混凝土结构原理第3章按近似概率理论的极限状态设计法.pptxVIP

第3章按近似概率理论的极限状态设计法探讨混凝土结构设计的先进概率理论方法。采用极限状态理论并结合概率统计学原理,为混凝土工程设计提供更精准可靠的理论基础。byJerryTurnersnull

概述混凝土结构设计的发展从传统的允许应力设计到现代的极限状态设计法,混凝土结构设计方法不断演进,以更好地反映材料和结构的真实性能。极限状态设计法的优势相比于传统方法,极限状态设计法能更准确地评估结构在极限工况下的性能,提高结构的可靠性和安全性。设计流程的变革极限状态设计法要求设计者更深入地分析结构行为,优化设计,确保结构在各种极限状态下都能满足要求。

设计基本原理混凝土结构设计应遵循极限状态设计法的基本原理,以确保结构在各种极限状态下均能满足承载力和使用要求。设计时需要确定合理的荷载组合并计算相应的内力,同时选用适当的材料强度和几何尺寸以满足相关极限状态的要求。设计还需要考虑可靠性指标、荷载因子和强度减值系数等,确保结构在极端条件下仍能维持足够的安全性。

极限状态1定义极限状态是建筑结构可能达到的最不利临界工作状态,包括承载能力极限状态、使用极限状态和耐久性极限状态。结构在这些极限状态下将出现严重损坏、无法继续使用或无法满足使用要求。2承载能力极限状态指结构或构件在受到最大允许荷载作用时即将发生破坏的状态,如钢筋混凝土梁的挠度极限、构件的剪力或弯矩破坏极限等。3使用极限状态指结构在正常使用条件下发生的不能满足使用要求的状态,如过度挠曲、裂缝过大、振动过大等。

可靠性指标1目标可靠性水平确定不同材料和结构类型所需的目标可靠性水平,作为设计的基准。2可靠性指标计算根据概率理论和极限状态理论,计算结构可靠性指标如破坏概率、安全系数等。3性能不确定性考虑材料强度、载荷等特性的随机性,确定适当的安全系数。4适用性和针对性根据结构的实际使用情况,选择合适的可靠性指标和设计方法。

荷载因子和强度减值系数设计时需要考虑实际情况下可能出现的不确定性和偶然性。利用荷载因子和强度减值系数能够更好地反映这些因素,从而提高结构的可靠性。这些系数体现了设计中的安全边界,确保结构在极端环境下也能安全运行。

极限状态设计法的基本步骤确定设计要求根据建筑物的使用功能和使用环境,明确设计目标,确定相应的极限状态和可靠性指标。确定荷载和参数根据建筑物的使用性质和环境条件,确定各种设计荷载以及材料强度、构件几何尺寸等参数。计算承载能力采用理论分析或试验方法,计算结构构件在各种极限状态下的承载能力。

截面承载能力极限状态截面承载能力极限状态是混凝土结构设计中最基本和重要的极限状态之一。它描述结构在最大荷载作用下即将发生破坏的极限状态。正确评估和计算截面承载能力对于确保结构安全至关重要。截面承载能力极限状态包括正截面承载能力和斜截面承载能力两种。正截面承载能力描述受压混凝土和受拉钢筋达到极限状态时的承载能力，而斜截面承载能力则分析受剪和扭转作用的影响。

截面承载能力极限状态的计算截面承载能力极限状态是混凝土结构设计中的关键环节。它涉及到结构材料和荷载的可靠性、承载力的确定以及对破坏模式的判断。针对不同的截面类型和受力状态,都有相应的计算公式和方法。100MPa材料强度50kN作用荷载80%承载能力利用率—关键指标根据混凝土和钢筋的力学特性,结合作用荷载的分析,可以确定截面的承载能力。采用适当的计算模型,考虑统计特性和不确定性因素,得出符合可靠性要求的截面尺寸和配筋。这是混凝土结构安全性评估的核心环节。

正截面承载能力极限状态1拉压组合作用混凝土和钢筋承受拉压组合作用2边界条件截面几何和材料性能参数3内力分布根据平面保持假定计算内力分布正截面承载能力极限状态是评估混凝土构件抗弯承载能力的关键。其计算需要考虑混凝土和钢筋在拉压组合作用下的应力分布,并根据截面几何尺寸和材料强度参数来确定承载能力。通过平面保持假定可以得到内力的分布情况,为承载能力分析奠定基础。

斜截面承载能力极限状态理论基础斜截面承载力极限状态依据平面节面假设和Brazilian-Ritter理论而提出。主要考虑斜截面上的斜压力和斜剪力的作用。计算要点计算时需考虑混凝土和钢筋材料特性,并根据截面几何尺寸和配筋情况确定相关参数。承载能力评估通过对比计算结果与荷载作用,可以判断该截面是否满足斜压剪承载力要求。如有不足需要调整配筋或截面尺寸。设计应用斜压剪承载能力不足是混凝土构件常见的破坏模式之一。因此在柱、梁等构件设计中,都需要重视斜截面承载力的验算。

剪力承载能力极限状态剪切破坏机理剪力作用下混凝土构件易发生斜裂缝,导致剪切破坏。这种破坏模式通常发生在跨中附近,需要重点考虑。构造要求合理的配筋和构造措施可以有效提高构件的剪切承载能力,如增加纵向和stirrup配筋。设计计算针对剪力承载能力极限状态,需要根据规范进