《结构设计方法》PPT课件

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1、第三章结构设计方法混凝土结构基本原理工程结构的设计学要保证安全可靠、经济合理由于实际工程结构中存在多种不确定因素对工程结构的安全可靠可能会产生不利影响为避免可能产生的不安全可靠情况一般需比计算要求的截面或材料用量增加截面或材料用量增加越多，安全可靠程度就越高，不安全的可能性就越小，但工程结构造价就越高结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定性问题，取得安全可靠与经济合理之间的平衡。容许应力设计法安全系数K是一个大于1.0的数值为取得安全可靠与经济合理的均衡，在综合考虑各种不确定因素影响后，可选取一个合适的安全系数材料力学研究的是单一材料、线弹性、简单结构实际工程结构远比他复杂如钢筋混凝土梁

2、的受弯，从安全角度考虑，需要确定其极限受弯承载力；而为控制正常实用阶段的裂缝和挠度变形，需要确定带裂缝工作阶段的受力情况采用容许应力设计法很难统一这两方面的要求3.1结构的功能安全性如M≤Mu上式仅从构件自身的承载力来确定安全性结构在预定使用期内，应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用在偶然事件发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成重大的生命和财产损失。结构整体是否安全，不仅与每个构件是否安全有关，更与构件之间的连接是否可靠有关结构整体应具有牢固性，不应发生与原因不相称的破坏适用性如f≤[f]结构在正常使用期间，具有良好

3、的工作性能。如不发生影响正常使用的过大变形、震动，或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度耐久性如w≤[wmax]结构在正常使用和正常维护的条件下，应具有足够的耐久性在各种因素（如混凝土碳化）的影响下，结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，从而导致结构在其预定使用期内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。结构的可靠性可靠性——安全性、适用性、耐久性的总称就是指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下，完成预定结构功能的能力。结构可靠性越高，结构造价越大。如何在结构可靠与经济之间取得平衡，就是设计方法要解决的问题经济的概念不仅包括第一次建设费用，还应考虑维护和维修，损失及修复的费用结构的功能-正常

4、使用极限状态安全性--承载能力极限状态适用性耐久性3.2极限状态结构能够满足功能要求而良好的工作，则称结构是“可靠的”或“有效的”反之，则结构“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”表4-1钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念结构功能可靠极限状态失效安全性受弯承载力M≤MuM=MuM≧Mu适用性挠度变形f≤[f]f=[f]f≧[f]耐久性裂缝宽度wmax≤wmaxwmax=wmaxwmax≧wmax承载能力极限状态超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）

5、结构塑性变行过大而不适于继续使用结构形成几何可变体系（超静定结构出现足够多的塑性铰）结构或构件丧失稳定（如压曲失稳）正常使用极限状态超过该极限状态，结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用等）过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）过大的振动（不舒适）其他正常使用要求。结构功能的表达S—作用效应结构上的作用（使结构产生内力和变形的原因，如荷载、不均匀沉降、温度变形、收缩变形、地震等）引起的效应。如弯矩、轴力、剪力、扭矩、挠度、裂缝宽度等S=S(Q)R—结构抗力结构抵抗作用效应的能力。如受弯承载力Mu、受剪承载力VU、容许挠度[f]、

6、容许裂缝宽度[wmax]R=R(fc,fy/A/h0,As…..)---本课程所要学习的内容。SR失效3.3结构设计中的不确定性恒载g与构件尺寸、材料容重等有关活载q（楼面活载、雪荷载等）的数值是随时在变化的计算跨度l的不准确Mu=M(fc,fy/A/h0,As…..)材料强度fy、fc的离散性截面尺寸h0和b的施工误差应力应变关系的不精确性M≦Mu不一定安全3.4结构设计方法由于结构工程中的不确定性，为取得安全可靠与经济合理的均衡，在设计中需要考虑这些不确定性的影响，结构设计方法就是处理这种安全可靠与经济合理的矛盾。容许应力设计法钢筋混凝土的受力性能不是弹性的；结

7、构中一点达到容许应力，结构即认为失效；没有考虑结构功能的多样性要求；安全系数是凭经验确定的，缺乏科学依据。破损阶段设计法整个截面达到极限承载力才认为失效，考虑了材料塑性和强度的充分发挥，极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确。但安全系数K仍然凭经验确定，没有考虑结构功能的多样性要求的问题。极限状态设计法除要求对承载力极限状态进行设计外，还包括挠度和裂缝宽度（适用性）的极限状态的设计。对于承载力极限