混凝土结构设计原理-课件-第3章-设计原则

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1、第三章混凝土结构基本设计原则第三章混凝土结构基本设计原则▲工程结构需要安全适用、经济合理；这只有技术先进才能实现。▲实际工程结构中存在多种不确定性；▲工程结构的基本设计原则就是研究各种不确定性问题，实现可靠性与经济性的最佳平衡。一、作用的概念：使结构产生内力或变形的原因，分直接作用和间接作用两种。直接作用：是指施加在结构上的集中力或分布力，即荷载。间接作用：是指引起结构外加变形或约束变形的原因（混凝土收缩、温度变化、基础差异沉降、地震等）。第三章混凝土结构基本设计原则3.1极限状态和设计状况3.1.1结构上的作用（按随时间的变异性可分为三类）1、永久作用

2、：在结构使用期间，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。二、作用的分类：如结构自重、土压力、预应力、地基沉降、焊接等。2、可变作用：在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽车荷载、温度变化等。3、偶然作用：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作用。如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能3.1.2结构的功能一、结构的安全等级第三章混凝土结构基本设计原则根据结构破坏后果的影响程度分为三级。安全等级破坏后

3、果建筑物类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要的建筑物建筑结构的安全等级3.1结构的功能第三章混凝土结构基本设计原则安全等级破坏后果桥梁类型一级很严重特大及重要大桥二级严重大、中桥及重要小桥三级不严重小桥、涵洞桥梁结构的安全等级第三章混凝土结构基本设计原则1、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进行大修即可按其预定目的使用的时期。2、结构的设计使用年限不同于实际寿命和设计基准期。二、结构的设计使用年限和设计基准期类别设计使用年限（年）示例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4100纪念性建筑和特

4、别重要的建筑物建筑结构设计使用年限分类3、设计基准期：指为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。建筑结构的设计基准期为50年。桥梁结构的设计基准期为100年。第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能三、结构的功能（包括安全性、适用性和耐久性）1、安全性结构在设计规定的使用年限内，能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用。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。第三章混凝土结构基本设计原则▲设计使用年限：一般为50年。▲各种作用：指荷载、外加变形和约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）；▲偶然事件：如地震

5、、爆炸、火灾、撞击等；▲整体稳定性：指建筑结构仅产生局部损坏而不致发生连续倒塌。3.1结构的功能结构在设计规定的使用年限内，在正常使用时具有良好的工作性能。▲良好的工作性能：指不发生影响正常使用的过大的变形、振动，或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度等。第三章混凝土结构基本设计原则2、适用性3、耐久性结构在设计规定的使用年限内，在正常维护下具有足够的耐久性能。▲耐久性能：指在各种因素（混凝土碳化、钢筋锈蚀等）的影响下，结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而降低使用寿命。3.2极限状态3.1.3极限状态▲结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构为

6、可靠（或有效）。反之，则结构为不可靠（或失效）。▲区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”第三章混凝土结构基本设计原则一、极限状态的概念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。二、两类极限状态承载能力极限状态与正常使用极限状态。（1）概念：承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形。------安全性。3.2极限状态第三章混凝土结构基本设计原则1、承载能力极限状态UltimateLimitState（2）标志▲整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡

7、（倾覆、滑移）。▲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（超静定结构中出现足够多塑性铰）。▲结构或结构构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）。▲地基丧失承载能力而破坏。3.2极限状态（2）标志：▲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、钢筋锈蚀、漏水等）；▲影响正常使用的振动；▲影响正常使用的其他特定状态。第三章混凝土结构基本设计原则2、正常使用极限状态ServiceabilityLimitState（1）概念：正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用

8、或耐久性能的某项规定限值。对应于结构的适用性和耐久性。▲S—作用效应结构上的作用