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第2章混凝土结构设计方法 混凝土结构基本原理 教师 张茂雨 本章重点 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 了解混凝土结构设计方法的理论基础 可靠度理论 掌握我国规范的设计方法 概率极限状态设计法 以概率统计理论为基础的极限状态设计法 当前我国的结构设计方法 1 1结构上的作用 凡能使结构产生内力 应力 位移 应变 裂缝的因素 都称为结构上的作用 直接作用 间接作用 1 基本概念 荷载 温度 收缩 徐变 地基不均匀沉降 地震等 1 2作用效应 作用在结构上产生的反应 如内力 应力 位移 应变 裂缝等 称为作用效应 1 3结构抗力 结构抵抗作用效应的能力 称为结构抗力 定义 定义 1 基本概念 2 1荷载分类 2 荷载 2 2荷载代表值 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 是永久荷载的唯一代表值 2 荷载 如 荷载规范中的荷载值不包括隔墙重量和二次装修重量 2 荷载 t为设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间 T为设计基准期 2 荷载 材料强度分标准值和设计值 3 1材料强度标准值 保证率 95 3 材料强度 3 2材料强度设计值 建筑工程 桥梁工程 3 材料强度 钢筋的材料分项系数 建筑工程对热轧钢筋取1 1 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1 2 对钢绞线 热处理钢筋取1 25 混凝土的材料分项系数 建筑工程取1 4 公路桥涵工程取1 45 按结构的重要性划分 一级 重要建筑 二级 一般建筑 三级 次要建筑 4 设计使用年限与安全等级 指结构的安全性 适用性 耐久性 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 5 结构的可靠度 可靠性 可靠度 5 结构的可靠度 式中 结构抗力的平均值和标准值 作用效应的平均值和标准值 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 则可靠指标为 可靠指标 5 结构的可靠度 承载能力极限状态 超过这一极限状态时结构将发生破坏 倒塌或失稳等现象 正常使用极限状态 超过这一极限状态时结构将出现过大的变形 开裂或过宽的裂缝 钢筋严重锈蚀 混凝土腐蚀 风化 剥落等现象 6 结构的极限状态 6 1分类 1 刚体失衡 如倾覆 滑移 2 超过材料强度而破坏 3 结构或者构件达到最大承载力 4 结构或者构件因受动力荷载的作用而产生疲劳破坏 5 结构塑性变形过大而不适合继续使用 6 结构形成几何可变体系 7 丧失稳定 如压曲失稳 8 意外事件或偶然发生事件 结构良好的整体性遭到破坏 承载能力极限状态 6 结构的极限状态 1 过大的变形 侧移 影响非结构构件 不安全感 不能正常使用等 2 过大的裂缝 钢筋锈蚀 不安全感 漏水等 3 过大的振动 不舒适 影响精密仪器 4 其他正常使用要求 侵蚀性介质作用下腐蚀严重等 正常使用极限状态 6 结构的极限状态 6 2承载能力极限状态的设计方法 计算公式 结构重要性系数 1 1 1 0 0 9 荷载效应组合的设计值 用基本组合或偶然组合 结构构件抗力设计值 6 结构的极限状态 6 结构的极限状态 一般结构构件 选下列计算中较大者 由可变荷载控制时 由永久荷载控制时 1 基本组合 荷载效应组合 1 基本组合 2 偶然组合 6 结构的极限状态 一般排架 框架结构 选下列计算中较大者 由可变荷载控制时 由永久荷载控制时 式中 简化式中的荷载组合系数 一般情况下取 只有一个活荷载取 6 结构的极限状态 先求各种荷载作用下效应的标准值 MG K 1250kN m Mg K 250kN m Mq2 K 125kN m Mq1 K 625kN m Mq3 K 250kN m 6 结构的极限状态 求永久荷载控制作用下的效应组合 求可变荷载控制作用下的效应组合 取大值 6 结构的极限状态 偶然荷载的代表值不乘分项系数 2 偶然组合 与偶然荷载同时出现的其他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 6 结构的极限状态 式中 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 应力等的限值 6 3按正常使用极限状态的设计方法 设计方法 6 结构的极限状态 标准组合 主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永