《混凝土结构设计》PPT课件.ppt

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1、第二章混凝土结构设计方法§2-1极限状态设计法的基本概念一、结构的功能要求：《建筑结构设计统一标准》规定，建筑结构必须满足以下四项基本功能要求：1、结构在正常施工、正常使用条件下，能承受可能出现的荷载及变形。2、正常使用时的良好工作性能。3、在正常维护下具有足够的耐久性，如材料风化、老化、腐蚀不超过一定的限度。4、在偶然事件发生时或发生后，仍然能保持必要的整体稳定性。“结构的可靠性是安全性、适用性和耐久性的统一”。二、结构可靠性、可靠度的定义可靠性：结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力。可靠

2、度：指结构在规定时间内，规定条件下完成预定功能的概率，即结构可靠度是可靠性的概率度量?﹡设计使用年限：指设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。注意：①设计使用年限并不等同于结构的寿命；②这一时期的长短与一个国家在一定时期的国民经济发展水平有关；③可靠性与经济性的统一是结构设计的基本原则。三、结构的安全等级四、结构的极限状态1、极限状态的概念整个结构或结构的一部分超过某一个特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为结构的极限状态。2、

3、极限状态的分类（1）承载能力极限状态：p40被超越的判断；（2）正常使用极限状态：p41被超越的判断。五、结构上的作用、作用效应和结构的抗力1、作用与作用效应（1）定义：使结构产生内力和变形的所有原因。﹡直接作用与间接作用﹡作用与荷载的区别与联系（2）作用的分类：（3）作用效应：2、结构的抗力结构的抗力是指整个结构或构件承受内力和变形的能力。﹡混凝土结构构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋的种类、配筋数量和方式确定后，构件便具有一定的抗力。抗力可以按一定的计算模式确定。﹡影响抗力的因素：材料性能、几何参数

4、、计算模式。§2-2结构的可靠度一、结构设计问题的不确定性作用效应结构的抗力1、作用与作用效应的不确定性（以荷载与荷载效应为例）（1）荷载本身的变异性恒载：材料密实程度变化，施工偏差引起构件尺寸变化。活载：大小和位置均变化。（2）内力计算假定与实际受力情况之间的差异。2、结构抗力的不确定性（1）结构材料性能的变异性，是影响结构抗力的主要因素；（2）结构构件的几何参数的变异性；（3）结构构件抗力计算模式的不确定性。﹡作用、作用效应和结构抗力都具有不确定性。二、数理统计中的几个基本概念1、随机变量的统计特征值：

5、平均值：标准差（均方差）：变异系数：2、正态分布的概念正态分布的概率密度函数：图2-1正态分布概率密度曲线越大，曲线越扁平，随机变量分布越分散。3、保证率根据概率论，区间内事件发生的概率可以表示为：称为随机变量的值不大于的保证率图2-2正态分布的保证率如果随机变量X服从正态分布，则X的值不小于或不大于某一定值的概率分别为：表示标准正态分布的分布函数值，可由标准正态分布表查出。例如：当时三、结构的失效概率和可靠指标﹡关于“结构可靠性”的理解引入结构的功能函数则也服从正态分布，并有以下计算式子成立：失效概率（用

6、表示）图2-4功能函数的概率密度曲线即令则越大，失效概率就越小反之，越小，就越大，结构越不可靠目标可靠指标（object）用表示为使结构设计安全可靠，经济合理，应对不同情况下的可靠指标作一规定，来作为设计的依据。《建筑结构设计统一标准》根据安全等级和破坏类型，规定了按承载能力极限状态设计时的目标可靠指标值（见下表）。不同安全等级结构的承载能力极限状态的目标可靠指标破坏类型结构的安全等级一级二级三级延性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.2说明：1、表中数据是根据过去设计的若干有代表性构件在分析校核

7、其可靠度的基础上制定的，即“校准法”。2、充分理解“校准法”，见p44。3、正常使用极限状态下的目标可靠指标，根据其作用效应的可逆程度宜取0～1.5。问题：为什么延性破坏比脆性破坏的目标可靠指标低？§2-3极限状态实用设计表达式一、概述二、荷载取值1、荷载的标准值永久荷载标准值：按结构设计尺寸和标准容重计算而得。可变荷载标准值应根据荷载在设计使用年限内可能出现的最大荷载概率分布并满足一定的保证率来确定，然而由于目前对于在设计使用年限内最大荷载的概率分布能作出估计的荷载尚不多，所以荷载规范中规定的荷载标准值主

8、要还是根据历史经验确定的。2、荷载分项系数及荷载的设计值荷载的标准值乘以荷载分项系数后得到荷载的设计值。永久荷载分项系数当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；对由永久荷载效应控制的组合取1.35。当其效应对结构有利时，一般情况取1.0,对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。可变荷载分项系数一般情况下取1.4,对标准值大于的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3，对某些特殊情况，可按建筑结构有