3混凝土结构基本设计原则.ppt
《3混凝土结构基本设计原则.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《3混凝土结构基本设计原则.ppt(47页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第三章 按近似概率理论的 极限状态设计法,3.1 极限状态,3.1.1 结构上的作用 作用: 使结构产生内力或变形的原因 直接作用: 荷载 间接作用: 温度变化, 地震等 作用效应:作用在结构内所产生的内力和变形。当“作用”为“荷载”时,其效应也可称为“荷载效应”。 荷载分类: 作用时间和性质 1) 永久荷载 2) 可变荷载 3) 偶然荷载,3.1.2 结构的功能要求 结构的安全等级 建筑结构的安全等级划分为三级: 安全等级 破坏后果 建筑物类型 一 级 很严重 重要的工业与民用建筑 二 级 严重 一般的工业与民用建筑 三 级 不严重 次要的建筑物 特殊建筑物可根据具体情况另行确定。 建筑结构
2、构件的安全等级宜与整个结构同 2. 结构的设计使用年限 不需大修可按预定目的使用的时期, 一般50年。 年限及荷载调整系数 N 5 25 50 100 L 0.9 - 1.0 1.1, 安全性 Safety 如(MMu) 结构在预定的使用期间内(一般为50年),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(如超静定结构的支座不均匀沉降)、约束变形(如温度和收缩变形受到约束时)等的作用。 在偶然事件(如地震、爆炸)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生命财产的严重损失。,3. 建筑结构的功能, 适用性 Serviceability 如(f f )
3、 结构在正常使用期间,具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形(挠度、侧移)、振动(频率、振幅),或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。 耐久性 Durability 如(wmax wmax) 结构在正常使用和正常维护条件下,应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下(混凝土碳化、钢筋锈蚀),结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低,而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性,降低使用寿命。,3.1.3 结构功能的极限状态Limit State, 结构能够满足功能要求而良好地工作,则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之,则结构为“不可靠”或“失效”。 区分结构“可靠”与“失效”
4、的临界工作状态称为“极限状态”,根据功能要求,国际上通常把极限状态分为两大类。,承载力能力极限状态 Ultimate Limit State 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) 结构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),正常使用极限状态 Serviceability Limit State 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
5、、不能正常使用(吊车)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。 结构按承载能力极限状态计算后还需按正常使用极限状态验算。,设有n个相互独立的随机变量Xi(i=1,2,n)影响结构的可靠度,其功能函数为 Z=g(X1,X2,Xn) 当Z=g(X1,X2,Xn)=0时,结构已达到极限状态,该式就称为极限状态方程。 引进功能函数 Z=g(R,S)=R-S,3.1.4 极限状态方程,结构功能的表达,S R 可靠,S作用效应 Action Effect 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
6、应 如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度 f、裂缝宽度 w 等,S = S(Q),R结构抗力 Resistant 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、容许裂缝宽度w,R = R(fc, fy, A, h0, As, ),S = R 极限状态,S R 失效,结构力学的主要内容,本课程的主要内容,3.2 结构按概率极限状态设计法,设计计算理论的发展 容许应力法 弹性 破坏阶段法 MMu 塑性 极限状态法 Z=g(R,S)=R-S 概率极限状态设计法 水准半径验半概率法 水准近似概率法 水准全概率法,3.2.1结构的可靠度,结构设计方法,由于结构工程中的不确定性,
7、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,钢筋混凝土结构的受力性能不是弹性的; 结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,还包括的挠度和裂缝宽度(适用性)的极限状态的设计。 对
8、于承载力极限状态,针对荷载、材料的不同变异性,不再采用单一的安全系数,而采用的多系数表达,, 材料强度 fck 和 fsk 是根据统计后按一定保证率取其下限分位值,反映的材料强度的变异性。 荷载值 qik 也尽可能根据各种荷载的统计资料,按一定保证率取其上限分位值。 荷载系数 kqi ,材料强度系数 kc 和 ks 仍按经验确定,但对于不同荷载的变异大小,可取不同的荷载系数。,以概率理论为基础的极限状态设计法,由于实际结构中的不确定性,因此无论如何设计结构,都会有失效的可能性存在,只是可能性大小不同而已。 为了科学定量的表示结构可靠性的大小,采用概率方法是比较合理的。,失效概率越小,表示结构可
9、靠性越大。因此,可以用失效概率来定量表示结构可靠性的大小。结构可靠性的概率度量称为结构可靠度reliability degree。 当失效概率Pf小于某个值时,人们因结构失效的可能性很小而不再担心,即可认为结构设计是可靠的。该失效概率限值称为容许失效概率Pf。,失效概率 probability of failure,Pf = P (S R),Z = R S,结构的抗力R和作用效应S均具有随机性,所以只能用功能函数Z的概率来描述。,结构的功能函数,可靠概率有多大?,Z 0,,即RS 结构可靠,Z = 0,,即R=S 结构处于极限状态。,即RS 结构失效,Z 0,,失效概率有多大?,3.2.2失效
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混凝土结构 基本 设计 原则
链接地址:https://www.31doc.com/p-2146959.html