第三章 建筑结构设计方法ppt课件.ppt

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1、第三章建筑结构设计方法主要内容3.1结构功能要求和极限状态3.2概率分布与保值率3.3结构可靠度理论3.4结构极限状态设计法3.1结构功能要求和极限状态3.1.1结构功能要求结构在规定的设计使用年限内，对安全性、适用性、耐久性的要求。结构在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；1.安全性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。结构在正常使用时具有良好的工作性能。2.适用性结构抵御使其材料性能恶化的各种侵蚀的能力。要求在正常维护下具有足够的耐久性能。3.耐久性3.1.1结构功能要求4.混凝土结构的耐久性设计3.1.

2、1结构功能要求目前结构耐久性问题尚处于研究阶段，还达不到量化计算的程度，一般是通过设计、施工和维护等方面采取相关的措施来实现。天津市滨海盐渍地下砼排水管半年即遭强腐蚀破坏成都市武警停车场化粪池盖板老化折断4.混凝土结构的耐久性设计3.1.1结构功能要求混凝土结构耐久性问题取决于钢材和混凝土两种材料，一般情况下主要取决于内部钢筋是否锈蚀。混凝土的高碱性将在钢筋表面形成一层氧化膜（钝化膜），它能有效地保护钢筋。但是，由于大气中的二氧化碳或其他酸性介质，将使混凝土中性化而降低其碱度，这种现象称混凝土碳化。4.混凝土结构的耐久性设计3.1.1结构功能

3、要求碳化、锈蚀均与环境和时间有关，另外，碳化还与砼的碱性程度有关。◆混凝土结构的耐久性设计依据环境类别设计使用年限4.混凝土结构的耐久性设计3.1.1结构功能要求◆耐久性对混凝土的要求①一～三类环境，设计使用年限为50年结构混凝土耐久性的基本要求4.混凝土结构的耐久性设计3.1.1结构功能要求◆耐久性对混凝土的要求②一类环境，设计使用年限为100年●最低强度等级：混凝土C30；预应力混凝土结构C40；●最大氯离子含量为0.06％；●宜使用非碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，最大碱含量为3.0kg／m3；●保护层厚度应按规定值增加40％（当采取有

4、效的表面防护措施时，可适当减少）；●在使用过程中，应定期维护。5.可靠性规定的时间设计使用年限规定的条件正常设计、正常施工、正常使用可靠性=安全性+适用性+耐久性结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的能力。结构功能要求=结构可靠性要求3.1.1结构功能要求3.1.2极限状态1.极限状态定义2.极限状态分类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。目前极限状态分为两类：一类与结构安全直接相关，称为承载能力极限状态；一类与结构适用和耐久相关，称为正常使用极限状态。3.承载能力

5、极限状态◆整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等)3.1.2极限状态上海倒楼事件◆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3.承载能力极限状态3.1.2极限状态◆结构转变为机动体系3.承载能力极限状态3.1.2极限状态柱端塑性铰映秀镇漩口中心教学楼震害◆结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)3.承载能力极限状态3.1.2极限状态日本阪神地震某钢结构柱间支撑压屈失稳3.承载能力极限状态3.1.2极限状态◆地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)1964年日本新泻地震引起地基液化使建筑严重倾斜3.1.2极限

6、状态4.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。3.2概率分布与保证率3.2.1统计参数定义1.平均值2.标准差3.变异系数3.2.2正态分布频率密度对称轴反弯点随机变量x正态分布曲线1.概率密度函数x3.2.2正态分布2.概率分布函数3.2.2正态分布2.概率分布函数●双边概率3.2.2正态分布2.概率分布函数●单边概率3.2.2正态分布2.概率分布函数●标准正态分布正态分布标准正态分布表3-2例题3-13.2.3保证率某厂钢材屈服强度统

7、计资料3.2.3保证率某预制构件厂对某工程所作试块的统计资料强度标准值强度平均值3.2.3保证率建筑结构可靠度设计统一标准第5.0.3条规定材料强度的标准值可取其概率分布的0.05分位值确定。材料弹性模量、泊松比等物理性能的标准值可取其概率分布的0.5分位值确定。混凝土和砌体材料强度标准值的确定模式3.2.3保证率保证率95%保证率97.73%2.27%3.3结构可靠度理论3.3.1结构极限状态方程◆作用效应S由作用引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形、裂缝等。直接作用荷载效应3.3.1结构极限状态方程◆作用效应SSf（S）Sko荷载效应

8、概率密度曲线一般荷载与荷载效应按线性关系对待，因此荷载效应与荷载有相同的统计分布规律。3.3.1结构极限状态方程◆抗力R结构或构件承受作用效应的能力，如承载能力。影