第2章_混凝土结构设计的基本原理.pptVIP

第二章;主要内容及要求;本章主要内容;什么是结构（结构定义）; 1、 共性问题：结构应具备何种功能，结构安全可靠的标准是什么，如何保证实现以上标准，设计过程中如何对荷载、材料强度计算取值等。 2、对各种不同构件进行具体设计和计算，以及采取什么构造措施保证具体构件的可靠性。 ;2.1结构设计方法中的几个基本概念;一、结构的功能要求;2、适用性;一、结构的功能要求;■ 可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称 就是指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命，一般为50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能（安全性、耐久性、适用性）的能力。 ■ 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、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;三、结构上的作用和作用效应 ;按承受时间的变异性;按空间位置变异;2、作用效应;结构抵抗作用效应的能力，常用“R”表示。;五、结构功能的极限状态;1）承载力能力极限状态 超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求 达到承载能力极限状态的标志 ◆ 结构或构件达到最大承载力（包括疲劳） ◆ 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移） ◆ 结构塑性变形过大而不适于继续使用 ◆ 结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰） ◆ 结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）;2）正常使用极限状态 超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。 达到正常使用极限状态发标志 ◆ 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??动（不舒适）； ◆ 其他正常使用要求。;2、三种设计状况及极限状态设计要求; 由于结构工程中的不确定性，为取得安全可靠与经济合理的均衡，在设计中需要考虑这些不确定性的影响。结构设计方法就是处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。;◆ 容许应力设计法; 整个截面达到极限承载力才认为失效，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。 ◎但安全系数K仍然凭经验确定， ◎没有考虑结构功能的多样性要求的问题。; 除要求对承载力极限状态进行设计外，还包括的挠度和裂缝宽度（适用性）的极限状态的设计。 对于承载力极限状态，针对荷载、材料的不同变异性，不再采用单一的安全系数，而采用的多系数表达，; 由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。;2.3近似概率极限状态设计法的基本原理;2.3近似概率极限状态设计法的基本原理 ;正态分布曲线的特点;①?平均值 越大，分布曲线的高峰点离开纵坐标轴的水平距离越远。 ②标准差 在几何意义上表示分布曲线顶点到曲线反弯点间的水平距离，标准差 愈大时，分布曲线愈扁平，说明分布曲线的变量分布的离散性愈大。 ③变异系数 是衡量一批数据中各观测值的相对离散程度的一种特征数。如果有两批数据，它们的标准差相同，但平均值不相同，则平均值较小的这组数据中，各观测值的相对离散程度较大。 三个特征值决定正态分布曲线的基本形状。 ;S、R;用作用效应S和结构抗力R关系式描述结构构件工作状态的函数。 Z=R-S（随机变量） Z=R-S＞0 结构可靠 Z=R-S＝0 结构的极限状态方程 （极限状态） Z=R-S＜0 结构失效 ;二、失效概率;三、可靠指标β与目标可靠指标[β];目标可靠指标[β];概率极限状态设计法举例;2.4 近似概率极限状态设计法的实用表达式;一、可靠指标转化为分项系数表示的实用表达式; f;Sk;Sk;Sk; S*R*; S*R*;作用效应设计值，gS作用效应分项系数;变换为： ;移项有：;令;◆ 作用效应S的不确定性就主要取决于结构上作用Q的不确定性;荷载的标准值 1.定义 将荷载视为随机变量，采用数理统计的方法加以处理而得到的具有一定概率的最大荷载值。是结构在使用期间可能出现的最大荷载值。 2.确定 a.结构的自