02钢筋溷凝土结构设计计算原理.ppt

第二章钢筋混凝土结构设计计算原理 Chp.2 Design and Calculation Principles for Reinforced Concrete Structures 结构的功能要求 1. 安全性 Safty 结构在预定的使用期间内（一般为50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（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。 在设计规定的偶然事件（如地震、爆炸）发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性，即要求仅产生局部损坏，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。 如（M≤Mu） 结构的功能要求 2. 适用性 Serviceability 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、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。 如（f ≤[ f ]） 3. 耐久性 Durability 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。 如（wmax≤[ wmax]） 结构的功能要求 结构的可靠性 可靠性 Reliability ——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=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。 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？ 设计方法要解决的问题。 可靠性如何计算？ 可靠性目标是多大？ ——可靠性量度 钢筋混凝土结构设计理论的发展 结构的极限状态 极限状态定义：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指定的某一功能要求，这个 特定的状态称之为该功能的极限状态。 承载能力极限状态 正常使用极限状态 结构的设计状况 作用与荷载效应 荷载的分类 荷载的分类 荷载的分类 作用效应及作用效应系数 作用效应 S：各种作用作用在结构或结构构件上，由此在结构内产生的内力和变形（如轴力、剪力、弯矩以及挠度、转角和裂缝等）。 结构抗力 结构上的作用、作用效应及结构抗力 功能函数和极限状态方程式 失效概率 失效概率 可靠性和可靠度的概念 结构可靠性——结构的安全性、适用性和耐久性的总称。 结构可靠度——结构在规定时间内，在规定条件下，完成 预定功能的概率。 规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反原来规定的使用情况。 可靠指标 可靠指标与失效概率的对应关系 目标可靠指标 目标可靠指标 荷载代表值和材料强度标准值 b的计算非常复杂，实际工作中不可能直接计算。 设计规范都采用了实用的设计表达式。在表达式中除了规定荷载和材料强度的取值外，还规定了若干个分项系数。设计人员不必直接计算可靠指标值，而只要采用规范规定的各个分项系数按实用设计表达式对结构构件进行设计，则认为设计出的结构构件所隐含的b值就可满足要求。 在实用设计表达式中，首先要定出荷载的代表值和材料的强度值。 荷载标准值 荷载标准值 荷载组合值 荷载频遇值 荷载准永久值 混凝土强度标准值 钢筋强度标准值 水工规范的实用设计表达式 目前我国用于水利水电工程的《水工混凝土结构设计规范》有两个版本，一本是电力系统的DL/T5057-2009，一本是水利系统的SL191 -2008。 这两本规范的大部分条文内容是基本相同或仅稍有差异，但在实用设计表达式的表达方式上却有着较大的不同。DL/T5057-2009规范完全继承了DL/T5057-1996，采用概率极限状态设计原则，用5个分项系数的设计表达式进行设计。SL191-2008规范则在规定的材料强度和荷载取值条件下，采用在多系数分析基础上以安全系数表达的方式进行设计。 分项系数 （DL/T5057-2009 ） DL/T5057-2009规范采用了5个分项系数，它们是结构重要性系数g0 、设计状况系数y、结构系数gd、荷载分项系数gG和gQ、材料分项系数gC和gS。 1. 结构重要性系数g0 建筑物的结构构件安全级别不同，所要求的目标可靠指标也不同。 分项系数 （DL/T5057-2009 ） 2.设计状况系数y 结构在施工、安装、运行、检修等不同阶段可能出现不同的结构体系、不同的荷载及不同的环境条件，可靠度水平要求不同。 持久状况。在结构运行使用过程中，不仅出现且持续时间很长，一般与设计基