混凝土结构设计原理(新规范)第3章_结构设计基本原理课件.ppt

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1、第3章结构设计基本原理本章主要内容结构可靠度荷载和材料强度标准值概率极限状态设计法要点作用于结构上的荷载取值结构构件自重；外部作用（活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用等）材料强度取值钢筋强度；混凝土强度结构设计方法荷载值、材料强度值确定后→如何设计，保证结构具有适当的可靠度地位和作用：总原则（纲领）→预期的可靠度（难点）适用于所有结构和构件：《建筑结构可靠度设计统一标准》作用、作用效应及结构抗力结构可靠度及安全等级混凝土结构构件设计计算方法的演变3.1结构可靠度及结构设计方法3.1.1结构上的作用、作用效应及结构抗力1.结构上的作用和作用效应★作用：使

2、结构或构件产生内力和变形的各种原因直接作用（荷载）：以力的形式直接作用于结构上间接作用：以变形的形式作用在结构上★作用按时间变异的分类永久作用G：其值不随时间变化（恒载）可变作用Q：其值随时间变化（活荷载）偶然作用：量值很大且持续时间很短的作用★作用效应S（effectofanaction）由作用产生的内力和变形（轴力、剪力、弯矩、扭矩、变形、裂缝等）作用效应S是随机变量或随机过程3.1.1结构上的作用、作用效应及结构抗力2.结构抗力R（resistance）★整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载能力、刚度及抗裂能力等。★影响

3、因素材料性能（强度、变形模量等）几何参数（构件尺寸等）计算模式的精确性（构件抗力计算模型）★结构抗力R是随机变量3.设计基准期T（designreferenceperiod）为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数，《建筑结构可靠度设计统一标准》规定为50年.3.1.2结构的预定功能及结构可靠度1.结构设计的基本要求满足使用功能：结构的预定功能要求安全性（safetyclass）：不发生构件破坏或结构倒塌适用性（serviceability）:变形和裂缝宽度不超限耐久性（durability）：结构材料的风化、腐蚀和老化不超过一定限度经济

4、问题在现有技术的基础上，以最经济的手段获得预定功能要求合理地解决结构可靠与经济之间的矛盾3.1.2结构的预定功能及结构可靠度2.结构的可靠度结构的可靠性结构的安全性、适用性和耐久性总称结构的可靠性。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。（定性描述）结构可靠度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。是可靠性的概率度量。（定量描述）规定的时间：设计使用年限（designworkinglife）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设计使用年限、设计基准期、使用寿命、耐久年限等概念之间的区别。纪念性建筑和

5、特别重要的建筑物1004普通房屋和构筑物503易于替换的结构构件252临时性结构51示例设计使用年限（年）类别规定的条件正常设计、正常施工、正常使用3.1.2结构的预定功能及结构可靠度3.1.3结构的安全等级结构的安全等级(safetyclass)安全等级根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成的经济损失、产生社会影响等的严重程度确定。安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋建筑物中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同，但允许对部分结构构件根据其重要程度和综合效益进行适当的调整。用安全等级区分

6、结构的可靠度《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的建筑结构安全等级混凝土结构构件设计计算方法的演变容许应力法特点：计算简单；未考虑材料的塑性；经验的安全系数按破坏阶段的设计方法特点：考虑材料塑性，计算结果较准确；经验的安全系数多系数极限状态设计法特点：较全面地考虑了主要因素；不能计算结构的可靠度3.1.4混凝土结构构件设计计算方法3.1.4混凝土结构构件设计计算方法概率极限状态设计法水准I—半概率法把可以统计的因素（荷载值和材料强度值等）用概率方法加以处理，无统计资料的因素用经验系数处理。对结构的可靠度还不能做出定量的估计。TJ10-74基本上属于此法。水准

7、Ⅱ—近似概率法将结构抗力和荷载效应作为随机变量，按给定的概率分布估算失效概率或可靠指标，采用平均值和标准差两个统计参数，对设计表达式进行线性化处理，称为“一次二阶矩法”，是一种实用的近似概率计算法。水准Ⅲ—全概率法3.1结构可靠度及结构设计方法小结结构上的作用、作用效应结构的抗力设计基准期；设计使用年限；实际寿命结构可靠性，结构可靠度结构的安全等级概率极限状态设计法影响结构可靠度的主要因素（荷载值、材料强度值等）用概率的方法确定；结构的工作状态取“极限状态”。荷载标准值的确定材料强度标准值的确定各种强度值之间的关系3.2荷载和材料强度的取值3.2.1荷载标

8、准值的确定荷载的统计特性永久荷载G是随机变量；永久荷载G符合正态分