第二章：混凝土结构设计的基本原则

混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章第二章混凝土结构设计的基本原则混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章本章重点结构上的作用、作用效应和结构抗力的概念及其随机特性；混凝土结构设计方法的理论基础——可靠度理论；我国规范的设计方法——概率极限状态设计法。混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.1.1结构上的作用1.定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂缝的因素，都称之为结构上的作用。直接作用：荷载；2.分类：间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、地震等。§2.1结构上的作用、作用效应与结构抗力混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.1.2作用效应定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂缝的因素，都称之为结构上的作用。2.1.3结构抗力定义：结构抵抗作用效应的能力。混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章§2.2荷载分类2.2.1永久荷载(恒荷载)定义：大小、方向、作用点不随时间改变的荷载，如自重，土压力，预应力等；2.2.2可变荷载(活荷载)定义：大小、方向、作用点随时间改变的荷载，如楼面和屋面活载，风荷载、雪荷载、吊车荷载、车辆荷载等；2.2.3偶尔荷载定义：结构使用期间可能不出现，一旦出现，时间短、效应大的荷载，如爆炸力，撞击等。混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.3.1永久荷载§2.3荷载代表值标准值：结构使用期间可能出现的最大值。1.标准值：结构使用期间可能出现的最大值，也是可变荷载的基本代表值。2.3.2可变荷载2.组合值：当有两个或两个以上可变荷载同时作用十的代表值。组合值=ψc×标准值混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章3.频遇值：常遇值,计算裂缝变形时用。4.准永久值：可变荷载中，较稳定的那一部分值，计算裂缝变形时用。频遇值=ψf×标准值t/T0.12.3.3偶然荷载：按使用特点定。准永久值=ψq×标准值t/T=0.5（t为设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间，T为设计基准期。）混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章标准值查荷载规范§2.4楼面和屋面活荷载荷载规范中的荷载值不包括隔墙重和二次装修重。2kN/m0.5直升飞机坪：楼面：2kN/m0.2屋面：不上人屋面上人屋面屋顶花园2kN/m5.02kN/m0.22kN/m0.3混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章当计算主要承重结构时§2.5风荷载wk=βzμsμzw0…2－1式中：βz–––高度Z处的风振系数;μs–––体型系数;μz–––风压高度变化系数，按地面粗糙程度A、B、C、D四级定，A—海岸、湖区；B—农村、市郊；C—一般城市市区；D—有密集高层建筑市区;混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章n1050100长沙地区w0（）0.250.350.40基本风压值w0–––50年一遇的基本风压（）。2kN/m2kN/m混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章n1050100长沙地区W0（）0.350.450.50基本雪压值2kN/m§2.６雪荷载sk=μrs0…2－2式中：μr–––屋面积雪分布系数;s0–––50年一遇的基本雪压（）。2kN/m混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章§2.7结构的设计使用年限与安全等级2.7.1结构的设计使用年限类别结构类型结构的设计使用年限（年）１临时性结构5２易于替换的结构构件25３普通房屋和构筑物50４纪念性建筑和特别重要建筑1002.7.2结构的安全等级按结构的重要性划分一级：重要建筑二级：一般建筑三级：次要建筑混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章1.定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的状态称之为该功能的极限状态。承载能力极限状态：超过这一极限状态时结构将发生破坏、倒塌或失稳等现象。2.分类：正常使用极限状态：超过这一极限状态时结构将出现过大的变形、过宽的裂缝或出现钢筋严重锈蚀、混凝土腐蚀、风化、剥落等现象。§2.8结构的极限状态及其分类混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章1.结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性。2.结构的可靠度：指结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能的概率，是结构可靠性的概率度量。§2.９结构的可靠性和可靠度平均值μzf(z)反弯点zpspr可靠概率失效概率Z＞0Z＜0失效可靠标准差正态分布Ｚ=Ｒ－Ｓ…2－３Ｚ＞0，结构可靠；Ｚ=0，极限状态；Ｚ＜0，结构失效。变异系数δz=μz/σz混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章式中：–––结构抗力的平均值和标准值；–––作用效应的平均值和标准值。RR、ss、§2.10结构的指标现行设计方法以概率理论为基础，用可靠指标度量，采用多个分项系数表达。设，则zz…2－42s2RsRzz混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章按承载能力极限状态设计时按正常使用极限状态设计时破坏类型安全等级一级二级三级塑性破坏3.73.22.7脆性破坏4.23.73.2根据其可逆程度可取0~0.5。混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.11.1计算公式§2.11按承载力极限状态的设计方法及其荷载组合…2－5RS0式中：–––结构重要性系数；安全等级为一级或使用年限为100年时，；安全等级为二级或使用年限为50年时，；安全等级为三级或使用年限为5年时，。–––荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶然组合；–––结构构件抗力设计值。01.100.109.00SR混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.11.2荷载效应组合一般结构构件：选下列计算中较大者由可变荷载控制时由永久荷载控制时…2－6kQc2QQ1kQ1GkGiiniiSSSS…2－7kQc1QGkGiiniiSSS1.基本组合混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章式中：–––荷载分项系数，当其效应对结构不利时，公式（7）中的，公式（8）中的；当其效应对结构有利时，一般情况下取1.0，验算倾覆、滑移或漂浮时取0.9；–––活载分项系数，一般情况下取1.4，当活载标准值大于的工业房屋楼面结构取1.3；–––恒载标准值所产生的内力；–––活载标准值所产生的内力，i=1的活荷载为主导活荷载；iQGGkSkQiS2.1G35.1G2kN/m4混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章一般排架、框架结构：选下列计算中较大者由可变荷载控制时由永久荷载控制时…2－8kQ1QGkGiniiSSS…2－9kQc1QGkGiiniiSSS式中：–––简化式中的荷载组合系数；一般情况下取，只有一个活荷载取。和的取值与式（6）（7）相同。9.00.1GiQ混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章偶然荷载的代表值不乘分项系数；2.偶然组合与偶然荷载同时出现的其它荷载采用适当的代表值；各种情况下荷载效应的设计值公式由有关规范另定。混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.11.3结构抗力设计值R取决于截面尺寸大小和材料强度高低。材料强度高低分为标准值和设计值。1.材料强度标准值2.材料强度设计值砼：ckftkf钢筋：ykf保证率：95％645.1f砼：钢筋：cckcffctktffsykyff混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章式中：–––砼的材料分项系数；建筑工程取1.4，公路桥涵工程取1.45。–––钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢筋取1.1，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋取1.2；公路桥涵工程对热轧钢筋取1.2，对钢绞线、热处理钢筋取1.25。cs混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.12.1设计方法§2.12按正常使用极限状态的设计方法及其对应的荷载组合…2－10CS式中：–––正常使用极限状态下荷载效应组合值;–––达正常使用要求时的变形、裂缝、应力等的限值；SC混凝土结构基本原理第二章主页目录上一章帮助下一章2.12.2荷载效应组合值1.标准组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损坏的情况。2.频遇组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损坏、较大变形或短暂震动等的情况。3.准永久组合：主要用于当长期效应是决定性因素的一些情况。…2－11kQ2cQ1kGkiniiSSSS…2－12kQ2qQ1kf1GkiniiSSSS…2－13kQ1qGkiniiSSS