钢筋混凝土结构3.1.ppt

第三章 按近似概率理论的 极限状态设计法 3.1极限状态 3.1.1结构上的作用(荷载) 定义: 结构上的作用指施加在结构上的集中或分布荷载及引起结构外加变形或约束变形的原因。 分类:直接作用:荷载 间接作用:地基变形、混凝土收缩、温度变化、地震等引起的作用 荷载分类: 按作用时间的长短和性质，荷载分为三类 (1)水久荷载(恒荷载) 在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与其平均值相比可以忽略不计的荷载。例如，结构自重、土压力、预应力等。 注：自重是指材料自身所受重力产生的荷载(重力)。 (2)可变荷载(活荷载) 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如，楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 (3)偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。例如，爆炸力、撞击力等。 2 荷载的代表值 在结构设计时，应根据各种极限状态的设计要求采用不同的荷载代表值。 永久荷载以其标准值作为代表值 可变荷载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。 注：荷载标准值是荷载的基本代表值，其他代表值是以其标准值乘以相应的系数后得出。 A．荷载标准值 荷载标准值是指在结构使用期间，在正常情况下可能出现的最大荷载值。 (1)永久荷载标准值 对于结构或非承重构件的自重，由于变异性不大，一般以其平均值作为荷载标准值，即可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积(或面积)的自重平均值确定。 (2)可变荷载标准值 《荷载规范》已给出了各种可变荷载标准值的取值，设计时可直接查用。 B．荷载准永久值 对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载取准永久值。 荷载准永久值=荷载标准值×准永久系数 C荷载频遇值 对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。 频遇荷载值=可变荷载标准值×频遇系数 D．荷载组合值 荷载组合值=可变荷载标准值×组合值系数 3 作用效应 各种作用对结构引起内力(如轴力、剪力、弯矩、扭矩)和变形(如挠度、转角、裂缝等)称为“作用效应”，也叫荷载效应。 荷载效应为随机变量，它的变化规律与结构可靠度的分析关系密切。 3.1.2结构抗力 3.1.2.1 结构抗力的概念 结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力。如构件的承载力、刚度等，用只R表示。影结构抗力的因素有： （1）材料性能的不定性。 （2）构件几何参数的不定性。 （3）计算模式的不定性。 3.1.2.2 材料强度标准值 混凝土强度标准值的保证率为95％ 钢筋强度保证率为97．75％ 3.2.3 材料强度设计值 A．混凝土强度设计值 混凝土强度设计值=混凝土强度标准值÷混凝土材料分项系数。混凝土材料分项系数γc＝1．4 B．钢筋强度设计值 钢筋抗拉强度设计值=钢筋强度标准值÷钢筋筋材料分项系数γs 热轧钢筋γs=1.15； 预应钢筋γs=1.2 3.1.3 结构的功能要求 1.结构的安全等级 根据建筑结构破坏后果的严重程度将其划分为三个安全等级 2.结构的设计使用年限 指计算结构可靠度所依据的年限 一般建筑结构的设计使用年限为50年 特别重要的建筑结构的设计使用年限为100年 注:结构的设计使用年限与其使用寿命不等同 3.建筑结构的功能 结构设计的目的，是使所设计的结构能满足各种预定的功能要求，对建筑结构应具备的功能要求是： (1)安全性 建筑结构在正常施工和正常使用时应能承受可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形的用，以及在偶然事件(如地震等)发生时以及发生后能保持结构必需的整体稳定性，不发生倒塌。 (2)适用性 建筑结构在正常使用时，应能满足预定的使用要求 (3)耐久性 建筑结构在正常维护下，材料性能虽随时间变化，但仍能满足预定的功能要求。如不发生由于保护层碳化或裂缝宽度开展过大导致钢筋的锈蚀，混凝土不发生严重风化、老化、腐蚀而 影响结构的使用寿命。 3.1.4 结构的极限状态 结构能满足功能要求，称结构“可靠”或“有效”；否则，称结构“不可靠”或“失效” 区分结构工作状态的“可靠”与“失效”的界限是“极限状态”。极限状态是结构或构件能够满足前述某一功能要求的临界状态。超过这一界限，结构或其构件进入失效状态 结构极限状态分为如下两类： 承载能力极限状态 正常使用权限状态 1 承载能力极限状态 结构或其构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形。当结构成其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、滑移和飘浮) (2)结构构件或连结