混凝土结构与砌体结构 第2章 结构设计基本原则

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1、1第二章结构设计基本原则第二章结构设计基本原则1.了解结构上的作用、作用代表值、作用效应、结构抗力及结构可靠度的概念。2.理解结构极限状态的概念、极限状态设计表达式及荷载、材料强度的标准值、设计值的意义。3.了解混凝土结构耐久性的有关规定。学习目标2第二章结构设计基本原则第一节基本概念第二节结构功能和可靠度第三节极限状态设计法第四节混凝土结构耐久性规定3第二章结构设计基本原则第一节基本概念一、结构上的作用1.作用的概念作用是指使结构产生内力或变形的原因,一般用Q表示,可分为直接作用：指施加在结构上的

2、集中力或分布力，如结构自重、楼（屋）面活荷载、风荷载等。间接作用：指能够引起结构外加变形或约束变形的原因，如温度变化、地基变形、地震等原因引起的作用。4第二章结构设计基本原则2.作用按时间的变异分类永久作用又称永久荷载（恒荷载），是指在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。例如，结构自重、土压力等。设计基准期是为确定作用及与时间有关的材料性能取值而选定的时间参数，我国采用的设计基准期为50年。可变作用又称可变荷载（活荷载），是指在设计基准期内量值随时间变化，且其变化与

3、平均值相比不可忽略的作用。例如，楼（屋）活荷载、吊车荷载、风荷载等。5第二章结构设计基本原则偶然作用是指在设计基准期内不一定出现，而一旦出现，则其量值很大，且持续时间很短的作用。例如，地震作用、爆炸力、撞击力等。二、作用的代表值作用代表值是在结构设计中采用的作用数值，包括：标准值、组合值、频遇值和准永久值1.作用标准值作用标准值是指设计基准期内最大作用概率分布的其一分位值。它是作用的基本代表值。作用标准值通过统计分析确定，对一般的作用，其标准值Qk可取6第二章结构设计基本原则Qk=Qm+ασQ式中Q

4、m——作用的平均值；α——作用的保证率系数，当α=0时，保证率为50%，分位数为0.5；当α=1.645时，保证率为95%，分位数为0.95：σQ——作用的标准差。结构自重按结构构件的设计尺寸和材料重力密度计算确定（钢筋混凝土的重力密度可取25kN/m3）。作用在结构上的各种可变荷载标准值按《荷载规范》的规定采用。7第二章结构设计基本原则2.作用组合值作用组合值是指当两种或两种以上可变作用同时作用在结构上时，考虑到它们同时达到其标准值的可能性较小，故除产生最大作用效应的主导作用外，其他可变作用标准值

5、均乘以小于1.0的组合值系数ψc作为代表值，称为组合值。ψc可查《荷载规范》。3.作用频遇值对可变作用，在设计基准期内，其被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的作用值；或其超越频率为某一给定频率的作用值。可变荷载频遇值由可变荷载标准值乘以频遇系数ψf得到。ψf可查《荷载规范》。8第二章结构设计基本原则4.作用准永久值对可变作用，在设计基准期内，其被超越的总时间为设计基准期一半的作用值。它对结构的影响相当于永久作用。可变荷载准永久值由可变荷载标准值乘以准永久值系数ψq得到。ψq可查《荷载规范》。三、作

6、用效应作用效应是指由各种作用引起的结构或构件的反应，用Ｓ表示。例如，内力、变形和裂缝等。9第二章结构设计基本原则作用效应Ｓ应通过统计分析进行确定。一般情况下，结构上的作用为荷载，荷载效应Ｓ与荷载Q之间可近似按线性关系考虑，即Ｓ＝CQC为荷载效应系数，可通过结构力学分析确定，对承受均布荷载作用的简支梁结构抗力是指结构或构件承受作用效应的能力，用R表示。例如，构件的承载力、刚度等。四、结构抗力10第二章结构设计基本原则影响结构抗力的因素：结构的材料性能、几何尺寸、配筋情况和抗力的计算假定、计算公式等。通

7、常，结构抗力主要取决于材料性能。材料强度标准值是材料性能的基本代表值。一般取符合规定质量的具有不小于95%保证率的材料强度下分位值作为材料强度标准值，即fk=fm（1－1.645δf）式中fk——材料强度标准值；fm——材料强度平均值；δf——材料强度变异系数，δf=σf/fm；σf——材料强度标准差。11第二章结构设计基本原则钢筋强度标准值取钢材质量控制标准的废品限值。因废品限值具有97.73%的保证率，已满足保证率不小于95%的要求。对热轧钢筋根据屈服强度确定，并用符号fyk表示，按表2-1采用

8、；对预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋根据极限抗拉强度确定，用符号fptk表示，按表2-2采用。混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k的保证率是95%，即12第二章结构设计基本原则fcu,k=fcu,m（1－1.645δf）式中fcu,m——混凝土立方体抗压强度平均值；δf——混凝土立方体抗压强度变异系数，对C40级以下的混凝土δf=0.12；对C60级，δf=0.10；对C80级，δf=0.08。《规范》给出各级混凝土轴心抗压强度标准值fck和轴心抗拉强度标准值ftk见表