第2节 结构按极限状态法设计计算的原则.pptx

第 2 章 结构按极限状态法设计计算的原则;本章的主要内容;学习目标 1.理解结构设计方法发展过程。 2.掌握结构可靠性、可靠度、极限状态、功能函数含义。 3.理解承载能力极限状态和正常使用极限状态表达式。 4.掌握作用的分类、代表值、作用效应组合表达式。 本章重点 极限状态设计表达式和作用效应组合表达式。 本章难点 作用效应组合表达式。; 钢筋混凝土结构构件的“设计”是指在预定的作用及材料性能条件下，确定构件按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造要求。 结构设计方法经历了从容许应力法、破坏阶段设计法、极限状态设计法到概率极限状态设计法的发展过程。; ; ; ;钢筋混凝土构件：;;2.特 点 （1）安全系数K是个大于1的数字 K越大，结构的安全度就越高，同时材料的用量就越多。 （2）没有考虑结构功能的多样性要求 对于结构一方面要考虑承载能力，另一方面也许考虑其正常使用时裂缝、变形。 （3）安全系数确定缺乏理论依据 安全系数的确定主要凭借工程经验和主观判断，缺乏严格科学依据。 ; 由于钢筋混凝土非弹性匀质材料，具有明显的塑性性能，因此，这种以弹性理论为基础的计算方法是不可能如实地反映构件截面破坏时的应力状态和正确地计算出结构构件的承载能力的。 3.适用情况 当结构是非杆件结构（如大体积坝体、空间薄壳结构等）时，因规范没有给出明确的计算公式，则允许应力法法仍是较实用的分析方法。 铁路桥梁钢筋混凝土构件设计采用。; 破损阶段设计法：构件在外界作用下，某截面的内力达到某极限内力时，构件即失效（破坏），以受弯构件为例，其计算表达式为：;;2.特点 （1）考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确。 （2）安全系数的确定依赖经验，且是一个定值。 （3）没有考虑结构功能的多样性要求。 由于采用了极限平衡的理论，对荷载作用下结构的应力分布及位移变化，无法做出适当的预计。 ;1.基本概念 （1）构件的极限状态，不仅包括承载力的极限状态，而且包括挠度（变形）及裂缝宽度的极限状态，这已经包含了安全性和适用性的一些概念。 （2）对于承载能力极限状态，针对荷载、材料的不同变异性，不再采用单一系数，即多系数法。 ;承载能力极限多系数状态表达式：;2.特点 （1）安全系数的选取已经从纯经验性到了部分采用概率统计值 。 （2）设计方法的本质依然是一种半经验半概率的方法 ;1.发展历史 20世纪 40年代美国学者A.M.Freadentbal提出了结构可靠性理论，到了60～70年代结构可靠性理论有了很大的发展，70年代以来，国际上的结构可靠度理论在土木工程领域逐步进入了实用阶段。 我国从20世纪70年代中期才开始研究，但至80年代后期就在建筑结构领域率先进入了实用阶段，先后出版了下列国家标准：;《建筑结构可靠度设计统一标准》(GBJ68-1984) 《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-1992) 《港口工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50158-1992) 《铁路工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50216-1994) 《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283-1999); 按发展进程，概率设计法划分为三个水准： ;★ 我国目前的《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》和《混凝土结构设计规范》采用的是： 近似概率极限状态设计法 。; 结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性的前提下，完成全部预定功能的要求。 结构的功能是由其使用要求决定的，具体概括为如下三个方面：安全性、适用性和耐久性。;1.安全性 ①结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用——承载能力。 ②结构在设计规定的偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如爆炸）发生时和发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌或连续破坏——稳定性。; 2.适用性 适用性指结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。 例如不发生影响正常使用的过大变形（梁有过大的挠度、结构有过大的侧移等）、过强烈的振动（振幅过大）以及使使用者感到不安的裂缝宽度等。 ;3.耐久性 结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时间内，具有足够的耐久性。 例如，不发生由于混凝土保护层碳化或裂缝宽度过大而导致的钢筋锈蚀过快或过度，从而致使结构的使用寿命缩短。 ; 结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。 可靠性——结构在规定的时间（设计基准期）内，