第二章：混凝土结构设计的基本原则学习教案

1、会计学1第二章：混凝土结构设计的基本第二章：混凝土结构设计的基本(jbn)原原则则第一页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.1.1 结构上的作用结构上的作用1.定义：定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂缝的因素，都称之为结构上的作用。、裂缝的因素，都称之为结构上的作用。直接作用：荷载直接作用：荷载；2.分类：分类：间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、地震等。、地震等。2.1结构上的作用

2、、作用效应与结构抗力结构上的作用、作用效应与结构抗力第1页/共24页第二页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.1.2 作用效应作用效应 定义：定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂 缝的因素，都称之为结构上的作用。缝的因素，都称之为结构上的作用。2.1.3 结构抗力结构抗力 定义：定义：结构抵抗作用效应的能力结构抵抗作用效应的能力。第2页/共24页第三页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目

3、 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.2荷载分类荷载分类2.2.1 永久荷载永久荷载( (恒荷载恒荷载) ) 定义：定义：大小、方向、作用点不随时间改变的荷载，如大小、方向、作用点不随时间改变的荷载，如 自重，土压力，预应力等；自重，土压力，预应力等；2.2.2 可变荷载可变荷载( (活荷载活荷载) ) 定义：定义：大小、方向、作用点随时间改变的荷载，如楼大小、方向、作用点随时间改变的荷载，如楼 面和屋面活载，风荷载、雪荷载、吊车荷载、面和屋面活载，风荷载、雪荷载、吊车荷载、 车辆荷载等；车辆荷载等；2.2.3 偶尔荷载偶尔荷载 定义：定义：结构使用期间可能不

4、出现，一旦出现，时间短、结构使用期间可能不出现，一旦出现，时间短、 效应大的荷载，如爆炸力，撞击等。效应大的荷载，如爆炸力，撞击等。 第3页/共24页第四页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.3.1 永久荷载永久荷载2.3荷载代表值荷载代表值标准值：标准值：结构使用期间可能出现的最大值。结构使用期间可能出现的最大值。1.标准值：标准值：结构使用期间可能出现的最大值，也是可变结构使用期间可能出现的最大值，也是可变荷载的基本代表值荷载的基本代表值 。2.3.2 可变荷载可变荷载2.组

5、合值：组合值：当有两个或两个以上可变荷载同时作用十当有两个或两个以上可变荷载同时作用十的代表值的代表值 。组合值组合值 = c 标准值标准值 第4页/共24页第五页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)3.频遇值：频遇值：常遇值常遇值,计算裂缝变形时用。计算裂缝变形时用。4.准永久值：准永久值：可变荷载中，较稳定的那一部分值，计可变荷载中，较稳定的那一部分值，计算裂缝变形时用算裂缝变形时用。频遇值频遇值 = f 标准值标准值 t/T0.12.3.3 偶然荷载：偶然荷载：按使用特点定。按

6、使用特点定。准永久值准永久值 = q 标准值标准值 t/T=0.5（t为设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间，为设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间，T为设计为设计基准期。基准期。）第5页/共24页第六页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)标准值查荷载规范标准值查荷载规范2.4楼面和屋面活荷载楼面和屋面活荷载荷载规范中的荷载值不包括隔墙重和二次装修重。荷载规范中的荷载值不包括隔墙重和二次装修重。 2kN/m0 . 5 直升飞机坪：直升飞机坪：楼面：楼面：2kN/m0 .

7、2 屋面：屋面：不上人屋面不上人屋面 上人屋面上人屋面 屋顶花园屋顶花园2kN/m5 . 02kN/m0 . 22kN/m0 . 3第6页/共24页第七页，共24页。 混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)当计算主要承重结构时当计算主要承重结构时2.5风荷载风荷载wk = zs z w0 21式中：式中： z 高度高度Z处的风振系数处的风振系数; s 体型系数体型系数;z 风压高度变化系数，按地面粗糙程度风压高度变化系数，按地面粗糙程度 A、B、C、D四级定，四级定， A 海岸、湖海岸、湖 区；区

8、； B 农村、市郊；农村、市郊； C 一般城市一般城市 市区；市区； D有密集高层建筑市区有密集高层建筑市区 ;第7页/共24页第八页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)n1050100长沙地区长沙地区 w0 （ ）0.250.350.40基本风压值基本风压值 w0 50年一遇的基本风压（年一遇的基本风压（ ）。）。2kN/m2kN/m第8页/共24页第九页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章

9、下一章(y zhn)n1050100长沙地区长沙地区 W0（ ）0.350.450.50基本雪压值基本雪压值2kN/m2. 雪荷载雪荷载sk = r s0 22式中：式中： r 屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数; s0 50年一遇的基本雪压（）。年一遇的基本雪压（）。2kN/m第9页/共24页第十页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.7结构的设计使用年限与安全等级结构的设计使用年限与安全等级2.7.1 结构的设计使用年限结构的设计使用年限类类别别结构类型结构类型结构的设计使结构的

10、设计使用年限（年）用年限（年）临时性结构临时性结构5易于替换的结构构件易于替换的结构构件25普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物50纪念性建筑和特别重要建筑纪念性建筑和特别重要建筑1002.7.2 结构的安全等级结构的安全等级按结构的按结构的重要性重要性划分划分一级：一级：重要建筑重要建筑二级：二级：一般建筑一般建筑三级：三级：次要建筑次要建筑 第10页/共24页第十一页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)1.定义：定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就整个结构或结构的一部分超过

11、某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的状态不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的状态称之为该功能的极限状态。称之为该功能的极限状态。承载能力极限状态：承载能力极限状态：超过这一极限状态时结构将发超过这一极限状态时结构将发生破坏、倒塌或失稳等现象。生破坏、倒塌或失稳等现象。2.分类：分类：正常使用极限状态：正常使用极限状态：超过这一极限状态时结构将出现过大超过这一极限状态时结构将出现过大的变形、过宽的裂缝或出现钢筋严重锈蚀、混凝土腐蚀、的变形、过宽的裂缝或出现钢筋严重锈蚀、混凝土腐蚀、风化、剥落等现象。风化、剥落等现象。2.8结构的极限状态及其分类结构的极限状态及其分类第1

12、1页/共24页第十二页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)1.结构的可靠性：结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性指结构的安全性、适用性、耐久性。2.结构的可靠度：结构的可靠度：指结构在规定时间内、规定条件下指结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能的概率，是结构可靠性的概率度量完成预定功能的概率，是结构可靠性的概率度量。2. 结构的可靠性和可靠度结构的可靠性和可靠度平均值zf (z)反弯点zpspr可靠概率失效概率Z0Z0失效 可靠标准差正态分布正态分布 = 2 0 0，结构

13、可靠；，结构可靠；= 0= 0，极限状态；，极限状态；0 0，结构失效。，结构失效。 变异系数变异系数z=z/z第12页/共24页第十三页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)式中：式中： 结构抗力的平均值和标准值；结构抗力的平均值和标准值；作用效应的平均值和标准值。作用效应的平均值和标准值。RR 、ss 、2.10 结构的指标结构的指标现行设计方法以概率理论为基础，用可靠指标度量，采现行设计方法以概率理论为基础，用可靠指标度量，采用多个分项系数表达。设，则用多个分项系数表达。设，则z

14、z 242s2RsRzz 第13页/共24页第十四页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)按承载能力极限状态设计时按承载能力极限状态设计时按正常使用极限状态设计时按正常使用极限状态设计时破坏类型破坏类型安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级塑性破坏塑性破坏3.73.22.7脆性破坏脆性破坏4.23.73.2根据其可逆程度可取根据其可逆程度可取0 0.5。第14页/共24页第十五页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y z

15、hn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.11.1 计算公式计算公式2.11按承载力极限状态的设计方法按承载力极限状态的设计方法及其荷载组合及其荷载组合 25RS 0 式中：式中： 结构重要性系数；结构重要性系数； 安全等级为一级或使用年限为安全等级为一级或使用年限为100年时，年时， ； 安全等级为二级或使用年限为安全等级为二级或使用年限为50年时，年时， ； 安全等级为三级或使用年限为安全等级为三级或使用年限为5年时，年时， 。 荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶 然组合；然组合； 结构构件抗力设计值。结构构件抗力设计值。0 1 . 10 0 .

16、10 9 . 00 SR第15页/共24页第十六页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.11.2 荷载效应组荷载效应组合合一般结构构件：选下列计算中一般结构构件：选下列计算中较大较大者者 由可变荷载控制时由可变荷载控制时 由永久荷载控制时由永久荷载控制时 26kQc2QQ1kQ1GkGiiniiSSSS 27kQc1QGkGiiniiSSS 1.基本组合基本组合第16页/共24页第十七页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一

17、章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)式中：式中： 荷载分项系数，当其效应对结构不利时，荷载分项系数，当其效应对结构不利时， 公式（公式（7）中的）中的 ，公式（，公式（8）中的）中的 ；当其效应对结构有利时，一般；当其效应对结构有利时，一般 情况下取情况下取1.0，验算倾覆、滑移或漂浮时，验算倾覆、滑移或漂浮时 取取0.9； 活载分项系数，一般情况下取活载分项系数，一般情况下取1.4，当活，当活 载标准值大于载标准值大于 的工业房屋楼面结的工业房屋楼面结 构取构取1.3； 恒载标准值所产生的内力；恒载标准值所产生的内力； 活载标准值所产生的内力，活载标准值所产生的内力，i=1的

18、活荷载的活荷载 为主导活荷载；为主导活荷载；iQ G GkSkQiS2 . 1G 35. 1G 2kN/m4第17页/共24页第十八页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)一般排架、框架结构：选下列计算中一般排架、框架结构：选下列计算中较大较大者者 由可变荷载控制时由可变荷载控制时 由永久荷载控制时由永久荷载控制时 28kQ1QGkGiniiSSS 29kQc1QGkGiiniiSSS 式中：式中： 简化式中的荷载组合系数；一般情况下简化式中的荷载组合系数；一般情况下 取取 ，只有一个

19、活荷载取，只有一个活荷载取 。 和和 的取值与式（的取值与式（6）（）（7）相同。）相同。 9 . 0 0 . 1 G iQ 第18页/共24页第十九页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)偶然荷载的代表值不乘分项系数；偶然荷载的代表值不乘分项系数；2.偶然组合偶然组合与偶然荷载同时出现的其它荷载采用适当的代表值与偶然荷载同时出现的其它荷载采用适当的代表值；各种情况下荷载效应的设计值公式由有关规范另定。各种情况下荷载效应的设计值公式由有关规范另定。第19页/共24页第二十页，共24页。

20、混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)2.11.3 结构抗力设计值结构抗力设计值 R取决于截面尺寸大小和材料强度高低取决于截面尺寸大小和材料强度高低。材料强度高低分为标准值和设计值。材料强度高低分为标准值和设计值。1.材料强度标准值材料强度标准值2.材料强度设计值材料强度设计值砼：砼：ckftkf钢筋：钢筋：ykf保证率：保证率：95 645. 1 f砼：砼：钢筋：钢筋：cckc ff ctkt ff syky ff 第20页/共24页第二十一页，共24页。混凝土结构混凝土结构(jigu)基本原理基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)帮帮 助助下一章下一章(y zhn)式中：式中： 砼的材料分项系数；建筑工程取砼的材料分项系数；建筑工程取1.4，公路，公路 桥涵工程取桥涵工程取1.45。 钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢 筋取筋取1.1，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋取，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋取 1.2；公路桥涵工程对热轧钢筋取；公路桥涵工程对热轧钢筋取