1、結構設計原PPT課件第二章第二章 結構設計原則結構設計原則結構設計原PPT課件本章重點本章重點 了解結構上的作用、作用效應和結構抗力了解結構上的作用、作用效應和結構抗力的概念及其隨機特性；的概念及其隨機特性；了解了解混凝土結構設計方法的理論基礎混凝土結構設計方法的理論基礎可靠度理論；可靠度理論；掌握掌握我國規(guī)范的設計方法我國規(guī)范的設計方法概率極限狀概率極限狀態(tài)設計法。態(tài)設計法。結構設計原PPT課件2.1 結構的功能要求結構的功能要求一、結構上的作用、作用效應一、結構上的作用、作用效應S和結構抗力和結構抗力R1、作用、作用1定義：定義： 使結構產生內力和變形的原因稱為使結構產生內力和變形的原因稱

2、為“”。結構設計原PPT課件 按作用按作用方式分方式分直接作用直接作用：間接作用：間接作用：以力的形式作用在結構上（荷載）以力的形式作用在結構上（荷載）以變形的形式作用在結構上（混凝以變形的形式作用在結構上（混凝土收縮、溫度應力、基礎的差異沉土收縮、溫度應力、基礎的差異沉降）降）（間接作用不僅與外界因素有關，還與結構本身的特性有關）2 作用的分類：結構設計原PPT課件按隨空間位置的變異按隨空間位置的變異可分為二類：可分為二類：固定作用固定作用自由作用自由作用在結構上具有固定分布的作在結構上具有固定分布的作用。其特點是在結構上出現用。其特點是在結構上出現的空間位置固定不變，但其的空間位置固定不變

3、，但其量值可能具有隨機性。量值可能具有隨機性。在結構上一定范圍內可以任在結構上一定范圍內可以任意分布的作用。意分布的作用。如房屋建筑樓面上位置如房屋建筑樓面上位置固定的設備荷載、屋蓋固定的設備荷載、屋蓋上的水箱等。上的水箱等。如樓面的人員荷載、吊如樓面的人員荷載、吊車荷載等。車荷載等。結構設計原PPT課件靜態(tài)作用靜態(tài)作用動態(tài)作用動態(tài)作用按結構的反應特點按結構的反應特點可分為二類：可分為二類：使結構產生的加速度可以忽略不計的使結構產生的加速度可以忽略不計的作用。作用。使結構產生的加速度不可忽略不計的使結構產生的加速度不可忽略不計的作用。在結構分析時一般均應考慮其作用。在結構分析時一般均應考慮其動

4、力效應。動力效應。如結構自重、住宅或辦如結構自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載公樓的樓面活荷載如吊車荷載、地震作用、如吊車荷載、地震作用、大型動力設備的作用、大型動力設備的作用、高聳結構上的風荷載等。高聳結構上的風荷載等。結構設計原PPT課件 按作按作用時用時間和間和性質性質分分永久作用：可變作用：自重、土壓力樓面活荷載、風荷載、雪荷載偶然作用： 爆炸、撞擊、地震等永久作用：在結構設計使用期間，其值不隨時間而變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計可變作用：在結構設計使用期內其值隨時間而變化，其變化與平均值相比不可忽略偶然作用：在結構設計使用期內不一定出現，一旦出現，其值很大且持續(xù)時間很短結構設計原

5、PPT課件 結構在各種作用下產生的內力和變形稱為作用效應。內力：軸力、彎矩、剪力、扭矩；變形：撓度、轉角、裂縫。2.作用效應S：(effect of an action)結構設計原PPT課件如作用為如作用為直接作用，直接作用，則作用效應稱為則作用效應稱為荷載效應。荷載效應。在線彈性材料中，在線彈性材料中，荷載效應荷載效應=荷載荷載荷載效應系數荷載效應系數跨中截面跨中截面，支座截面支座截面，281qlM 281l如：如：qlV21l21ql其中其中即為荷載效應系數。即為荷載效應系數。其中其中即為荷載效應系數。即為荷載效應系數。結構設計原PPT課件作用（荷載）效應的不確定性作用（荷載）效應的不確定

6、性荷載本身的變異性；荷載本身的變異性；內力計算假定和實際受力情況間的差異。內力計算假定和實際受力情況間的差異。l荷載代表值荷載代表值標準值標準值由設計基準期內最大荷載概率分布的某一分位值確定由設計基準期內最大荷載概率分布的某一分位值確定的荷載值的荷載值確定確定a.結構的自重可根據結構的設計尺寸和材料的重力密度確定；結構的自重可根據結構的設計尺寸和材料的重力密度確定；b.可變荷載常與時間有關，在缺少大量統(tǒng)計材料的條件下，可近似按隨機變量來可變荷載常與時間有關，在缺少大量統(tǒng)計材料的條件下，可近似按隨機變量來考慮；考慮；結構設計原PPT課件結構設計原PPT課件2kN/m0 . 5 直升飛機坪：直升飛

7、機坪： 樓面：樓面：2kN/m0 . 2 屋面：屋面：不上人屋面不上人屋面上人屋面上人屋面屋頂花園屋頂花園2kN/m5 . 02kN/m0 . 22kN/m0 . 3樓面和屋面荷載的標準值可查荷載規(guī)范得到。如：樓面和屋面荷載的標準值可查荷載規(guī)范得到。如：荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻重量和二次裝修重量。荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻重量和二次裝修重量。 結構設計原PPT課件頻遇值頻遇值結構上時而出現的較大值結構上時而出現的較大值,但小于標準但小于標準值。計算裂縫變形時用。值。計算裂縫變形時用。頻遇值頻遇值=f標準值標準值 t/T結構構件應進行承載力（包括失穩(wěn)）計算結構構件應進行承載力（包括失穩(wěn)）計

8、算2直接承受重復荷載的構件應進行疲勞驗算直接承受重復荷載的構件應進行疲勞驗算3有抗震設防要求時，應進行抗震承載力計算有抗震設防要求時，應進行抗震承載力計算4必要時尚應進行結構的傾覆、滑移、漂浮驗算必要時尚應進行結構的傾覆、滑移、漂浮驗算5對于有可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起嚴重后對于有可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起嚴重后果的重要結構，宜進行防連續(xù)倒塌設計果的重要結構，宜進行防連續(xù)倒塌設計結構設計原PPT課件二、正常使用極限狀態(tài)二、正常使用極限狀態(tài)結構或構件達到正常使用的某項規(guī)定限值或耐久性能的某結構或構件達到正常使用的某項規(guī)定限值或耐久性能的某種規(guī)定值狀態(tài)種規(guī)定值狀態(tài)正常使用極限正常使用極

9、限狀態(tài)的狀態(tài)的表現形式：表現形式：影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫等）；（包括裂縫等）；影響正常使用的振動；影響正常使用的振動；影響正常使用的其它特定狀態(tài)。影響正常使用的其它特定狀態(tài)。結構設計原PPT課件超過該極限狀態(tài)，結構就不能滿足預定的適用性和耐久性超過該極限狀態(tài)，結構就不能滿足預定的適用性和耐久性的功能要求。的功能要求。過大的變形、側移（影響非結構構件、不安全感、不能過大的變形、側移（影響非結構構件、不安全感、不能正常使用（吊車）等）；正常使用（吊車）等）；過大的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等

10、）；過大的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）；過大的振動（不舒適）；過大的振動（不舒適）；其他正常使用要求。其他正常使用要求。結構設計原PPT課件正常使用極限狀態(tài)需要驗算的內容：正常使用極限狀態(tài)需要驗算的內容：1對需要控制變形的構件，應進行變形驗算對需要控制變形的構件，應進行變形驗算2對不允許出現裂縫的構件，應進行混凝土拉應力驗算對不允許出現裂縫的構件，應進行混凝土拉應力驗算3對允許出現裂縫的構件，應進行受力裂縫寬度驗算對允許出現裂縫的構件，應進行受力裂縫寬度驗算4對舒適度有要求的樓蓋結構，應進行豎向自振頻率驗算對舒適度有要求的樓蓋結構，應進行豎向自振頻率驗算結構設計原PPT課件三、極限狀態(tài)方

11、程三、極限狀態(tài)方程SR失效失效結構力學的主要內容結構力學的主要內容本課程的主要內容本課程的主要內容結構設計原PPT課件結構的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數表示：結構的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數表示：Z=R-S對應的：對應的：Z=R-S0時，結構處于可靠狀態(tài)；時，結構處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時，結構達到極限狀態(tài)；時，結構達到極限狀態(tài)；Z=R-SS）可靠概率可靠概率 Ps不完成預定功能概率（不完成預定功能概率（RR)=P(Z0)ZZfP值2.73.23.74.2失效概率 Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5 可靠指標可靠指標結構設計原PPT課件1 1、承載能力極限狀

12、態(tài)設計表達式、承載能力極限狀態(tài)設計表達式 按荷載效應的按荷載效應的基本組合基本組合或或偶然組合偶然組合，采用下列極限狀態(tài)設計表達式：，采用下列極限狀態(tài)設計表達式：0SRckskcskkcs(,),ffRR ff aRa0結構重要性系數；結構重要性系數；R結構構件的承載力設計值；結構構件的承載力設計值；( )R結構構件的承載力函數；結構構件的承載力函數；cs,ff混凝土、鋼筋的強度設計值；混凝土、鋼筋的強度設計值；幾何參數的標準值；幾何參數的標準值；ka混凝土、鋼筋的強度標準值；混凝土、鋼筋的強度標準值；cksk,ff結構構件的承載力設計值；結構構件的承載力設計值；cs,荷載效應組合的設計值。荷

13、載效應組合的設計值。S二、設計表達式二、設計表達式結構設計原PPT課件基本組合基本組合：荷載效應組合的設計值應從下列組合中取最不利值確定：荷載效應組合的設計值應從下列組合中取最不利值確定：可變荷載效應控制組合可變荷載效應控制組合GGkQ1Q1kQiciQik2niSSSS 1 1、承載能力極限狀態(tài)設計表達式、承載能力極限狀態(tài)設計表達式 G 永久荷載分項系數永久荷載分項系數2 . 1G 35. 1G iQ 可變荷載分項系數可變荷載分項系數一般情況下取一般情況下取1.4GkS永久荷載標準值的效應永久荷載標準值的效應kQiSk1QS第第1個起控制作用的可變荷載標準值所產生的效應個起控制作用的可變荷載

14、標準值所產生的效應第第i個可變荷載標準值所產生的效應個可變荷載標準值所產生的效應ci 第第i個可變荷載的組合系數個可變荷載的組合系數結構設計原PPT課件基本組合基本組合：荷載效應組合的設計值應從下列組合中取最不利值確定：荷載效應組合的設計值應從下列組合中取最不利值確定：永久荷載效應控制組合永久荷載效應控制組合GGkQiciQik1niSSS 偶然組合偶然組合：荷載效應組合的設計值宜按下列規(guī)定確定：荷載效應組合的設計值宜按下列規(guī)定確定：偶然荷載的代表值不乘分項系數；偶然荷載的代表值不乘分項系數；與偶然荷載同時出現的其他荷載可根據觀測資料和工程經驗采用適與偶然荷載同時出現的其他荷載可根據觀測資料和

15、工程經驗采用適當的代表值。當的代表值。1 1、承載能力極限狀態(tài)設計表達式、承載能力極限狀態(tài)設計表達式 結構設計原PPT課件n設計方法設計方法CS 式中：式中：正常使用極限狀態(tài)下荷載效應組合值正常使用極限狀態(tài)下荷載效應組合值;達正常使用要求時的變形、裂縫、應力達正常使用要求時的變形、裂縫、應力等的限值；等的限值；SC2、按正常使用極限狀態(tài)的設計方法按正常使用極限狀態(tài)的設計方法結構設計原PPT課件n荷載效應組合值荷載效應組合值 標準組合：標準組合：主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產生嚴重的永久性損壞的情況。產生嚴重的永久性損壞的情況。 頻遇組合：頻遇組合：主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將主要用于當一個極限狀態(tài)被超越時將產生局部損壞、較大變形或短暫震動等的情況。產生局部損壞、較大變形或短暫震動等的情況。 準永久組合：準永久組合：主要用于當長期效應是決定性因素主要用于當長期效應是決定性因素的一些情況。的一些情況。kQ2cQ1kGkiniiSSSS kQ2qQ1kf1GkiniiSSSS kQ1qGkiniiSS