混凝结构基本原理教学课件-第二章-混凝土结构基本计算原理讲解材料.ppt

第二章 混凝土结构设计方法;2.1 结构的功能要求和极限状态 2.1.1结构的功能要求;◆ 适用性 　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。 ◆ 耐久性 　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。;◆ 结构的可靠性 ●可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称 ●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，就是设计方法要解决的问题。;2.1.2 结构功能的极限状态;※承载力能力极限状态 超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求 ▲结构或构件达到最大承载力（包括疲劳） ▲结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移） ▲结构塑性变形过大而不适于继续使用 ▲结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰） ▲结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）;※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（影响非结构构件、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。;2.2 结构上的作用 2.2.1作用和作用效应 ◆直接作用：荷载 ◆间接作用：混凝土的收缩 　　　　　　温度变化 　　　　　　基础的差异沉降 　　　　　　地震等 作用在结构上并使结构产生内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等作用称为作用效应或荷载效应。;2.2.2荷载代表值 ◆荷载的标准值 1.定义 将荷载视为随机变量，采用数理统计的方法加以处理而得到的具有一定概率的最大荷载值 2.确定 ⑴.结构的自重可根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确定； ⑵.可变荷载常与时间有关，在缺少大量统计材料的条件下，可近似按随机变量来考虑； ;可变荷载组合值：所谓荷载组合值是将多种可变荷载中的第一个可变荷载（产生荷载效应为最大的荷载，取其标准值）以外的其它可变荷载标准值乘以荷载组合值系数，它是承载力极限状态设计和正常使用极限状态标准组合设计时的荷载代表值。 可变荷载准永久值：可变荷载准永久值是按正常使用极限状态设计时采用的荷载代表值，它是在结构预定使用期内经常作用达到和超过的可变荷载值，它对结构的影响，在性质上类似于永久荷载。;可变荷载频遇值：对可变荷载，在基准期内，其超越的总时间为规定的比较小比率或超越频数为规定频率的荷载值为可变荷载频遇值。 2.2.3荷载分项系数及荷载设计值;2.2.4荷载效应组合 1.承载能力极限状态的荷载效应组合 （1）基本组合 由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合 （2）偶然组合 2.正常使用极限状态的荷载效应组合 （1）荷载的标准组合 （2）荷载的频遇组合 （3）荷载的准永久组合 ;结构的设计使用年限 结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按达到其预定功能的使用时期。 设计年限可按《建筑结构可靠度设计统一标准》确定，也可经过主管部门的批准按业主的要求确定。一般建筑结构的设计使用年限为50年。 注意：区别建筑物的设计使用年限与建筑物的使用寿命。 2.3结构构件的抗力和材料强度 2.3.1结构构件的抗力 是指结构构件承受外加荷载的能力。 结构构件的抗力是材料性能（强度、弹性模量等）、构件截面积和特征及计算模式的函数。其中材料性能是决定结构抗力的主要因素。;表;2.4 概率极限状态设计法;结构的极限状态可用下面的极限状态函数表示： 　　　　　Z=R-S＝g(R，S) 其中： Z=R-S0 时，　结构处于可靠状态； Z=R-S=0时，　结构处于极限状态； Z=R-S0时，　结构处于失效（破坏）状态。 　　 　　　　Z＝g(R，S) =R-S＝０ 称为极限状态方程． ;★ 由于结构抗力和荷载效应的随机性，安全可靠应该属于概率的范畴，应当用结构完成其预定功能的可能性（概率）的大小来衡量，而不是一个定值来衡量。; 由于结构工程中的不确定性，为取得安全可靠与经济合理的均衡，在设计中需要考虑这些不确定性的影响。结构设计方法就是处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。;2.4.2建筑结构的可靠度;结构功能函数 Z = R - S;安全等级;作用效应标准值Sk;2.5 混凝土结构的耐久性 ★混凝土结构的耐久性是