第二章 混凝土结构的设计基本方法 砼结构原理课件.pptVIP

第二章 混凝土结构的设计方法 The Design Approach of Structure ;◆ 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;◆ 材料力学中研究的是：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；而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，以便科学合理的选定结构可靠度。;2.1.1 结构的功能 Functions of Structure;◆ 结构的可靠性 reliability ■ 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=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。;2.1.2 结构功能的极限状态 Limit State;1、承载力能力极限状态 Ultimate Limit State 超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求 ◆ 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 Serviceability Limit State 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。 ◆ 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（??舒适）； ◆ 其他正常使用要求。;2.1.3 结构的设计使用年限;2.2.1 结构上的作用 1 作用及其分类 作用在结构上并使结构产生内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等。 ◆直接作用：荷载 ◆间接作用：混凝土的收缩 　　　　　　温度变化 　　　　　　基础的差异沉降 　　　　　　地震等;◆荷载的分类 按作用时间的长短和性质，荷载分为三类： 1.永久荷载　在结构设计使用年限内，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。 2.可变荷载　在结构设计基准期内其值随时间而变化，其变化与平均值不可忽略的荷载。 3.偶然荷载　在结构设计基准期内不一定出现，但一旦出现其值很大且作用时间很短的荷载。;荷载代表值：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。 ◆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 2.确定 ⑴.结构的自重可根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定； ⑵.可变荷载常与时间有关，在缺少大量统计材料的条件下，可近似按随机变量来考虑；;◆可变荷载组合值：所谓荷载组合值是将多种可变荷载中的第一个可变荷载（产生荷载效应为最大的荷载，取其标准值）以外的其它可变荷载标准值乘以荷载组合值系数，它是承载力极限状态设计和正常使用极限状态标准组合设计时的荷载代表值。 ◆可变荷载准永久值：可变荷载准永久值是按正常使用极限状态设计时采用的荷载代表值，它是在结构预定使用期内经常作用达到和超过的可变荷载值，它对结构的影响，在性质上类似于永久荷载。;◆可变荷载频遇值：对可变荷载，在基准期内，其超越的总时间为规定的比较小比率或超越频数为规定频率的荷载值为可变荷载频遇值。;2. 荷载分项系数及荷载设计值;2.2.3 结构构件的抗力和材料强度 1 结构抗力 是指结构构件承受外加荷载的能力。 结构构件的抗力是材料性能（强度、弹性模量等）、构件截面积和特征及计算模式的函数。其中材料性能是决定结构抗力的主要因素。; 2．材料强度的标准值 材料强度标准值f k的取值原则是：在材料强度实测值的总体中,强度标准值应具有不小于95％的保证率。见图，其值由下式决定：;结构构件材料强度; 2.3 结构按概率极限状态设计 ;结构设计中的不确定性 Undeter