混凝土结构与砌体结构-2

第一节建筑结构的功能要求和极限状态一、建筑结构的功能要求结构的功能要求包括以下三个方面：（１）安全性。结构在预定的使用期限内，应能承受正常施工、正常使用时可能出现的各种荷载、强迫变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如由于温度及收缩引起的构件变形受到约束时产生的变形）等的作用。在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如火灾、爆炸）发生时和发生后，构件仅产生局部损坏，不会发生连续倒塌现象。（２）适用性。结构在正常使用荷载作用下具有良好的工作性能，如不发生影响正常使用的过大挠度、永久变形和动力效应（过大的振幅和振动），不产生令使用者感到不安的裂缝宽度。下一页返回第一节建筑结构的功能要求和极限状态（３）耐久性。结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的环境中，在预定的使用期限内应有足够的耐久性。如不发生由于混凝土保护层碳化或氯离子的侵入而导致的钢筋锈蚀，影响结构的使用寿命。二、建筑结构的极限状态结构能够满足功能要求而良好地工作，称为结构“可靠”或“有效”；反之，则称为结构“不可靠”或“失效”。区分结构工作状态可靠与失效的标志是“极限状态”。极限状态是结构或构件能够满足设计规定的某一功能要求的临界状态，且有明确的标志及限值。超过这一界限，结构或构件就不能再满足设计规定的该项功能要求，而进入失效状态。根据功能要求，结构的极限状态可分为以下两类。上一页下一页返回第一节建筑结构的功能要求和极限状态１．承载能力极限状态结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形的极限状态为承载能力极限状态。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：三、结构上的作用结构广义上是指房屋建筑和土木工程的建筑物、构筑物及其相关组成部分的实体，狭义上是指各种工程实体的承重骨架。１．按时间的变异分类按时间的变异情况，可将结构上的作用分为：（１）永久作用。永久作用是指在结构设计基准期内，其作用量值不随时间变化，或其变化幅度与平均值相比可以忽略不计的作用，如结构自重、土壤压力、预加应力等。上一页下一页返回第一节建筑结构的功能要求和极限状态（２）可变作用。可变作用是指在结构设计基准期内其作用量值随时间而变化，且其变化幅度与平均值相比不可忽略不计的作用，如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、起重机荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。（３）偶然作用。偶然作用是指在结构设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用，如地震、爆炸力、撞击力等。２．按空间位置的变异分类按空间位置的变异情况，可将结构上的作用分为：（１）固定作用。固定作用指在结构空间位置上不发生变化的作用。属于固定作用的有工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载以及结构构件的自重。上一页下一页返回第一节建筑结构的功能要求和极限状态（２）可动作用。可动作用指在结构空间位置上的一定范围内可以任意变化的作用。属于可动作用的有工业与民用建筑楼面上的人群荷载、厂房中的起重机荷载等。３．按结构的反应分类按结构的反应情况，可将结构上的作用分为：（１）静态作用。静态作用指对结构或构件不产生加速度或其加速度很小因而可以忽略不计的作用。属于静态作用的有结构自重、住宅及办公楼的楼面活荷载、屋面的雪荷载。（２）动态作用。动态作用指对结构或构件产生不可忽略的加速度的作用。属于动态作用的有起重机荷载、地震、设备振动、作用在高耸结构上的风荷载等。上一页下一页返回第一节建筑结构的功能要求和极限状态四、作用效应施加在结构上的各种作用将在支座处产生反力，同时还将使结构产生内力与变形，甚至使结构出现裂缝。内力包括弯矩、轴力、剪力与扭矩，变形包括挠度、侧移和转角，裂缝有与杆轴垂直的正裂缝以及与杆轴斜交的斜裂缝等多种情况，它们统称为作用效应。五、结构抗力结构构件的截面形式、尺寸以及材料等级确定以后，各截面将具有一定的抵抗作用效应的能力，把这种抵抗作用效应的能力称为结构抗力。上一页下一页返回第一节建筑结构的功能要求和极限状态六、结构的可靠度结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的能力称为结构的可靠度。这个规定的时间为设计使用年限，一般为５０年；规定的条件为正常设计、正常施工和正常使用的条件，即不包括错误设计、错误施工和违反原来规定的使用情况；预定功能指的是结构的安全性、适用性和耐久性。因此，结构的可靠度是结构可靠性的概率度量。七、荷载的分类荷载是结构上的直接作用。荷载通常分为以下三类：（１）永久荷载。永久荷载又称为恒荷载或恒载。它是在结构使用期间其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。如结构自重、土压力、结构表面的粉灰荷载等。上一页下一页返回第一节建筑结构的功能要求和极限状态（２）可变荷载。可变荷载又称为活荷载。它是在结构使用期间其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、起重机荷载、风荷载、雪荷载等。（３）偶然荷载。偶然荷载指在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。如爆炸力、撞击力等。八、荷载的代表值进行结构或构件设计时，针对不同设计目的对荷载应赋予一个规定的量值，该量值即为荷载代表值。对永久荷载，应采用标准值作为其代表值；对可变荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为其代表值，其中荷载标准值为基本代表值；对偶然荷载，应按建筑结构使用的特点确定其代表值。上一页返回第二节极限状态设计法一、承载能力极限状态计算１．承载能力极限状态设计在极限状态设计方法中，结构构件的承载力计算应采用下列表达式：２．基本组合荷载效应组合设计值（１）由可变荷载效应控制的组合：下一页返回第二节极限状态设计法（２）由永久荷载效应控制的组合：３）对一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则，并应从下列组合值中取最不利值确定。１）由可变荷载效应控制的组合：上一页下一页返回第二节极限状态设计法２）由永久荷载效应控制的组合仍按式（２-４）采用。二、正常使用极限状态计算在正常使用极限状态计算中，应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，按下列设计表达式进行设计：（１）对标准组合，荷载效应组合的设计值犛按下式计算（仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况）：上一页下一页返回第二节极限状态设计法（２）对频遇组合，荷载效应组合的设计值可按下式计算：（３）对准永久组合，荷载效应组合值可按下式计算：三、耐久性验算材料的耐久性是指材料暴露在使用环境下，抵抗各种物理和化学作用的能力。对钢筋混凝土结构而言，钢筋被浇筑在混凝土内，混凝土起到保护钢筋的作用。对钢筋混凝土结构，如果能够根据使用条件，进行正确的设计和施工，在使用过程中又能对混凝土认真地进行定期维护，可使其使用年限达百年及以上，因此，它是一种很耐久的材料。上一页下一页返回第二节极限状态设计法混凝土结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计，耐久性设计包括下列内容：（１）确定结构所处的环境类别；（２）提出对混凝土材料的耐久性基本要求；（３）确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度；（４）提出不同环境条件下的耐久性技术措施；（５）提出结构使用阶段的检测与维护要求。上一页下一页返回第二节极限状态设计法对临时性的混凝土结构，可不考虑混凝土的耐久性要求。设计使用年限为５０年的混凝