第10章：混凝土结构设计的原则和方法.ppt

1、2020/7/18，混凝土结构设计原理，第10章，主页，目录，上一章，帮助，下一章，第10章混凝土理解混凝土结构设计方法的理论基础可靠性理论。精通实用的设计表达。10.1极限状态，10.1.1结构的作用：使结构内力或变形的原因称为作用。直接作用：荷载的间接作用：混凝土的收缩、温度变化、地基的差异沉降、地震等导致结构进一步变形或约束变形。2020/7/18，10.1极限状态，10.1.1结构的作用效果：结构上的作用导致的内力变形、裂纹等统称为作用效果或载荷效果。负载和负载效果之间通常是以某种关系联系在一起的。1载荷的分类，(1)结构设计使用过程中永久载荷的值不随时间变化，其变化相对于平均值是可忽

2、略的，其变化是单调的，可达到极限的载荷。(2)可变载荷在结构设计寿命中随时间变化，相对于平均值，它会改变不可忽视的载荷。(3)偶然载荷在结构设计寿命中不一定出现，但一旦出现，则是值大、持续时间短的载荷。2负载的标准值。负载标准值是负载的预设表现法值。将负载视为随机变数，并定义由数学统计处理取得的概率的最大负载值。a .结构的自重可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度来确定。b .采用基本上是经验值。10.1.2结构的功能要求，1 .结构的安全级别，2 .结构的设计使用年限、设计规定结构或结构构件不需要进行精密检查，并可根据预期目的使用的时间段。2020/7/18，3。建筑结构的功能，2020/

3、7/18、2020/7/18、3，建筑结构的功能范例：不产生太大的变形或振幅，也不产生太宽的裂缝。如f f f，2020/7/18，3，建筑结构的功能，2020/7/18，10.1.3结构功能的极限状态极限状态：如果整个结构或结构的一部分超出特定状态，则无法满足设计指定功能要求。此特定状态称为功能。当结构能够完成预定的功能时，结构称为“可靠”或“有效”。相反，结构是“不可靠”或“失败”。2020/7/18，10.1.3结构功能的极限状态，“有效状态”和“到期状态”的界限称为“极限状态”。1 .负载能力极限状态：结构或构件达到最大负载能力，或达到不适合连续负载的变形状态。材料强度不足，结构或组件

4、损坏。结构产生过多的塑性变形，不能继续搬运。结构或组件的稳定性损失；当结构转换为机动系统(超静定结构出现足够的塑料铰链)时，整个结构或其中的一些结构作为刚体失去平衡。2 .正常使用限制状态结构或元件在正常使用或耐用性效能中达到指定限制的状态。变形过大，侧移；太大的裂缝(钢腐蚀、不安、漏水等)；过度振动(不舒服)；部分损坏。，10.1.4极限状态方程式，各种影响对S负载效果结构的总和(例如弯矩M、轴向力N、剪切力V、扭矩T、挠曲F、裂纹宽度W等)，R结构阻力结构阻力效果(例如弯曲能力Mu、剪切力Vu等)R=Z=R-S0表示结构无效。极限状态方程式可以放大为：10.2近似概率的极限状态设计法，10

5、.2.1结构的可靠性考虑了结构阻力和载荷效应的随机性，安全可靠应属于概率范畴。应该测量结构完成预定功能的可能性(概率)的大小，而不是一个值。可靠性：结构在规定的时间内在规定的条件下完成预定功能的能力称为结构的可靠性。可靠性：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称为结构的可靠性。可靠性是可靠性的概率度量。基于概念，概率论的极限状态设计法，由于实际结构的不确定性，每次设计结构都有可能失效，但可能性的大小不同。为了科学定量地表示结构可靠性的大小，采用概率方法比较合理。10.2.2表示可靠指标和失败概率，失败概率越低，结构可靠性越高。因此，可以使用失败概率定量表示结构可靠性的大小。设定：

6、Pf失败概率Ps可靠性概率，Pf=1.0 Ps (Z 0)，设定：S分量的负载效果R结构的阻力Z=R S，R-S概率密度分布曲线，承载能力极限状态函数z=r s pf=p (z 0)设计者以前习惯于使用安全系数格式进行计算，因此建筑结构设计集成标准实际上建议了易于使用的设计表达式，即实用的设计表达式。载荷和材料强度的标准值，以及显示为相应“子元素”的实用设计表达式。10.3.1子系数，10.3.2承载能力极限状态设计表达式，作用效果设计值，gS作用效果子系数，结构阻力设计值，gR结构阻力子系数，可从2020/7/18，10.3中获得：极限状态实用程序设计表达式的通用格式，负载能力极限状态1。载

7、荷效应的基本组合，10.3.3正常使用极限状态实用程序设计表达式，在正常使用极限状态下，可变载荷运行时间的长度明显影响变形和裂纹的大小。准永久和频率发生系数、可变负载的最大值不会长期作用于结构，对于可变负载的长期作用部分，必须降低标准值。建筑结构设计集成标准使用准永久性和频率发生系数来考虑这些折扣。2020/7/18，准永久值系数与频率值系数，准永久值系数：根据设计基准期间负载达到和超出该值的总期间与设计基准期间总期间的比率确定。复本系数：取决于自适应负载超出的总时间或超出的次数。、负荷短期效果组合和长期效果组合、可变负荷的四个代表值：标准值、组合值、准永久值和频率值。标准值称为基准代表性值，

8、其他代表性值可以通过基准代表性值乘以该系数来获得。2020/7/18，荷载短期效果组合和长期效果组合，根据实际设计工作的需要，应区分荷载短期作用和荷载长期作用下构件的变形大小和裂纹宽度计算。因此，根据设计目的，分别考虑载荷短期效果组合和长期效果组合。荷载短期效果组合中的荷载效果表达式：荷载长期效果组合中的荷载效果表达式：标准组合，频率组合，准永久组合，工厂1.5m6m的大屋顶板，卷材防水隔热屋顶，永久荷载标准值2.7kN/m2，寻找屋顶活荷载0:根据荷载能力极限状态设计的板跨中间弯矩设计值解决方案：1。负载标准值：(1)永久负载为SGk=2.71.5=4.05kN/m (2)可变负载为屋顶活负

9、载sq1k=0.71.5=1.05 kn/建筑结构负载规格3.2.5条G1=1.2，1.2，3 .弯矩设计值受可变载荷控制时，m=1.21/8 sgkl 2 1.41/8 sq 1 KL 2 1 . 40 . 91/8 sq 2 KL 2=5.872/8(1 . 24 . 05永久载荷效果控制的组合：m=1.351/8在混凝土结构设计规范中，以国家冶金局标准规定的废品限制为钢筋强度的标准值。fyk=ufyk-2fyk，2，混凝土立方体压缩强度标准值，混凝土立方体压缩强度标准值fcuk表示，常用保障系数95或更高的材质强度标准值fcuk=ufcu-1.645，3。子系数和设计值、()载荷的子系数永久载荷的子系数、根据其效果对结构有利或不利的1.2或1.3