第二章结构设计方法ppt课件.ppt

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1、第二章结构设计方法主要内容◆结构功能要求◆作用效应和结构抗力◆概率极限状态设计法◆砼结构耐久性设计教学要求◆熟悉结构的功能要求和安全等级划分◆熟悉极限状态定义和分类◆了解失效概率和可靠指标等基本概念◆熟悉材料强度各分位值的关系◆掌握两种极限状态实用设计方法◆了解结构耐久性设计的方法。结构设计共性问题◆荷载大小确定◆结构的功能要求◆结构抗力确定◆制定标准一.结构功能要求设计使用年限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。1.结构功能要求《规范》表述在规定的设计使用年限内应满足：◆在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；◆在正常使用时具有良好的工作性能；◆在正常

2、维护下具有足够的耐久性能；◆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。通常表述=可靠性要求安全性、适用性、耐久性。可靠性：安全性、适用性、耐久性的总称。可靠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。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3.建筑结构的安全等级根据结构破坏可能产生后果的严重性来划分。二.荷载效应——S1.定义由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形、裂缝等。2.荷载效应统计分布规律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。三.结构抗力——R1.定义结构或构件承受作用效应的能力，如承载能

3、力。影响结构抗力大小的主要因素：◆结构的构成形态◆构件的几何尺寸◆材料性能由材料的变异性、构件几何特征和计算模式等的不定一些，决定结构抗力也应是随机变量。2.结构抗力统计分布规律材料强度标准值确定可取其概率分布的0.05分位值（保证率95%）确定。注：钢材保证率为97.73%>95%四.概率极限状态设计法结构的功能要求→R与S的供求关系SR——失效S=R——极限状态功能要求S≤R极限状态定义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。2.极限状态分类◆承载能力极限状态针对安全性，当结构或结构构件出现下列五种状态之一时，

4、应认为超过了承载能力极限状态：●整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等)；●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；●结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)；●地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。◆正常使用极限状态针对适用性和耐久性，当结构或结构构件出现下列状态之—时，应认为超过了正常使用极限状态：●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。◆功能函数3.可靠度及可靠度指标◆可靠度定义结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的概率。

5、结构不能完成预定功能的概率？问题失效概率◆可靠度指标与失效概率的关系可靠度失效概率可靠度指标β由β定义的代替失效概率Pf的指标。β与Pf关系β2.73.23.74.2Pf3.5×10-36.9×10-41.1×10-41.3×10-5◆可靠指标下限值延性破坏指结构构件在破切前有明显的变形或其他预兆。脆性破坏指结构构件在破切前无明显的变形或其他预兆。4.分项系数表述式◆针对承载能力极限状态●结构重要性系数γ0它是第一层次的分项系数，应按结构构件的安全等级、设计使用年限并考虑工程经验确定。γ0S≤R●安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，γ0≥1.1●安全等级为二级或设计使用年

6、限为50年的结构构件，γ0≥1.0●安全等级为三级或设计使用年限为5年的结构构件，γ0≥0.9●荷载效应分项系数它是第二层次的分项系数，根据各荷载效应的变异性而确定，当与各荷载效应标准值相乘后而成为设计值。●荷载效应基本组合设计值①可变荷载效应起控制作用的组合永久荷载效应分项系数可变荷载效应分项系数△住宅、宿舍、商店…等绝大多数楼面活载0.7△书库、档案库、电梯机房…0.9△高炉邻近建筑屋面积灰荷载1.0可变荷载Qi的组合值系数一般框、排架结构（本书P32之2-4所示0.85有误）②由永久荷载效应起控制作用的组合当以竖向永久荷载效应起控制作用的组合时，可变荷载只考虑竖向荷载。●构件抗力分项系

7、数由材料的变异性而确定，构件抗力标准值除以该分项系数后成为抗力设计值。例题1一钢筋砼屋面简支梁，跨度为6m，截面尺寸为250mm×500mm，梁的负荷宽度为3.6m，已知屋面板自重标准值为3kN/m2，上人屋面活荷载标准值为2kN/m2，雪荷载标准值为0.5kN/m2，可变荷载组合系数0.7,试求梁跨中弯矩设计值和支座边缘截面剪力设计值。梁计算简图屋面平面简图负荷宽度解：计算gk梁自重0.25×0.5×25=