钢筋混凝土结构设计原理-混凝土结构设计的基本原则ppt课件

1、混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章 混凝土构造设计的根本原那么混凝土构造设计的根本原那么混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章本章重点本章重点构造上的作用、作用效应和构造抗力的概念及其随机特性； 混凝土构造设计方法的实际根底混凝土构造设计方法的实际根底可靠可靠 度实际；度实际； 我国规范的设计方法我国规范的设计方法概率极限形状设概率极限形状设 计法。计法。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章3.1.1 构造上的作用构造上的作用定义：凡

2、能使构造产生内力、应力、位移、应变、定义：凡能使构造产生内力、应力、位移、应变、裂痕的要素，都称之为构造上的作用。裂痕的要素，都称之为构造上的作用。 直接作用：荷载；直接作用：荷载； 间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、地震等。地震等。3.1 1按随时间的变异可分为三类：按随时间的变异可分为三类：永久作用永久作用可变作用可变作用偶尔作用偶尔作用在设计基准期内其量值不随时在设计基准期内其量值不随时间变化，或其变化与平均值相间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。比可以忽略不计的作用。在设计基准期内其量值随时间在设计基准期内其量值随时间变

3、化，且其变化与平均值相比变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。不可忽略的作用。在设计基准期内不一定出现，在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且继续而一旦出现其量值很大且继续时间很短的作用。时间很短的作用。如楼面活荷载、吊车如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷荷载、风荷载、雪荷载、温度变化等。载、温度变化等。如爆炸力、撞击力、如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。罕遇的地震等。如构造自重、土压力、如构造自重、土压力、预应力、地基沉降、预应力、地基沉降、焊接等。焊接等。2. 2. 作用的分类作用的分类混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理2 2按随空间位置的变异可分为二类：按随空间位置的变异

4、可分为二类：固定作用固定作用自在作用自在作用在构造上具有固定分布在构造上具有固定分布的作用。其特点是在构的作用。其特点是在构造上出现的空间位置固造上出现的空间位置固定不变，但其量值能够定不变，但其量值能够具有随机性。具有随机性。在构造上一定范围内可以在构造上一定范围内可以恣意分布的作用。恣意分布的作用。如房屋建筑楼面上位如房屋建筑楼面上位置固定的设备荷载、置固定的设备荷载、屋盖上的水箱等。屋盖上的水箱等。如楼面的人员荷载、如楼面的人员荷载、吊车荷载等。吊车荷载等。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章3.1

5、.2 作用效应作用效应 定义：凡能使构造产生内力、应力、位移、应变、裂定义：凡能使构造产生内力、应力、位移、应变、裂 缝的，都称之为构造上的作用。缝的，都称之为构造上的作用。3.1.3 构造抗力构造抗力 定义：构造抵抗作用效应的才干。定义：构造抵抗作用效应的才干。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理构造抗力构造抗力(resistance) (resistance) 构造抗力是指整个构造或构造构件接受作用效应即内力构造抗力是指整个构造或构造构件接受作用效应即内力和变形的才干。和变形的才干。 影响抗力的主要要素有哪些？影响抗力的主要要素有哪些？资料性能的不确定性资料性能的不确定性几何参数的不确定性

6、几何参数的不确定性计算方式的不确定性计算方式的不确定性强度、变形模量等强度、变形模量等构件尺寸等构件尺寸等抗力计算所采用的根本假设抗力计算所采用的根本假设和计算公式不够准确等和计算公式不够准确等 地震作用：地震作用：地震引起的地面运动会使房屋在竖向或程度方向产生加地震引起的地面运动会使房屋在竖向或程度方向产生加速度反响，其加速度反响值与房屋本身质量的乘积，就速度反响，其加速度反响值与房屋本身质量的乘积，就构成地震对房屋的作用。构成地震对房屋的作用。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理什么是震级什么是地震烈度？什么是震级什么是地震烈度？混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理1. 地震震级是表征地震

7、强弱的目的，是地震释放能量多少的尺度，一次地震仅一个震级。2. 震级定义有三种：近震震级ML、面波震级MS和体波震级MB。3.是地震对地面影响的剧烈程度，主要根据宏观的地震影响和破坏景象来判别。 地震烈度把地震的剧烈程度，从无感到建筑物消灭及山河改观等划分为假设干等级，列成表格，以一致的尺度衡量地震的剧烈程度。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理静态作用静态作用动态作用动态作用 3按构造的反响特点可分为二类：按构造的反响特点可分为二类：使构造产生的加速度可以忽略不使构造产生的加速度可以忽略不计的作用。计的作用。使构造产生的加速度不可忽略不使构造产生的加速度不可忽略不计的作用。在构造分析时普通均

8、计的作用。在构造分析时普通均应思索其动力效应。应思索其动力效应。如构造自重、住宅或如构造自重、住宅或办公楼的楼面活荷载办公楼的楼面活荷载如吊车荷载、地震作如吊车荷载、地震作用、大型动力设备的用、大型动力设备的作用、挺拔构造上的作用、挺拔构造上的风荷载等。风荷载等。2.震级与震中烈度的关系震级与震中烈度的关系对于中浅源地震，震中烈度与震级的大致对照关系如表对于中浅源地震，震中烈度与震级的大致对照关系如表地震震级地震震级(M)23456788以上以上震中烈度震中烈度(I0)123456778910111213烈烈度度在地面上在地面上人的觉得人的觉得房屋震害程度房屋震害程度其他震害景象其他震害景象程

9、度向地面运动程度向地面运动震害景象震害景象平均平均震害震害指数指数峰值加峰值加速度速度(cm/s2)峰值速峰值速度度(cm/s)无感无感 室内个别静止中室内个别静止中的人觉得的人觉得 室内少数静止中室内少数静止中的人觉得的人觉得 门、窗细微作门、窗细微作响响 悬挂物微动悬挂物微动 室内多数人、室室内多数人、室外少数人觉得，外少数人觉得，少数人梦中惊醒少数人梦中惊醒门、窗作响门、窗作响 悬挂物微动明显摆动，悬挂物微动明显摆动，器皿作响器皿作响 室内普遍、室内普遍、室外多数人觉得，室外多数人觉得，多数人梦中惊醒多数人梦中惊醒 门窗、屋顶、门窗、屋顶、屋架颤抖作响，屋架颤抖作响，灰土掉落，抹灰土掉落

10、，抹灰出，现微细灰出，现微细裂痕，有檐瓦裂痕，有檐瓦掉落，个别屋掉落，个别屋顶烟囱掉砖顶烟囱掉砖 不稳定器物摇动或翻不稳定器物摇动或翻倒倒31(22-44)3(2-4)中国地震烈度表中国地震烈度表GB/T17742-201914多数人站立不稳，多数人站立不稳，少数人惊逃屋外少数人惊逃屋外损坏损坏墙体墙体出现裂痕，檐出现裂痕，檐瓦掉落，个别瓦掉落，个别屋顶烟囱裂痕、屋顶烟囱裂痕、掉落，掉落， 0-0.10-0.1河岸和松软土上出现河岸和松软土上出现裂痕；饱和砂层出现裂痕；饱和砂层出现喷砂冒水；有的独立喷砂冒水；有的独立砖烟囱轻度裂痕、掉砖烟囱轻度裂痕、掉头头6363(45-89)(45-89)6

11、 6(5-9)(5-9)大多数人惊逃户大多数人惊逃户外，骑自行车的外，骑自行车的人有觉得，行驶人有觉得，行驶中的汽车驾乘人中的汽车驾乘人员有觉得员有觉得轻度破坏轻度破坏部分破坏、开部分破坏、开裂、小修和不裂、小修和不需求修缮可继需求修缮可继续运用续运用0.11-0.11-0.300.30河岸出现坍方，饱和河岸出现坍方，饱和砂层常见喷砂冒水；砂层常见喷砂冒水；松软土上地裂痕较多；松软土上地裂痕较多；大多数独立砖烟囱中大多数独立砖烟囱中等破坏等破坏125125(90-177)(90-177)1313(10-18)(10-18)多数人摇摆颠簸，多数人摇摆颠簸，行走困难行走困难中等破坏中等破坏构造受损

12、，需构造受损，需求修复才干运求修复才干运用用0.31-0.31-0.500.50干硬土上亦出现裂痕；干硬土上亦出现裂痕；大多数独立砖烟囱严大多数独立砖烟囱严重破坏。树梢折断，重破坏。树梢折断，房屋破坏，人畜伤亡房屋破坏，人畜伤亡250250(178-(178-353)353)2525(19-35)(19-35) 行动的人摔倒行动的人摔倒严重破坏严重破坏构造严重破坏，构造严重破坏，部分倒塌，修部分倒塌，修复困难复困难0.51-0.51-0.700.70干硬土上出现许多地干硬土上出现许多地方出现裂痕；基岩能方出现裂痕；基岩能够出现裂痕、滑坡坍够出现裂痕、滑坡坍方常见；独立砖烟囱方常见；独立砖烟囱许

13、多倒塌许多倒塌500500(354-(354-707)707)5050(36-71)(36-71)15骑自行车的人会骑自行车的人会摔倒，处不稳形摔倒，处不稳形状的人会摔离原状的人会摔离原地，有抛起感地，有抛起感大多数部倒塌大多数部倒塌0.71-0.71-0.900.90山崩和地震断裂出现；山崩和地震断裂出现；基岩上拱桥破坏；大基岩上拱桥破坏；大多数独立砖烟囱从根多数独立砖烟囱从根部破坏或倒毁部破坏或倒毁10001000(708-(708-1414)1414)100100(72-141)(72-141) 普遍倒塌普遍倒塌0.91-0.91-1.001.00地震断裂延续很长；地震断裂延续很长；大量

14、山崩滑坡大量山崩滑坡 地面猛烈变化，山河地面猛烈变化，山河改观改观 注：数量词的含义为：个别指注：数量词的含义为：个别指10%10%以下；少数指以下；少数指10%-15%10%-15%；多数指；多数指50%-70%50%-70%；大多数指；大多数指70%-90%70%-90%；普；普遍指遍指90%90%以上。以上。运用阐明：运用阐明：1 1-度以地面上人的觉得及其他震害为主；度以地面上人的觉得及其他震害为主；-度以房屋震害和其他其他震害景象综合度以房屋震害和其他其他震害景象综合思索，人的觉得仅供参考；思索，人的觉得仅供参考；-度以地表震害景象为主。度以地表震害景象为主。2 2在高楼上的人觉得要

15、比地面上室内人的觉得明显，应适当降低评定值。在高楼上的人觉得要比地面上室内人的觉得明显，应适当降低评定值。3 3表中房屋为未经抗震设计和加固的单层和数层砖混和砖木房屋。相对建筑质量特别差或特表中房屋为未经抗震设计和加固的单层和数层砖混和砖木房屋。相对建筑质量特别差或特别好以及地基特别差或特别好的房屋，可根据详细情况，对表中个烈度相应的震害程度和平均震别好以及地基特别差或特别好的房屋，可根据详细情况，对表中个烈度相应的震害程度和平均震害指数予以提高和降低。害指数予以提高和降低。4 4平均震害指数可以在调查区域内用普查或随机抽样的方法确定。平均震害指数可以在调查区域内用普查或随机抽样的方法确定。5

16、 5在乡村可按自然村为单位，在城镇可按街区进展烈度的评定，面积以在乡村可按自然村为单位，在城镇可按街区进展烈度的评定，面积以1km21km2左右为宜。左右为宜。6 6凡有地面强震记录资料的地方，表列程度向地面峰值加速度和峰值速度可作为综合评定烈凡有地面强震记录资料的地方，表列程度向地面峰值加速度和峰值速度可作为综合评定烈度的根据。度的根据。16构造布置的规那么性构造布置的规那么性w平面布置宜简单、对称，具有良好的整体平面布置宜简单、对称，具有良好的整体性。性。w建筑物立面和竖向剖面宜规那么，侧向刚建筑物立面和竖向剖面宜规那么，侧向刚度宜均匀变化，竖向构件尺寸及强度宜自度宜均匀变化，竖向构件尺寸

17、及强度宜自上而下逐渐减小，防止刚度和承载力的突上而下逐渐减小，防止刚度和承载力的突变。变。w建筑物平、立面复杂时，可思索用防震缝建筑物平、立面复杂时，可思索用防震缝将构造分割开。将构造分割开。2022-2-1117不 规 那 么不 规 那 么类型类型定定 义义改动改动不规那么不规那么楼层的最大弹性程度位移或层间位移，大于该楼楼层的最大弹性程度位移或层间位移，大于该楼层两端弹性程度位移或层间位移平均值的层两端弹性程度位移或层间位移平均值的1.2倍倍凹 凸 不 规凹 凸 不 规那么那么构造平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸构造平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的的30%楼 板 部

18、分楼 板 部 分不延续不延续楼板尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度楼板尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度地小于该层楼板典型宽度地50%，或开洞面积大于该层，或开洞面积大于该层楼面面积的楼面面积的30%，或较大的楼层错层，或较大的楼层错层 构造布置不规那么构造布置不规那么平面不规平面不规那么那么2022-2-1118xy122/ )(21水平地震作用2/ )(5 . 12/ )(212212应使，属扭转不规则改动不规那么改动不规那么2022-2-1119maxBmaxBmax3 . 0 BBmax3 . 0 BBmaxBmaxBmax3 . 0 BBmax3

19、. 0 BB平面凹凸不规那么平面凹凸不规那么2022-2-1120BLBAAA3.00BBb5.0L平面部分不延续平面部分不延续(大开洞大开洞)2022-2-1121不规那么类型定 义侧向刚度不规那么该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，部分收进的程度向尺寸大于相邻下一层的25% 竖向抗侧力构件不延续竖向抗侧力构件柱、抗震墙、抗震支撑的内力由程度转换构件梁、桁架等向下传送楼层承载力突变抗侧力构造的层间受剪承载力小于相邻上一层楼层的80% 构造布置不规那么构造布置不规那么竖向不规竖向不规那么那么2022-2-1122iiiVK/1iKiK1

20、7 . 0iiKK38 . 0321iiiiKKKK3iK2iK1iKiK沿竖向的侧向刚度不规那么沿竖向的侧向刚度不规那么2022-2-1123竖向抗侧力构件不延续竖向抗侧力构件不延续2022-2-11241, iyQiyQ,1,8 . 0iyiyQQ竖向抗侧力构造竖向抗侧力构造屈服抗剪强度屈服抗剪强度非均匀化非均匀化 由温差和地基不均匀沉降引起的内力由温差和地基不均匀沉降引起的内力昼夜温差、季节性温差，每时每刻都在改动着外形和尺昼夜温差、季节性温差，每时每刻都在改动着外形和尺寸，当这种改动遭到约束时，就会使房屋构造遭到内力寸，当这种改动遭到约束时，就会使房屋构造遭到内力效应。效应。内外柱相差

21、几十毫米外柱温差内力效应在高层中尤其明显。 由地基不均匀沉降引起的内力效应由地基不均匀沉降引起的内力效应混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章3.2(1)按照随时间的变异性分类按照随时间的变异性分类 永久荷载永久荷载(恒荷载恒荷载) 定义：大小、方向、作用点不随时间改动的荷载，如定义：大小、方向、作用点不随时间改动的荷载，如 自重，土压力，预应力等；自重，土压力，预应力等；可变荷载可变荷载( (活荷载活荷载) ) 定义：大小、方向、作用点随时间改动的荷载，如楼定义：大小、方向、作用点随时间改动的荷载，如楼 面和屋面活载，风荷载、雪荷载、吊车荷

22、载、面和屋面活载，风荷载、雪荷载、吊车荷载、 车辆荷载等；车辆荷载等；偶尔荷载偶尔荷载 定义：构造运用期间能够不出现，一旦出现，时间短、定义：构造运用期间能够不出现，一旦出现，时间短、 效应大的荷载，如爆炸力，撞击等。效应大的荷载，如爆炸力，撞击等。 混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 (2)按照随位置的变异性分类 固定荷载：在构造空间位置上具有固定的分布； 可动荷载：在构造空间位置一定范围内可以恣意分布。 (3)按照构造的反响分类： 静态荷载：对构造不产生动力效应，或小的可以忽略； 动态荷载：对构造产生动力效应，且不可以忽略。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上

23、一章帮帮 助助下一章下一章3.3.1 永久荷载永久荷载3.3规范值：构造运用期间能够出现的最大值。规范值：构造运用期间能够出现的最大值。规范值：构造运用期间能够出现的最大值，也是可规范值：构造运用期间能够出现的最大值，也是可变荷载的根本代表值变荷载的根本代表值 。3.3.2 可变荷载可变荷载组合值：当有两个或两个以上可变荷载同时作用十组合值：当有两个或两个以上可变荷载同时作用十的代表值的代表值 。组合值组合值 = c 规范值规范值 本质：以确定值代表值表达不确定的随机变量，本质：以确定值代表值表达不确定的随机变量， 便于设计时，定量描画和运算便于设计时，定量描画和运算混凝土构造根本原理混凝土构

24、造根本原理1 1荷载规范值荷载规范值(characteristic value of a load)(characteristic value of a load) 荷载规范值是建筑构造按极限形状设计时采用的荷载根荷载规范值是建筑构造按极限形状设计时采用的荷载根本代表值。荷载规范值可由设计基准期最大荷载概率分布的本代表值。荷载规范值可由设计基准期最大荷载概率分布的某一分位值确定，即取比统计平均值大的某一荷载值。假设某一分位值确定，即取比统计平均值大的某一荷载值。假设为正态分布，那么如图中的为正态分布，那么如图中的 。kP荷载规范值的概率含义荷载规范值的概率含义混凝土构造根本原理混凝土构造根本原

25、理2可变荷载的组合值可变荷载的组合值 由于施加在构造上的各种可变荷载不能够由于施加在构造上的各种可变荷载不能够同时到达各自的最大值，因此，必需思索荷同时到达各自的最大值，因此，必需思索荷载组合，使组合后的荷载效应在设计基准期载组合，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率能与该荷载单独出现时的相应内的超越概率能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致。可变荷载组合值系数概率趋于一致。可变荷载组合值系数 是是根据两种或两种以上可变荷载在设计基准期根据两种或两种以上可变荷载在设计基准期内的相遇情况及其组合的最大值的概率分布，内的相遇情况及其组合的最大值的概率分布，并根据在不同荷载效应组合下构造构件所

26、具并根据在不同荷载效应组合下构造构件所具有的可靠目的相一致的原那么确定的。有的可靠目的相一致的原那么确定的。 称为可变荷载的组合值。称为可变荷载的组合值。cckQ混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理3可变荷载的频遇值：可变荷载的频遇值：4 可变荷载的准永久值：可变荷载的准永久值：在设计基准期内，其超越的总时间为在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。可由可变荷载的频遇值率的荷载值。可由可变荷载的频遇值系数乘以可变荷载规范值求得。系数乘以可变荷载规范值求得。在设计基准期内，其超越的总时间在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准

27、期一半的荷载值。可约为设计基准期一半的荷载值。可由可变荷载的准永久值系数乘以可由可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载规范值求得。变荷载规范值求得。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章频遇值：常遇值频遇值：常遇值,计算裂痕变形时用。计算裂痕变形时用。准永久值：可变荷载中，较稳定的那一部分值，计准永久值：可变荷载中，较稳定的那一部分值，计算裂痕变形时用。算裂痕变形时用。频遇值频遇值 = f 规范值规范值 t/T0.13.3.3 偶尔荷载：按运用特点定。偶尔荷载：按运用特点定。准永久值准永久值 = q 规范值规范值 t/T=0.5t为设计基准期内荷

28、载到达和超越该值的总继续时间，为设计基准期内荷载到达和超越该值的总继续时间，T为设计基准期。为设计基准期。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理准永久值系数与频遇值系数准永久值系数与频遇值系数可变荷载的最大值并非长期作用于构造之上，对于可变荷载长可变荷载的最大值并非长期作用于构造之上，对于可变荷载长期作用部分，要对其规范值进展折减。期作用部分，要对其规范值进展折减。采用准永久值系数与频遇值系数采用准永久值系数与频遇值系数(小小于于1)来思索这种折减。来思索这种折减。 按近似概率论的极限形状设计法 可变荷载的准永久值系数，系根据在设计基准期内荷载到达和超越该值的总继续时间与设计基准期总继续时间的比

29、值而确定。 可变荷载的频遇值系数，是根据可变荷载超越的总时间或超越次数确定的。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理荷载短期效应组合和长期效应组合荷载短期效应组合和长期效应组合 可变荷载已有四种代表值，即规范值、组合值、可变荷载已有四种代表值，即规范值、组合值、准永久值、频遇值，其中规范值称为根本代表准永久值、频遇值，其中规范值称为根本代表值，其他代表值可由根本代表值乘以相应的系值，其他代表值可由根本代表值乘以相应的系数而得。数而得。根据实践设计任务中的需求，须区分荷载短期根据实践设计任务中的需求，须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痕宽作用和荷载长期作用下构件的变形大小和裂痕宽

30、度的计算。度的计算。因此，根据不同的设计目的，分别思索荷载短因此，根据不同的设计目的，分别思索荷载短期效应组合和长期效应组合。期效应组合和长期效应组合。 按近似概率论的极限形状设计法混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理单位：千牛单位：千牛/立方米立方米 恒载的计算恒载的计算 自重自重 钢：钢：78.5 木：木：49 杉木、马尾松、栎木杉木、马尾松、栎木 混凝土：混凝土：25 加气混凝土：加气混凝土：5.57.5混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 花岗岩、大理石花岗岩、大理石 28 瓷砖：瓷砖：17.8 玻璃：玻璃：25.6 钢丝玻璃：钢丝玻璃：26 砖：砖：18混凝土构造根本原理混凝土构造根

31、本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章规范值查荷载规范规范值查荷载规范3.4荷载规范中的荷载值不包括隔墙重和二次装修重。荷载规范中的荷载值不包括隔墙重和二次装修重。 2kN/m0 . 5 直升飞机坪：直升飞机坪： 楼面：楼面：2kN/m0 . 2 屋面：不上人屋面屋面：不上人屋面 上人屋面上人屋面 屋顶花园屋顶花园2kN/m5 . 02kN/m0 . 22kN/m0 . 3活载为人、家具、活载为人、家具、储存物、设备等。储存物、设备等。家具设备为什么是恒载还是活载？混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理活载：可挪动。按它们最能够大的值和活载：可挪动。按它们最能够大的值和 放

32、在最不利位置进展计算。放在最不利位置进展计算。 混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章当计算主要承重构造时当计算主要承重构造时3.5wk = zs z w0 21式中：式中： z 高度高度Z处的风振系数处的风振系数; s 体型系数体型系数;z 风压高度变化系数，按地面粗糙程度风压高度变化系数，按地面粗糙程度 A、B、C、D四级定，四级定， A 海岸、湖海岸、湖 区；区； B 乡村、市郊；乡村、市郊； C 普通城市普通城市 市区；市区； D有密集高层建筑市区有密集高层建筑市区 ;混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一

33、章帮帮 助助下一章下一章n1050100长沙地区长沙地区 w0 （ ）0.250.350.40根本风压值根本风压值 w0 50年一遇的根本风压年一遇的根本风压 。2kN/m2kN/m北京郊区某5m高单层房屋迎风面风载222. 0mkn同处一幢18层高层建筑27 . 0mkn3.风载风载混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章n1050100长沙地区长沙地区 W0（ ）0.350.450.50根本雪压值根本雪压值2kN/m3.sk = r s0 22式中：式中： r 屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数; s0 50年一遇的根本雪压。年一遇的根本雪压

34、。2kN/m 按近似概率论的极限形状设计法 按近似概率论的极限形状设计法混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 设计运用年限设计运用年限-计算构造可靠度所根据的年限。计算构造可靠度所根据的年限。 是指设计规定的构造或构造构件不需求进展大是指设计规定的构造或构造构件不需求进展大修即可按其预定的目的运用的时期。修即可按其预定的目的运用的时期。留意：设计运用年限不同于实践寿命、耐久年限或留意：设计运用年限不同于实践寿命、耐久年限或设计基准期。设计基准期。设计基准期指为确定可变作用及与时间有关的资料设计基准期指为确定可变作用及与时间有关的资料性能等取值而选用的时间参数。性能等取值而选用的时间参数。规定设

35、规定设计基准期为计基准期为50年。年。3.7混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章3.73.7.1 构造的设计运用年限构造的设计运用年限类类别别结构类型结构类型结构的设计使结构的设计使用年限（年）用年限（年）临时性结构临时性结构5易于替换的结构构件易于替换的结构构件25普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物50纪念性建筑和特别重要建筑纪念性建筑和特别重要建筑1003.7.2 构造的平安等级构造的平安等级按构造的重要性划分按构造的重要性划分一级：重要建筑一级：重要建筑二级：普通建筑二级：普通建筑三级：次要建筑三级：次要建筑 按近似概率论的极限形状设计

36、法混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章建筑构造的功能建筑构造的功能:3.8混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理平安性：在正常施工和正常运用时，能接受能够出现的各种平安性：在正常施工和正常运用时，能接受能够出现的各种作用包括荷载及外加变形或约束变形；在偶尔事件如作用包括荷载及外加变形或约束变形；在偶尔事件如剧烈地震、爆炸、冲击力等发生时及发生后，仍能坚持必剧烈地震、爆炸、冲击力等发生时及发生后，仍能坚持必需的整体稳定性即构造仅产生部分的损坏而不致发生延续需的整体稳定性即构造仅产生部分的损坏而不致发生延续倒塌

37、。倒塌。适用性：构造在正常运用时具有良好的任务性能，如不发生适用性：构造在正常运用时具有良好的任务性能，如不发生过大的变形或过宽的裂痕等；过大的变形或过宽的裂痕等；耐久性：在正常维护的条件下，构造应在预定的设计运用年耐久性：在正常维护的条件下，构造应在预定的设计运用年限内满足各项功能的要求，即应具有足够的耐久性，如混凝限内满足各项功能的要求，即应具有足够的耐久性，如混凝土不发生严重的零落、剥离；钢筋不发生严重的锈蚀，以免土不发生严重的零落、剥离；钢筋不发生严重的锈蚀，以免影响构造平安或正常运用。影响构造平安或正常运用。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助

38、助下一章下一章定义：整个构造或构造的一部分超越某一特定形状定义：整个构造或构造的一部分超越某一特定形状就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的形状称之为该功能的极限形状。形状称之为该功能的极限形状。 承载才干极限形状：超越这一极限形状时构造承载才干极限形状：超越这一极限形状时构造将发生破坏、倒塌或失稳等景象。将发生破坏、倒塌或失稳等景象。分类：分类： 正常运用极限形状：超越这一极限形状时构造将出正常运用极限形状：超越这一极限形状时构造将出现过大的变形、过宽的裂痕或出现钢筋严重锈蚀、现过大的变形、过宽的裂痕或出现钢筋严重锈蚀、混凝土腐蚀、风化、剥落

39、等景象。混凝土腐蚀、风化、剥落等景象。3.8混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 极限形状分为两类：极限形状分为两类：承载才干极限态承载才干极限态正常运用极限态正常运用极限态平安性平安性适用性、耐久性适用性、耐久性混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 构造的极限形状构造的极限形状极限形状：极限形状： 整个构造或构造的一部分超越某一特定状 态就不能满足设计规定的某一功能要求，这个 特定形状称为该功能的极限形状。 构造可以完成预定的各项功能时，那么称构造是“可靠的或“有效的。反之，那么构造为“不可靠或“失效。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理构造的极限形状构造的极限形状“有效形状与有效形状与“失

40、效形状的分界称为失效形状的分界称为“极限形状。极限形状。 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念 结构的功能 可靠 极限状态 失效 安全性 受弯承载力 M Mu 适用性 挠度变形 f f 耐久性 裂缝宽度 wmax wmax 1.承载力才干极限形状：承载力才干极限形状：超越该极限形状，构培育不能满足预定的平安超越该极限形状，构培育不能满足预定的平安性功能要求。性功能要求。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运用构造塑性变形过大而不适于继续运

41、用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稳构造或构件丧失稳定如细长受压构件的压曲失稳 按近似概率论的极限形状设计法第一节 构造与构造设计 按近似概率论的极限形状设计法 按近似概率论的极限形状设计法混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理2.2.正常运用极限形状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用性超越该极限形状，构培育不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。和耐久性的功能要求。影响正常运用的变形、侧移影响非构造构件、影响正常运用的变形、侧移影响非构造构件、不平安感、不能正常运用吊车

42、等；不平安感、不能正常运用吊车等；影响正常运用的裂痕钢筋锈蚀、不平安感、漏影响正常运用的裂痕钢筋锈蚀、不平安感、漏水等；水等；影响正常运用的振动不温馨；影响正常运用的振动不温馨；其他正常运用要求。其他正常运用要求。第二节 极 限 状 态第一节 构造与构造设计 按近似概率论的极限形状设计法混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章构造的可靠性：指构造的平安性、适用性、耐久性。构造的可靠性：指构造的平安性、适用性、耐久性。构造的可靠度：指构造在规定时间内构造的可靠度：指构造在规定时间内(50)、规定条件下、规定条件下(sss)完完成预定功能的概率，是

43、构造可靠性的概率度量。成预定功能的概率，是构造可靠性的概率度量。3.平均值zf (z)反弯点zpspr可靠概率失效概率Z0Z0失效 可靠标准差正态分布正态分布 = 2 0 0，构造可靠；，构造可靠；= 0= 0，极限形状；，极限形状；0 0，构造失效。，构造失效。 变异系数变异系数z=z/z=z/zz混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理构造的可靠度、失效概率构造的可靠度、失效概率 构造在规定的时间内，在规定的条件下，完构造在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率或者达不到预定功能的成预定功能的概率或者达不到预定功能的概率概率-失效概率。失效概率。 因此，构造的可靠度是用构造完成预定功

44、能因此，构造的可靠度是用构造完成预定功能的概率的大小来定量描画的。的概率的大小来定量描画的。 可靠度是可靠性的概率的度量。可靠度是可靠性的概率的度量。 按近似概率论的极限形状设计法概念概念3.9.1 3.9.1 构造可靠度实际构造可靠度实际在规定的时间内普通为在规定的时间内普通为50年，在规定年，在规定的条件下正常设计、正常施工和正常运的条件下正常设计、正常施工和正常运用，完成预定功能的概率，称为构造的用，完成预定功能的概率，称为构造的可靠度，即可靠概率。以可靠度，即可靠概率。以Ps表示表示平安性、适用性、耐久性平安性、适用性、耐久性构造的可靠度构造的可靠度 失效概率失效概率强度强度/ /荷载

45、值荷载值出出现现概概率率0S0SSSSSSS失效失效可靠可靠00)()(dzzfPdzzfPsf1 sfPP构造不能完成预定功能的概率，以构造不能完成预定功能的概率，以Pf表示。表示。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 失效概率越小，表示构造可靠性越大。因此，可以用失效失效概率越小，表示构造可靠性越大。因此，可以用失效概率来定量表示构造可靠性的大小。构造可靠性的概率度量概率来定量表示构造可靠性的大小。构造可靠性的概率度量称为构造可靠度。称为构造可靠度。 当失效概率当失效概率Pf小于某个值时，人们因构造失效的能够性很小于某个值时，人们因构造失效的能够性很小而不再担忧，即可以为构造设计是可靠的。

46、该失效概率限小而不再担忧，即可以为构造设计是可靠的。该失效概率限值称为允许失效概率值称为允许失效概率Pf。失效概率失效概率Pf = P (Z S。但在重叠区阴影段内仍有能够出现RS是不能够的。fp混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章式中：式中： 构造抗力的平均值和规范差；构造抗力的平均值和规范差；作用效应的平均值和规范差。作用效应的平均值和规范差。RR 、ss 、3.10现行设计方法以概率实际为根底，用可靠目的度量，采现行设计方法以概率实际为根底，用可靠目的度量，采用多个分项系数表达。设，那么用多个分项系数表达。设，那么zz 242s2Rs

47、Rzz 混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 3.10.1 3.10.1 构造设计方法构造设计方法允许应力设计法允许应力设计法破损阶段设计法破损阶段设计法极限形状设计法极限形状设计法以概率论为根底的极限形状设计法以概率论为根底的极限形状设计法 按近似概率论的极限形状设计法混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理1.允许应力设计法允许应力设计法 按近似概率论的极限形状设计法kf钢筋混凝土构造的受力性能不是弹性的；钢筋混凝土构造的受力性能不是弹性的；构造中一点到达允许应力，构造即以为失效；构造中一点到达允许应力，构造即以为失效；没有思索构造功能的多样性要求；没有思索构造功能的多样性要求；平安系数是凭阅

48、历确定的，缺乏科学根据。平安系数是凭阅历确定的，缺乏科学根据。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理2.2.破损阶段设计法破损阶段设计法KMMu 整个截面到达极限承载力才以为失效，整个截面到达极限承载力才以为失效，思索了资料塑性和强度的充分发扬，极思索了资料塑性和强度的充分发扬，极限荷载可以直接由实验验证，构件的总限荷载可以直接由实验验证，构件的总平安度较为明确。平安度较为明确。 但平安系数但平安系数K K依然凭阅历确定，依然凭阅历确定， 没有思索构造功能的多样性要求的问没有思索构造功能的多样性要求的问题。题。第三节 荷载、承载力、可靠性与可靠度 按近似概率论的极限形状设计法3.3.极限形状设计

49、法极限形状设计法第三节 荷载、承载力、可靠性与可靠度 按近似概率论的极限形状设计法 除要求对承载力极限形状进展设计外，还包括了挠度和裂除要求对承载力极限形状进展设计外，还包括了挠度和裂痕宽度适用性的极限形状的设计。痕宽度适用性的极限形状的设计。 对于承载力极限形状，针对荷载、资料的不同变异性，不对于承载力极限形状，针对荷载、资料的不同变异性，不再采用单一的平安系数，而采用的多系数表达。再采用单一的平安系数，而采用的多系数表达。)()(0，hbAkfkfMqkMssskcckuikqi 资料强度资料强度 fck 和和 fsk 是根据统计后按一定保证率取其下限是根据统计后按一定保证率取其下限分位值

50、，反映的资料强度的变异性。分位值，反映的资料强度的变异性。 荷载值荷载值 qik 也尽能够根据各种荷载的统计资料，按一定保也尽能够根据各种荷载的统计资料，按一定保证率取其上限分位值。证率取其上限分位值。 荷载系数荷载系数 kqi ，资料强度系数，资料强度系数 kc 和和 ks 仍按阅历确定，但仍按阅历确定，但对于不同荷载的变异大小，可取不同的荷载系数。对于不同荷载的变异大小，可取不同的荷载系数。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理4.4.以概率实际为根底的极限形状设计法以概率实际为根底的极限形状设计法 由于实践构造中的不确定性，因此无论如何由于实践构造中的不确定性，因此无论如何设计构造，都会有

51、失效的能够性存在，只是能设计构造，都会有失效的能够性存在，只是能够性大小不同而已。够性大小不同而已。 为了科学定量的表示构造可靠性的大小，采用为了科学定量的表示构造可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。概率方法是比较合理的。第三节 荷载、承载力、可靠性与可靠度 按近似概率论的极限形状设计法 混凝土结构基本构件设计原则构造设计中的构造设计中的不确定性不确定性 2)(81lqgM 恒载恒载 g与构件尺寸、资料容重等有关与构件尺寸、资料容重等有关 活载活载 q楼面活载、雪荷载的数值是随时在变化楼面活载、雪荷载的数值是随时在变化的的 计算跨度计算跨度 l 的不准确的不准确bfkAfkhAfMcsys

52、yu120)1 (资料强度资料强度 fy 和和 fc 的离散的离散截面尺寸截面尺寸h0和和 b 的施工误差的施工误差应力应力-应变关系参数应变关系参数 k1 和和 k2uMM 不一定平安可靠不一定平安可靠g+q 混凝土结构基本构件设计原则混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理 极限形状方程第三节 荷载、承载力、可靠性与可靠度S荷载效应荷载效应 构造上的各种作用如荷载、不均匀沉降、温度变形、收构造上的各种作用如荷载、不均匀沉降、温度变形、收缩变形、地震等产生的效应总和如弯矩缩变形、地震等产生的效应总和如弯矩M、轴力、轴力N、剪力、剪力V、扭矩、扭矩T、挠度、挠度 f、裂痕宽度、裂痕宽度 w 等等R

53、构造抗力构造抗力 构造抵抗作用效应的才干构造抵抗作用效应的才干 (如受弯承载力如受弯承载力Mu、受剪承载、受剪承载力力Vu、允许挠度、允许挠度f、允许裂痕宽度、允许裂痕宽度w ) S = S(Q) -力学的主要内容力学的主要内容R = R(fc, fy, A, h0, As, ) -本课程的主要内本课程的主要内容容S R 失效失效 混凝土结构基本构件设计原则第三节 荷载、承载力、可靠性与可靠度构造的极限形状可用下面的极限形状函数表示：构造的极限形状可用下面的极限形状函数表示：Z=R-S (极限形状方程极限形状方程)对应的：对应的：Z=R-S0 时，构造处于可靠形状；时，构造处于可靠形状；Z=R

54、-S=0时，构造到达极限形状；时，构造到达极限形状；Z=R-SR) =P(Z 0)ZZfP与与Pf的对应关系的对应关系0)(dxZf 按近似概率论的极限形状设计法2S2RSR结构构件承载能力极限状态的目标可靠指标结构构件承载能力极限状态的目标可靠指标破坏类型破坏类型安安 全全 等等 级级一级一级二级二级三级三级延性破坏延性破坏3.73.22.7脆性破坏脆性破坏4.23.73.2混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章 按承载才干极限形状设计时按承载才干极限形状设计时 构造承载力的设计可靠目的构造承载力的设计可靠目的 按正常运用极限形状设计时按正

55、常运用极限形状设计时破坏类型破坏类型安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级塑性破坏塑性破坏3.73.22.7脆性破坏脆性破坏4.23.73.2根据其可逆程度可取根据其可逆程度可取0 1.5。 可靠目的可靠目的 reliaility reliaility inexinex混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章2.11.1 计算公式计算公式2.11 25RS 0 式中：式中： 构造重要性系数；构造重要性系数； 平安等级为一级或运用年限为平安等级为一级或运用年限为100年时，年时， ； 平安等级为二级或运用年限为平安等级为二级或运用年限为50年时

56、，年时， ； 平安等级为三级或运用年限为平安等级为三级或运用年限为5年时，年时， 。 荷载效应组合的设计值，用根本组合或偶荷载效应组合的设计值，用根本组合或偶 然组合；然组合； 构造构件抗力设计值。构造构件抗力设计值。0 1 . 10 0 . 10 9 . 00 SR混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章2.11.2 荷载组合效应值荷载组合效应值 普通构造构件：选以下计算中较大者普通构造构件：选以下计算中较大者 由可变荷载控制时由可变荷载控制时 由永久荷载控制时由永久荷载控制时 26kQc2QQ1kQ1GkGiiniiSSSSy y 27kQ

57、c1QGkGiiniiSSSy y 根本组合效应设计值根本组合效应设计值2 2 承载才干极限形状设计表达式承载才干极限形状设计表达式 可变荷载思索设计运用年限的调整系数应按以下规定采用：可变荷载思索设计运用年限的调整系数应按以下规定采用：1楼面和屋面活荷载思索设计运用年限的调整系数应下表采用。楼面和屋面活荷载思索设计运用年限的调整系数应下表采用。L楼面和屋面活荷载思索设计运用年限的的调整系数楼面和屋面活荷载思索设计运用年限的的调整系数结构设计使用年限5501000.91.01.1注：注：1 当设计运用年限不为表中数值时，调整系数可按线性内插确定；当设计运用年限不为表中数值时，调整系数可按线性内

58、插确定； 2 对于荷载规范值可控制的活荷载，设计运用年限调整系数取对于荷载规范值可控制的活荷载，设计运用年限调整系数取1.0。2对雪荷载和风荷载，应取重现期为设计运用年限，按对雪荷载和风荷载，应取重现期为设计运用年限，按GB500092019的规定确定根本的规定确定根本雪压和根本风压，或按有关规范的规定采用。雪压和根本风压，或按有关规范的规定采用。混凝土构造根本原理混凝土构造根本原理主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一章下一章式中：式中： 荷载分项系数，当其效应对构造不利时，荷载分项系数，当其效应对构造不利时， 公式公式6中的中的 ，公式，公式7中的中的 ；当其效应对构造有利时，普通

59、；当其效应对构造有利时，普通 情况下取情况下取1.0，验算倾覆、滑移或漂浮时，验算倾覆、滑移或漂浮时 取取0.9； 活载分项系数，普通情况下取活载分项系数，普通情况下取1.4，当活，当活 载规范值大于载规范值大于 的工业房屋楼面结的工业房屋楼面结 构取构取1.3； 恒载规范值所产生的内力；恒载规范值所产生的内力； 活载规范值所产生的内力，活载规范值所产生的内力，i=1的活荷载的活荷载 为主导活荷载；为主导活荷载；iQ G GkSkQiS2 . 1G 35. 1G 2kN/m4【例【例1】知由永久荷载产生的弯矩规范】知由永久荷载产生的弯矩规范值值Mgk=11kNm，起控制造用的可变，起控制造用的

60、可变荷载产生的弯矩规范荷载产生的弯矩规范Mqk=16kNm，平安等级为二级，求弯矩设计值。平安等级为二级，求弯矩设计值。【解】本例中，【解】本例中，0=1.0，G=1.2,Q1=1.4SGk=Mgk=11kNmSQ1k=Mqk=16kNm 那么弯矩设计值那么弯矩设计值M=0(GSGk+Q1SQ1k=1.0(1.211+1.416)kNm=35.6kNm 弯矩设计值为弯矩设计值为35.6kNm。 【例【例2】某简支梁的计算跨度】某简支梁的计算跨度l0=4m，接受永久，接受永久均布荷载均布荷载gk=8kN/m，跨中永久荷载，跨中永久荷载Gk=10KN，可变均布荷载，可变均布荷载qk=6kN/m，可