第二章：混凝土结构设计的基本原则

1、混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章第二章第二章 混凝土结构设计的基本原则混凝土结构设计的基本原则混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章本章重点本章重点 结构上的作用、作用效应和结构抗力的概结构上的作用、作用效应和结构抗力的概念及其随机特性；念及其随机特性； 混凝土结构设计方法的理论基础混凝土结构设计方法的理论基础可靠可靠 度理论；度理论； 我国规范的设计方法我国规范的设计方法概率极限状态设概率极限状态设 计法。计法。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录

2、录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.1.1 结构上的作用结构上的作用1. 定义：定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂缝的因素，都称之为结构上的作用。裂缝的因素，都称之为结构上的作用。 直接作用：荷载；直接作用：荷载；2. 分类：分类： 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。2.1结构上的作用、作用效应与结构抗力结构上的作用、作用效应与结构抗力混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.1.2 作用效应作用效应 定义：定义：

3、直接作用或间接直接作用或间接作用作用在结构构件上作用作用在结构构件上, ,由此由此在结构内产生的内力和变形在结构内产生的内力和变形( (如轴力、剪力、弯矩、如轴力、剪力、弯矩、扭矩以及挠度、转角和裂缝等）。扭矩以及挠度、转角和裂缝等）。2.1.3 结构抗力结构抗力 定义：定义：结构抵抗作用效应的能力结构抵抗作用效应的能力。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.2荷载分类荷载分类2.2.1 永久荷载永久荷载( (恒荷载恒荷载) ) 定义：定义：大小、方向、作用点不随时间改变的荷载，如大小、方向、作用点不随时间改变的荷载，如 自重，土压

4、力，预应力等；自重，土压力，预应力等；2.2.2 可变荷载可变荷载( (活荷载活荷载) ) 定义：定义：大小、方向、作用点随时间改变的荷载，如楼大小、方向、作用点随时间改变的荷载，如楼 面和屋面活载，风荷载、雪荷载、吊车荷载、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；2.2.3 偶尔荷载偶尔荷载 定义：定义：结构使用期间可能不出现，一旦出现，时间短、结构使用期间可能不出现，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。 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.3.1 永久荷

5、载永久荷载2.3荷载代表值荷载代表值标准值：标准值：结构使用期间可能出现的最大值。结构使用期间可能出现的最大值。1. 标准值：标准值：结构使用期间可能出现的最大值，也是可结构使用期间可能出现的最大值，也是可变荷载的基本代表值变荷载的基本代表值 。2.3.2 可变荷载可变荷载2. 组合值：组合值：当有两个或两个以上可变荷载同时作用十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 标准值标准值 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章3. 频遇值：频遇值：常遇值常遇值,计算裂缝变形时用。计算裂缝变形时用。4. 准

6、永久值：准永久值：可变荷载中，较稳定的那一部分值，计可变荷载中，较稳定的那一部分值，计算裂缝变形时用算裂缝变形时用。频遇值频遇值 = f 标准值标准值 t/T0.12.3.3 偶然荷载：偶然荷载：按使用特点定。按使用特点定。准永久值准永久值 = q 标准值标准值 t/T=0.5（t为设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间，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。为设计基准期。）混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章标准值查荷载规范标准值查荷载规范2.4楼面和屋面活荷载楼面和屋面活荷载荷载规范中的荷载值不包括隔墙

7、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：屋面：不上人屋面不上人屋面 上人屋面上人屋面 屋顶花园屋顶花园2kN/m5 . 02kN/m0 . 22kN/m0 . 3 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章当计算主要承重结构时当计算主要承重结构时2.5风荷载风荷载wk = 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

8、程度 A、B、C、D四级定，四级定， A 海岸、湖海岸、湖 区；区； B 农村、市郊；农村、市郊； C 一般城市一般城市 市区；市区； D有密集高层建筑市区有密集高层建筑市区 ;混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章n1050100长沙地区长沙地区 w0 （ ）0.250.350.40基本风压值基本风压值 w0 50年一遇的基本风压（年一遇的基本风压（ ）。）。2kN/m2kN/m混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章n1050100长沙地区长沙地区 W0（ ）0.350.450

9、.50基本雪压值基本雪压值2kN/m2. 雪荷载雪荷载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年一遇的基本雪压（）。年一遇的基本雪压（）。2kN/m混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.7结构的设计使用年限与安全等级结构的设计使用年限与安全等级2.7.1 结构的设计使用年限结构的设计使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

10、性建筑和特别重要建筑1002.7.2 结构的安全等级结构的安全等级按结构的按结构的重要性重要性划分划分一级：一级：重要建筑重要建筑二级：二级：一般建筑一般建筑三级：三级：次要建筑次要建筑 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章1. 定义：定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态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，这个特定的状态称之为该功能的极限状态。状态称之为该功能的极限状态。 承载能力极限状态：承载能力极限状态：超过这一极限状态时结构超过这一极限状态时

11、结构将发生破坏、倒塌或失稳等现象。将发生破坏、倒塌或失稳等现象。2. 分类：分类： 正常使用极限状态：正常使用极限状态：超过这一极限状态时结构将出超过这一极限状态时结构将出现过大的变形、过宽的裂缝或出现钢筋严重锈蚀、现过大的变形、过宽的裂缝或出现钢筋严重锈蚀、混凝土腐蚀、风化、剥落等现象。混凝土腐蚀、风化、剥落等现象。2.8结构的极限状态及其分类结构的极限状态及其分类混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章1. 结构的可靠性：结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性。指结构的安全性、适用性、耐久性。2. 结构的可靠度：结构的可靠度：指

12、结构在规定时间内、规定条件下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。完成预定功能的概率，是结构可靠性的概率度量。2. 结构的可靠性和可靠度结构的可靠性和可靠度平均值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，结构可靠；，结构可靠；= 0= 0，极限状态；，极限状态；0 0，结构失效。，结构失效。 变异系数变异系数z=z/z混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章式中：式中： 结构抗力的平均值和标准值；结构抗力的平均值和标准值；作用效应的平均值和标准

13、值。作用效应的平均值和标准值。RR 、ss 、 2.10结构的可靠指标结构的可靠指标现行设计方法以概率理论为基础，用可靠指标度量，采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，则用多个分项系数表达。设，则zz 242s2RsRzz 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 按承载能力极限状态设计时按承载能力极限状态设计时 按正常使用极限状态设计时按正常使用极限状态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

14、据其可逆程度可取0 1.5。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.11.1 计算公式计算公式2.11按承载力极限状态的设计方法按承载力极限状态的设计方法及其荷载组合及其荷载组合 25RS 0 式中：式中： 结构重要性系数；结构重要性系数； 安全等级为一级或使用年限为安全等级为一级或使用年限为100年时，年时， ； 安全等级为二级或使用年限为安全等级为二级或使用年限为50年时，年时， ； 安全等级为三级或使用年限为安全等级为三级或使用年限为5年时，年时， 。 荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶 然

15、组合；然组合； 结构构件抗力设计值。结构构件抗力设计值。0 1 . 10 0 . 10 9 . 00 SR混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.11.2 荷载效应组合荷载效应组合 一般结构构件：选下列计算中一般结构构件：选下列计算中较大较大者者 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 26kQc2QQ1kQ1GkGiiniiSSSS 27kQc1QGkGiiniiSSS 1. 基本组合基本组合混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章式中：式中： 荷载

16、分项系数，当其效应对结构不利时，荷载分项系数，当其效应对结构不利时， 公式（公式（7）中的）中的 ，公式（，公式（8）中的）中的 ；当其效应对结构有利时，一般；当其效应对结构有利时，一般 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，一般情况下取活载分项系数，一般情况下取1.4，当活，当活 载标准值大于载标准值大于 的工业房屋楼面结的工业房屋楼面结 构取构取1.3； 恒载标准值所产生的内力；恒载标准值所产生的内力； 活载标准值所产生的内力，活载标准值所产生的内力，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

17、 . 1G 35. 1G 2kN/m4混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 一般排架、框架结构：选下列计算中一般排架、框架结构：选下列计算中较大较大者者 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 28kQ1QGkGiniiSSS 29kQc1QGkGiiniiSSS 式中：式中： 简化式中的荷载组合系数；一般情况下简化式中的荷载组合系数；一般情况下 取取 ，只有一个活荷载取，只有一个活荷载取 。 和和 的取值与式（的取值与式（6）（）（7）相同。）相同。 9 . 0 0 . 1 G iQ 混凝土结构基本原理混

18、凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章 偶然荷载的代表值不乘分项系数；偶然荷载的代表值不乘分项系数；2. 偶然组合偶然组合 与偶然荷载同时出现的其它荷载采用适当的代表值；与偶然荷载同时出现的其它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。各种情况下荷载效应的设计值公式由有关规范另定。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章2.11.3 结构抗力设计值结构抗力设计值 R取决于截面尺寸大小和材料强度高低。取决于截面尺寸大小和材料强度高低。材料强度高低分为标准值和设计值。材料强度高低分为标准值和设计值。1. 材料强度标准值材料强度标准值2. 材料强度设计值材料强度设计值 砼：砼：ckftkf 钢筋：钢筋：ykf保证率：保证率：95 645. 1 f 砼：砼： 钢筋：钢筋：cckc ff ctkt ff syky ff 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主 页页目目 录录上一章上一章帮帮 助助下一下一章章式中：式中： 砼的材料分项系数砼的材料分项系数, 取取1.4 钢筋的材料分项系数；热轧钢