项目三：极限状态设计原理.ppt

1、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理项目三项目三 混凝土结构设计计算原则混凝土结构设计计算原则刘汾涛刘汾涛 主讲主讲广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 土木工程系土木工程系 力学教研室力学教研室项目导入项目导入 结结构构设设计计的的目目的的是是什什么么？结结构构所所承承受受的的荷荷载载非非定定值值，所所用用的的材材料料具具有有很很大大的的离离散散性性，应应如如何何取取值值？结结构构应应满满足足什什么么条条件件才才是是安安全全合理？合理？知识要点知识要点识记识记领会领会应用应用核心概念核心概念结构上的作结构上的作用用荷载的分类荷载的分类承载能力极限承载能力极限状态状态正常使用极限正

2、常使用极限状态状态永久荷载永久荷载可变荷载可变荷载荷载标准值荷载标准值荷载组合值荷载组合值荷载准永久值荷载准永久值结构的功能结构的功能要求要求荷载的代表值荷载的代表值结构的极限结构的极限状态状态作用效应作用效应一、结构上的作用一、结构上的作用一、结构上的作用一、结构上的作用 概念概念概念概念:使结构产生内力和变形的所有原因使结构产生内力和变形的所有原因使结构产生内力和变形的所有原因使结构产生内力和变形的所有原因.直接作用直接作用直接作用直接作用以以以以力力力力的的的的形形形形式式式式作作作作用用用用在在在在结结结结构构构构上上上上，也也也也称称称称为为为为荷荷荷荷载载载载，如如如如楼楼楼楼面面

3、面面荷荷荷荷载、风荷载等载、风荷载等载、风荷载等载、风荷载等.间接作用间接作用间接作用间接作用以以以以变变变变形形形形的的的的形形形形式式式式作作作作用用用用于于于于结结结结构构构构上上上上，如如如如地地地地震震震震、混混混混凝凝凝凝土土土土收收收收缩缩缩缩、温度变形等温度变形等温度变形等温度变形等.3.1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用效应二、荷载的分类二、荷载的分类二、荷载的分类二、荷载的分类 结构上的荷载按作用时间长短和性质分成三类：结构上的荷载按作用时间长短和性质分成三类：结构上的荷载按作用时间长短和性质分成三类：结构上的荷载按作用时间长短和性质分成三类：永永永永久久久久荷荷

4、荷荷载载载载在在在在结结结结构构构构使使使使用用用用期期期期内内内内其其其其值值值值随随随随时时时时间间间间因因因因素素素素的的的的变变变变化化化化不不不不大大大大,或或或或其其其其变变变变化化化化与与与与其其其其平平平平均均均均值值值值相相相相比比比比可可可可以以以以忽忽忽忽略略略略的的的的荷荷荷荷载载载载,如如如如自重、永久设备自重、永久设备自重、永久设备自重、永久设备.可可可可变变变变荷荷荷荷载载载载在在在在结结结结构构构构使使使使用用用用期期期期内内内内，其其其其值值值值随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化，且且且且其其其其变变变变化化化化与与与与其其其其平平平平均均均均值值值值相

5、相相相比比比比不不不不可可可可忽忽忽忽略略略略的的的的荷荷荷荷载载载载,如如如如楼楼楼楼面面面面活活活活荷荷荷荷载、风载、雪荷载、吊车荷载等载、风载、雪荷载、吊车荷载等载、风载、雪荷载、吊车荷载等载、风载、雪荷载、吊车荷载等.偶偶偶偶然然然然荷荷荷荷载载载载在在在在设设设设计计计计使使使使用用用用期期期期内内内内不不不不一一一一定定定定出出出出现现现现,一一一一旦旦旦旦出出出出现现现现其其其其值很大且持续时间很短的荷载值很大且持续时间很短的荷载值很大且持续时间很短的荷载值很大且持续时间很短的荷载,如爆炸、撞击如爆炸、撞击如爆炸、撞击如爆炸、撞击.3.1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用

6、效应 建建建建筑筑筑筑结结结结构构构构设设设设计计计计时时时时，对对对对不不不不同同同同的的的的荷荷荷荷载载载载和和和和不不不不同同同同的的的的设设设设计计计计情情情情况况况况，应采用不同的代表值，以满足不同可靠度的要求：应采用不同的代表值，以满足不同可靠度的要求：应采用不同的代表值，以满足不同可靠度的要求：应采用不同的代表值，以满足不同可靠度的要求：o o 永久荷载永久荷载永久荷载永久荷载：标准值标准值标准值标准值；o o 可可可可变变变变荷荷荷荷载载载载：设设设设计计计计要要要要求求求求采采采采用用用用标标标标准准准准值值值值、组组组组合合合合值值值值、频频频频遇遇遇遇值值值值或或或或准永

7、久值准永久值准永久值准永久值作为代表值作为代表值作为代表值作为代表值 ；o o 偶然荷载偶然荷载：按建筑结构使用的特点确定其代表值。：按建筑结构使用的特点确定其代表值。3.1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用效应三、荷载的代表值三、荷载的代表值三、荷载的代表值三、荷载的代表值uu荷载荷载荷载荷载标准值标准值标准值标准值（查规范）（查规范）（查规范）（查规范）：荷荷载载的的基基本本代代表表值值，是是指指结结构构在在设设设设计计计计基基基基准准准准期期期期内内内内可可能能出现的最大荷载值。出现的最大荷载值。uu荷载荷载荷载荷载准永久值：准永久值：准永久值：准永久值：是是指指可可变变荷荷载载

8、在在结结构构使使用用期期内内经经常常达达到到或或超超过过的的荷荷载载值值,其其实实质质是是考考虑虑荷荷载载的的长长期期作作用用效效应应而而对对标标准准值值的的一种折减。一种折减。3.1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用效应折减系数折减系数为为为为确确确确定定定定可可可可变变变变作作作作用用用用及及及及与与与与时时时时间间间间有有有有关关关关的的的的材材材材料料料料性性性性能能能能等等等等取取取取值值值值而而而而选选选选用用用用的的的的时时时时间间间间参参参参数数数数,一一一一般般般般取取取取5050年。年。年。年。uu 荷荷荷荷载载载载组组组组合合合合值值值值 当当结结构构承承受受两两

9、种种或或两两种种以以上上可可变变荷荷载载时时,考考虑虑到到它它们们同同时时达达到到其其标标准准值值的的可可能能性性较较小小，故故除除产产生生最最大大作作用用效效应应的的主主导导荷荷载载外外，其其他他可可变变荷荷载载标标准值均乘以小于准值均乘以小于1.0的组合值系数的组合值系数c作为代表值。作为代表值。荷载标准值和荷载组合系数的乘积荷载标准值和荷载组合系数的乘积.uu 可可可可变变变变荷荷荷荷载载载载频频频频遇遇遇遇值值值值 在在设设计计基基准准期期内内被被超超越越的的总总时时间间仅为设计基准期一小部分的荷载值仅为设计基准期一小部分的荷载值。3.1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用效应四

10、、作用效应四、作用效应四、作用效应四、作用效应o o 概念：结构构件在各种因素的作用下，产生的概念：结构构件在各种因素的作用下，产生的概念：结构构件在各种因素的作用下，产生的概念：结构构件在各种因素的作用下，产生的内力和内力和内力和内力和变形变形变形变形，如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角和裂缝，如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角和裂缝，如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角和裂缝，如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角和裂缝等。作用效应和作用都是等。作用效应和作用都是等。作用效应和作用都是等。作用效应和作用都是随机变量随机变量随机变量随机变量。o o 作用效应与作用的关系：作用效应与作用的关

11、系：作用效应与作用的关系：作用效应与作用的关系：S=C QQ 某种作用；某种作用；C 作用效应系数；作用效应系数；S 作用效应。作用效应。3.1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用效应3.1 结构上的作用和作用效应结构上的作用和作用效应案案案案例例例例：某某某某办办办办公公公公楼楼楼楼走走走走廊廊廊廊平平平平板板板板计计计计算算算算跨跨跨跨度度度度l l0 0=2160mm=2160mm，现现现现浇浇浇浇混混混混凝凝凝凝土土土土板板板板板板板板厚厚厚厚90mm90mm，水水水水磨磨磨磨石石石石楼楼楼楼面面面面(0.65kN/m(0.65kN/m2 2)，板板板板底底底底20mm20mm后

12、后后后混混混混合合合合砂砂砂砂浆浆浆浆抹抹抹抹灰灰灰灰。求求求求该该该该走走走走廊廊廊廊板板板板沿沿沿沿板板板板跨跨跨跨每每每每延延延延米米米米的的的的永永永永久久久久荷荷荷荷载载载载标准值和可变荷载标准值。标准值和可变荷载标准值。标准值和可变荷载标准值。标准值和可变荷载标准值。3.2 结构的功能要求和极限状构的功能要求和极限状态一、结构的功能要求一、结构的功能要求一、结构的功能要求一、结构的功能要求建建建建筑筑筑筑结结结结构构构构在在在在规规规规定定定定的的的的设设设设计计计计使使使使用用用用期期期期限限限限内内内内应应应应满满满满足足足足的的的的各各各各种种种种要要要要求求求求，称称称称为

13、为为为结构的结构的结构的结构的功能功能功能功能。uu建筑结构的功能建筑结构的功能建筑结构的功能建筑结构的功能 安安安安全全全全性性性性 结结结结构构构构在在在在正正正正常常常常施施施施工工工工和和和和正正正正常常常常使使使使用用用用时时时时能能能能承承承承受受受受可可可可能能能能出出出出现现现现的的的的各各各各种种种种作作作作用用用用.且且且且在在在在设设设设计计计计规规规规定定定定的的的的偶偶偶偶然然然然事事事事件件件件发发发发生生生生时时时时及及及及发发发发生生生生后后后后,结结结结构构构构应应应应能保持必需的整体稳定性能保持必需的整体稳定性能保持必需的整体稳定性能保持必需的整体稳定性.适

14、适适适用用用用性性性性 结结结结构构构构在在在在正正正正常常常常使使使使用用用用时时时时能能能能满满满满足足足足预预预预定定定定的的的的使使使使用用用用要要要要求求求求，有有有有良良良良好好好好的的的的工工工工作作作作性性性性能能能能，其其其其变变变变形形形形、裂裂裂裂缝缝缝缝或或或或振振振振动动动动等等等等性性性性能能能能均均均均不不不不超超超超过过过过规规规规定定定定的的的的限度等限度等限度等限度等.耐耐耐耐久久久久性性性性 建建建建筑筑筑筑结结结结构构构构在在在在正正正正常常常常维维维维护护护护下下下下有有有有足足足足够够够够的的的的耐耐耐耐久久久久性性性性能能能能。例例例例如如如如保保

15、保保护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀等护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀等护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀等护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀等.3.2 结构的功能要求和极限状构的功能要求和极限状态uu 结构可靠性结构可靠性结构可靠性结构可靠性 是指结构在规定的时间内是指结构在规定的时间内是指结构在规定的时间内是指结构在规定的时间内,在规定的条件下在规定的条件下在规定的条件下在规定的条件下,完成预完成预完成预完成预定功能的能力。定功能的能力。定功能的能力。定功能的能力。o o规定的时间规定的时间规定的时间规定的时间 结构的结构的结构的结构的设计使用年

16、限（后页）设计使用年限（后页）设计使用年限（后页）设计使用年限（后页）.o o规定条件规定条件规定条件规定条件 结构正常设计、正常施工、正常使用和结构正常设计、正常施工、正常使用和结构正常设计、正常施工、正常使用和结构正常设计、正常施工、正常使用和维修的条件维修的条件维修的条件维修的条件.o o预定功能预定功能预定功能预定功能 满足安全性、适用性、耐久性的要求满足安全性、适用性、耐久性的要求满足安全性、适用性、耐久性的要求满足安全性、适用性、耐久性的要求,如承载力、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性等如承载力、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性等.结构的可靠性和经济性是矛盾的两个方面：结构的可靠性和经济性是矛盾的两个方面：既经济，又可靠既经济，又可靠3.2 结构的功能要求和极限状构的功能要求和极限状态uu 结构的设计使用年限结构的设计使用年限结构的设计使用年限结构的设计使用年限 概概概概念念念念:指指指指设设设设计计计计规规规规定定定定的的的的结结结结构构构构或或或或结结结结构构构构构构构构件件件件不不不不需需需需进进进进行行行行大大大大修修修修即即即即可可可可按按按按其其其其预预预预定定定定目目