《混凝土结构基本原理》G第10章解读课件.ppt
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- 混凝土结构基本原理 混凝土结构 基本原理 10 解读 课件
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1、混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法破坏时破坏时可能产生后果的严重程度可能产生后果的严重程度,我国将建筑结构,我国将建筑结构
2、分为分为三个安全等级三个安全等级:建筑结构的安全等级建筑结构的安全等级 GB50068-2001GB50068-2001表表 10.0.8 10.0.8 划分结构安全等级的依据主要是其用途划分结构安全等级的依据主要是其用途对部分特殊构件可根据其重要程度作适当调整对部分特殊构件可根据其重要程度作适当调整混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法设计使用年限是指设计中规定的结构或构件设计使用年限是指设计中规定的结构或构件在不需要进在不需要进行大修行大修的情况下满足的情况下
3、满足预定功能的使用年限预定功能的使用年限。设计使用年限不等同于结构的实际寿命。设计使用年限不等同于结构的实际寿命。设计使用年限设计使用年限是计算结构可靠度依据的年限是计算结构可靠度依据的年限通常按通常按建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001确定确定经主管部门批准后,经主管部门批准后,也可按业主的要求确定也可按业主的要求确定各类工程结构的设计年限不应统一,对于各类工程结构的设计年限不应统一,对于一般的建筑结一般的建筑结构,设计使用年限为构,设计使用年限为5050年。年。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月
4、30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法设计使用年限分类设计使用年限分类 GB50068-2001 表表10.0.5 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法 结构设计需要满足的基本要求是:使结构在结构设计需要满足的基本要求是:使结构在内,在内,在正常使用、维护条件下正常使用、维护条件下,应保持其,应保持其,而,而不需进行大修加固不需进行大修加固。建筑结构应满足的功能。建筑结构应满足的功能要求可概括为:要求可概括为:、a.a.
5、安全性安全性应能承受在应能承受在正常施工、正常使用正常施工、正常使用情况下可能出现的各种情况下可能出现的各种荷载荷载、外加、外加变形变形、约束变形(如温度和收缩变形受到约、约束变形(如温度和收缩变形受到约束时)等所有可能的作用束时)等所有可能的作用在在(如地震、爆炸)发生后,结构应能(如地震、爆炸)发生后,结构应能,不应不应或或而造成生命财产的而造成生命财产的严重损失。严重损失。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法b.适用性适用性 结构在正常使用期间,应具有良好
6、的工作性能。如:结构在正常使用期间,应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、振动,不发生影响正常使用的过大的变形、振动,不产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度和变形。不产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度和变形。c.耐久性耐久性 结构在正常使用和正常维护条件下,应具有足够的耐久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),性。即在各种因素的影响下(混凝土碳化、钢筋锈蚀),不会导致结构在其不会导致结构在其预定的设计使用年限内丧失安全性和预定的设计使用年限内丧失安全性和适用性,降低使用寿命。适用性,降低使用寿命。混凝土结构基本原
7、理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法1. 极限状态的分类极限状态的分类 (1) 承载能力极限状态承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载能力或达到结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载不适于继续承载的变形状态的变形状态,称为,称为承载能力极限状态承载能力极限状态。具体包括:具体包括: a) 结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏破坏); b) 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾整个结构或结构的一部分作为刚体
8、失去平衡(如倾覆等);覆等);混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法 c) 结构转变为机动体系;结构转变为机动体系; d) 结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。 一旦超过承载能力极限状态,结构或构件就不能满足安一旦超过承载能力极限状态,结构或构件就不能满足安全性要求,后果严重全性要求,后果严重(对出现这种可能性控制得很严)(对出现这种可能性控制得很严)。(2) 正常使用极限状态正常使用极限状态 结构或构件达到正常使用或耐久性能中
9、某项规定限度的结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态,称为正常使用极限状态。状态,称为正常使用极限状态。具体包括:具体包括: a) a) 影响正常使用或外观的变形影响正常使用或外观的变形 (影响非结构构件、不(影响非结构构件、不安全感、不能正常使用等);安全感、不能正常使用等); b) b) 影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法 c) c) 影响正常使用的振
10、动(不舒适);影响正常使用的振动(不舒适); d) d) 影响正常使用的其他特定状态。影响正常使用的其他特定状态。 一旦超过正常使用极限状态,结构或构件就不能保证适一旦超过正常使用极限状态,结构或构件就不能保证适用性、耐久性的功能要求。用性、耐久性的功能要求。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法如:各种荷载(重力、风力)作用如:各种荷载(重力、风力)作用仅与外部因素有关,与结构本身的力学特性无关仅与外部因素有关,与结构本身的力学特性无关如:地震、收缩、温度变化、
11、沉降、徐变、侵蚀、冻如:地震、收缩、温度变化、沉降、徐变、侵蚀、冻融等融等不仅与外部因素有关,还与结构本身的力学特性有关不仅与外部因素有关,还与结构本身的力学特性有关混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。(3) 偶然荷载偶
12、然荷载 在在设计使用期内设计使用期内,不一定出现,但一旦出现,其值很大,不一定出现,但一旦出现,其值很大 且持续时间很短。如爆炸力、冲击力等。且持续时间很短。如爆炸力、冲击力等。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法实际作用在结构上的荷载大小具有不确定性,实际作用在结构上的荷载大小具有不确定性,应视为应视为随机变量随机变量,原则上采用数理统计的方法描述,原则上采用数理统计的方法描述选取选取具有具有95%95%保证率保证率的上分位荷载值的上分位荷载值,作为设计各,作
13、为设计各类结构时所取用的荷载标准值,其值等于类结构时所取用的荷载标准值,其值等于该荷载的统该荷载的统计平均值加计平均值加1.6451.645倍标准差。倍标准差。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法结构上的作用结构上的作用使结构产生的内力使结构产生的内力(如:(如:M、N、V、T 等)、等)、挠度挠度 f 、裂缝宽度裂缝宽度 w 等统称为该作用等统称为该作用的效应。的效应。 效应效应 S 为荷载荷载Q 的函数的函数, 可表示为:可表示为:S = S(Q) 作用效应
14、主要是由结构力学解决的问题。作用效应主要是由结构力学解决的问题。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法(1)材料)材料强度标准值强度标准值(fck , fyk) 对材料强度试验资料进行统计回归分析,得出材料对材料强度试验资料进行统计回归分析,得出材料强度概率分布曲线。强度概率分布曲线。材料强度的标准值应具有不小于材料强度的标准值应具有不小于95的保证率。的保证率。 由正态分布曲线可知,在由正态分布曲线可知,在 fk右侧曲线与横轴包围的面右侧曲线与横轴包围的面积即为
15、整个曲线包围面积的积即为整个曲线包围面积的 95%,于是,于是 fk的表达式为:的表达式为: 对于混凝土:对于混凝土: 对钢材:对钢材:ffk645. 1fkff1.645f混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法R是指是指结构构件结构构件抵抗作用效应的能力,如受弯承载力抵抗作用效应的能力,如受弯承载力Mu、受剪承载力受剪承载力Vu、Nu等。等。结构抗力结构抗力R是是材料性能材料性能(强度、变形模量等物理力学性(强度、变形模量等物理力学性能)、能)、几何参数几何参数
16、以及以及计算模式计算模式的函数的函数,可以写作:可以写作: R=R( fc, fy,A,h0,As,) 结构抗力是一个结构抗力是一个随机变量随机变量。结构抗力结构抗力R的计算方法这是本门课程的主要内容。的计算方法这是本门课程的主要内容。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章 按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法 对于随机变量对于随机变量S和和R,要求在达到一定可靠度水准的要求在达到一定可靠度水准的基础上,满足基础上,满足R R S S,认为结构才是可靠的,否则即为,认为结构才是可靠的,否则即为失效。可
17、见,结构或构件的工作状态可以用作用效应失效。可见,结构或构件的工作状态可以用作用效应S和结构抗力和结构抗力R的关系式来描述,的关系式来描述,当结构处于极限状态时当结构处于极限状态时的表达式称为极限状态方程。的表达式称为极限状态方程。(1)极限状态函数)极限状态函数 Z (结构的功能函数结构的功能函数) 结构的极限状态函数可写为:结构的极限状态函数可写为: ZRS 由概率理论可知,由随机变量由概率理论可知,由随机变量S和和R组合得到组合得到的变量的变量 ZRS也是随机变量。也是随机变量。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理2022年年5月月30日日第第3章章
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