结构设计原课件

1、结构设计原PPT课件第二章第二章 结构设计原则结构设计原则结构设计原PPT课件本章重点本章重点 了解结构上的作用、作用效应和结构抗力了解结构上的作用、作用效应和结构抗力的概念及其随机特性；的概念及其随机特性；了解了解混凝土结构设计方法的理论基础混凝土结构设计方法的理论基础可靠度理论；可靠度理论；掌握掌握我国规范的设计方法我国规范的设计方法概率极限状概率极限状态设计法。态设计法。结构设计原PPT课件2.1 结构的功能要求结构的功能要求一、结构上的作用、作用效应一、结构上的作用、作用效应S和结构抗力和结构抗力R1、作用、作用1定义：定义： 使结构产生内力和变形的原因称为使结构产生内力和变形的原因称

2、为“”。结构设计原PPT课件 按作用按作用方式分方式分直接作用直接作用：间接作用：间接作用：以力的形式作用在结构上（荷载）以力的形式作用在结构上（荷载）以变形的形式作用在结构上（混凝以变形的形式作用在结构上（混凝土收缩、温度应力、基础的差异沉土收缩、温度应力、基础的差异沉降）降）（间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关）2 作用的分类：结构设计原PPT课件按随空间位置的变异按随空间位置的变异可分为二类：可分为二类：固定作用固定作用自由作用自由作用在结构上具有固定分布的作在结构上具有固定分布的作用。其特点是在结构上出现用。其特点是在结构上出现的空间位置固定不变，但其的空间位置固定不变

3、，但其量值可能具有随机性。量值可能具有随机性。在结构上一定范围内可以任在结构上一定范围内可以任意分布的作用。意分布的作用。如房屋建筑楼面上位置如房屋建筑楼面上位置固定的设备荷载、屋盖固定的设备荷载、屋盖上的水箱等。上的水箱等。如楼面的人员荷载、吊如楼面的人员荷载、吊车荷载等。车荷载等。结构设计原PPT课件静态作用静态作用动态作用动态作用按结构的反应特点按结构的反应特点可分为二类：可分为二类：使结构产生的加速度可以忽略不计的使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。作用。使结构产生的加速度不可忽略不计的使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。在结构分析时一般均应考虑其作用。在结构分析时一般均应考虑其动

4、力效应。动力效应。如结构自重、住宅或办如结构自重、住宅或办公楼的楼面活荷载公楼的楼面活荷载如吊车荷载、地震作用、如吊车荷载、地震作用、大型动力设备的作用、大型动力设备的作用、高耸结构上的风荷载等。高耸结构上的风荷载等。结构设计原PPT课件 按作按作用时用时间和间和性质性质分分永久作用：可变作用：自重、土压力楼面活荷载、风荷载、雪荷载偶然作用： 爆炸、撞击、地震等永久作用：在结构设计使用期间，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可变作用：在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比不可忽略偶然作用：在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短结构设计原

5、PPT课件 结构在各种作用下产生的内力和变形称为作用效应。内力：轴力、弯矩、剪力、扭矩；变形：挠度、转角、裂缝。2.作用效应S：(effect of an action)结构设计原PPT课件如作用为如作用为直接作用，直接作用，则作用效应称为则作用效应称为荷载效应。荷载效应。在线弹性材料中，在线弹性材料中，荷载效应荷载效应=荷载荷载荷载效应系数荷载效应系数跨中截面跨中截面，支座截面支座截面，281qlM 281l如：如：qlV21l21ql其中其中即为荷载效应系数。即为荷载效应系数。其中其中即为荷载效应系数。即为荷载效应系数。结构设计原PPT课件作用（荷载）效应的不确定性作用（荷载）效应的不确定

6、性荷载本身的变异性；荷载本身的变异性；内力计算假定和实际受力情况间的差异。内力计算假定和实际受力情况间的差异。l荷载代表值荷载代表值标准值标准值由设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值确定由设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值确定的荷载值的荷载值确定确定a.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；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；b.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；考虑；结构设计原PPT课件结构设计原PPT课件2kN/m0 . 5 直升飞机坪：直升飞

7、机坪： 楼面：楼面：2kN/m0 . 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楼面和屋面荷载的标准值可查荷载规范得到。如：楼面和屋面荷载的标准值可查荷载规范得到。如：荷载规范中的荷载值不包括隔墙重量和二次装修重量。荷载规范中的荷载值不包括隔墙重量和二次装修重量。 结构设计原PPT课件频遇值频遇值结构上时而出现的较大值结构上时而出现的较大值,但小于标准但小于标准值。计算裂缝变形时用。值。计算裂缝变形时用。频遇值频遇值=f标准值标准值 t/T结构构件应进行承载力（包括失稳）计算结构构件应进行承载力（包括失稳）计

8、算2直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算3有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算4必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算5对于有可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起严重后对于有可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起严重后果的重要结构，宜进行防连续倒塌设计果的重要结构，宜进行防连续倒塌设计结构设计原PPT课件二、正常使用极限状态二、正常使用极限状态结构或构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某结构或构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定值状态种规定值状态正常使用极限正常使用极

9、限状态的状态的表现形式：表现形式：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝等）；（包括裂缝等）；影响正常使用的振动；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。影响正常使用的其它特定状态。结构设计原PPT课件超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。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）；正常使用（吊车）等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等

10、）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；过大的振动（不舒适）；过大的振动（不舒适）；其他正常使用要求。其他正常使用要求。结构设计原PPT课件正常使用极限状态需要验算的内容：正常使用极限状态需要验算的内容：1对需要控制变形的构件，应进行变形验算对需要控制变形的构件，应进行变形验算2对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算3对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算4对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验算对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验算结构设计原PPT课件三、极限状态方

11、程三、极限状态方程SR失效失效结构力学的主要内容结构力学的主要内容本课程的主要内容本课程的主要内容结构设计原PPT课件结构的极限状态可用下面的极限状态函数表示：结构的极限状态可用下面的极限状态函数表示：Z=R-S对应的：对应的：Z=R-S0时，结构处于可靠状态；时，结构处于可靠状态；Z=R-S=0时，结构达到极限状态；时，结构达到极限状态；Z=R-SS）可靠概率可靠概率 Ps不完成预定功能概率（不完成预定功能概率（RR)=P(Z0)ZZfP值2.73.23.74.2失效概率 Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5 可靠指标可靠指标结构设计原PPT课件1 1、承载能力极限状

12、态设计表达式、承载能力极限状态设计表达式 按荷载效应的按荷载效应的基本组合基本组合或或偶然组合偶然组合，采用下列极限状态设计表达式：，采用下列极限状态设计表达式：0SRckskcskkcs(,),ffRR ff aRa0结构重要性系数；结构重要性系数；R结构构件的承载力设计值；结构构件的承载力设计值；( )R结构构件的承载力函数；结构构件的承载力函数；cs,ff混凝土、钢筋的强度设计值；混凝土、钢筋的强度设计值；几何参数的标准值；几何参数的标准值；ka混凝土、钢筋的强度标准值；混凝土、钢筋的强度标准值；cksk,ff结构构件的承载力设计值；结构构件的承载力设计值；cs,荷载效应组合的设计值。荷

13、载效应组合的设计值。S二、设计表达式二、设计表达式结构设计原PPT课件基本组合基本组合：荷载效应组合的设计值应从下列组合中取最不利值确定：荷载效应组合的设计值应从下列组合中取最不利值确定：可变荷载效应控制组合可变荷载效应控制组合GGkQ1Q1kQiciQik2niSSSS 1 1、承载能力极限状态设计表达式、承载能力极限状态设计表达式 G 永久荷载分项系数永久荷载分项系数2 . 1G 35. 1G iQ 可变荷载分项系数可变荷载分项系数一般情况下取一般情况下取1.4GkS永久荷载标准值的效应永久荷载标准值的效应kQiSk1QS第第1个起控制作用的可变荷载标准值所产生的效应个起控制作用的可变荷载

14、标准值所产生的效应第第i个可变荷载标准值所产生的效应个可变荷载标准值所产生的效应ci 第第i个可变荷载的组合系数个可变荷载的组合系数结构设计原PPT课件基本组合基本组合：荷载效应组合的设计值应从下列组合中取最不利值确定：荷载效应组合的设计值应从下列组合中取最不利值确定：永久荷载效应控制组合永久荷载效应控制组合GGkQiciQik1niSSS 偶然组合偶然组合：荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定：荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定：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；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和

15、工程经验采用适当的代表值。当的代表值。1 1、承载能力极限状态设计表达式、承载能力极限状态设计表达式 结构设计原PPT课件n设计方法设计方法CS 式中：式中：正常使用极限状态下荷载效应组合值正常使用极限状态下荷载效应组合值;达正常使用要求时的变形、裂缝、应力达正常使用要求时的变形、裂缝、应力等的限值；等的限值；SC2、按正常使用极限状态的设计方法按正常使用极限状态的设计方法结构设计原PPT课件n荷载效应组合值荷载效应组合值 标准组合：标准组合：主要用于当一个极限状态被超越时将主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损坏的情况。产生严重的永久性损坏的情况。 频遇组合：频遇组合：主要用于当一个极限状态被超越时将主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损坏、较大变形或短暂震动等的情况。产生局部损坏、较大变形或短暂震动等的情况。 准永久组合：准永久组合：主要用于当长期效应是决定性因素主要用于当长期效应是决定性因素的一些情况。的一些情况。kQ2cQ1kGkiniiSSSS kQ2qQ1kf1GkiniiSSSS kQ1qGkiniiSS