)進(jìn)行變形、裂裂縫寬度或抗抗裂等驗(yàn)算。3.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計狀態(tài)態(tài)1、持久設(shè)計狀狀態(tài)：結(jié)構(gòu)使用2、短暫設(shè)計狀狀態(tài)：施工和維修3、偶然設(shè)計狀狀態(tài)：火災(zāi)、爆炸、、撞擊4、地震設(shè)計狀狀態(tài)：地震承載能力極限狀態(tài)設(shè)計計，且應(yīng)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計計承載能力極限狀態(tài)設(shè)計計，根據(jù)需要要可正常使用極限狀態(tài)設(shè)計計承載能力極限狀態(tài)設(shè)計計，根據(jù)需要要可正常使用極限狀態(tài)設(shè)計計承載能力極限狀態(tài)設(shè)計計，可不正常使用用極限狀態(tài)設(shè)計計作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R的關(guān)系：Z=R-S=g(R，S)當(dāng)Z＞0時，結(jié)構(gòu)處于于可靠狀態(tài);當(dāng)Z＜0時，結(jié)構(gòu)處于于失效狀態(tài);當(dāng)Z＝0時，結(jié)構(gòu)處于于極限狀態(tài).3.3.3結(jié)構(gòu)的功能函函數(shù)和極限狀狀態(tài)方程1、結(jié)構(gòu)的失效效概率(probabilityoffailure)由于作用效應(yīng)應(yīng)和和結(jié)構(gòu)抗力力都都是隨機(jī)變變量或隨機(jī)過過程，因此要要絕對地保證證總總是大于是是不可可能的。由圖可見，在在多數(shù)情況下下，大大于。。但是，，由于和和的的離散散性，在它們們概率密度曲曲線的重疊區(qū)區(qū)（陰影段內(nèi)內(nèi)）仍有可能能出現(xiàn)小小于的的情情況，這種可可能性的大小小用概率來表表示就是失效效概率。。和的的概率密度度曲線3.3.4結(jié)構(gòu)的可靠度度計算當(dāng)結(jié)構(gòu)功能函函數(shù)中僅有兩兩個獨(dú)立的隨隨機(jī)變量和和，，且且都服從正態(tài)態(tài)分布時，功功能函數(shù)的的概概率密度曲線線如圖所示。。功能函數(shù)的概概率密度曲線線結(jié)構(gòu)的失效概概率可直接通通過的的概率（圖中中陰影面積））來表達(dá)，即即令則2、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)(reliabilityindex)由上式可見，與具有數(shù)值上的對應(yīng)關(guān)系，也具有與相對應(yīng)的物理意義。越大，就越小，即結(jié)構(gòu)越可靠，故稱為可靠指標(biāo)。破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.2《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》給出了結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限限狀態(tài)的可靠靠指標(biāo)。3、設(shè)計可靠指指標(biāo)(reliabilityindexfordesign)設(shè)計規(guī)范所規(guī)規(guī)定的、作為為設(shè)計結(jié)構(gòu)或或結(jié)構(gòu)構(gòu)件時時所應(yīng)達(dá)到的的可靠指標(biāo)，，稱為設(shè)計可可靠指指標(biāo)，它是是根據(jù)據(jù)設(shè)計計所要要求達(dá)達(dá)到的的結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠靠度而而取定定的，，所以以又稱稱為目標(biāo)可可靠指指標(biāo)。返回3.4.1承載能能力極極限狀狀態(tài)設(shè)設(shè)計表表達(dá)式式對持久久設(shè)計計狀況況、暫暫短設(shè)設(shè)計狀狀況和和地震震設(shè)計計狀況況，當(dāng)當(dāng)用內(nèi)內(nèi)力的的形式式表達(dá)達(dá)時，，結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件應(yīng)采采用下下列承承載能能力極極限狀狀態(tài)設(shè)設(shè)計表表達(dá)式式：——結(jié)構(gòu)重重要性性系數(shù)數(shù)；——結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的承載載力設(shè)設(shè)計值值；結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的承載載力函函數(shù)；；——混凝土土、鋼鋼筋的的強(qiáng)度度設(shè)計計值；；——幾何參參數(shù)的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值；；——荷載效效應(yīng)組組合的的設(shè)計計值。。——結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的抗力力模型型不定定性系系數(shù)；；——3.4結(jié)構(gòu)極極限狀狀態(tài)設(shè)設(shè)計表表達(dá)式式（1）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)安全等級一級二級三級1.11.00.9（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的抗抗力模模型不不定性性系數(shù)數(shù)地震設(shè)計狀態(tài)：一般構(gòu)構(gòu)件：：1.0重要結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件或或不確確定性性較大大的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件：：>1.0抗震設(shè)設(shè)計：：3.4.2正常使使用極極限狀狀態(tài)設(shè)設(shè)計表表達(dá)式式對于正正常使使用極極限狀狀態(tài)，，結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件應(yīng)應(yīng)應(yīng)分別別按荷荷載的的準(zhǔn)永久久組合合、標(biāo)準(zhǔn)組組合、準(zhǔn)永久久組合合并考慮長期作作用的影響響或標(biāo)準(zhǔn)組組合并并考慮長期作作用的影響響，采采用下下列極極限狀狀態(tài)設(shè)設(shè)計表表達(dá)式式進(jìn)行行驗(yàn)算算：——正常使使用極極限狀狀態(tài)的的荷載載效應(yīng)應(yīng)組合合值。?！Y(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件達(dá)達(dá)到正正常使使用要要求所所規(guī)定定的變變形、、裂縫縫寬度度、應(yīng)應(yīng)力等等的限限值；；混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件正常常使用用極限限狀態(tài)態(tài)的驗(yàn)驗(yàn)算應(yīng)應(yīng)包括括下列列內(nèi)容容：（1）對需需要控控制變變形的的構(gòu)件件，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行變形驗(yàn)算；；（2）對使使用上上限制制出現(xiàn)現(xiàn)裂縫縫的構(gòu)構(gòu)件，，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行混凝土土拉應(yīng)應(yīng)力驗(yàn)算；；（3）對允允許出出現(xiàn)裂裂縫的的構(gòu)件件，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行受力力裂縫寬寬度驗(yàn)算；；（4）對有有舒適適度要要求的的樓蓋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行豎向向自振頻頻率驗(yàn)算。。3.4.3鋼筋混混凝土土受彎彎構(gòu)件件的最最大撓撓度應(yīng)應(yīng)按荷荷載