ch.3.极限状态设计原理.ppt

1、混凝土结构设计原理，第三章混凝土结构设计与计算原理，由广东水利电力职业技术学院力学系、土木工程系刘芬涛教授主讲，项目简介，结构设计的目的是什么？该结构所承受的载荷是不固定的，并且所使用的材料是非常分散的。应该如何衡量价值？结构安全合理应满足哪些条件？知识要点：1 .结构动作，概念：结构内力和变形的所有原因。直接作用以力的形式作用在结构上，也称为荷载，如楼面荷载、风荷载等。间接作用以变形的形式作用于结构，如地震、混凝土收缩、温度变形等。二.荷载分类根据作用的长度和性质，结构上的荷载可分为三类：永久荷载，其值在结构使用寿命期间随时间因素变化很小；或荷载，其变化与平均值相比可以忽略不计，如恒重、永久

2、设备、可变荷载，其值在结构使用寿命期间随时间变化，其变化与平均值相比不可忽略，如地板活载、风荷载、雪荷载、起重机荷载等。意外载荷不一定出现在设计使用寿命中。3.1一旦出现爆炸、撞击、结构作用和效应等数值大、持续时间短的荷载，建筑结构设计中应针对不同的荷载和不同的设计条件采用不同的代表值，以满足不同的可靠性要求：永久荷载：标准值；可变荷载：设计要求标准值、组合值、频繁出现值或准永久值作为代表值；偶然荷载：其代表值根据建筑结构的特点确定。3.1对结构的作用和影响，三。荷载代表值、荷载标准值(检查规范):荷载基本代表值是指结构设计基准期内可能出现的最大荷载值。准永久荷载值：指可变荷载在结构使用寿命期

3、间经常达到或超过的荷载值，其实质是考虑荷载的长期影响而降低标准值。3.1结构作用、作用效果、折减系数以及为确定可变作用和与时间相关的材料特性而选择的时间参数，一般取50年。荷载组合值当结构承受两个或两个以上的可变荷载时，考虑到它们不太可能同时达到其标准值，除了产生最大作用效果的主要荷载外，其他可变荷载的标准值乘以组合值系数C小于1.0作为代表值。荷载标准值与荷载组合系数的乘积。设计参考期内超过可变负载频率值的总时间仅为设计参考期内负载值的一小部分。3.1结构作用和作用效果；4.作用效应的概念：结构构件在各种因素作用下的内力和变形，如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角和裂缝等。行动效果和行动是随

4、机变量。行动效果与行动的关系：某一行动；作用效果系数；行动效果。3.1结构作用与效果，3.1结构作用与效果，案例：某办公楼楼道板计算跨度为l0=2160mm，现浇混凝土板厚度为90mm，水磨石地面，混合砂浆抹面后板底为20mm。沿走廊板的跨度计算每延米的永久荷载标准值和可变荷载标准值。3.2结构的功能要求和极限状态，1。结构的功能要求，即建筑结构在规定的设计使用寿命内应满足的各种要求，称为结构功能。建筑结构的功能安全性能够承受正常施工和正常使用过程中可能出现的各种功能，在设计规定的事故发生时和发生后，结构应能保持必要的整体稳定性。适用结构能满足正常使用时的预定使用要求，具有良好的工作性能，其变

5、形、开裂或振动性能不超过规定的李米如保护层的厚度不能太薄，裂缝不能太宽，否则会造成钢筋腐蚀等。3.2结构的功能要求和极限状态，结构可靠性是指结构在规定的时间和条件下完成预定功能的能力。指定时间结构的设计使用寿命(下页)，指定结构正常设计、正常施工、正常使用和维护的条件，预定功能满足安全、适用性和耐久性要求，如承载力、刚度、稳定性、抗裂性和耐久性等。结构的可靠性和经济性是两个矛盾的方面：既经济又可靠；3.2结构的功能要求和极限状态。结构：设计使用寿命的概念是指设计中规定的结构或结构构件不受结构类型、环境和结构材料的影响，按其预定目的使用的时间。它不同于结构的使用寿命，并且与结构的使用寿命相关。表

6、2-1建筑结构设计使用寿命及荷载调整系数；二.结构的极限状态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，这种状态称为功能的极限状态。建筑结构可靠性设计统一标准将结构的极限状态分为两类：承载能力极限状态、正常使用极限状态、3.2结构的功能要求和极限状态、承载能力极限状态、达到最大承载能力或不适合继续承载的结构或结构构件的变形、整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆或滑移等)。)。结构构件或连接因超过材料强度而损坏(包括疲劳失效)，或因过度塑性变形而不适合继续承受。该结构被转换成移动系统，并失去其承载能力。结构或构件由于达到临界载荷而失去稳定性。3.2结

7、构的功能要求和极限状态，以及正常使用的极限状态结构或结构构件达到正常使用或耐久性的规定极限。影响正常使用或外观的变形，如吊车梁变形过大，导致吊车不能正常运行，梁变形过大，影响外观等。影响正常使用或耐久性的局部损坏，如池壁开裂和漏水，过度开裂导致钢筋腐蚀等。影响正常使用的振动，如机器的振动，导致结构的振幅超过正常使用要求规定的极限。其他影响正常使用的特殊情况，如相对沉降过大等。3.2结构三的功能要求和极限状态。结构设计条件在设计建筑结构时，应根据环境条件和结构在施工和使用过程中的影响，区分三种设计条件：永久性条件必须在结构使用过程中出现，并持续很长时间。一般来说，它与设计使用寿命的数量级相同。瞬态条件：概率高、持续时间短的条件，施工和维护的偶然条件：概率低、持续时间短的条件。对于不同的设计条件，可以采用相应的结构体系、可靠性水平和基本变量。3.2结构的功能要求和极限状态，建筑结构的三种设计条件应进行如下极限状态设计：三种设计条件均应进行承载力极限状态设计；对于持续性条件，应进行正常使用极限状态设计；对于短期条件，可以根据需要进行正常使用的极限状态设计。3.2结构的功能要求和极限状态。4.结构的功