第10章电工电子.ppt

1、混凝土结构与砌体结构设计,授课： 刘胜兵,电话：QQ： 274719163,本课程主要内容：,房屋建筑工程中混凝土结构的设计方法，主要包括： 混凝土结构设计的一般原则和方法 楼盖 单层厂房 多层框架结构 砌体结构设计 课程内容侧重于结构整体设计： 结构方案和结构体系的选择，进行结构布置 确定计算简图 选择合适的结构分析方法 计算作用、作用效应，进行作用效应组合 构件截面设计及构件间的连接构造设计,主要内容：,建筑结构的概念及其基本形式 混凝土建筑结构的形式 建筑结构设计的程序和内容 混凝土建筑结构的分析方法 本课程的主要内容及特点,重点：,混凝土建筑结构的形式 基本建

2、设工作程序及房屋建筑工程的设计阶段 结构分析方法,第10章 混凝土结构设计的一般原则和方法,建筑结构：房屋建筑的空间受力骨架体系，由上部结构（竖向承重结构和水平承重结构）和下部结构组成。,建筑结构的功能：满足使用和美观的需求，并且抵御自然界的各种作用,建筑结构的分类： （1）按用途：工业厂房结构和民用建筑结构； （2）按体型和高度：单层结构、多层结构、高层结构和大跨结构； （3）按材料：钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构、木结构、组合结 构、混合结构等； （4）按主要结构型式：墙体结构、框架结构、筒体结构、拱结构、 网架结构、空间薄壁结构。,10.1 建筑结构设计的一般原则,组合结构：结构构件由

3、共同工作的两种或两种以上的结构材料构成的结构。如钢-混凝土组合结构。,混合结构：整个结构由两种或两种以上结构材料构成的，但结构构件却都是采用同一种结构材料的结构。如砖混结构。,技术设计阶段,可行性研究,项目建议书,基本建设程序,设计任务书,初步设计阶段,施工图设计阶段,房屋建筑工程的设计阶段,（1）初步设计阶段（preliminary design），也称方案 设计阶段（scheme design） （2）技术设计阶段（technical design） （4）施工图设计阶段（working drawing design）,结构方案的确定：确定结构形式 确定结构体系 是结构设计中最重要的一项工

4、作，关系着结构设计成败的关键。,结构分析：确定计算简图和分析方法 进行荷载（作用）计算 结构内力分析 配筋计算，构造措施,结构设计的一般原则：安全、适用、耐久和经济合理,对混凝土结构，合理地确定力学模型和选择分析方法是提高设计质量、确保结构安全可靠的重要环节。,（2）结构在施工和使用期的不同阶段有多种受力状况时，应分 别进行结构分析； （3）结构分析所采用的计算图形、边界条件、荷载的取值与组 合、材料性能的计算指标、初始应力和变形状况等，应符 合实际情况并有相应的构造措施； （4）结构分析方法基于三类基本方程：平衡方程、变形协调方 程和材料本构方程； （5）宜根据结构类型、构件布置、材料性能和

5、受力特点选择合 理的分析方法； （6）电算结果应经判断和校核。,基本原则： （1）按建筑结构荷载规范(GB 50009-2002)及建筑抗震设 计规范(GB 50011-2002)等国家标准规定的作用（荷载） 及其组合，进行作用效应分析；,10.2 建筑结构荷载,作用：使结构产生内力或变形的原因 。分为直 接作用和间接作用两种。 直接作用：荷载。 间接作用：混凝土的收缩、温度变化、不均匀沉降、地震作用等。 作用效应：结构上的作用使结构产生的内力、变形、裂缝等统称为作用效应。,荷载的分类,永久荷载：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比可以忽略的作用 可变荷载：在设计基准期内其量

6、值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用 偶然荷载：在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其值很大且持续时间很短的作用,荷载按随时间的变异分类：,荷载按随空间位置的变异分类：,固定荷载：在结构上具有固定分布的作用 移动荷载：在结构上一定范围内可以任意分布的作用,作用按结构的反应特点分类：,静力作用：使结构产生的加速度可以忽略不计的作用 动力作用：使结构产生的加速度不可忽略不计的作用,荷载代表值（标准值、组合值、频遇值、准永久值）,荷载标准值是荷载的基本代表值 永久荷载应采用标准值作为代表值 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代表值 偶然荷载应按建筑结构使用的特

7、点确定其代表值,荷载标准值是指其在结构的使用其间可能出现的最大荷载值， 荷载标准值可由设计基准期最大荷载概率分布的某一分位值确定，若为正态分布，则如图中的 。,荷载标准值的概率含义,永久荷载标准值按结构设计规定的尺寸和材料容重平均值确定。,可变荷载标准值,楼面活荷载标准值,风荷载标准值,雪荷载标准值,荷载标准值,荷载组合值,荷载组合值是结构承受两种或两以上可变荷载时，承载力极限状态按基本组合设计和正常使用极限状态按标准组合设计采用的可变荷载代表值,荷载频遇值,荷载频遇值是设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间与设计基准期的比值小于0.1的荷载代表值,荷载准永久值,荷载准永久值根据在设计基准

8、期内荷载达到和超过该值的总持续时间与设计基准期的比值为0.5确定,设计基准期,设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选定的时间参数,设计使用年限,设计使用年限是设计规定的一个期限，是计算结构可靠度的依据 注意：结构设计使用年限不等同于其使用寿命,竖向荷载,楼、屋面的荷载可分为竖向恒荷载和竖向活荷载两种类型。竖向恒荷载一般指结构自重或附加在结构上的恒荷载。 楼面均布活荷载：按统计分析，考虑可能出现的短期荷载，按等效均布荷载方法给出一般各类民用建筑的楼面均布活荷载。 工业楼面可采用等效均布活荷载。 屋面活荷载：屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑。,雪荷载,雪荷载标准值： 。 基本雪压

9、：一般空旷平坦地面上统计的50年一遇重现期的最大积雪自重。 雪荷载的组合值系数为0.7，频遇值系数为0.6。准永久值系数按分区不同取为0.5，0.2和0。,风荷载,风荷载在整个结构物表面是不均匀分布的。风荷载包括由顺风向引起的静力风荷载、与平均风方向一致的顺风向脉动风荷载和与平均风方向垂直的横风向脉动风荷载。 工程中一般只考虑结构在顺风向荷载作用下的响应。,10.3 结构的功能要求和极限状态,结构的功能要求,安全性 适用性 耐久性,规定结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：,在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用 在正常使用时具有良好的工作性能 在正常维护下具有足够的耐久性能

10、 在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性,什么是结构功能的极限状态,结构能够满足功能要求而且良好的工作，则称结构“可靠”或“有效”，反之则称结构“不可靠”或“失效”。区分结构可靠与失效的界限状态称为极限状态,将结构极限状态分成两类：,承载力极限状态 正常使用极限状态,承载力极限状态,是指对应结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态，是结构安全性的基本保证,下列状态之一，应认为超过了承载力极限状态：,整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 结构构件或其连接因超过材料强度而破 坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载 结构转变为机动体系 结构或结构构件

11、丧失稳定 地基丧失承载能力而破坏,正常使用极限状态,是指对应结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值,下列状态之一时，应认为超过正常使用极限状态：,影响正常使用或外观的变形 影响正常使用或耐久性能的局部损坏 影响正常使用的振动 影响正常使用的其他特定状态,当Z0时，结构处于可靠状态,当Z0时，结构达到极限状态,当Z0时，结构处于失效状态,ZRSg（R,S）,结构功能函数,极限状态方程,极限状态方程,ZR-S g（R,S）0,一般表达式,Zg（X1,X2,Xn）,10.4 按近似概论的极限状态设计法,结构的可靠性,是指结构或结构构件在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定结构功能的能力

12、,结构的可靠度,是结构可靠性的概率度量 SR 的概率称为可靠概率,记为Ps SR 的概率称为失效概率，记为Pf Ps+Pf=1,o,f,(Z),Z,失效概率pf 与可靠指标的关系,结构或结构构件失效的概率,功能函数Z的平均值Z,功能函数Z的标准差Z,o,f(R),f(S),f(S),S和R概率密度曲线,结构可靠指标 ,什么是目标可靠指标？,为了使结构设计既安全可靠又经济合理，选择的在不同情况下可接受的可靠指标 ,按承载力极限状态设计时应满足,或用失效概率表示,建筑结构的安全等级,标准根据结构破坏可能产生的后果的严重性，将建筑物划分为三个安全等级,分项系数,10.5 使用设计表达式,为保证所设计

13、的结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的系数。 分项系数起着考虑目标可靠指标的等价作用。,采用分项系数的一般表达式为,式中,承载力极限状态设计表达式,结构构件的重要性系数 g0,安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件不应小于1.1 安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件不应小于1.0 安全等级为三级或设计使用年限为5年及以下的结构构件不应小于0.9 抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数,荷载效应组合的设计值 S,按承载力极限状态设计时: 应考虑作用效应的基本组合 必要时尚应考虑作用效应的偶然组合,荷载规范规定S基本组合应从下列组合值中取最不利值确定：,1.由可变荷

14、载效应控制的组合,对于一般排架、框架结构，可采用下列简化的组合,2.由永久荷载效应控制的组合,一般情况下可取y 0.90 当只有一个可变荷载时,取y 1.0,按荷载效应的标准组合、频遇组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响，采用下列极限状态设计表达式：,正常使用极限状态的荷载效应组合值。,结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度、应力等的限值；,标准组合：,频遇组合：,准永久组合：,正常使用极限状态设计表达式,材料强度指标的取值原则,按承载力极限状态设计时，材料强度指标取设计值 按正常使用极限状态设计时，材料强度指标取标准值,规范规定材料强度的标准值应不小于95%保证率的强度值 ，即：,材料强度的设计值,钢筋抗拉强度标准值,有明显屈服点的热轧钢筋是以钢材出厂的废品限值作为钢筋强度的标准值,其值保证率约为97.73%，即相当于平均值减去二倍的标准差