混凝土结构基本设计原则

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1、第三章混凝土结构基本设计原则第三章混凝土结构基本设计原则TheDesignApproachofConcreteStructure3.1结构的功能3.1结构的功能FunctionsofStructure一、结构上的作用、作用效应S和结构抗力R◆作用1、定义：使结构产生内力和变形的原因称为“作用”。直接作用：即荷载。间接作用：引起结构外加变形和约束变形的其他作用。如地震作用、基础沉降、温度变化、混凝土的收缩、徐变和焊接变形等。2、荷载的分类：按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类：第三章混凝土结构基本设计

2、原则第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能永久荷载：又称恒荷载。在结构设计使用期内，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。如结构自重、土压力、预应力等。可变荷载：又称活荷载。在结构设计使用期内，其值随时间而变化，或其变化与平均值相比不可忽略的荷载。如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。偶然荷载：在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。如地震、爆炸、撞击等。第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能◆作用效应SActionEffect1、定义：指

3、各种作用在结构上产生的内力（如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T）和变形（如挠度f、裂缝宽度w等）。如作用为直接作用，则作用效应称为荷载效应。在线弹性材料中，荷载效应=荷载荷载效应系数跨中截面，支座截面，如：ql其中即为荷载效应系数。其中即为荷载效应系数。第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能2、作用（荷载）效应的不确定性荷载本身的变异性；内力计算假定和实际受力情况间的差异。◆结构抗力RResistant1、定义：结构或结构构件承受内力和变形的能力，称为结构抗力R。如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、

4、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]等。结构抗力是结构内部固有的，其大小主要由构件的截面尺寸、材料强度及材料用量、计算模式等决定，即R=R(fc,fy,A,h0,As,…)（即S为随机变量）第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能2、结构抗力R的不确定性由于人为因素的影响，构件的截面几何参数具有不确定性；材料性能（如材质、强度等）受制作工艺以及制作与使用环境的影响而具有变异性。（即R为随机变量）第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能由以上概念表明，当结构构件任意截面均处于S≤R时，结构是安全可

5、靠的。但由于S、R都是随机变量，因而结构是否安全可靠的事件也是随机事件，所以需要用概率论来分析结构是否安全可靠的问题。也就是说，绝对处于S≤R状态下的建筑，即绝对安全的建筑是不存在的，关于建筑安全可靠性更为科学的说法应是，该建筑处于S≤R状态下的概率是多大，或该建筑安全可靠的概率有多大。第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能◆安全性Safety◎如（M≤Mu）◎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）、

6、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。二、结构的功能要求第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能◆适用性Serviceability◎如（f≤[f]、wmax≤[wmax]）◎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◎结构在正常使用和正常维

7、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。第三章混凝土结构基本设计原则3.1结构的功能◆结构的可靠性reliability■可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称■就是指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年），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。■结构可靠性越高，建设造价投资越大。第三章混凝土结构基本设计原则3.1结

8、构的功能三、结构设计总原则结构设计的总原则：S≤R且既可靠又经济如前所述，当S≤R时，说明结构是安全可靠的，而R与S之间的大小关系反映了结构可靠性水平的高低：R大过S越多，则结构的可靠度水平越高，而造价会上升；而R大过S不太多时，虽然降低了造价，但可靠性或安全储备却降低。因此成功的结构设计应合理确定R、S之间的大小关系，即可靠性与经济性二者兼顾考虑。如何在结构可靠与经济之间取得均衡，或者研究R比S究竟大多少合适的问题，就是结构设计原则所研究的问题。第三章