第二章 混凝土结构的基本计算原则

第二章第二章 混凝土结构的基本计算原则混凝土结构的基本计算原则 第一节第一节 概术概术 结构设计的基本任和是正确合理地处理结构安全可靠与经济合理这一对矛盾 总的来说 钢筯混凝土结构构件的基本计算方法按其发展先后 有下列几种 容许应 力计算方法 破损阶段计算方法 极限状态计算方法 材料的容许应力 是由材料的极限强度 混凝土 或者流限 钢筯 除以安全系数 K 而得到的 该法的主要优点是可沿用弹性匀质材料的 材料力学 概念计算 计算比较方 便 缺点是安全系数的确定比较主观 这种方法的计算准则是 结构的最大内力不应大于结构的承载能力 其设计表达式为 KMM P 其中是截面所能承受的破损内力 K 是安全系数 P M 定值观点下的安全系数是人们对许多未知的无法了解和控制的因素的估计 以及对 安全度的期望而经验地加以确定的 它并不能从定量上度量结构的可靠程度 其要本原因 在于它不能作为度理设计变量变异性的尺度 第二节第二节 几个基本概念几个基本概念 结构上的作用可分为直接作用和间接作用 按时间变异的特点 可以分为 永久作用 可变作用 偶然作用 结构抗力的广义概念是指结构构件承受作的效应的各种能力 对结构构件的变菜 效应 相应地有结构的刚度 刚度也是一种广义的抗力 第三节第三节 概率极限状态设计方法概率极限状态设计方法 安全 适用 耐久 总 为结构的可靠性 结构的极限状态及分类 1 承载能力极限状态 承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载 能力 或达到不适于继续承载的变用 当结构或构件出现下列状态之一时 即可认为超 过了承载能力极限状态 1 整个结构或构件的一部分作为刚体失去平衡 2 因其材料强度被超过而破坏 包括疲劳破坏 或因过度塑性变形而不适 于继椟 承载 3 结构转变为机动体系 4 结构或构件丧失稳定性 2 正常使用极限状态 正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或 耐久性能的某项规定限值 1 影响正常使用和外观变形 2 影响正常使用或耐久性能的局部受到损坏 3 造成不舒或对设备发生影响过大的振动 其实可以理解为结构或结构构件使用功能的破坏或受损害 或结构质量的 恶化 极限状态方程 称为结构的功能函数 2 1n XXXgZ 结构的功能函数可表达为 SRRSgZ 对于一个给定的结构来说 显然 当 Z 0 时 R S 结构处于可靠状态 当 Z 0 时 结构处于失效状态 当 Z 0 时 结构处于极限状态 第四节第四节 极限状态设计表达式极限状态设计表达式 一一 承载能力极限状态承载能力极限状态 对于承载能力极限状态 结构构件应按考虑荷载效应的基本组合和偶然组合基本组合和偶然组合进 行设计 故有两种设计表达式 1 基本作用设计表达式 作用的基本组合是指结构或构件按承载能力极限状态设计时 离港久作用与可变作 的组合 规定 对于基本组合 荷载效应组合的设计值应从由可变荷载效应控制的组合和可变荷载效应控制的组合和 由永久荷载效应控制的两种组合中取最不利值确定 由永久荷载效应控制的两种组合中取最不利值确定 由可变荷载可变荷载效应控制的组合 其承载能力极限状态设计表达式一般形式为 n i kkRQiKCiQiKQQGKG afRSSS 2 110 由永久荷载永久荷载效应控制的组合 其承载能力极限状态设计表达式一般形式为 n i kkRQiKCiQiGKG afRSS 2 0 其中 为结构的重要性系数 对安全等级为一 二 三级的构件 分别取为 0 1 1 1 0 0 9 永久荷载分顶系数 当永久荷载对结构不利时 对由可变荷载效应控制 G 的组 合一般取 1 2 对由永久荷载效应控制的组合一般取 1 35 当永久荷载 效应对 结构有利时 一般取 1 0 第 1 个和第 i 个可变荷载分顶系数数 一般情况下取 1 4 QiQ 1 永久荷载标准值的效应 GK S 第 i 个可变荷载标准值的效应 其中为诸可变荷载效应中起 Qik S ik Q kQ S 1 控制作 用者 可变荷载的组合值系数 一般取 0 7 ci 结构构件的抗力函数 R 进行结构设计时 应根据结构可能同时承受的可荷载进行荷载效应组合 并取其 中 最不利的组合进行设计 2 偶然组合 偶然组合是指一个偶然作用与其它永久作用 可变作用的组合 二二 正常使用极限状态正常使用极限状态 正常使用极限状态就是结构或构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态 按正常使用极限状态设计时 主要是验算构件的变形和抗裂度或裂缝宽度 主要是验算构件的变形和抗裂度或裂缝宽度 按正常 使 用极限状态设计时 变形过大或裂缝过宽虽影响正常使用 但危害程度不及承载力引起的 结构破坏造成的损失那么大 所以可适当降低对可靠度的要求 规定计算时取荷载标准值 规定计算时取荷载标准值 不需分项系数 也不考虑结构重要性系数 三三 材料强度的标准值 设计值材料强度的标准值 设计值 材料强度的标准值 是一种特征值 其取值原则是在符合均由定质量的材料强度实测 总体中 标准强度应具有不小于 95 的保证率 材料强度的标准值除以材料的分项系数 即为材料强度的设计值 本章小结本章小结 1 钢筋混凝土结构构件的基本计算方法按其发展先后 有下列几种 容许应力计算 方法 破坏阶段计算方法 极限状态计算方法 以及目前正在发展的概率极限状态法 2 结构上的作用及抗力 施加在结构上的集中或分偾 以及引起结构外加变形或约束变形的原因 均称为结 构上的作用 结构上的作用按其作用的方式分为直接作用和间接作用 按随时间变异的 特点分为永久作用 可变作用 和偶然作用 结构构件的抗力是指结构构件承受作用效应的各种能力 3 概率极限状态设计方法 安全性 适用性和耐久性三总称为结构的可靠性 用来度量安全性的指标称为安全 度 度量可靠性的指标称为可靠度 极限状态是指其中某一种功能的特定状态极限状态是指其中某一种功能的特定状态 当整个结 构或结构的一部分超过它时就认为结构不能满 足这一功能要求 结构失效用表0 SR 示 极限状态分为丙类 即与安全性对应的承载能力极限状态和适用性 耐久性对应的正安全性对应的承载能力极限状态和适用性 耐久性对应的正 常使用极限状态 常使用极限状态 由于荷载效应 和结构抗力是随机变量 因些结构完成预定功能的能力不能用 S R 定值的方法确定 只能用概率来描述 发生 的概率称为结构的失效概率 0 SR f p 而 1 则是结构的保证率 称为结构的可靠度 与结构 可靠度指标之间有着 f p f p 一一对应的关系 所以结构的可靠度可以用限值 来表示 为了实用 用结构重要性系数 荷载分项系数 和材料分项系数 0 G Q c 来表示 s 4 钢筯的标准强度钢筯的标准强度和混凝土的标准强度混凝土的标准强度都是材料强度的检验指标材料强度的检验指标 钢筯的 sk f ck f 强度检验指标强度检验指标是国家给出的 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度的检验指标检验指