混凝土结构设计方法教学课件.ppt

第二章 混凝土结构设计方法Design Methods of Concrete Structures 设计时应遵循的基本计算原则 混凝土结构设计中遇到的问题可以分为两类。一类是带有共性的问题,是设计任何混凝土结构和构件都要加以解决的。例如，作用在结构上的荷载，其大小如何确定，所用建筑材料的强度如何取值；实际工作中要求所设计的结构应具有何种功能；结构安全可靠的标准是什么，等等。这些属于基本计算原则。 另一类问题是运用这些基本计算原则对各种 不同的构件进行具体的设计和计算并采取相应的构造措施，使所设计的构件得以满足要求。 2.1结构可靠度 Reliability of Concrete Structures 1、作用、作用效应 （Action，Action Effect） 作用（Action）： 施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素（如地震、混凝土收缩和徐变、温度变化等）。 前者以力的形式施加在结构上，称为直接作用（荷载）。 后者以变形的形式施加在结构上，称为间接作用。 作用的分类： 结构上的作用，按其作用时间的长短和性质，可分为三类： (1)永久作用 ，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作用。例如，结构自重，土压力等恒荷载。 永久作用一般为直接作用，通常称为永久荷载或恒荷载。 (2)可变作用，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作用。例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 可变作用中的直接作用通常称为可变荷载。 (3)偶然作用，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、撞击等。 偶然作用多为间接作用， 当为直接作用时，称为偶然荷载。 2、结构的可靠度 安全性、适用性、耐久性总称为结构的可靠性。可靠性就是指在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的能力。 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。 2.2 荷载与材料强度 Loads and Materials Strengths 1、荷载的变异性和统计特性 我国对建筑结构的各种恒荷载、民用建筑楼面活荷载、风荷载、雪荷载进行了大量的调查和实测工作，采用概率统计的方法处理后，得出了其概率分布及统计参数。 1、材料强度的变异性和统计特性 材料强度的变异性是指材质及工艺、加载、尺寸等因素引起的材料强度的不确定性。 统计资料表明，钢筋、混凝土的强度分布都基本符合正态分布。 （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家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 极限状态设计法 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，楼盖舒适度要求）； ◆其他正常使用要求（如沉降量过大等）。 建筑物在建造和使用过程中所承受的作用和所处环境不同，设计时所采用的结构体系、可靠度水准、设计方法等也有所区别。 结构设计时，应根据结构在施工和使用过程中的环境条件和影响，区分以下四种状况： （1）持久状况 适用于结构使用时的正常情况。 （2）短暂状况 适用于结构出现的临时情况，如施工和维修时的情况。 （3）地震状况 适用于结构遭受地震的情况。 （4）偶然状况 适用于结构出现的