混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計-2設(shè)計方法_第1頁
混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計-2設(shè)計方法_第2頁
混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計-2設(shè)計方法_第3頁
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文檔簡介

1、混凝土及砌體結(jié)構(gòu) 1 82519201教授本課方法:開卷只允許帶參考書進(jìn)入考場。只要你認(rèn)真聽課,理解最基本的概念,獨立完成作業(yè),不及格都難!2008-10-112主要內(nèi)容(32學(xué)時)緒論(1學(xué)時)材料的力學(xué)性能(2學(xué)時)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法(1學(xué)時)受彎構(gòu)件正截面承載力(8學(xué)時)受彎構(gòu)件斜截面承載力(8學(xué)時)第1章第2章第3章第4章第5章第6章第8章截面承載力(2學(xué)時)受扭構(gòu)件受壓構(gòu)件正截面承載力(8學(xué)時)鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫及變形的驗算(2學(xué)2008-10-11時)3參考書2008-10-114第2章按近似概率理論極限狀態(tài)設(shè)計法2008-10-1152.1 極限狀態(tài)2.1.1 結(jié)構(gòu)上的作用

2、直接作用:荷載間接作用:混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異沉降、等作用在結(jié)構(gòu)上并使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力(如彎矩、剪力、軸向力、扭矩等)、變形、裂縫等作用稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。2008-10-116荷載的分類按作用時間的長短和性質(zhì),荷載分為三類:1.荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限內(nèi),其值不隨時間而變化,或其變化與平均值相比可以忽略不計,或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。2.可變荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)其值隨時間而變化,其變化與平均值不可忽略的荷載。3.偶然荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn),但一旦出現(xiàn)其值很大且作用時間很短的荷載。2008-10-117荷載的標(biāo)準(zhǔn)值1.定義將荷載視為隨量,采用數(shù)理統(tǒng)計的方法加以處

3、理而得到的具有一定概率的最大荷載值2.確定a.結(jié)構(gòu)的自重可根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸和材料的重力密度確定;b.可變荷載常與時間有關(guān),在缺少大量統(tǒng)計材料的條件下,可近似按隨量來考慮;2082.1.2 結(jié)構(gòu)的功能要求1.結(jié)構(gòu)的安全等級2008-10-119安全等級破壞后的影響程度建筑物的類型一級很嚴(yán)重重要的建筑物二級嚴(yán)重一般的建筑物三級不嚴(yán)重次要的建筑物2.結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限是指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進(jìn)行大修即可按達(dá)到其預(yù)定功能的使用時期。設(shè)計年限可按建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定,也可經(jīng)過主管部門的批準(zhǔn)按業(yè)主的要求確定。一般建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50年。注意:區(qū)別建筑物的設(shè)計使用

4、年限與建筑物的使用2008-10-11。103. 結(jié)構(gòu)的功能安全性如(MMu)結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)(一般為50年),應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形(如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降)、約束變形(如溫度和收縮變形受到約束時)等的作用。在偶然事件(如、)發(fā)生時和發(fā)生后,結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持整體穩(wěn)定性,不應(yīng)發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命的嚴(yán)重?fù)p失。2008-10-1111適用性 如(f f)結(jié)構(gòu)在正常使用期間,具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形(撓度、側(cè)移)、振動(頻率、振幅),或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。耐久性 如(wmaxwmax)結(jié)構(gòu)在正常使用

5、和正常條件下,應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種的影響下(混凝土碳化、鋼筋銹蝕),結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時間有過大的降低,而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性,降低使用。2008-10-1112結(jié)構(gòu)的可靠性可靠性安全性、適用性和耐久性的總稱就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)(設(shè)計工作=50年),在規(guī)定的條件下(正常設(shè)計、正常施工、正常使用和),完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。結(jié)構(gòu)可靠性越高,建設(shè)造價投資越大。如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡,就是設(shè)計方法要解決。2008-10-1113顯然這種可靠與經(jīng)濟(jì)的均衡受到多方面的影響,如國家經(jīng)濟(jì)實力、設(shè)計工作、和修復(fù)等。規(guī)范規(guī)定的設(shè)計方法,是這種均衡的最低限度

6、,也是國家法律。設(shè)計可以根據(jù)具體工程的重要程度、使用環(huán)境和情況,以及業(yè)主的要求,提高設(shè)計水準(zhǔn),增加結(jié)構(gòu)的可靠度。經(jīng)濟(jì)的概念不僅包括第一次建設(shè)費用,還應(yīng)考慮維修,損失及修復(fù)的費用2008-10-11142.1.3 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作,則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的或“有效”的。反之,則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”。區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀鋼筋混凝土的可靠、失效和極限狀態(tài)概念2008-10-1115結(jié)構(gòu)的功能可靠極限狀態(tài)失效安全性受彎承載力M Mu適用性撓度變形f f耐久性裂縫寬度wmax wmax承載力能力極限狀態(tài)超過該極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定

7、的安全性功能要求結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力(包括疲勞)結(jié)構(gòu)整體或其中一部分作為剛體失去平衡(如傾覆、滑移)結(jié)構(gòu)塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系(超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如細(xì)長受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn))2008-10-1116正常使用極限狀態(tài)超過該極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久性的功能要求。過大的變形、側(cè)移(影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不安全感、不能正常使用(吊車)等);過大的裂縫(鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等);過大的振動(不舒適);其他正常使用要求。2008-10-1117S R可靠極限狀態(tài)失效2.1.4極限狀態(tài)方程S荷載效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的各種作用(如荷載、不均勻沉

8、降、溫度變等)產(chǎn)生的效應(yīng)總和(如彎矩M、軸形、收縮變形、力N、剪力V、扭矩T、撓度S = S(Q)R結(jié)構(gòu)抗力f、裂縫寬度w等)結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力,如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、容許撓度f、容許裂縫寬度wR = R(fc, fy, A, h0, As, )2008-10-1118結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示:Z=R-S對應(yīng)的:Z=R-S0時,結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài);結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài);結(jié)構(gòu)處于失效(破壞)狀態(tài)。Z=R-S=0時,Z=R-S R)f(Z)結(jié)構(gòu)功能函數(shù) Z = R - SzPf =P (S R) =P(Z 0)PfzZ = R - S 可靠指標(biāo)2008-10-1124 值

9、2.73.23.74.2失效概率 Pf3.5 10-36.9 10-41.1 10-41.3 10-5P Z fZ極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)表達(dá)式 0 S R 0S結(jié)構(gòu)重要性系數(shù);結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)基本組合設(shè)計值,根據(jù)具體情況確定;R 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計值。2008-10-1125(1)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)建筑結(jié)構(gòu)的安全等級和重要性系數(shù)(2)荷載效應(yīng)組合2008-10-1126安全等級破壞建筑物類別重要性系數(shù)一級二級三級很嚴(yán)重嚴(yán)重 不嚴(yán)重重要的房屋一般的房屋次要的房屋1.11.00.9a.由可變荷載控制的效應(yīng)組合nQk iS G GSkS1ciQiki1式中 荷載分項系數(shù),具體取值如下:G當(dāng)其效應(yīng)對

10、結(jié)構(gòu)不利時,對由可變荷載效應(yīng)控制的組合取1.2,對由取1.35;荷載效應(yīng)控制的組合當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時,一般情況下取1.0,對結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗算取0.9;2008-10-1127 Qi第 i 個可變荷載的分項系數(shù),其中 Q1為第一個可變荷載 Q1的分項系數(shù),一般應(yīng)取1.4,對標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2 的工業(yè)建筑樓面活荷載應(yīng)取1.3;SGkSQik按荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk 計算的荷載效應(yīng)值;按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qik計算的荷載效應(yīng)值其中為諸多可變荷載效應(yīng)中起控制作用者; ci 可變荷載的組合系數(shù);n2008-10-11參與組合的可變荷載數(shù)。28b.由荷載控制的效應(yīng)組合nSGkQiS GSciQiki1(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效R應(yīng)的能力。一般用表示。R Rk R( fck, fsk, a )kRcs影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的主要有:材料性能(強度、變形)、構(gòu)件截面幾何特性(寬度、高度、面積、慣性矩等)、計算模式的精確性。2008-10-11292. 正常使用極限狀態(tài)表達(dá)式S C正常使用極限狀態(tài)

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