2混凝土结构设计的一般原则和方法.ppt

第二章 混凝土结构设计方法 2.1 结构可靠度 2.1.1结构上的作用与荷载 所有能使结构产生内力或变形的原因统称为“作用”，分直接作用和间接作用。 荷载是直接作用，其特点是以力的形式出现的。 混凝土的收缩、温度的变化，基础的不均匀沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用。 作用施加在结构上使结构产生的内力和变形称为作用效应。 2.1.2．荷载的分类 结构上的荷载，按其作用时间的长短和性质，可分为三类： (1)永久荷载G ，即在结构使用期间，其值不随时间而变化，或虽有变化，但变化不大，其变化值与平均值相比可以忽略不计的荷载。例如，结构自重，土压力等恒荷载。 (2)可变荷载Q，即在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 (3)偶然荷载Q，此类荷载在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很大，作用时间则较短，如爆炸力、地震力等。 荷载具有随机性，是随机变量。 2.2荷载的代表值 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)给出了四种荷载代表值：标准值、组合值、准永久值和频遇值。其中标准值是基本代表值，其他是标准值乘以系数得到的。 荷载标准值：是根据大量荷载统计资料，运用数量统计的方法确定具有一定保证率(例如95％)的统计特征值。用这样的方法确定的荷载值，是具有一定概率的、可能出现的最大荷载值。 2.2 材料强度和荷载的取值 1、钢筋抗拉强度标准值 钢筋抗拉强度标准值用fyk表示。对于钢材，国家标准中已规定了每一种钢的废品限值。 国家标准所确定的这个废品限值大体保证率为97．73％，即平均值减去二倍的标准差。混凝土结构设计规范中即取国际规定的废品限值作为钢 筋强度的标准值，不再另作规定。 2、混凝土立方体抗压强度标准值 混凝土立方体抗压强度标准值用fcuk表示，常要用到保证率不小于95％的材料强度， fcuk = ufcu-1.645 ? 2.3结构的功能要求和可靠度 2.结构的安全等级建筑结构应根据破坏时可能产生的后果严重与否(如危及人的生命，造成的经济损失，产生的社会影响等)，区分不同的安全等级。 建筑结构的安全 ┌────┬────┬───────────┐ │安全等级│破坏后果│ 建筑物类型 │ ├────┼────┼───────────┤ │ 一级 │ 很严重 │ 重要的工业与民用建筑 │ │ 二级 │ 严 重 │ 一般的工业与民用建筑 │ │ 三级 │ 不严重 │ 次要的建筑物 │ └────┴────┴───────────┘ 3.结构的设计使用年限 计算结构可靠度所依据的年限---设计使用年限。 ------指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定的目的使用的时间。 2.4 结构功能的极限状态 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某一功能的要求，该状态称为该功能的极限状态。 结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”。 极限状态的分类 --两类极限状态 1.承载能力极限状态：超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性的功能要求。 2.正常使用极限状态超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。 ◆过大的变形、侧移（不安全感、不能正常使用（吊车）等）； ◆过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）； ◆过大的振动（不舒适）； ◆其他正常使用要求。 令Z＝R-S，显然可得： 若：R-S0，表示结构可靠； 若：R-S0，表示结构失效。 若：R-S=0，表示结构处于极限状态； 极限状态方程 2.6 按近似概率的极限状态设计法 由于R S均为随机变量，所以Z也是一随机变量，因此结构的可靠性应用概率进行分析。 基于概率的极限状态的设计法就是概率极限状态设计法。 2.6.1结构的可靠度 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 可靠度是可靠性的概率度量。 可靠度也可用失效概率度量。 作用效应，结构抗力 概率密度分布曲线 R-S概率密度分布曲线 b ◆b =3.7时，Pf=1.1×10-4，按设计基准期50年考虑，年失效概率为1.1×10-4/50=2.2×10-6 ◆ 50年后并不是结构就失效，而是失效概率增加。同时，结构失效也并不表示结构倒塌，结构倒塌也不一定造成人员伤亡