第二章-混凝土结构基本设计原则PPT.ppt

第二章 混凝土结构基本构件设计原则;◆ 工程结构的设计需要保证安全可靠、经济合理. ◆ 由于实际工程结构中存在多种不确定性，结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定性问题，取得安全可靠与经济合理之间的均衡。;◆容许应力设计方法 allowable stress;◆ 材料力学研究的是：单一材料、线弹性、简单结构， 实际工程结构远比它复杂。 ◆ 如钢筋混凝土梁的受弯，从安全角度考虑，需要确定其极限受弯承载力； ◆ 为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形，需要确定带裂缝工作阶段的受力情况。 ◆ 采用容许应力设计方法，无法统一这两方面的要求;◆ 因此，首先根据工程结构需要满足实际使用的各种要求(结构的功能)对安全可靠度有更具体的科学定义。 ◆ 另一方面，需要尽可能详细了解结构在不同情况下（施工、使用、破坏）可能受到的各种外界影响的大小和变化情况。以及结构尺寸、材料强度等的变异情况，以便科学全面合理的确定结构可靠性。; 结构上的作用分类 (1)按随时间的变异分类： 永久作用 —在设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。 可变作用—在设计基准期内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。 [活载、雪载、风载] 偶然作用—在设计基准期内出现或不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。[地震、爆炸] (2)按随空间位置的变异分类 固定作用—在结构空间位置上具有固定分布的作用。 自由作用—在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布的作用。 (3)按结构的反应分类 静态作用—使结构产生的加速度可忽略不计的作用。 动态作用—使结构产生的加速度不可忽略的作用。 ;结构的功能要求;2. 适用性 Serviceability ◎ 如（f ≤[ f ]） ◎ 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。 3. 耐久性 Durability ◎ 如（wmax≤[ wmax]） ◎ 结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。;4. 结构的可靠性 reliability ■ 可靠性——结构在规定的时间内,在规定的条件下完成预定功能的能力。它包括安全性.适用性和耐久性. (1).规定的时间: 一个设计基准期: T = 50 年 [中国] (2).规定的条件: 正常设计、正常施工、正常使用和维护 (3).预定功能: 如:强度、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性等。 ■ 设计基准期：指一个工程结构在正常使用和正常维护条件下，能够满足其可靠度的时间。 ■ 结构可靠性越高，建设造价投资越大。 ■ 如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决的问题。;■ 显然这种可靠与经济的均衡受到多方面的影响，如国家经济实力、设计工作寿命(design life)、维护和修复等。 ■ 规范规定的设计方法，是这种均衡的最低限度，也是国家法律。 ■ 设计人员可以根据具体工程的重要程度、使用环境和情况，以及业主的要求，提高设计水准，增加结构的可靠度。 ■ 经济的概念不仅包括第一次建设费用，还应考虑维修，损失及修复的费用，乃至可能对社会和经济所造成的影响; 结构的安全等级 * 结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期 。 ;3.2 极限状态 Limit State;二. 结构极限状态的分类;b. 正常使用极限状态 Serviceability Limit State 结构或构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。 ◆ 过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）； ◆ 过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）； ◆ 过大的振动（影响使用、不舒适）； ◆ 局部损坏。;结构极限状态方程;结构设计中的不确定性 ;3.4 概率极限状态设计方法;◆ 破损阶段设计法;结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下完成预定功能的概率。;结构功能的表达 (极限状态方程）;重叠区的大小反映了抗力R和荷载效应S之间的概率关系，即结构的失效概率; ;b —可靠指标 reliability index;目标可靠指标;荷载的标准值;荷载标准值是荷载的基本代表值。指结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大荷载值，