第二章 结构的设计方法.ppt

五.砼结构耐久性设计 结构的耐久性是指结构对化学的、生物的以及其他使结构材料性能恶化的各种侵蚀的抵抗能力。 目前结构耐久性问题还未达到量化计算的程度，一般是通过设计、施工和维护等方面采取相关的措施来实现。 砼结构耐久性主要取决于内部钢筋是否锈蚀。 砼的高碱性将在钢筋表面形成一层氧化膜，它能有效地保护钢筋。但是，由于大气中的二氧化碳或其他酸性气体，将使砼中性化而降低其碱度，这种现象称砼碳化。 当砼保护层被碳化至钢筋表面时，钢筋表面的氧化膜将被破坏，氧化膜破坏是导致钢筋锈蚀的必要条件，此时如有水分侵入，钢筋便会锈蚀。 碳化、锈蚀均与环境和时间有关，另外，碳化还与砼的碱性程度有关。 1.混凝土结构的耐久性应根据下表的环境类别和设计使用年限进行设计。 2.一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构，混凝土应符合下表的规定。 3.一类环境中，设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定： ◆钢筋混凝土结构的最低混凝土强度等级为 C30；预应力混凝土结构的最低混凝土强度 等级为C40； ◆混凝土中的最大氯离子含量为0.06％； ◆宜使用非碱活性骨料；当使用碱活性骨料时， 混凝土中的最大碱含量为3.0kg／m3； ◆混凝土保护层厚度应按下表的规定增加40％； 当采取有效的表面防护措施时，混凝土保 护层厚度可适当减少； ◆在使用过程中，应定期维护。 * 第二章 结构设计方法 主要内容 ◆结构功能要求 ◆作用效应和结构抗力 ◆概率极限状态设计法 ◆砼结构耐久性设计 教学要求 ◆熟悉结构的功能要求和安全等级划分 ◆熟悉极限状态定义和分类 ◆了解失效概率和可靠指标等基本概念 ◆熟悉材料强度各分位值的关系 ◆掌握两种极限状态实用设计方法 ◆了解结构耐久性设计的方法。 结构设计共性问题 ◆荷载大小确定 ◆结构的功能要求 ◆结构抗力确定 ◆制定标准 一. 结构功能要求 设计使用年限 设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。 1.结构功能要求 《规范》表述 在规定的设计使用年限内应满足： ◆在正常施工和正常使用时，能承受可能出现 的各种作用； ◆在正常使用时具有良好的工作性能； ◆在正常维护下具有足够的耐久性能； ◆在设计规定的偶然事件发生时及发生后仍能 保持必需的整体稳定性。 通常表述=可靠性要求 安全性、适用性、耐久性。 可靠性：安全性、适用性、耐久性的总称。 可靠性 结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的能力。 规定的时间 设计使用年限 规定的条件 正常设计、正常施工、正常使用 3.建筑结构的安全等级 根据结构破坏可能产生后果的严重性来划分。 二.荷载效应——S 1.定义 由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形、裂缝等。 2.荷载效应统计分布规律 一般荷载与荷载效应按线性关系对待，因此荷载效应与荷载有相同的统计分布规律。 三.结构抗力——R 1.定义 结构或构件承受作用效应的能力，如承载能力。 影响结构抗力大小的主要因素： ◆结构的构成形态 ◆构件的几何尺寸 ◆材料性能 由材料的变异性、构件几何特征和计算模式等的不定一些，决定结构抗力也应是随机变量。 2.结构抗力统计分布规律 材料强度标准值确定 可取其概率分布的0.05分位值（保证率95% ）确定。 注：钢材保证率为97.73% 95% 四. 概率极限状态设计法 结构的功能要求→R与S的供求关系 SR——安全 SR——失效 S=R——极限状态 功能要求 S≤R 极限状态定义 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 定状态为该功能的极限状态。 2. 极限状态分类 ◆承载能力极限状态 针对安全性，当结构或结构构件出现下列五种状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态： ●整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾 覆等)； ●结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳 破坏)，或因过度变形而不适于继续承载； ●结构转变为机动体系； ●结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)； ●地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。 ◆正常使用极限状态 针对适用性和耐久性，当结构或结构构件出现下列状态之—时，应认为超过了正常使用极限状态： ●影响正常使用或外观的变形； ●影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括 裂缝)；