结构第二章-.ppt
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1、 第二章 混凝土结构基本计算原则 本章提要:本章主要介绍我国现行规范所采用的以概率理论为基础的极限状态设计方法的基本概念。讲述极限状态设计表达式其内涵和应用;给出了混凝土结构耐久性的规定。1第一节第一节 建筑结构的功能建筑结构的功能一 结构的功能要求 功能要求功能要求适用性适用性耐久性耐久性安全性安全性2 安全性结构在正常施工和正常使用的条件下,能承受可能出现的各种作用;在设计规定的偶然事件(如强烈地震、爆炸、车辆撞击等)发生时和发生后,仍能保持必需的整体稳定性,即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。适用性结构在正常使用时具有良好的工作性能。例如,不会出现影响正常使用的过大变形或振动;不会
2、产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。耐久性结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能,即在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。例如,结构材料不致出现影响功能的损坏,钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。3二 建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋4结构的设计使用年限 定义:房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维 护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限 应按下表采用。类别类别 设设 计计 使使 用用 年限(年)年限(年)示示 例例 15临时性结构225易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物410
3、0纪念性建筑和特别重要的建筑结构52 极限状态定义整个结构或结构的一部份,超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能(安全性、适用性、耐久性)要求,该特定状态称为该功能的极限状态。极限状态承载力极限状态承载力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 61)承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性的功能。7当结构或结构构件出现下列状态之一时,即认为超过了承载能力极限状态:结构构件或连接因材料强度不够而破坏;整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);结构转变为机动
4、体系;结构或结构构件丧失稳定(如柱子被压曲等)。82)正常使用极限状态 正常使用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。这一状态对应于适用性或耐久性的功能。9 当结构或结构构件出现下列状态之一时,即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);影响正常使用的振动;影响正常使用的其他特定状态等。10第二节 结构上的作用与作用效应S一、结构上的作用与荷载 作用与荷载的定义 直接施加在结构上的力及引起结构 变形的原因称为作用。荷载的分类和荷载效应 建筑结构可靠度设计统一标准将结构上的荷载作如下分类:11永久荷载1、按随时
5、间的变异分类偶然荷载2、按随空间位置的变异分类 可变荷载自由荷载 3、按结构的反应特点分类 静态荷载 动态荷载 固定荷载 第二节 结构上的作用与作用效应S一、结构上的作用与荷载 荷载的分类和荷载效应 12二、结构上的荷载效应S 三、荷载代表值荷载规范将荷载分为三类:永久荷载 可变荷载 偶然荷载 第二节 结构上的作用与作用效应S 作用效应 结构上的各种作用,在结构内产生的内力(轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、裂缝等)的总称,用S 表示。由直接作用产生的效应,通常称为荷载效应。13一 荷载分类按随时间的变异,结构上的荷载可分为以下三类:1.永久荷载:永久荷载亦称恒荷载,是指在结构使
6、用期间,其值不随时间变化。如结构自重、土压力、预应力等。2.可变荷载:可变荷载也称为活荷载,是指在结构使用期间,其值随时间变化,且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。3.偶然荷载:在结构使用期间不一定出现,而一旦出现,其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。14 荷载代表值 结构或构件设计时,需针对不同设计目的对荷载赋予一个规定的量值,该量值即为荷载代表值。永久荷载采用标准值为代表值。可变荷载采用标准值、组合值、频遇值和准永久值为代表值。偶然荷载按使用的特点确定代表值。其中荷载标准值为基本代表值。15荷载标准值 荷载标准值是指在结构使用期间,在正常情况下可能出现的最大荷载值。永久荷载标准值
7、Gk可按结构构件的设计尺寸和材料重力密度计算确定,荷载规范中给出了常用材料和构件的自重。可变荷载标准值Qk可直接查荷载规范得出。16(1)永久荷载标准值永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修,固定设备的重量。一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积(或面积)的自重标准值确定。例题取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25 kN/m3,则截面尺寸为200500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的自重标准值为 0.20.525=2.5kN/m17可变荷载组合值当结构承受两种或两种以上可变荷载时,考虑它们同时达到各自最大值的可能性很小,故除主导的可变荷载外,其他可变荷载均乘以小于1.0的组合系数作为可变荷载
8、组合值。可变荷载组合值可变荷载标准值荷载组合值系数C 荷载组合值系数可由荷载规范查得 18可变荷载频遇值 可变荷载在设计基准期内在结构上偶而出现的较大荷载,称为可变荷载频遇值。其具有持续时间较短或发生次数较少的特点。可变荷载频遇值可变荷载标准值荷载频遇值系数f 荷载频遇值系数可由荷载规范查得 19可变荷载准永久值在设计基准期内经常作用的可变荷载,称可变荷载准永久值。其具有总持续时间较长的的特点,对结构的影响类似于永久荷载。可变荷载准永久值可变荷载标准值荷载准永久值系数 荷载准永久值系数可由荷载规范查得 20荷载设计值及荷载分项系数荷载设计值荷载分项系数荷载标准值 由于荷载是随机变量,考虑其有超
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