原结构设计原理___结构按极限状态法设计计算的原则白底讲诉.ppt

第二章 结构按极限状态法设计 的原则 ? 概率极限状态设计法的基本概念 ? 我国公路桥涵设计规范的计算原则 ? 作用的代表值和作用效应组合 ? 材料强度的取值 设计的含义： 指在预定的作用和材料性能的条件下， 确定 构件按 功能要求 所需要的 截面尺寸、配筋和构造。 设计一个结构要考虑的内容很多。 假设有一栋房屋需要你设计，你需要思考哪些问 题呢？ 2.0 结构设计理论的发展 k f ? ? ] [ ? ? ? 设计方法 允许应 力设计 法 破坏阶 段设计 法 极限状 态设计 法 半经验半概率法 近似概率法 全概率法 生命全过程设 计法 材料力学的方法 按经验法确定安 全系数 ) ( ) ( 0 ? ? ? ， ， ， ， ， h b A k f k f M q k M s s sk c ck u ik qi K M M u ? 2.1 概率极限状态设计法的基本概念 2.1.1 结构功能要求和极限状态 作用： 指施加在结构或构件上的力，以及引起结构外 加变形或约束变形的原因。 1. 结构上的作用与作用效应 作用效应 S ： 是指由结构上的作用引起的结构或构件的内力 ( 如轴力、剪力、弯矩、扭矩等 ) 和变形 ( 如挠度、侧 移、裂缝等 ) 。当作用为集中力或分布力时，其效 应可称为荷载效应。 2. 作用类型 永久作用 ： 是指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，如结构自重、 土压力、预加应力等 可变作用： 是指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，如人群荷载、车辆 活荷载、风荷载、雪荷载、和温度变化等。 作 用 偶然作用： 是指在设计基准期内不一定出现，而一旦出现 其量很大且持续时间很短，如地震、爆炸、船只撞 击等。 2.1.1 结构功能要求和极限状态 作用、作用代表值和作用效应组合 可变作用组合注意事项 ① 安全性 ② 适用性 ③ 耐久性 ? 设计基准期：在进行结构可靠性分析时， 考虑持久设计状况下 各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。 三项统称为 可靠性 结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构为“可靠”或“有 效”。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。区分结构“可靠”与“失 效”的临界工作状态称为“极限状态”，即整个结构或结构的一部分超过 某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态即为该功 能的极限状态。举例如下表。 结构的功能 可 靠 极限状态 失 效 安全性 受弯承载力 M M u M =M u M M u 适用性 挠度变形 f [f] f=[f] f [f] 耐久性 裂缝宽度 w max [w max ] w max = [w max ] w max [w max ] 2. 结构的功能要求 3. 结构极限状态的概念 2.1.1 结构功能要求和极限状态 结构设计原理 第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则 设计使用年限 ≠ 实际寿命或耐久年限 福岛第一核电站 核反应堆的最大使用年 限在 30 到 40 年之间 2011 年 3 月，日本福岛 第一核电站度过了 40 岁 的生日 日本福岛第一核电站还会继续服务 10 年 1 号反应堆能正常运行 60 年之久 结构设计原理 第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则 设计使用年限 ≠ 设计基准期 ? 设计使用年限 ：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， 即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。 ? 设计基准期 ：确定可变作用及与时间有关的 材料性能等取值而选用的时间参数。 设计使用年限 ≠ 设计基准期 ≠ 实际寿命或耐久年限 ? 承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载力，疲劳破坏或不适于继续承载的变 形状态称为承载能力极限状态。超过该极限状态，结构就不能满足 预定的安全性功能要求，主要包括： ① 结构或构件达到最大承载力 ( 包括疲劳 ) 。 ② 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡 ( 如倾覆、滑移 ) 。 ③ 结构塑性变形过大而不适于继续使用。 ④ 结构形成几何可变体系 ( 超静定结构中出现足够多的塑性铰 ) 。 ⑤ 结构或构件丧失稳定 ( 如细长受压构件的压曲失稳 ) 。 4. 极限状态的分类 2.1.1 结构功能要求和极限状态 湘西凤凰拱桥垮塌前照片 湘西凤凰拱桥 垮塌照片 结构设计原理 第二章 钢筋混凝土结构设计基本原则 2001 年 9 月 11 日纽约世贸中 心北楼遭客机撞击后，另 一架联航 175 航班撞向南楼 前的瞬间 熊熊燃烧的纽约世贸大厦 南楼倒塌瞬间 110 层的双子塔从 被撞到倒塌仅 1 小时 43 分 4. 极限状态的分类 ? 正常使用极限状态 结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值规定，称