钢混作业3.31

姓名 储志强 学号 1143062005 一 结构的极限状态及极限状态方程一 结构的极限状态及极限状态方程 结构的极限状态是指结构或结构的一部分超过某一特定状态就 不能满足设计规定的某一功能要求 此特定状态就称为该功能的极 限状态 结构的极限状态可用极限状态函数 或功能函数 Z 来描述 设影响结构极限状态的有 n 个独立变量 Xi i 1 2 n 函数 Z 可表示为 Z g X1 X2 X3 Xn Xi代表了各种不同性质的荷载 混凝土和钢筋的强度 构件的 几何尺寸 配筋数量 施工的误差以及计算模式的不定性等因素 将影响极限状态的众多因素用荷载效应 S 和结构抗力 R 来代表 则 Z g R S R S 当 Z 0 时 结构安全可靠 当 Z 0 时 结构失效 当 Z 0 时 结构正处于极限状态 故将公式 Z 0 称为极限状态方程 二 钢筋混凝土结构极限状态分类二 钢筋混凝土结构极限状态分类 根据功能要求 通常把钢筋混凝土结构的极限状态分为承载能 力极限状态和正常使用极限状态两类 1 承载能力极限状态 承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大承载力或达到 不适用于继续承载的变形 满足承载能力极限状态的要求是结构设 计的头等任务 因为这关系到结构的安全 故对承载能力极限状态 应有较高的可靠度 安全度 水平 2 正常使用极限状态 正常使用极限状态是指结构或构件达到影响正常使用或耐久性 能的某项规定限值 结构或构件达到正常使用极限状态时 会影响 正常使用功能及耐久性 但还不会造成生命财产的重大损失 故它 的可靠度水平允许比承载能力极限状态的可靠度水平有所降低 三 结构的可靠度三 结构的可靠度 结构的可靠度是指结构和结构构件在规定的时间内 规定的条 件下完成预定功能的概率 可以用失效概率和可靠指标作为衡量结 构可靠度的指标 结构的失效概率是指出现 Z 0 的概率 也就是出现 R S 的概率 用 Pf表示 随机变量 Z 的平均值 z 可以用它的标准差 z 来度量 即令 z z 从式中可以看出 和 Pf之间存在一一对应的关系 故 也可以作为衡量结构可靠度的指标 成为可靠指标 四 四 DL T 5027 2009 和和 SL 191 2008 设计规范实用设计表达式设计规范实用设计表达式 DL T 5027 2009 规范在承载能力极限状态实用设计表达式中采 用了 5 个分项系数 它们是结构重要性系数 0 设计状况系数 结构系数 d 荷载分项系数 G和 Q 材料分项系数 c和 s DL T 5027 2009 规范用这 5 个分项系数构成并保证结构的可靠 度 1 承载能力极限状态的设计表达式 基本组合 1 基本组合是指在持久设计状况和短暂设计状况计算时 作用在 结果上的永久荷载和可变荷载产生的荷载效应的组合 对于基本组合 其承载能力极限状态设计表达式为 0 S R d S G SGK Q1 SQ1k Q2SQ2K R R fy fc ak 0 结构重要性系数 设计状况系数 S 荷载效应组合设计值 SGK 永久荷载标准值产生的荷载效应 SQ1k 一般可变荷载标准值产生的荷载效应 SQ2k 可控制的可变荷载标准值产生的荷载效应 G Q1 Q2 永久荷载 一般可变荷载 可控制的可 变荷载的荷载分项系数 R 结构构件抗力设计值 R 结构构件的抗力函数 fy fc 钢筋 混凝土的强度设计值 ak 结构构件几何尺寸的标准值 d 结构系数 偶然组合 2 偶然组合的承载能力极限状态设计表达式与基本组合相同 其 荷载效应组合设计值 S 应按照下式计算 S G SGK Q1 SQ1k Q2SQ2K SAK SAK 偶然荷载代表值产生的荷载效应 2 正常使用极限状态的设计表达式 0Sk C Sk SK Gk Qk fK ak SK 正常使用极限状态的荷载效应标准组合值 Sk 正常使用极限状态的荷载效应标准组合值函数 C 结构构件达到正常使用要求所规定的变形 裂缝宽 度或应力等限值 Gk Qk 永久荷载 可变荷载标准值 fK 材料强度标准值 SL 191 2008 规范在多系数分析基础上 将几个系数合并为一个 安全系数 采用安全系数 K 表达的方式进行设计 其荷载效应的组 合设计值 S 可表示为 S G 1SG1K G 2SG2K Q1 SQ1k Q2SQ2K 1 承载能力极限状态的设计表达式 SL 191 2008 规范采用的承载能力极限状态的设计表达式为 KS R K 承载力安全系数 S 荷载效应组合设计值 R 结构抗力 即结构构件的截面承载力 基本组合 1 1 当永久荷载对结构起不利作用时 S 1 05SG1K 1 20SG2K 1 20 SQ1k 1 10SQ2K 2 当永久荷载对结构起有利作用时 S 0 95SG1K 0 95SG2K 1 20 SQ1k 1 10SQ2K 偶然组合 2 S 1 05SG1K 1 20SG2K 1 20 SQ1k 1 10SQ2K 1 0SAK 2 承载能力极限状态的设计表达式 正常使用极限状态验算时 应按荷载效应的标准组合进行 采用 下列设计表达式 SK Gk Qk fK ak C 五 五 DL T 5027 2009 和和 SL 191 2008 设计规范异同设计规范异同 1 DL T 5057 2009 与 SL 191 2008 主要差异 1 DL T 5057 2009 规范的安全度是按 GB 50199 94 水利水 电工程结构可靠度设计统一标准 采用 5 个分项系数来表达的 而 SL 191 2008 规范采用极限状态设计法 在规定的材料强度和荷载取 值条件下 采用在多系数分析基础上以安全系数表达的方式进行设 计 用单一安全系数 K 来表达 但不同于 SDJ 20 78 规范 K 的含 义 不含荷载分项系数 例如 SDJ 20 78 规范 1 级建筑物基本组 合 轴心受拉 K 1 65 而修编后新规范 K 1 35 2 对 1 级 2 3 级与 4 5 级建筑物的结构重要性系数 0 0 DL T 5057 2009 规范仍取为 1 1 1 0 与 0 9 SL 191 2008 规范结 构重要性系数将其提高为 1 10 1 0 与 0 95 相当于减低了 1 级建筑 物的安全度 而提高了 4 5 级建筑物的安全度 从可靠度理论来说 当 1 级建筑物采用结构重要性系数取为 1 1 时 可靠指标是大于其 目标可靠指标的 3 DL T 5057 2009 规范仍沿用 SL T191 96 DL5057 1996 规 范保留短暂设计状况 而 SL 191 2008 规范取消了短暂设计状况取值 与持久状况相同 4 正常极限状态验算时 DL T 5057 2009 按 GB 50199 94 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 考虑了结构重要性系 数 而 SL 191 2008 规范则正常使用极限状态验算时没有 5 DL T 5057 2009 规范比 SL 191 2008 规范增加了弧形闸门 预应力混凝土闸墩和结构分析章节内容 6 DL T 5057 2009 规范附录中增加了附录 E 混凝土的多轴强 度和本构关系 主要用于非线性有限元数值分析 并将非线性有限 元计算原则列入本标准正文 明确了分析材料取值的标准 而 SL 191 2008 规范并没有推荐这样的本构关系 总体来说 DL T 5057 2009 规范与国标 GB50010 2002 在很大程 度上尽可能保持一致 表达式较为复杂 SL 191 2008 规范在吸收混 凝土结构理论发展成果后 进行了溯源分析 回归到设计人员较为 熟悉且简洁明了的表达式 DL T 5057 2009 规范计算的配筋量较 SL 191 2008 规范计算的配筋量略多 0 2 DL T 5057 2009 SL 191 2008 对原 SL T191 96 DL5057 1996 规范主要改进地方 1 针对水工结构中常出现小剪跨比牛腿 按原来 SL T191 96 DL5057 1996 规范的要求配筋过大的情况 DL T 5057 2009 和 SL 191 2008 规范均增加了小剪跨比的牛腿配筋计算公式 并且修正 了单位长度轮压的计算分布宽度公式 2 DL T 5057 2009 和 SL 191 2008 规范均增加了增加具有水 工特点的钢筋混凝土蜗壳 尾水管 坝体内孔洞 平面闸门门槽 3 在结构设计构造要求中 DL T 5057 2009 和 SL 191 2008 规范均对分布钢筋 箍筋的直径 间距要求有所提高 总体上是直 径变大 间距变密 对框架结构的节点作了更高要求 4 DL T 5057 2009 和 SL 191 2008 规范均提高了 C40 以下各 标号受拉钢筋锚固长度 一般提高了 5d 并且提高了受力钢筋的最 小配筋率 5 对隧洞衬砌的结构的裂缝宽带计算 两个规范均明确表示