第2章 混凝土结构基本计算原则-1.ppt

第二章 混凝土结构基本计算原则 2.1 结构的功能要求与极限状态 2.2 结构的作用、作用效应与结构抗力 2.3 结构按概率极限状态设计 2.4 实用设计表达式 对荷载和材料强度常用保证率不小于95％，对荷载而言取 一、结构的可靠概率与失效概率 　　设R为结构抗力，S为作用效应，则Z＝R－S定义为结构的功能函数： （1）Z＞0，结构可靠； （2）Z＜0，结构失效； （3）Z＝0，结构极限状态。 由于结构抗力R和作用效应S是随机变量，因而结构功能函数Z也是一个随机变量。假定R和S是相互独立的，且都服从正态分布，则结构的功能函数Z也服从正态分布。其三个特征值为： （1）对于基本组合，应按下列极限状态设计表达式中最不利值确定： ① 对由可变荷载效应控制的组合，其承载能力极限状态设计表达式的一般形式： 1 基本组合 ② 对由永久荷载效应控制的组合，其承载能力极限状态设计表达式的一般形式： ?G、?Q1、?Qi—永久荷载、可变荷载分项系数。当永久荷载效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合一般γG＝1.2；对由永久荷载应控制的组合一般?G＝1.35。当永久荷载效应对结构有利时，取?G＝1.0。可变荷载的分项系数?Q1、?Qi一般取1.4，对可变荷载标准值大于4KN/m2的工业楼面应取1.3； ?Ci―第i个可变荷载的组合值系数，其值见荷载规范GB50009-2001。 * 设计原则 2.1结构的功能要求与极限状态 2.1.1 结构的功能要求 设计的结构和结构构件应该在规定的设计年限内，在正常维护条件下，应能保持其使用功能而不需进行大修加固。 安全性 适用性 耐久性 三大功能要求 结构应能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用，以及在偶然事件（强震、强风、爆炸）发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。 结构在正常使用时，具有良好的工作性能，不出现过大的变形和过宽的裂缝。 结构在正常的维护下，结构构件具有足够耐久性能，不发生锈蚀和风化现象。 2.1.2 结构的可靠度 安全、适用和耐久是结构可靠的标志，总称为结构的可靠性。 结构在规定的设计基准期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定功能的能力，称为可靠性。 结构的可靠度是指在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 规定的时间——为设计基准期，一般为50年。 规定的条件——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——结构的安全性、适用性和耐久性。 结构的可靠度是结构可靠性的概率度量。 2.1.3 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，就不能满足预定功能的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。 结构构件在规定的时间内和规定的条件下，能够满足安全、适用、耐久的预定功能要求为可靠；反之称为失效。因此，结构的极限状态是结构由可靠向失效转化的过渡状态。 承载能力极限状态 正常使用极限状态 极限状态 我国规范将砼结构的极限状态分为下列两类： 1 承载力极限状态 结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形状态。当结构或结构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。 （1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）； （2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承载； （3）结构转变为机动体系； （4）结构或结构构件丧失稳定。 2 正常使用极限状态 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的状态。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态，而失去了正常使用和耐久功能。 （1）影响正常使用或外观的变形； （2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏； （3）影响正常使用的振动； （4）影响正常使用的其它特定状态，如水池渗漏现象等。 进行结构或结构构件设计时，既要保证它们不超过承载力极限状态，又要保证它们不超过正常使用极限状态。 2.1.4 结构的设计状况 建筑结构设计时，应根据结构在施工和使用中的环境条件和影响，区分下列三种设计状况： 1 持久状况 　在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。 2 短暂状况 　　在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况，如施工和维修等。 3 偶然状况 　　在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况，如火灾、爆炸、撞击等。 2.1.5 结构的极限状态设计 对不同的设计状况，可采用相应的结构体系、可靠度水准和基本变量等。 建筑结构的三种设计状况应