钢筋混凝土结构的基本计算原理PPT课件

1、1、2.1建筑结构的功能，2.1建筑结构的功能，2.1.1建筑结构的功能要求，1。安全，该结构应能够承受正常施工和正常使用中可能出现的各种功能，而不会在预定服务期内损坏。在意外事件(如地震和爆炸)期间和之后，结构应能保持整体稳定性，不应倒塌或持续损坏。2.适用性。该结构在正常使用时具有良好的工作性能。例如，不会出现过度变形(偏转、横向移动)、振动(频率、振幅)或使用户感到不舒服的过度裂缝宽度。3.耐用性。在正常使用和维护条件下，该结构应具有足够的耐久性。不会因材料变化(如混凝土碳化和钢筋腐蚀)而降低结构的使用寿命。1.结构的功能要求；2.钢筋混凝土结构的基本计算原则：2.钢筋混凝土结构的基本计

2、算原则：2.1.1。可靠性是指结构在规定的时间(设计使用寿命，一般为50年)和规定的条件(正常设计、建造、使用和维护)下完成其预期功能(安全性、耐久性和适用性)的能力。结构可靠性越高，工程造价投资越大。如何在结构可靠性和经济性之间取得平衡是设计方法要解决的问题。结构的可靠性和可靠性：安全性、适用性和耐久性；可靠性：一个结构能够在规定的时间和条件下完成其预定功能的概率；2.1建筑结构的功能；3.3设计使用寿命，定义为建筑物在正常设计、正常建造、正常使用和维护下的持续寿命。结构的设计使用寿命应按下表采用。2钢筋混凝土结构的基本计算原则2.1.1，2.1建筑结构的功能，4.2钢筋混凝土结构的基本计算

3、原则2.1.2，2.1.2建筑结构的安全等级，2.1建筑结构的功能，5，2.2作用效应，结构阻力2.2.2.1，2.2结构作用分为直接作用和间接作用。又称结构“荷载”，通常是以力的形式直接施加到结构上，如结构本身的重力荷载、人的使用荷载、地板上的家具和设备荷载、风和雪荷载等。间接作用，直接作用，以外部变形或约束变形的形式作用于结构，如混凝土收缩、温度变化、基础沉降、地震等。6、2.2作用效果、结构阻力2.2.2、2.2.2荷载和材料强度的标准值和设计值，1。负载分类，1。根据随时间的变化，在结构设计基准期内，永久荷载(恒载)不随时间变化，或与平均值相比，其变化可忽略不计，如构件自重和土压力。b

4、 .在结构设计参考期内，可变荷载(活载)随时间变化，与平均值相比，变化不可忽略。如地板活载(人群、桌子和家具)、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。意外载荷不一定出现在设计参考期内。一旦出现，它就是一个具有大值和短持续时间的负载。如爆炸力、冲击力等。7、2.2作用效果、结构阻力2.2.2、2，按作用方向分类，垂直荷载如自重、雪荷载、吊车垂直荷载等。b、水平荷载风荷载、吊车水平荷载。根据结构动力效应的分类，静荷载对结构没有动力效应，或者小荷载可以忽略；如恒载和活载。动载荷对结构有动态影响，不可忽视。如高层结构的吊车荷载和风荷载。4、根据实际分配的负荷分类，一次分配负荷面负荷，一次分配线路负荷。B、集中荷

5、载分布面积不大，可近似认为集中在一点。，8，2.2效果，结构阻力2.2.2，9，2.2效果，结构阻力2.2.2，10，2.2效果，结构阻力2.2.2，11，2.2效果，结构阻力2.2.2，二。负载代表值不同的设计要求导致不同的负载代表值。价值原则：根据负荷概率分布特征控制保证率。荷载规范给出了四个代表值：标准值、组合值、频繁出现值和准永久值。永久荷载代表值：根据设计要求，应采用标准值作为代表值，可变荷载代表值：标准值、组合值、频繁出现值和准永久值作为代表值。可变负荷的标准值是可变负荷的基本代表值，其他代表值可以通过标准值乘以相应的系数得到。12、2.2作用效果，结构抗力2.2.2，(1)荷载标

6、准值分为永久荷载标准值和可变荷载标准值。荷载标准值应根据设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位数确定。设计基准期：是统一确定荷载和材料标准值的规定期。中国荷载规范采用的设计基准期为50年。13、2.2根据作用效果、结构阻力和永久荷载的标准值，结构构件的自重可根据结构构件的设计尺寸和单位体积材料的自重进行计算和确定。GB50009-2012荷载规范附录A给出了常用材料和构件的自重。(取最大荷载概率分布的平均值，保证率为50%)可变荷载的标准值由设计基准期内最大荷载概率分布的某个分量值决定。保证率没有统一。它是正常使用情况下建筑结构在设计参考期内可能出现的最大荷载值。荷载规范中给出了等效均布活荷载

7、。表2-3，(2)可变荷载的准永久值在检查结构构件的变形和裂缝时，有必要考虑长期荷载对结构构件刚度和裂缝的影响。此时，可变荷载只能以设计基准期内经常作用在结构上的那部分荷载作为其代表值，其对结构的影响类似于永久荷载。荷载准永久值=qQK，其中q为荷载准永久值系数，QK为荷载标准值。在设计基准期内，总超过时间约为设计基准期的一半，14、2.2作用效果和结构阻力，(3)可变荷载组合值，(4)可变荷载频率值是在正常使用的极限状态下，根据频率组合在设计中采用的一种可变荷载组合值。这是根据统计数据确定的。在设计基准期内，达到和超过的总时间是规定的较小比率(约10%)，或者超车频率是规定的频率。可变荷载的

8、频率值=fQK，其中：f可变荷载的频率值系数，当有两个或两个以上的活载作用在结构上时，每个活载不可能同时达到标准值，所以荷载组合值系数乘以活载标准值作为活载的代表值，称为可变荷载组合值。当两个或两个以上的可变荷载同时作用时，设计基准期内组合荷载效应的超越概率可以与荷载单独作用时相应的超越概率一致。其实质是结构在单个可变载荷下的可靠性与在两个或两个以上可变载荷下的可靠性是一致的。15、2.2作用效果、结构阻力、2.2.2.1计算荷载标准值、1、永久荷载标准值Gk，可根据结构构件的设计尺寸和单位体积材料的自重进行计算和确定。包括结构构件、外壳构件、表面和装饰、固定设备的自重、长期储存、土压力和其他

9、需要视为永久荷载的荷载。常用材料单位重量：素混凝土2224kN/m3，钢筋混凝土25kN/m3，烧结普通砖19kN/m3，钢材78.5kN/m3，16，2.2，作用效果和结构阻力。钢筋混凝土单位体积重量标准值为25 kN/m3。截面尺寸为200 mm2的钢筋混凝土矩形截面梁自重标准值为0.20.525=2.5kN/m，楼板永久荷载计算：15厚1:2水泥砂浆20X0.015=0.3 kN/m2 25厚133603水泥砂浆找平层20X0.025=0.50 kN/m2 120厚现浇混凝土楼板25X0.12=3 可变荷载标准值Qk，1)民用建筑楼面活荷载的标准值应通过查表(见表5.1.1)得到，表中的

10、数据是通过大量的统计和分析得到的，相当于均布活荷载。 教材表2-3，*由于多层建筑结构的楼面活荷载不可能同时覆盖标准值，在设计楼面梁、墙、柱、基础时，楼面活荷载标准值应按规定乘以折减系数：具体方法见荷载规范，18.2.2作用效果和结构阻力。 风荷载标准值是指垂直于建筑表面的单位面积的风荷载，风向指向建筑表面作为压力，离开建筑表面作为吸力。 它的大小与风速、建筑形状和地面粗糙度有关。风荷载标准值的计算公式：(2-1)，在上式中：z高度处的风振系数；风荷载体型系数；风压高度变化系数；建筑面积内的基本风压(kN/m2)。基本风压根据荷载规范获得，荷载规范是根据每50年一次的10分钟平均最大风速观测数

11、据在当地开阔平地10m高度上确定的。风压高度变化系数与地面粗糙度有关，通过查阅表8.2.1获得。教科书表2-4，2)风荷载标准值和基本风压，19，2.2作用效应，结构阻力，地面粗糙度可分为四类：一类是指近海海面，岛屿，海岸，湖岸和沙漠地区；乙类是指房屋稀疏的中小城市的田野、村庄、丛林、丘陵和郊区；丙类是指建筑密集的中等城市的城区；D类是指建筑密集但房屋高大的大城市的市区。20，2.2效果、结构阻力、风荷载形状系数实际压力(或吸力)与作用于建筑表面的风引起的基本风压之比。普通建筑风荷载体型系数数值见荷载规范。由于风速的变化，风振系数会对建筑结构产生动态影响，这种动态影响可以通过风振系数来反映。一

12、般情况下，高度不超过30m的低层和多层建筑的动力影响可以忽略不计，取=1.0。21，2.2作用效果和结构阻力，3)雪荷载标准值和基本雪压力，雪荷载标准值计算公式：(2-2)，其中：基本雪压力，通过检查荷载规范得到，重现期为50年。通过检查荷载规范获得的建筑物屋顶积雪分布系数。基本雪压是雪荷载的参考压力，一般根据当地开阔平地上雪自重的观测数据和概率统计得到的50年重现期的最大值来确定。22、2.2作用效应和结构阻力，23、2.2作用效应和结构阻力，7.2.2在设计建筑结构和屋面的承重构件时，应按以下规定进行雪的分布：1根据雪分布不均匀的最不利情况，采用屋面板和檩条；2根据雪在全跨均匀分布和不均匀

13、分布以及雪在半跨均匀分布的情况，根据最不利情况采用屋架和拱壳；3.根据雪在整个跨度上的均匀分布，可采用框架和柱。24，2.2作用效果，结构抗力，4)屋面均匀活荷载标准值，由此得出，26，2.2作用效果，结构阻力，2.2.2.3材料强度标准值，设计值，材料分项系数，1。材料强度标准值，即按照标准试验方法测得的材料强度值，保证率不低于95%，即实质：不确定值用确定值(标准值)表示，便于应用。27，2.2作用效果，结构阻力，2，材料强度设计值，材料强度标准值除以大于1的材料分项系数，称为材料强度设计值。分项系数，一般大于1。*材料强度的设计值用于计算极限承载力状态。28，2.2作用效果，结构阻力，2

14、.2.3作用效果和结构阻力，1。作用效应s是内力(轴向力、剪切力、弯矩、扭矩)和变形(如挠度、横向运动、裂纹等)。)指由各种结构作用引起的结构或构件。*作用效果S与作用q的关系：S=CQ，在上式中，c为作用效果系数(与荷载、结构、支撑形式和几何尺寸有关)。2.结构抗力R是指结构或构件承受作用效果的能力，如构件的承载力、刚度和抗裂性。29，2.2作用效果，结构阻力，2.2.4结构功能，*结构功能用于描述结构构件完成预定功能的工作状态，用Z表示：当Z=RS=g(R，S)，(2-5)时，Z0，即RS，结构处于可靠状态；Z0，即RS，结构处于失效状态；Z=0，即当R=S时，结构处于极限状态；* Z=g

15、(R，S)=0称为极限状态方程，也可以表示为：z=g (x1，x2，xn)=0，其中g()是函数符号，x1，x2，xn是影响结构函数的各种因素，如材料强度、几何参数、载荷等。r和s都是非确定性随机变量，所以Z=RS0也是非确定性的。30，2.2作用效果，结构阻力，极限状态Z=0，31，2.3结构的极限状态2.3.1，2.3.1结构极限状态的概念，*如果整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，就不能满足设计中规定的某一功能要求，这一特定状态称为该功能的极限状态，是结构有效性与失效的分界点。*极限状态可分为承载力极限状态和正常使用极限状态。1、承载力极限状态，结构或构件达到最大承载力或达到不适合承

16、载的变形状态，称为承载力极限状态。超过承载力极限状态后，结构或构件不能满足安全要求。结构构件或连接因超过材料强度而损坏(包括疲劳损坏),或因过度变形而不适合继续承受；整个结构或其一部分失去了作为刚体的平衡(如倾覆等)。)；该结构被转换成移动系统；结构或结构构件稳定性的丧失(如屈曲等)；由于局部损坏，该结构连续倒塌。由于承载力丧失(如不稳定等)而导致的基础破坏。)。32，2.3结构2.3.1，2的极限状态。正常使用极限状态，即结构或部件在正常使用或耐久性中达到规定极限的状态，称为正常使用极限状态。超过正常使用的极限状态后，结构或构件不能满足适用性和耐久性的要求。变形，影响正常使用或外观；影响正常使用或耐久性的局部损坏(如裂缝)；影响正常使用的振动；其他影响正常使用的特殊情况。当按正常使用的极限状态设计时，结构构件的变形、抗裂性或裂缝宽度、基础变形、房屋侧向移动等。应该检查一下。超过正常使用的极限状态将导致结构或部件无法正常工作，并影响结构的耐久性。*结构或构件应先按承载能