最新第三章钢筋混凝土结构设计原理.教学讲义PPT.ppt

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1、第三章钢筋混凝土结构设计原理.◆耐久性Durability结构在正常维护条件下应有足够的耐久性。完好使用到设计规定的年限。如，混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落，钢筋不发生锈蚀等。◆结构的可靠性reliability■可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。设计基准期：指一个工程结构在正常使用和正常维护条件下，能够满足其可靠度的时间。■结构可靠性越高，建设造价投资越大。■如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方

2、法要解决的问题。二.结构的极限状态的定义LimitState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，这个特定状态称为该功能的极限状态。能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态；反之，则处于失效状态，有效状态和失效状态的分界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。a.承载力能力极限状态UltimateLimitState结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态。◆构件的截面因强度不足而发生破坏（包括疲劳破坏）◆结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）◆结构

3、塑性变形过大而不适于继续使用◆结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）◆结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）安全系数法的缺点：没有定量的考虑抗力和荷载效应的随机性，而是靠经验或工程判断的方法确定，带有主观成分。定的高或低依据不充分。以概率理论为基础的极限状态设计法：本质是将荷载效应S及结构抗力R看作是两个随机变量应用概率论和数理统计的理论去研究结构的可靠度。以概率论为基础的设计方法分为三个水准：水准Ⅰ－半经验半概率法；水准Ⅱ－近似概率法；水准Ⅲ－全概率法。三.失效概率失效－指结构或结构的一部

4、分不能满足设计所规定的某一功能要求，即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用极限状态中的某一极限。失效概率－指结构结构处于失效状态下的概率pf。结构极限状态函数又称结构功能函数当时，结构已达极限状态，称为极限状态方程。Z=R-S若仅以荷载效应S，结构构件抗力R作为两个基本随机变量，功能函数表示为Probabilityoffailure结构功能的表达(极限状态方程）Z=R-S>0,或SR失效极限状态方程Z=0或R-S=0RSZ<0失效区Z>0可靠区重叠区

5、的大小反映了抗力R和荷载效应S之间的概率关系，即结构的失效概率从结构安全的角度，提高结构构件的抗力R，减小抗力R和荷载效应S的离散程度，可以提高结构的可靠程度，即提高μR－μS，减小σR、σS可使失效概率降低。f(r,s)S，RSRμSμRmR-mS结构处于可靠状态下的概率，称为可靠概率ps，ps=1-pf。标准差σS、σR平均值分别为μS、μRf(Z)bszmzpfZ=R-SZ<0则pf=P(Z<0)=P(R

6、准差σS、σR。令Z=R-SZ是服从正态分布的随机变量四.可靠指标reliabilityindex五.结构安全级别1Ⅰ水工建筑物级别水工建筑物结构安全级别2，3Ⅱ4，5Ⅲ六.目标可靠指标结构按承载能力极限状态设计时，要保证其完成预定功能的概率不低于某一允许水平而要求设计所达到的可靠指标，称为目标可靠指标βT。β≥βT3、βT与破坏性质有关；由于结构延性破坏和脆性破坏的性质不同，前者有明显预兆，可及时采取补救措施，目标可靠指标可定的稍低一些；后者为突发性破坏，破坏前无明显预兆，目标可靠指标应定的高一些。破坏类型安全

7、等级一级二级三级延性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.2结构构件承载力极限状态的目标可靠指标[β]确定βT的原则1、建立在对原规范校准的基础上；2、βT与结构安全级别有关；4、βT与不同的极限状态有关。第三节荷载的标准值荷载的分类又称恒荷载，在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略的荷载，如结构的自重、土压力，固定设备等；又称活荷载，在结构设计使用期间其值随时间而变化，如楼面堆放荷载、吊车荷载、静水压力、风荷载、雪荷载等；在结构设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持

8、续时间很短的荷载，如爆炸力、撞击力等；按随时间的变异性和出现的可能性：永久荷载GPermanentload可变荷载QVariableload偶然荷载Accidentalload荷载标准值是荷载的基本代表值。指结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大荷载值，采用数理统计的方法确定的具有一定概率的最大荷载值称为荷载的标准值Sk。f(S)SSkμSv1-vasss一.荷载的