资料水工钢筋混凝土结构-第二章-课件.ppt
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1、钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构设计计算原理设计计算原理 第二章本章本章重重 难难 点点重点:重点: 1 1、作用的分类、作用的分类, ,结构功能的极限状态;结构功能的极限状态; 2 2、可靠性、可靠性, ,可靠度可靠度, ,极限状态方程极限状态方程; ; 3 3、承载能力和正常使用极限状态设计表达式;、承载能力和正常使用极限状态设计表达式;4 4、材料的标准值和设计值。材料的标准值和设计值。 难点:1.极限状态方程 2.极限状态设计表达式混凝土结构设计理论的发展 1最早是以弹性理论为基础的容许应力法; 2是20世纪30年代考虑混凝土朔性性能的破 坏阶段计算方法; 3是20世纪50年代,极限状态计
2、算法; 4是以概率论为基础的极限状态设计法;第一节钢筋混凝土结构设计理论的发展第一节钢筋混凝土结构设计理论的发展一一. 按许可应力法设计按许可应力法设计三个阶段:按许可应力法计、按破坏阶段法、按极限状态法。 安全系数安全系数 K 是一个大于是一个大于1.0的数值。的数值。 K 越大,结构安全度就越高,同时结构材料用量也越多。越大,结构安全度就越高,同时结构材料用量也越多。 为取得安全可靠与经济合理的为取得安全可靠与经济合理的均衡均衡, 在综合考虑各种不确在综合考虑各种不确定性因素影响后,可选取一个合适的安全系数。定性因素影响后,可选取一个合适的安全系数。二二. 按破坏阶段法设计按破坏阶段法设计
3、 安全系数安全系数 K 是一个大于是一个大于1.0的数值。的数值。 K 越大,结构安全度就越高,同时结构材料用量也越多。越大,结构安全度就越高,同时结构材料用量也越多。 考虑使用弯矩不大于极限弯矩。考虑使用弯矩不大于极限弯矩。三三. 按极限状态法设计按极限状态法设计 承载能力极限状态。承载能力极限状态。 正常使用极限状态。正常使用极限状态。 安全系数法的缺点:安全系数法的缺点: 没有定量的考虑抗力和荷载效应的随机性,而是靠经验或工程判断的方法确定,带有主观成分。定的高或低依据不充分。以概率理论为基础的极限状态设计法:以概率理论为基础的极限状态设计法: 本质是将荷载效应S及结构抗力R看作是两个随
4、机变量应用概率论和数理统计的理论去研究结构的可靠度。以概率论为基础的设计方法分为三个水准:以概率论为基础的设计方法分为三个水准:水准半经验半概率法;-对结构的可靠概率还不能做出定量的计算;水准近似概率法;-现阶段采用的方法;水准全概率法。-还在研究当中。第二节第二节 结构的功能要求、荷载效应和结构抗力结构的功能要求、荷载效应和结构抗力一一. 结构的功能要求结构的功能要求安全性 结构在正常施工、正常使用情况下能承受可能出现的各种直接作用和间接作用,如施加的荷载、外加变形、约束变形,在偶然事件(如地震、校核洪水位等)发生时和发生后,结构仍能保持必需的承载力和稳定性,不致发生倒塌或连续破坏而造成生命
5、财产的严重损失。适用性 结构在正常使用荷载作用下具有良好的工作性。如不产生影响使用的过大变形或振幅,不发生足以让使用者感到不安的过宽的裂缝等。 耐久性 结构在正常维护条件下应有足够的耐久性。完好使用到设计规定的年限。如,混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落,钢筋不发生锈蚀等。结构的可靠性 可靠性安全性、适用性和耐久性的总称 指结构在规定的使用期限内,在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护),完成预定结构功能的能力。 设计基准期:指一个工程结构在正常使用和正常维护条件下,能够满足其可靠度的时间。 结构可靠性越高,建设造价投资越大。 如何在结构可靠与经济之间取得均衡,就是设计方法要解决的问
6、题。定义:使结构产生内力或变形的原因称为“作用”。作作用用分分类类直接作用直接作用间接作用间接作用荷载混凝土收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因。二二. 作用作用(荷载荷载)和荷载效应和荷载效应S作用效应作用效应S S由荷载产生的结构内力和变形称为作用效应S。内力:轴力、弯矩、剪力、扭矩等;变形:挠度、转角、裂缝等。(间接作用不仅与外界因素有关,还与结构本身的特性有关)按作用时间和性质分永久荷载G、g:可变荷载Q、q:自重、土压力楼面活荷载、风荷载、雪荷载偶然荷载A:爆炸、撞击、地震等永久作用:在结构设计使用期间,其值不随时间而变化,或其变化与平均值相比可以忽略不
7、计可变作用:在结构设计使用期内其值随时间而变化,其变化与平均值相比不可忽略偶然作用:在结构设计使用期内不一定出现,一旦出现,其值很大且持续时间很短荷载的分类:荷载的分类:按空间位置分固定荷载移动荷载按结构反应特点分静态荷载动态荷载作用效应S取决于作用的方式及结构或构件的几何尺寸及支承条件。简支梁在跨中一集中荷载作用下跨中弯矩 例:简支梁在均布荷载作用下跨中弯矩S = cQc 荷载效应系数Q 荷载 作用效应具有随机性c结构的抗力结构的抗力R R 结构抗力是指结构的抵抗能力,即构件承受内力和变形的能力。 结构抗力的影响因素:材料性能的不确定性材料几何参数的不确定性计算模式的不确定性 结构的抗力具有
8、随机性。承载能力极限状态正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。(2)极限状)极限状 态的分类:态的分类: 结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,这个特定状态称为该功能的极限状态。 能完成预定的各项功能时,结构处于有效状态;反之,则处于失效状态,有效状态和失效状态的分界,称为极限状态,是结构开始失效的标志。第三节第三节 概率极限状态设计的概念概率极限状态设计的概念一一. 极限状态的定义与分类极限状态的定义与分类极限状态的表现形式:(承):刚体失去平
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