第1、2章 混凝土结构设计原理.ppt

《混凝土结构》上册 第五版 第1章 绪论 1.混凝土结构 素混凝土结构：无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构 基础、砌块、重力堤坝、路面、机场跑道 钢筋混凝土结构：配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架 预应力混凝土结构：配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构 一、混凝土结构的概念和特点 一、混凝土结构的概念和特点 一、混凝土结构的概念和特点 混凝土和钢筋共同工作的原因 一、混凝土结构的概念和特点 3.混凝土结构的优缺点 结构设计的一般原则和方法 结构设计计算方法发展过程： 1.容许应力法： 以弹性理论为基础，但未考虑材料的塑性。 2.破坏阶段法： 考虑了材料的塑性，但仅仅用一个笼统的安全系数考虑超载，材料的变异等。 3.极限状态法： 用分项系数把不同的荷载、不同材料及不同构件的受力性质等用不同的安全系数区别开来。 按精确程度不同分为三个水准，半经验半概率设计法、近似概率设计法、全概率设计法。 结构的功能要求 1 结构的功能要求： 安全性 Safety 结构在预定的使用期间内（一般为50年），应能承受正常施工、正常使用情况下可能出现的各种作用（荷载、外加变形（如支座不均匀沉降）、约束变形（温度和收缩变形受到约束）） 在偶然事件（如地震、爆炸、冲击）发生时及发生后，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产的严重损失 1 结构的功能要求 适用性 Serviceability 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。例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 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。即结构不发生严重劣化、腐蚀、脱落、碳化、钢筋不发生锈蚀等，达到设计预期的使用年限 结构的极限状态 结构的极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。 我国将建筑结构的极限状态分为： 承载能力极限状态（ultimate limit state） 正常使用极限状态(serviceability limit state) 承载能力极限状态：指结构或构件达到最大承载力或出现不适于继续承载的变形的状态。它是结构安全性功能极限状态。 包括下列之一： （1）结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； （2）结构、结构构件或其连接因超过材料强度而破坏，或因过度的塑性变形而不能继续承载； （3）结构转变为机动体系； （4）结构或结构构件丧失稳定； （5）地基丧失承载能力而破坏 正常使用极限状态 这种极限状态对应于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。 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（如过大的裂缝宽度） ③影响正常使用的振动； ④影响正常使用的其它特定状态（相对沉降量过大）。 建筑结构荷载 结构上的直接作用（荷载） 永久荷载（恒荷载）： 荷载值不随时间变化的荷载。如：结构自重、土压力、预应力 可变荷载： 荷载值随时间变化的荷载。如：楼面活荷载、风荷载、雪荷载 偶然荷载： 在设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载，如爆炸、撞击 材料和荷载的取值 1 荷载代表值 永久荷载（恒载）代表值：标准值，为结构设计尺寸和材料的自重的乘积。 可变荷载代表值：标准值、频遇值、准永久值、组合值。 标准值：基本代表值 频遇值＝标准值×频遇值系数(ψ11) 准永久值＝标准值×准永久值系数(ψ21) 荷载的组合值＝荷载标准值×组合值系数 3 材料强度的标准值 钢筋抗拉强度标准值 97.73% 混凝土抗压强度标准值 95% 承载能力极限状态设计表达式 基本表达式 承载能力极限状态设计表达式 承载能力极限状态设计表达式--荷载效应组合S 作用效应有基本组合、偶然组合、标准组合、频遇组合、准永久组合 按承载能力极限状态设计时，一般考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合。 荷载有永久荷载和可变荷载，可变荷载不止一个，多个可变荷载也不一定会同时发生，为此，考虑到两个或两个以上可变荷载同时出现的可能性较小，引入荷载组合值系数对其标准值折减。 《建筑结构荷载规范》规定：对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的两组组合中取最不利值确定。 正常使用极限状态设计表达式 第二章 钢筋和混凝