建筑结构设计基本原理PPT课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《建筑结构设计基本原理PPT课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 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:
- 建筑结构 设计 基本原理 PPT 课件
- 资源描述:
-
1、扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.第4章建筑结构设计基本原理2014.8扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.本章提要n我国现行规范所采用的以概率理论为基础的极限状态设计方法的基本概念;n极限状态设计表达式其内涵和应用;n地震作用计算的基本方法及抗震验算的主要内容;n混凝土结构耐久性的规定。 扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程
2、程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.第4章 混凝土结构基本计算原则4.1 建筑结构的功能要求和极限状态4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力4.3 荷载和材料强度4.4 概率极限状态设计法4.5 地震作用与结构抗震验算4.6 混凝土结构耐久性设计扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.1 建筑结构的功能要求和极限状态4.1.1 建筑结构的功能要求及结构可靠度 在设计使用年限(一般50年,也有100和25、5年)内
3、,满足功能要求,即安全性(SR),适用性,耐久性。u安全性:满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限 状态u适用性:保证结构在日常使用中满足要求u耐久性:保证结构的承载力和刚度的持续时间与环境适应度可靠性:可靠性:结构在规定时间(设计使用年限)内、规定条件下完成预定功能的能力。可靠度:可靠度:结构可靠性的概率度量。4.1 建筑结构的功能要求和极限状态扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.1.2 结构的极限状态1.极限状态 Limit State结构能够满足功能要求而良好地
4、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”的临界工作状态称为“极限状态”表 4.1 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念结构的功能可靠极限状态失效安全性受弯承载力M Mu适用性挠度变形f f耐久性裂缝宽度wmax wmax4.1 建筑结构的功能要求和极限状态扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.1.2 结构的极限状态1.极限状态2.极限状态的分类承载力能力极限状态 Ultimate Limit State超
5、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)4.1 建筑结构的功能要求和极限状态扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.1.2 结构的极限状态1.极限状态2.极限状态的分类正常使用极限状态 Serviceability Limit State超过
6、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、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); 影响正常使用的其他要求(如相对沉降过大)。BACKBACK4.1 建筑结构的功能要求和极限状态扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力4.2.1 4.2.1 结构上的作用与作用效应结构上的作用与作用效应1.作用与荷载的定义:施加在结构上的集中
7、或分布荷载 直接作用直接作用(荷载):自重、楼面活荷载引起结构外加变形或约束变形的原因 间接作用间接作用沉降作用温差作用地震作用4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.温度变化的变形作用温度变化的变形作用4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.2.荷载的分类按时间变异分类在设计基准期
8、内,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。也称恒荷载或恒载。比如结构自重或土压力等。在设计基准期内,其值随时间变化,或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。也称活荷载或活载。比如楼面活载、屋面活载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。在设计基准期内不一定出现,而一旦出现,其量值很大而持续时间较短的荷载。比如爆炸力、撞击力等。 永久荷载 可变荷载 偶然荷载2.3 荷载的代表值扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.2.荷载的分类按时间变异分类按空间位置变异分类按结构
9、的反应分类 固定荷载在结构空间位置上具有固定的分布; 可动荷载在结构空间位置一定范围内可以任意分布。 (自由荷载)2.3 荷载的代表值 静态荷载对结构不产生动力效应,或小得可以忽略; 动态荷载对结构产生动力效应,且不可以忽略。扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.2 结构上的作用、作用效应与结构抗力1.作用2.荷载分类3.作用效应(S S)由作用引起的结构或构件的反应。u内力:轴力N、弯矩M、剪力V、扭矩MTu变形 :挠度、转角、侧移、裂缝由直接作用产生的作用效应为荷载效
10、应。4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.2 结构上的作用、作用效应与结构抗力4.2.1 4.2.1 结构上的作用与作用效应结构上的作用与作用效应4.2.2.4.2.2.结构抗力结构抗力(R R) 结构或结构构件承受效应的能力承载力、刚度、抗裂缝能力q4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engin
11、eering.影响结构抗力的主要因素n材料性能n几何尺寸n计算的精确性作用作用效应结构抗力三者都具有随机性4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.设计基准期与设计使用年限u设计基准期:是为确定可变作用(可变荷载)及与试件有关的材料性能取值而选用的时间参数,它不一定等同于设计试验年限。荷载规范提供的荷载统计参数,除风、雪荷载有设计基准期为10、50、100年的设计值外,其余都是按设计基准期50年确定。u设计使用年限:又称服务期、服役期,是设
12、计时选定的一个时期,在这一给定时期内,房屋结构只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用,完成预定功能。BACKBACK4.2 结构上的作用、作用效应及结构抗力扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.3 荷载和材料强度4.3.1 荷载的代表值 设计中用来验算极限状态所采用的荷载量值。永久荷载的代表值 标准值 gk Gk4.3 荷载和材料强度扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science a
13、nd Engineering.4.3 荷载和材料强度 4.3.1 荷载的代表值永久荷载的代表值可变荷载的代表值 A.标准值:在结构设计基准期内,在正常情况下出现具有一定 保证率的最大荷载。 B.组合值:当结构承受两种或两种以上的可变荷载时的代表值。 C.频遇值:在设计基准期内,其超越的总时间为规定的较小比率 或超越频率为规定频率的荷载值。 D.准永久值:在设计基准期内,其超越的总时间约为设计基准期 的一半。kQkccQQkqqQQkffQQ4.3 荷载和材料强度扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and
14、Engineering.荷载值荷载值出出现现概概率率标准荷载值标准荷载值 +1.645常规荷载范围,保证率常规荷载范围,保证率95%95%意外荷载范围,失效率意外荷载范围,失效率5%5%4.3 荷载和材料强度扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.恒荷载标准值按构件或材料单位体积(或单位面积)自重平均值确定。楼面及屋面活荷载标准值民用建筑楼面活载见荷载规范。对多、高层,荷载满布且达到最大值可能性很小,应适当折减。屋面均布活载分“上人”和“不上人”两类(见荷载规范 )。雪荷载or
15、kSS基本雪压。见规范kS雪荷载标准值oSr屋面积雪分布系数,即基本雪压换算为屋面水平投影面上的雪荷载的换算系数。风荷载ozszkkzosz风荷载标准值基本风压,见规范风压高度变化系数风荷载体型系数,+为压力,-为吸力高度z处风振系数屋面均布活载不与雪荷载同时考虑,设计时取其中较大值。4.3 荷载和材料强度扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.3 荷载和材料强度4.3.2 结构构件的材料强度1.材料强度的标准值 fk(材料强度的基本代表值)p材料强度的标准值是以材料强度概
16、率分布的某一分位值来确定的 2.材料强度的设计值 fp用于承载力计算时的材料强度的代表值材料强度的设计值= 材料强度的标准值材料分项系数 ffBACKBACK4.3 荷载和材料强度扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.4 概率极限状态设计法4.4.1.结构功能函数 功能函数:Z=R-S=g(X1,X2,X3.Xn) 结果分析uZ=R-S0Z=R-S0:uZ=R-S0Z=R-S0:uZ=R-S=0Z=R-S=0:处于可靠状态;处于不可靠状态,即失效状态;处于极限状态,此方程
17、称极限状态方程4.4 概率极限状态设计法扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.4 概率极限状态设计法4.4.1.结构功能函数4.4.2.结构可靠度与失效概率在规定的时间内(一般为50年),在规定的条件下(正常设计、正常施工和正常使用),完成预定功能的概率,称为结构的可靠度,即可靠概率。以P Ps s表示结构的可靠度失效概率 00dzzfPdzzfPsf)()(1 sfPP结构不能完成预定功能的概率,以P Pf f表示。4.4 概率极限状态设计法 f(Z)zzPfZ = R
18、 - S扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering. f(Z)zzPfZ = R - S4.4 概率极限状态设计法4.4.1.结构功能函数4.4.2.结构可靠概率与失效概率4.4.3.可靠指标ZZfP值2.73.23.74.2失效概率 Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5 可靠指标可靠指标 reliability index我国对于一般工程结构,当为延性破坏时,其可靠指标取 =3.2,对脆性破坏取 =3.7。4.4 概率极限状态设计法22SRZSRZ扬扬 州
19、州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.4 概率极限状态设计法4.4.4.建筑结构的安全等级和目标可靠指标 1.结构的安全等级 建筑结构可靠度设计统一标准根据建筑结构破坏后的严重程度,将建筑结构划为三个安全等级:结构安全等级 破坏后果 建筑物类型 设计使用年限 一级 很严重 重要建筑物 100年及以上 二级严重 一般建筑物 50年 三级不严重 次要建筑物 5年及以下 4.4 概率极限状态设计法扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College
20、 of Civil Science and Engineering.2.目标可靠指标 建筑结构可靠度设计统一标准根据不同的安全等级和破坏类型确定承载能力极限状态设计时的目标可靠指标(设计可靠指标): 破坏类型 安 全 等 级 一级 二级 三级 延性破坏 3.73.22.7脆性破坏 4.23.73.24.4 概率极限状态设计法结构设计要求: 扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.4.5.概率极限状态设计法地点功能结构简图与材料选用荷载的确定与组合内力图与截面应力分析截面应力
21、材料的设计强度小于,截面选择过大可以进一步减少截面大于,截面选择过小必须进一步加大截面等于,截面选择适当截面处于临界状态设计图纸弯矩产生的截面正应力分布图剪力产生的截面剪应力分布图4.4 概率极限状态设计法扬扬 州州 大大 学学 建建 筑筑 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Civil Science and Engineering.4.4.5.概率极限状态设计法结构设计的内容对于承载力极限状态:截面强度验算、稳定验算、抗倾覆与滑移验算;对于正常使用极限状态:变形验算、抗裂与裂缝宽度的验算。4.4 概率极限状态设计法规范采用了以基本变量(如荷载、材料强度等)的标准值
展开阅读全文