PPT混凝土結構設計方法

3混凝土結構構設計方法法3.1結構可靠度度及結構設設計方法3.2荷載與材料料強度的取取值3.3概率極限狀狀態(tài)設計方方法3.4結構極限狀狀態(tài)設計表表達式3.1.1結構上的作作用、作用效應和結構的抗抗力1、結構上上的作用是指施加在在結構上的的集中力或或分布力，，以及引起起結構外加加變形或約約束變形的的原因（地地震、基礎礎差異沉降降、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構自重重、土壓力力、預應力力、地基沉沉降、焊接接等。如樓面活荷荷載、吊車車荷載、風風荷載、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。——————3.1結構可靠度度及結構設設計方法2、作用效效應S上述各種作作用作用在在結構或結結構構件上上，由此在在結構內產產生的內力力和變形（（如軸力、、剪力、彎彎矩以及撓撓度、轉角角和裂縫等等）稱為作用效應。3、結構抗力力R(resistance)結構抗力是指整個結結構或結構構構件承受受作用效應應（即內力力和變形））的能力。。3.1.2結構的預定定功能及結結構可靠度度1、結構的功功能要求（1）安全性（2）適用性（3）耐久性2、結構的可靠靠性可靠性——安全性、適適用性和耐耐久性的總總稱。就是是指結構在在規(guī)定的使使用期限內內（設計工工作壽命=50年），在規(guī)規(guī)定的條件件下（正常設計、、正常施工工、正常使使用和維護護），完成預預定結構功功能的能力力?？煽啃浴谝?guī)定的時時間內，在在規(guī)定的條條件下，完完成預定結結構功能的的概率。結構可靠性性越高，建建設造價投投資越大。。如何在結構構可靠與經經濟之間取取得均衡，就是設計計方法要解解決的問題題。3、設計使用用年限和設設計基準期期（1）設計使用用年限是指設計規(guī)規(guī)定的結構構或結構構構件不需進進行大修即即可按其預預定目的使使用的時期期，即結構構在規(guī)定的的條件下所所應達到的的使用年限限。設計使用年年限分類（2）設計基準準期指為確定可可變作用及及與時間有有關的材料料性能等取取值選用時時間參數。?！督y(tǒng)一標準》規(guī)定設計基基準期為50年。類別設計使用年限（年）示例15臨時性結構0.9225易于替換的結構構件--350普通房屋和構筑物1.04100紀念性建筑和特別重要的建筑物1.13.1.3結構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重重要的建筑物二級嚴重一般的建筑物三級不嚴重次要的建筑物3.1.4混凝土結構構構件設計計計算方法法返回3.2荷載與材料料強度的取取值3.2.1荷載標準值值的確定1、標準值永久荷載的標準值可可按結構設設計尺寸和和標準容積積密度計算算?？勺兒奢d的標準值可可查《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項系數，應應按下列規(guī)規(guī)定采用：：1永久荷載的的分項系數數：1)當其效應對對結構不利利時—對由可變荷荷載效應控控制的組合合，應取1.2；—對由永久荷荷載效應控控制的組合合，應取1.35；2)當其效應對對結構有利利時—一般情況下下應取1.0；—對結構的傾傾覆、滑移移或漂浮驗驗算，應取取0.9。2可變荷載的的分項系數數：—一般情況下下應取1.4；—對標準值大大于4kN/m2的工業(yè)房屋屋樓面結構構的活荷載載應取1.3。注注:對于某些特特殊情況，，可按建筑筑結構有關關設計規(guī)范范的規(guī)定確確定。2、荷載設計計值：荷載分項項系數與荷荷載標準值值的乘積。。

荷載分項系數：調整荷載標準值使結構可靠度趨于相同。組合值系數數：考慮各可可變荷載最最大值在同同一時刻出出現的概率率很小，若若設計中仍仍采用各荷荷載效應設設計值疊加加，則可能能造成結構構可靠度不不一致，因因而必須對對可變荷載載設計值再再乘以調整整系數，即即荷載組合合值系數。。3、可變荷載的的組合值：可變荷載載設計值乘乘以荷載組組合值系數數。4、可變荷載的的準永永久久值值：可可變變荷荷載載標標準準值值乘乘以以荷荷載載準準永永久久值值系系數數。。準永永久久值值系系數數：考考慮慮荷荷載載長長期期效效應應而而對對可可變變荷荷載載標標準準值值的的折折減減。。5、荷荷載載效效應應組合合（1）基本本組組合合可變變荷荷載載效效應應控控制制組組合合永久久荷荷載載效效應應控控制制組組合合荷載載效效應應組組合合的的設設計計值值應應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）標標準準組組合合：：（3）準準永永久久組組合合：：荷載載效效應應組組合合的的設設計計值值應應按按下下式式采采用用：：荷載載效效應應組組合合的的設設計計值值應應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標準準值值，均均布布可可變變荷荷載載標標準準值值，可可變變荷荷載載的的組組合合系系數數0.7，集中中荷荷載載永永久久荷荷載載標標準準值值準永永久久值值系數數0.4，試試求求跨跨中中彎彎矩矩設設計計值值的的基基本本組組合合，，標標準準組組合合和和準永永久久組組合合。。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標準準值值，均均布布可可變變荷荷載載標標準準值值，可可變變荷荷載載的的組組合合系系數數0.7，集中中荷荷載載永永久久荷荷載載標標準準值值準永永久久值值系數數0.4，試試求求跨跨中彎彎矩矩設設計計值值的的基基本本組組合合，，標標準準組組合合和和準永永久久組組合合。。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應控控制制。。備注注：：（2）標標準準組組合合（3）準準永永久久組組合合返回回3.2.2材料料強強度度標標準準值值和和設設計計值值1、標標準準值值：：具有有不不小小于于95%的保保證證率率2、設設計計值值：：標準準值值除除以以分分項項系系數數材料料分分項項系系數數：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應應力力筋筋3、影影響響結結構構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應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）內內力力計計算算假假定定與與實實際際受受力力情情況況之之間間的的差差異異；；（1）結結構構構構件件材材料料性性能能的的變變異異性性；；（2）結結構構構構件件幾幾何何參參數數的的變變異異性性；；（3）結結構構構構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數理理統(tǒng)統(tǒng)計計的的基基本本概概念念1、隨隨機機變變量量及及其其統(tǒng)統(tǒng)計計特特征征值值（1）算算術術平平均均值值（2）標標準準差差（3）變變異異系系數數2、正正態(tài)態(tài)分分布布3、保保證證率率返回回3.3.1結構構的的極極限限狀狀態(tài)態(tài)極限限狀狀態(tài)態(tài)：：結構構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）結結構構構構件件或或連連接接因因超超過過材材料料的的強強度度而而破破壞壞，，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）結結構構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）結結構構變變?yōu)闉闄C機動動體體系系；；（4）結結構構或或構構件件喪喪失失穩(wěn)穩(wěn)定定；；（5）結結構構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）結結構構或或構構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)設設計計方方法法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)。通常對結構構構件先按承載能力極限限狀態(tài)進行承載能力力計算，然后根據使使用要求按正常使用極限限狀態(tài)進行變形、裂裂縫寬度或抗抗裂等驗算。3.3.2結構設計狀態(tài)態(tài)1、持久設計狀狀態(tài)：結構使用2、短暫設計狀狀態(tài)：施工和維修3、偶然設計狀狀態(tài)：火災、爆炸、、撞擊4、地震設計狀狀態(tài)：地震承載能力極限狀態(tài)設計計，且應正常使用極限狀態(tài)設計計承載能力極限狀態(tài)設計計，根據需要要可正常使用極限狀態(tài)設計計承載能力極限狀態(tài)設計計，根據需要要可正常使用極限狀態(tài)設計計承載能力極限狀態(tài)設計計，可不正常使用用極限狀態(tài)設計計作用效應S和結構抗力R的關系：Z=R-S=g(R，S)當Z＞0時，結構處于于可靠狀態(tài);當Z＜0時，結構處于于失效狀態(tài);當Z＝0時，結構處于于極限狀態(tài).3.3.3結構的功能函函數和極限狀狀態(tài)方程1、結構的失效效概率(probabilityoffailure)由于作用效應應和和結構抗力力都都是隨機變變量或隨機過過程，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)（陰影段內內）仍有可能能出現小小于的的情情況，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結構的可靠度度計算當結構功能函函數中僅有兩兩個獨立的隨隨機變量和和，，且且都服從正態(tài)態(tài)分布時，功功能函數的的概概率密度曲線線如圖所示。。功能函數的概概率密度曲線線結構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，即即令則2、結構構件的可靠指標(reliabilityindex)由上式可見，與具有數值上的對應關系，也具有與相對應的物理意義。越大，就越小，即結構越可靠，故稱為可靠指標。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)一標準》給出了結構構構件承載能力極限限狀態(tài)的可靠靠指標。3、設計可靠指指標(reliabilityindexfordesign)設計規(guī)范所規(guī)規(guī)定的、作為為設計結構或或結構構件時時所應達到的的可靠指標，，稱為設計可可靠指指標，它是是根據據設計計所要要求達達到的的結構構可靠靠度而而取定定的，，所以以又稱稱為目標可可靠指指標。返回3.4.1承載能能力極極限狀狀態(tài)設設計表表達式式對持久久設計計狀況況、暫暫短設設計狀狀況和和地震震設計計狀況況，當當用內內力的的形式式表達達時，，結構構構件件應采采用下下列承承載能能力極極限狀狀態(tài)設設計表表達式式：——結構重重要性性系數數；——結構構構件的的承載載力設設計值值；結構構構件的的承載載力函函數；；——混凝土土、鋼鋼筋的的強度度設計計值；；——幾何參參數的的標準準值；；——荷載效效應組組合的的設計計值。?！Y構構構件的的抗力力模型型不定定性系系數；；——3.4結構極極限狀狀態(tài)設設計表表達式式（1）結構重要性系數安全等級一級二級三級1.11.00.9（2）結構構構件件的抗抗力模模型不不定性性系數數地震設計狀態(tài)：一般構構件：：1.0重要結結構構構件或或不確確定性性較大大的結結構構構件：：>1.0抗震設設計：：3.4.2正常使使用極極限狀狀態(tài)設設計表表達式式對于正正常使使用極極限狀狀態(tài)，，結構構構件件應應應分別別按荷荷載的的準永久久組合合、標準組組合、準永久久組合合并考慮長期作作用的影響響或標準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)設設計表表達式式進行行驗算算：——正常使使用極極限狀狀態(tài)的的荷載載效應應組合合值。?！Y構構構件達達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、應應力等等的限限值；；混凝土土結構構構件件正常常使用用極限限狀態(tài)態(tài)的驗驗算應應包括括下列列內容容：（1）對需需要控控制變變形的的構件件，應應進行行變形驗算；；（2）對使使用上上限制制出現現裂縫縫的構構件，，應進進行混凝土土拉應應力驗算；；（3）對允允許出出現裂裂縫的的構件件，應應進行行受力力裂縫寬寬度驗算；；（4）對有有舒適適度要要求的的樓蓋蓋結構構，應應進行行豎向向自振頻頻率驗算。。3.4.3鋼筋混混凝土土受彎彎構件件的最最大撓撓度應應按荷荷載