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文档简介
1、混凝土构造设计混凝土构造设计2440办公室:力学与构造教研室办公室:力学与构造教研室思源楼思源楼201主讲:杨圣飞第一章第一章 混凝土构造按近似概率的极限形混凝土构造按近似概率的极限形状设计方法状设计方法第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.1极限形状1.1.1 1.1.1 构造的功能要求与构造的可靠性构造的功能要求与构造的可靠性一、构造的功能要求一、构造的功能要求1.1 1.1 砼构造的极限形状砼构造的极限形状第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.1极限形状第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.1极限形状第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.1极限形
2、状1.1.21.1.2构造的设计运用年限构造的设计运用年限 构造的设计运用年限是指设计规定的构造或构造构构造的设计运用年限是指设计规定的构造或构造构件不需求进展大修即可按到达其预定功能的运用时期。件不需求进展大修即可按到达其预定功能的运用时期。 设计年限可按设计年限可按 确定,确定,也可经过主管部门的同意按业主的要求确定。普通建筑构造也可经过主管部门的同意按业主的要求确定。普通建筑构造的设计运用年限为的设计运用年限为5050年。年。留意:区别建筑物的设计运用年限与建筑物的运用寿命。留意:区别建筑物的设计运用年限与建筑物的运用寿命。第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.1极限形状1.1.3构
3、造的平安等级构造的平安等级第1章 按近似概率实际的极限形状设计法承载力才干极限形状承载力才干极限形状 构造或构件到达最大承载才干或者到达不适于继构造或构件到达最大承载才干或者到达不适于继续承载的变外形状,称为承载才干极限形状。超越该续承载的变外形状,称为承载才干极限形状。超越该极限形状,构培育不能满足预定的平安性功能要求极限形状,构培育不能满足预定的平安性功能要求正常运用极限形状正常运用极限形状 构造或构件到达正常运用或耐久性能的某项规构造或构件到达正常运用或耐久性能的某项规定限制的形状,称为正常运用极限形状。超越该极限定限制的形状,称为正常运用极限形状。超越该极限形状,构培育不能满足预定的适
4、用性和耐久性的功能形状,构培育不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。要求。1.1 极限形状1.1.4 混凝土构造的极限形状混凝土构造的极限形状第1章 按近似概率实际的极限形状设计法到达承载力才干极限形状表现到达承载力才干极限形状表现 构造或构件到达最大承载力包括疲劳构造或构件到达最大承载力包括疲劳构造整体或其中一部分作为刚体失去平衡如倾覆、构造整体或其中一部分作为刚体失去平衡如倾覆、滑移滑移 构造塑性变形过大而不适于继续承载构造塑性变形过大而不适于继续承载构造构成几何可变体系超静定构造中出现足够多构造构成几何可变体系超静定构造中出现足够多塑性铰塑性铰 构造或构件丧失稳定如细长受压构件的压曲失
5、构造或构件丧失稳定如细长受压构件的压曲失稳稳1.1 极限形状第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.1 极限形状到达正常运用极限形状表现到达正常运用极限形状表现 过大变形、侧移影响非构造构件、不平安过大变形、侧移影响非构造构件、不平安感、不能正常运用吊车等;感、不能正常运用吊车等;过大的裂痕钢筋锈蚀、不平安感、漏水等过大的裂痕钢筋锈蚀、不平安感、漏水等过大的振动不温馨;过大的振动不温馨;其他正常运用要求。其他正常运用要求。第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.2构造的可靠度与可靠度目的1.2.1 1.2.1 概率论有关根底知识概率论有关根底知识一、随机景象、随机变量、随机事件一、随机景象
6、、随机变量、随机事件二、频率和概率二、频率和概率三、频率直方图三、频率直方图四、平均值、规范差和变异系数四、平均值、规范差和变异系数五、概率密度函数、概率分布函数五、概率密度函数、概率分布函数1.2 1.2 构造的可靠度与可靠性目的构造的可靠度与可靠性目的第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.2构造的可靠度与可靠度目的 直接作用:荷载直接作用:荷载 间接作用:混凝土的收缩、温度变化、根底的差别沉降、间接作用:混凝土的收缩、温度变化、根底的差别沉降、地震等地震等 作用在构造上并使构造产生内力如弯矩、剪力、轴向作用在构造上并使构造产生内力如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等、变形、裂痕等作用称为作用效
7、应或荷载效应,力、扭矩等、变形、裂痕等作用称为作用效应或荷载效应,用用 S 表示。表示。 不论恒荷载或活荷载,其数值都不是定值,有的变异大不论恒荷载或活荷载,其数值都不是定值,有的变异大些,有的变异小些。些,有的变异小些。 1.2.2 1.2.2 构造的可靠度构造的可靠度一、荷载效应和构造抗力的随机性一、荷载效应和构造抗力的随机性第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.2构造的可靠度与可靠度目的 构造或构件接受荷载效应的才干,如承载才干、刚度等,构造或构件接受荷载效应的才干,如承载才干、刚度等,称为构造抗力,记作称为构造抗力,记作 R 。 资料强度的离散性是呵斥构造抗力随机性质的主要缘由。资
8、料强度的离散性是呵斥构造抗力随机性质的主要缘由。 可见荷载效应可见荷载效应 S 和构造抗力和构造抗力 R 都是具有各自分布规律的都是具有各自分布规律的随机变量。随机变量。二、构造抗力的随机性二、构造抗力的随机性第1章 按近似概率实际的极限形状设计法构造的形状可用下面的形状函数表示:构造的形状可用下面的形状函数表示:Z=R-S对应的:对应的: Z=R-S0 时,时, 构造处于可靠形状;构造处于可靠形状; Z=R-S=0时,构造到达极限形状;时,构造到达极限形状; Z=R-S0时,构造处于失效破坏形状。时,构造处于失效破坏形状。三、构造的失效概率三、构造的失效概率失效概率失效概率Pf = P (R
9、-S0)1.2构造的可靠度与可靠度目的第1章 按近似概率实际的极限形状设计法四、构造的可靠度四、构造的可靠度Ps = P (R-S 0) =1- Pf sp 失效概率越小,表示构造可靠性越大。构造可靠性的概失效概率越小,表示构造可靠性越大。构造可靠性的概率度量即为构造可靠度。率度量即为构造可靠度。 构造在规定时间内,在规定条件下,完成预定功能的概构造在规定时间内,在规定条件下,完成预定功能的概率,称为构造的可靠度。率,称为构造的可靠度。1.2构造的可靠度与可靠度目的第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.2构造的可靠度与可靠度目的1.2.3 1.2.3 构造的可靠目的构造的可靠目的 失效概率
10、计算困难,所以用构造的可靠目的来表示失效概率计算困难,所以用构造的可靠目的来表示构造的可靠度。构造的可靠度。22sRSRzz 在砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式中,在砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式中,目的可靠目的是用三个分项系数来表达的:构造重要性目的可靠目的是用三个分项系数来表达的:构造重要性系数、资料分项系数、荷载分项系数来表达的。系数、资料分项系数、荷载分项系数来表达的。第1章 按近似概率实际的极限形状设计法1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式一、构造的重要性系数一、构造的重要性系数0 构造构件的重要性系数 对平安等级为一级或设计运用年限为100年级以上的构造
11、构件不应小于1.1 对平安等级为二级或设计运用年限为50年的构造构件不应小于1.0 对平安等级为三级或设计运用年限为5年的构造构件不应小于0.9 在抗震设计中,不思索构造构件的重要性系数;1.3 1.3 砼构造按近似概率的极限形状适砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式用设计表达式第1章 按近似概率实际的极限形状设计法二、资料分项系数二、资料分项系数资料强度的规范值就是资料强度的检验目的。 1、钢筋强度的规范值相当于一个比算术平均值偏低的强度值。 2、混凝土立方体抗压强度规范值相当于立方体抗压强度平均值减去1.645倍的规范差,相当于具有95%的保证率。 分项系数是资料强度规范值与资料强度设
12、计值之比,砼的资料分项系数为1.4;钢筋的项系数与钢筋种类有关。HPB235取1.15; HPB335取1.11.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式第1章 按近似概率实际的极限形状设计法三、荷载分项系数三、荷载分项系数1、荷载的分类、荷载的分类 按作用时间的长短和性质,荷载分为三类:按作用时间的长短和性质,荷载分为三类: 永久荷载在构造设计运用年限内,其值不随时间而变永久荷载在构造设计运用年限内,其值不随时间而变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计,或其变化是单调化,或其变化与平均值相比可以忽略不计,或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。的并能趋于限值的荷载。 可变荷载在构造设计基准期内
13、其值随时间而变化,其可变荷载在构造设计基准期内其值随时间而变化,其变化与平均值不可忽略的荷载。变化与平均值不可忽略的荷载。 偶尔荷载在构造设计基准期内不一定出现,但一旦出偶尔荷载在构造设计基准期内不一定出现,但一旦出现其值很大且作用时间很短的荷载。现其值很大且作用时间很短的荷载。1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式第1章 按近似概率实际的极限形状设计法2、荷载的代表值、荷载的代表值 建筑构造设计时,对不同荷载应采用不同的代表值。建筑构造设计时,对不同荷载应采用不同的代表值。 可变荷载的代表值有规范值、组合值、准永久值和频遇可变荷载的代表值有规范值、组合值、准永久值和频遇值四种。值四种
14、。 永久荷载的代表值只需规范值一种。永久荷载的代表值只需规范值一种。1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式第1章 按近似概率实际的极限形状设计法 荷载的规范值 定义 构造在运用期间能够出现的最大荷载值。作为荷载的根本代表值。 永久荷载规范值 永久荷载代表值普通相当于永久荷载的平均值。可按构造的自重可根据构造的设计尺寸和资料的重力密度确定;可变荷载规范值 我国规范中规定了屋面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等可变荷载规范值的详细数值或计算方法,设计时可以直接运用。1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式第1章 按近似概率实际的极限形状设计法可变荷载组合值可变荷载组合值 规范采用除其
15、中产生最大效应的荷载仍取规范采用除其中产生最大效应的荷载仍取其规范值外,其它伴随的可变荷载均采用小于其规范值外,其它伴随的可变荷载均采用小于其规范值的量值作为荷载代表值。其规范值的量值作为荷载代表值。可变荷载频遇值及可变荷载准永久值可变荷载频遇值及可变荷载准永久值(不考不考1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式kcQ第1章 按近似概率实际的极限形状设计法3、荷载的分项系数、荷载的分项系数 荷载的分项系数等于荷载的设计值与荷载的规范值荷载的分项系数等于荷载的设计值与荷载的规范值之比值。之比值。 永久荷载设计值永久荷载设计值 可变荷载设计值可变荷载设计值 式中式中 G 永久荷载分项系数永久
16、荷载分项系数 Q 可变荷载分项系数可变荷载分项系数kGGrGkQQrQ1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式第1章 按近似概率实际的极限形状设计法 G 永久荷载分项系数永久荷载分项系数 当永久荷载效应对构造不利时当永久荷载效应对构造不利时 对由可变荷载效应控制的组合普通取对由可变荷载效应控制的组合普通取1.2 对由永久荷载效应控制的组合普通取对由永久荷载效应控制的组合普通取1.35 当永久荷载效应对构造有利时当永久荷载效应对构造有利时 普通取普通取1.0 对构造的倾覆,滑移或漂浮验算,应取对构造的倾覆,滑移或漂浮验算,应取0.9; Q 可变荷载分项系数可变荷载分项系数 普通取普通取1.
17、4 楼面活荷载规范值大于楼面活荷载规范值大于4kN/m2工业房屋楼面工业房屋楼面 活荷载应取活荷载应取 Q=1.3 1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式第1章 按近似概率实际的极限形状设计法四、设计表达式四、设计表达式1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式1. 1. 承载力极限形状设计表达式承载力极限形状设计表达式0 S RR = R(fc, fs , k , )普通设计表达式:普通设计表达式:niQiciQiSSSS21kkQ1QGKG可变荷载效应控制可变荷载效应控制永久荷载效应控制永久荷载效应控制niQiciQiSSS1kGKG第1章 按近似概率实际的极限形状设计法四、设
18、计表达式四、设计表达式1.3砼构造按近似概率的极限形状适用设计表达式2. 2. 正常运用极限形状设计表达式正常运用极限形状设计表达式S C普通设计表达式:普通设计表达式:用于裂痕控制等级为一级、二级用于裂痕控制等级为一级、二级规范组合规范组合niiciSSSS2kQQ1kGksl1以下说法中正确的选项是 l A混凝土强度的规范值小于其设计值l B资料强度的设计值等于其规范值与材l 料分项系数的乘积l C荷载组合值大于荷载规范值l D荷载设计值等于其规范值与荷载分项l 系数的商l2荷载可分为永久荷载、可变荷载和_三类。l3构造或构造构件到达最大承载才干或者到达不适于继续承载的_形状,称为承载才干极限形状。l4普通房屋和构筑物的设计运用年限为l A25年B50年l C60年D100年l5对构造正常运用极限形状进展验算时,采用l A荷载设计值及资料强度设计值l B荷载设计值及资料强度规范值l C荷载规范值及资料强度设计值l D荷载规范值及资料强度规范值l6构造在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的概率,称为构造的_。l 7荷载代表值有规范值、准永久值、频遇值及_值。 l8取荷载分项系数1的条件是l A思索多个可变荷载同时作用时l B思索可变荷载最不利布置时l C当永久荷载效应对构造不利时l D当永
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