混凝土结构设计方法讲义.ppt
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1、3 混凝土结构设计方法3 混凝土结构设计方法3.1 极限状态设计法的基本概念极限状态设计法的基本概念3.2 可靠度分析的基本概念可靠度分析的基本概念3.3 极限状态设计的实用表达式极限状态设计的实用表达式3 混凝土结构设计方法3.1 极限状态设计方法的基本概念极限状态设计方法的基本概念3.1.1 3.1.1 结构的功能要求结构的功能要求1、结构的功能要求、结构的功能要求安全性安全性 结构在预定的使用期间内(一般为结构在预定的使用期间内(一般为50年),应能承受在正年),应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形(如超静定结构
2、的支座不均匀沉降)、约束变形(如温度和(如超静定结构的支座不均匀沉降)、约束变形(如温度和收缩变形受到约束时)等的作用。收缩变形受到约束时)等的作用。在偶然事件(如地震、爆炸)发生时和发生后,结构应在偶然事件(如地震、爆炸)发生时和发生后,结构应能保持整体稳定性,不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财能保持整体稳定性,不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。产的严重损失。3 混凝土结构设计方法适用性适用性 结构在正常使用期间,具有良好的工作性能。如不发生影结构在正常使用期间,具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形(挠度、侧移)、振动(频率、振响正常使用的过大的变形(挠度、侧移
3、)、振动(频率、振幅),或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。幅),或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。耐久性耐久性 结构在正常使用和正常维护条件下,应具有足够的耐久性。结构在正常使用和正常维护条件下,应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下(混凝土碳化、钢筋锈蚀),结构的即在各种因素的影响下(混凝土碳化、钢筋锈蚀),结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低,而导致结构在其预承载力和刚度不应随时间有过大的降低,而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性,降低使用寿命。定使用期间内丧失安全性和适用性,降低使用寿命。3 混凝土结构设计方法2 2、设计使用年限和设计基准期、设计使用年限和设
4、计基准期(1)设计使用年限)设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需进行是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期,即结构在规定的条件下大修即可按其预定目的使用的时期,即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。所应达到的使用年限。设计使用年限设计使用年限的概念不同于的概念不同于实际寿命实际寿命、耐久年限耐久年限或或设计基设计基准期准期。建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准规定了各类建筑结构规定了各类建筑结构的设计使用年限。的设计使用年限。类别类别设计使用年限(年)设计使用年限(年)示例示例15临时性结构临时性结构225易于替换的结构构件易于替换的结构构
5、件350普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑物纪念性建筑和特别重要的建筑物 设计使用年限分类设计使用年限分类(2)设计基准期)设计基准期指为确定可变作用及与时间有关的材料性能指为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。等取值而选用的时间参数。统一标准统一标准规定设计基准期为规定设计基准期为50年。年。3 混凝土结构设计方法结构的可靠性结构的可靠性可靠性可靠性安全性、适用性和耐久性的总称。就是指结构在安全性、适用性和耐久性的总称。就是指结构在规定的使用期限内(设计工作寿命规定的使用期限内(设计工作寿命=50年),在规定的条件年),在规定的条件下(下
6、(正常设计、正常施工、正常使用和维护正常设计、正常施工、正常使用和维护),完成预定结),完成预定结构功能的能力。构功能的能力。结构可靠性越高,建设造价投资越大。结构可靠性越高,建设造价投资越大。如何在结构可靠与经济之间取得均衡如何在结构可靠与经济之间取得均衡,就是设计方法要,就是设计方法要解决的问题。解决的问题。3 混凝土结构设计方法3.1.2 3.1.2 结构的极限状态结构的极限状态 1、承载力能力极限状态(安全性)、承载力能力极限状态(安全性)(1)结构构件或连接因超过材料的强度而破坏,或因过度变)结构构件或连接因超过材料的强度而破坏,或因过度变形而不适于继续承载;形而不适于继续承载;(2
7、)结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡;)结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡;(3)结构变为机动体系;)结构变为机动体系;(4)结构或构件丧失稳定;)结构或构件丧失稳定;(5)结构因局部破坏而发生连续倒塌;)结构因局部破坏而发生连续倒塌;(6)地基丧失承载力而破坏;)地基丧失承载力而破坏;(7)结构或构件的疲劳破坏。)结构或构件的疲劳破坏。3 混凝土结构设计方法2 2、正常使用极限状态(、正常使用极限状态(适用性和耐久性)适用性和耐久性)(1)影响正常使用或外观的变形;)影响正常使用或外观的变形;(2)影响正常使用或耐久功能的局部损坏;)影响正常使用或耐久功能的局部损坏;(3)影响正常使用的
8、振动;)影响正常使用的振动;(4)影响正常使用的其他特定状态。)影响正常使用的其他特定状态。通常对结构构件先按通常对结构构件先按承载能力极限状态承载能力极限状态进行承载能力进行承载能力计算计算,然后根据使用要求按,然后根据使用要求按正常使用极限状态正常使用极限状态进行变形、进行变形、裂缝宽度或抗裂等裂缝宽度或抗裂等验算验算。3 混凝土结构设计方法3.1.3 结构上的作用结构上的作用、作用效应作用效应和结构的抗力和结构的抗力 1、结构上的作用结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力,以及引起结构外加是指施加在结构上的集中力或分布力,以及引起结构外加变形或约束变形的原因(地震、基础差异沉降、温
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