混凝土结构设计方法T49

◆结构的可靠度◆荷载和材料强度◆极限状态设计法◆极限状态设计表达式第2章混凝土结构设计方法2.1、结构的可靠度一、结构上的作用、作用效应及结构抗力◎结构上的作用：指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素（如地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等）。永久作用、可变作用、偶然作用为随机变量和随机过程◎作用效应：直接作用或间接作用作用在结构构件上，由此在结构内产生内力和变形（如轴力、剪力、弯矩、扭矩及挠度、转角、裂缝等）。荷载效应一般用S表示结构力学的主要内容！！◎结构抗力：指整个结构可结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载力、刚度等。结构抗力一般用R表示，为随机变量结构或构件承受作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]。R——结构抗力R=R(fc,fy,A,h0,As,…)本课程的主要内容！！■

可靠性—安全性、适用性和耐久性的总称

指结构在规定的时间内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定功能的能力。■结构的可靠度则是指结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的概率。◆结构的可靠性reliability2.2、荷载和材料强度《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定的荷载的基本代表值（按极限状态设计时采用的荷载基本代表值）；它是指设计基准期间(统一规定50年)，最大荷载概率分布的某一分位值确定。荷载标准值材料强度标准值Rk◎取值原则:在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，标准强度应具有不小于95%的保证率，即按概率分布的分位数确定。一、结构构的极限限状态整个结构构或结构构的一部部分超过过某一特特定状态态就不能能满足设设计规定定的某一一功能要要求，此此特定状状态称为为该功能能的极限限状态。。实质：结结构可靠靠与失效效的界限限。分类：承承载能力力极限状状态、正正常使用用极限状状态2.3、极限状态态设计法法1、承载能能力的极极限状态态这种极限限状态对对应于结结构或构构件达到到最大承承载能力力或达到到不适于于继续承承载的变变形。当结构构或构件件出现下下列状态态之一时时，应认认为超过过了承载载能力极极限状态态。整个结构构或结构构的一部部分作为为刚体失失去平衡（如倾倾覆）；；结构构件件或连接接因所受受应力超超过材料料强度而而破坏（包包括疲劳劳破坏）），或者者过度变变形而不不适于继续续承载；；结构转变变变机动动体系；；结构或结结构构件件丧失稳稳定（如如压屈等等）；地基丧失失承载能能力而破破坏（如如失稳等等）承载能力力极限状状态主要要考虑有有关结构构安全性的功能，，出现的的概率应应很低。。对于任任何承载载的结构构或构件件，都需需要按承承载能力力极限状状态进行行设计！！2、正常使使用极限限状态这种极限限状态对对应于结结构或构构件达到到正常使使用或耐耐久性能能的某项项规定限限值。当结构构或构件件出现下下列状态态之一时时，应认认为超过过了正常常使用极极限状态态。影响正常常使用或或外观的的变形，，如吊车车梁变形形过大使吊车不不能平稳稳行驶，，梁挠度度过大影影响外外观；影响正常常使用或或耐久性性能的局局部损坏坏（包括括裂缝），，如水池池开裂漏漏水不能能正常使使用，裂缝宽度度过宽致致使钢筋筋锈蚀；；影响正常常作用的的振动，，如因机机器振动动而导致致的振幅超过按按正常使使用要求求所规定定的限值值；影响正常常使用的的其他特特定状态态，如相相对沉降降量过大等。正常使用用极限状状态主要要考虑有有关结构构适用性和和耐久性性的功能，，对财产产和生命命的危害害较小，，故出现现的概率率允许稍稍高一些些，但仍仍予以足足够的重重视。通常对结结构构件件先承载载能力极极限状态态进行承载能力力计算，然后根根据使用用要求按按正常使使用极限限状态进进行变形形、裂缝缝宽度或或抗裂等等验算！可靠度：：结构在规规定时间间内，在在规定的的条件下下，完成成预定功功能的概概率。是是结构可可靠性的的概率度度量可靠概率率：结构能完完成预定定功能的的概率。。Ps失效概率率：结构不能能完成预预定功能能的概率率。Pf结构的功功能函数数和极限限状态方方程Z=R-S>0时，结构能够够完成预预定的功功能，处处于可靠状态；；Z=R-S=0时，结构达到到极限状状态；Z=R-S<0时，结构不能能完成预预定的功功能，结构处于失效（（破坏））状态。。Z=R-S(1)结构功能能函数在结构设设计中，，不仅仅仅只考虑虑结构的的承载能能力，有有时还要要考虑结结构的适适用性和和耐久性性，则极极限状态态方程可可推广为为：R、S都是非确确定性的的随机变变量!!钢筋混凝凝土简支支梁的可可靠、失失效和极极限状态态概念Pf=P(S>R)=P(Z<0)四、结构构可靠度度计算1）失效概概率（2）结构构构件的可可靠指标标β2.02.53.54.04.510-510-410-310-2Pf失效概率率越小，，表示结结构可靠靠性越大大。因此此，可以以用失效效概率来来定量表表示结构构可靠性性的大小小。当失效概概率Pf小于某个个值时，，人们因因结构失失效的可可能性很很小而不不再担心心，即可可认为结结构设计计是可靠靠的。该该失效概概率限值值称为容许失效效概率[Pf]。失效概率率Pf=P(S>R)目标可靠靠度：设计规范范所规定定的、作作为设计计结构或或结构构构件时所所应达到到的可靠靠指标，，称为设设计或目目标可靠靠度。（3）目标（（设计））可靠度度b目标可靠靠度与失失效概率率的关系系◆50年后并不不是结构构就失效效，而是是失效概概率增加加。同时时，结构构失效也也并不表表示结构构倒塌。。◆我国对于于一般工工程结构构，当为为延性破破坏时，，其可靠靠指标取取b=3.2，对脆性破破坏取b=3.7。◆对于重要要的工程程结构，，应提高高可靠指指标。安全等级级：根据建筑筑物的重重要性不不同，即即一旦结结构发生生破坏时时对生命命财产的的危害程程度及社社会影响响的不同同，将建建筑物分分为三个个安全等等级。（4）安全等等级一级：破坏后果果很严重重的重要要建筑物物；二级：破坏后果果严重的的一般工工业与民民用建筑筑物；三级：破坏后果果不严重重的次要要建筑物物；对于承载载力极限限状态，，其相应应的目标标可靠指指标见下下表破坏类型安全等级一级二级三级延性破坏脆性破坏3.74.23.23.72.73.22.4、极限状态态设计表表达式混凝土结结构设计计规范（（GB50010-2002）3.3.1本规范范采用用以概概率理理论为为基础础的极极限状状态设设计方方法，，以可可靠指指标度度量结结构的的可靠靠度，，采用用分项项系数数表达达式进进行设设计2.4、极限状状态设设计表表达式式混凝土土结构构设计计规范范（GB50010-2002）3.2.1建筑结结构设设计应应根据据使用用过程程中在在结构构上要要能同同时出出现的的荷载载，按按承载载能力力极限限状态态和正正常作作用极极限状状态分分别进进行荷荷载（（效应应组合合），，并应应取各各自的的最不不利的的效应应组合合进行行设计计！一、承承载能能力极极限状状态设设计表表达式式1、基本本表达达式安全等等级为为一级级或设设计使使用年年限为为100年及以以上的的结构构构件件取γ0=1.1；安全等等级为为二级级或设设计使使用年年限为为50年的结结构构构件取取γ0=1.0；安全等等级为为三级级或设设计使使用年年限为为5年的结结构构构件取取γ0=0.9。结构重重要性性系数数γ0◎荷载设设计值值：荷荷载效效应的的标准准值与与荷载载分项项系数数（>1.0）的乘乘积。。◎抗力设设计值值：结结构抗抗力标标准值值与抗抗力分分项系系数（（>1）的乘乘积。。由可变荷荷载效效应控控制的的组合合：2、荷载载效应应组合合的设设计值值S由永久荷荷载效效应控控制的的组合合：SGk：在基本组组合中中起控控制作作用的的一个个可变变荷载载标准准值的的效应应；ψci：第i个可变变荷载载的组组合系系数，，风荷载取取0.6；其他他可变变荷载载取0.7；当永久久荷载载效应应对结结构不不利时时，对对由可可变变荷荷载效效应控控制的的组合合一般般γG=1.2；对由永永久荷荷载效效应控控制的的组合合取1.35；当永永久荷荷载效效应对对结构构有利利时，取γG=1.0；γQ1、γQi、：可变荷荷载的的分项项系数数γQ1=γQi=1.4；γG：永久荷荷载分分项系系数。。γQ1、γQi、：可变荷荷载的的分项项系数数一般γQ1=γQi=1.4；对工工业建建筑楼楼面结结构，，当活活荷载载标准准值大大于4kN/m2时，从从经济济效果果考虑虑，应应取1.3。对于一一般排排架、、框架架结构构简化化公式式由可变荷荷载效效应控控制的的组合合对于一一般排排架、、框架架结构构简化化公式式由永久荷荷载效效应控控制的的组合合，同同上采用荷荷载的的组合合值、、准永永久值值及频频遇值值如：构构件的的变形形、抗抗裂度度及裂裂缝宽宽度；；二、正正常使使用极极限状状态设设计表表达式式对于标准组组合，，荷载载效应应组合合值Sk对于准准永久久组合合，荷载效效应组组合值值Sk荷载效效应的的频遇遇组合合设计计值可变荷荷载的的频遇遇值系系数有一使使用年年限为为100年的办办公楼楼顶层层柱，，经计计算，，已知知在永永久荷荷载标标准值值、屋屋面活活荷载载标准准值、、风荷荷载标标准值值分别别作用用下引引起的的该柱柱轴向向压力力标准准值分分别为为NGK=40kN，NQK=12kN，NWK=4kN。屋面