建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu) 第5版 課件 項(xiàng)目9 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

項(xiàng)目9結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)BuildingMechanicsandStructures任務(wù)1結(jié)構(gòu)的功能要求CONTENTS目錄結(jié)構(gòu)的功能要求01結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)02教學(xué)目標(biāo)1.樹(shù)立規(guī)范意識(shí)和法律意識(shí)。2.養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、一絲不茍的工作態(tài)度，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)。

1.能判斷結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

1.理解結(jié)構(gòu)的功能要求。2.理解結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)PART01結(jié)構(gòu)的功能要求1.設(shè)計(jì)工作年限1.設(shè)計(jì)工作年限結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需要進(jìn)行大修即可按預(yù)定目的使用的年限。設(shè)計(jì)使用年限的概念不同于實(shí)際壽命、耐久年限或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期?！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了各類建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。2.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況（1）持久設(shè)計(jì)狀況持久設(shè)計(jì)狀況指在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程一定出現(xiàn)，且持續(xù)期很長(zhǎng)的情況，其持續(xù)期一般與設(shè)計(jì)工作年限為統(tǒng)一數(shù)量級(jí)，結(jié)構(gòu)使用時(shí)的可靠性就處于這一設(shè)計(jì)狀況。（2）短暫設(shè)計(jì)狀況在結(jié)構(gòu)施工和使用過(guò)程中出現(xiàn)的概率較大，而與設(shè)計(jì)工作年限相比，其持續(xù)期很短的設(shè)計(jì)狀況，結(jié)構(gòu)在施工和維修時(shí)的可靠性就處于這一設(shè)計(jì)狀況。（3）偶然設(shè)計(jì)狀況在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的設(shè)計(jì)狀況，如結(jié)構(gòu)遇到火宅、爆炸、撞擊等情況就屬于這一狀況。（4）地震設(shè)計(jì)狀況在結(jié)構(gòu)遭受地震時(shí)的設(shè)計(jì)狀況。結(jié)構(gòu)遭遇地震作用時(shí)就需考慮這一狀況。3.結(jié)構(gòu)的功能安全性適用性耐久性PART02結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)1.剛度條件

1.剛度條件

PART03提高梁剛度的措施1.極限狀態(tài)的概念當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)分為三類：承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)——安全性——適用性耐久性結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久功能的某項(xiàng)限值。

耐久性極限狀態(tài)——結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在環(huán)境影響下出現(xiàn)的劣化達(dá)到耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值的或標(biāo)志的狀態(tài)。耐久性2.極限狀態(tài)的判定（1）影響承載能力和正常使用的材料性能劣化；如鋼筋過(guò)度銹蝕影響其力學(xué)性能。（2）影響耐久性能的裂縫、變形、缺口、外觀、材料削弱等；如板局部出現(xiàn)裂縫并露筋。（3）影響耐久性能的其它特定狀態(tài)。（1）影響正常使用及外觀要求所規(guī)定的變形極限值。（2）影響正常使用或耐久性能的局部損壞。（3）影響正常使用的震動(dòng)。（4）影響正常使用的其他特定狀態(tài)。（1）整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞或因過(guò)大的塑性變形而不適于繼續(xù)承載。（3）結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)。（4）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定。

超越承載能力極限狀態(tài)

超越正常使用極限狀態(tài)

超越耐久性極限狀態(tài)2.極限狀態(tài)的判定THANKS感謝聆聽(tīng)項(xiàng)目9結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)BuildingMechanicsandStructures任務(wù)2荷載代表值及荷載效應(yīng)任務(wù)3結(jié)構(gòu)抗力CONTENTS目錄荷載代表值01荷載效應(yīng)02結(jié)構(gòu)抗力3教學(xué)目標(biāo)1.樹(shù)立規(guī)范意識(shí)和法律意識(shí)。2.養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、一絲不茍的工作態(tài)度，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)。

1.能確定結(jié)構(gòu)的荷載代表值。2.能根據(jù)設(shè)計(jì)狀態(tài)選用不同的荷載效應(yīng)組合情況。

1.理解荷載代表值的概念及類型。2.掌握永久荷載代表值的計(jì)算方法。3.理解荷載代表值的選用。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)PART01荷載代表值1.荷載代表值的概念在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)各種極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求取用不同的荷載數(shù)值，稱為荷載的代表值。2.荷載的標(biāo)準(zhǔn)值在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，荷載可能出現(xiàn)的最大值。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk2.荷載的標(biāo)準(zhǔn)值例：如圖所示鋼筋混凝土樓板（鋼筋混凝土的容重為25KN/m3）,板跨為2.5m，板寬為1m，板厚為120mm。求板的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值。2.荷載的標(biāo)準(zhǔn)值例：如圖所示鋼筋混凝土過(guò)梁（鋼筋混凝土的容重為25KN/m3）,過(guò)梁寬240mm，過(guò)梁高150mm，洞口寬1.8m。(1)求梁的自重。2.荷載的標(biāo)準(zhǔn)值在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，荷載可能出現(xiàn)的最大值?？勺兒奢d標(biāo)準(zhǔn)值Qk

PART02荷載效應(yīng)1.荷載效應(yīng)的概念在荷載作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)引起內(nèi)力和變形，把這些荷載引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)稱為荷載效應(yīng)，用字母S表示。框架結(jié)構(gòu)中板、梁、柱的荷載效應(yīng)有什么？PART03結(jié)構(gòu)抗力1.結(jié)構(gòu)抗力的概念整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載效應(yīng)的能力稱為結(jié)構(gòu)抗力，如結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等，用R表示。2.影響結(jié)構(gòu)抗力的因素1.材料的力學(xué)性能。2.材料的幾何性質(zhì)。3.結(jié)構(gòu)抗力的計(jì)算模式。THANKS感謝聆聽(tīng)項(xiàng)目9結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)BuildingMechanicsandStructures任務(wù)4結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法CONTENTS目錄結(jié)構(gòu)功能函數(shù)和可靠度01概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式02結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)03結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)04教學(xué)目標(biāo)1.強(qiáng)化規(guī)范意識(shí)。2.激發(fā)積極心態(tài)，辯證看待問(wèn)題，樹(shù)立正確的人生觀。

1.能選用合適的極限狀態(tài)。2.能計(jì)算結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)。

1.理解極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。2.熟練進(jìn)行荷載效應(yīng)組合計(jì)算。3.了解耐久性設(shè)計(jì)和防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)PART01結(jié)構(gòu)功能函數(shù)和可靠度1.結(jié)構(gòu)功能函數(shù)和可靠度（1）結(jié)構(gòu)功能函數(shù)

?承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)

內(nèi)力結(jié)構(gòu)抵抗內(nèi)力的能力變形容許變形1.結(jié)構(gòu)功能函數(shù)和可靠度（1）結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)合理選取荷載代表值合理增大荷載效應(yīng)合理減小結(jié)構(gòu)抗力PART02概率極限狀態(tài)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

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。取值見(jiàn)下表。

荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值大于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。具體計(jì)算見(jiàn)荷載效應(yīng)組合。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值。其中將材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以大于一的系數(shù)變?yōu)閺?qiáng)度設(shè)計(jì)值。

2.承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合值（1）荷載效應(yīng)基本組合2.承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合值2.承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合值2.承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合值例：板的荷載如下圖所示，求板的彎矩設(shè)計(jì)值。2.承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合值（2）偶然組合（3）地震組合3．結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，具體計(jì)算見(jiàn)荷載效應(yīng)組合。

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用的規(guī)定限值。4．正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合（1）標(biāo)準(zhǔn)組合4．正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合（2）頻遇組合4．正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合（3）準(zhǔn)永久組合PART03結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)1.混凝土耐久性的概念1.混凝土耐久性設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）確定結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別；（2）提出對(duì)混凝土材料的耐久性基本要求；（3）確定構(gòu)件中鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度；（4）不同環(huán)境條件下的耐久性技術(shù)措施；（5）提出結(jié)構(gòu)使用階段的檢測(cè)與維護(hù)要求。3．耐久性技術(shù)要求（1）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)根據(jù)具體情況采取表面防護(hù)、孔道灌漿、加大混凝土保護(hù)層厚度等措施，外漏的錨固端應(yīng)采取封錨和混凝土表面處理等有效措施。（2）嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的潮濕環(huán)境中，結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)滿足抗凍要求，混凝土抗凍等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（3）有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的抗?jié)B等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（4）處于二、三類環(huán)境中的懸臂構(gòu)件宜采用懸臂梁—板的結(jié)構(gòu)形式，或在其上表面增設(shè)防護(hù)層。（5）處于二、三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其表面的預(yù)埋件、吊鉤、連接件等金屬部位應(yīng)采取可靠的防銹措施，對(duì)于后張預(yù)應(yīng)力混凝土外露金屬錨具，其防護(hù)要求應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2010）中第10.3.13條的相關(guān)規(guī)定。（6）三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可采用阻銹劑、環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋或其他具有耐腐蝕性能的鋼筋、采取陰極保護(hù)措施或采用可更換的構(gòu)件等措施。PART04結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)1．防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的概念和思路混凝土結(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌是提高結(jié)構(gòu)綜合抗災(zāi)能力的重要內(nèi)容。在特定類型的偶然作用發(fā)生時(shí)或發(fā)生后，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系發(fā)生局部垮塌時(shí)，依靠剩余結(jié)構(gòu)體系仍能繼續(xù)承載，避免發(fā)生與作用不相匹配的大范圍破壞或連續(xù)倒塌，叫做結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌。2.防連續(xù)倒塌的概念設(shè)計(jì)（1）采取減小偶然作用