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1、混凝土结构设计的基本原则本讲稿第一页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章本章重点本章重点结构上的作用、作用效应和结构抗力的概念及其结构上的作用、作用效应和结构抗力的概念及其随机特性；随机特性；混凝土结构设计方法的理论基础混凝土结构设计方法的理论基础可靠可靠度理论；度理论；我国规范的设计方法我国规范的设计方法概率极限状态设概率极限状态设计法。计法。本讲稿第二页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.1.1结构上的作用结构上的作用1.定义：定义：凡能使结构产生内力、应

2、力、位移、应变、裂缝的因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。素，都称之为结构上的作用。直接作用：荷载；直接作用：荷载；2.分类：分类：间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、地间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、地震等。震等。2.1结构上的作用、作用效应与结构抗力结构上的作用、作用效应与结构抗力结构上的作用、作用效应与结构抗力结构上的作用、作用效应与结构抗力本讲稿第三页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.1.2作用效应作用效应定义：定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂

3、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。缝的因素，都称之为结构上的作用。2.1.3结构抗力结构抗力定义：定义：结构抵抗作用效应的能力结构抵抗作用效应的能力。本讲稿第四页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.2荷载分类荷载分类荷载分类荷载分类2.2.1永久荷载永久荷载(恒荷载恒荷载)定义：定义：大小、方向、作用点不随时间改变的荷载，如大小、方向、作用点不随时间改变的荷载，如 自重，土压力，预应力等；自重，土压力，预应力等；2.2.2可变荷载可变荷载(活荷载活荷载)定义：定义：大小、方向、作用点随

4、时间改变的荷载，如楼大小、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、面和屋面活载，风荷载、雪荷载、吊车荷载、车辆荷载等；车辆荷载等；2.2.3偶尔荷载偶尔荷载定义：定义：结构使用期间可能不出现，一旦出现，时间短、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。效应大的荷载，如爆炸力，撞击等。本讲稿第五页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.3.1永久荷载永久荷载2.3荷载代表值荷载代表值荷载代表值荷载代表值标准值：标准值：结构使用期间可能出现的最大值。结构使用期间可能

5、出现的最大值。1.标准值：标准值：结构使用期间可能出现的最大值，也是可变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荷载的基本代表值。2.3.2可变荷载可变荷载2.组合值：组合值：当有两个或两个以上可变荷载同时作用十的代当有两个或两个以上可变荷载同时作用十的代表值表值。组合值组合值=c 标准值标准值 本讲稿第六页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章3.频遇值：频遇值：常遇值常遇值,计算裂缝变形时用。计算裂缝变形时用。4.准永久值：准永久值：可变荷载中，较稳定的那一部分值，计算裂缝可变荷载中，较稳定的那一部分值，计算裂缝

6、变形时用变形时用。频遇值频遇值=f标准值标准值 t/T0.12.3.3偶然荷载：偶然荷载：按使用特点定。按使用特点定。准永久值准永久值=q标准值标准值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，为设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间，T为设为设计基准期。计基准期。）本讲稿第七页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章标准值查荷载规范标准值查荷载规范2.4楼面和屋面活荷载楼面和屋面活荷载楼面和屋面活荷载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。荷载规范中的荷载值不包括隔墙重和二次装修重。直升

7、飞机坪：直升飞机坪：楼面：楼面：屋面：屋面：不上人屋面不上人屋面上人屋面上人屋面屋顶花园屋顶花园本讲稿第八页，共二十五页 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章当计算主要承重结构时当计算主要承重结构时2.5风荷载风荷载风荷载风荷载wk=zszw021式中：式中：z高度高度Z处的风振系数处的风振系数;s 体型系数体型系数;z 风压高度变化系数，按地面粗糙程度风压高度变化系数，按地面粗糙程度A、B、C、D四级定，四级定，A 海岸、湖海岸、湖区；区；B 农村、市郊；农村、市郊；C 一般城市一般城市市区；市区；D有密集高层建筑市区有密集高层建筑市区;

8、本讲稿第九页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章n1050100长沙地区长沙地区 w0（）0.250.350.40基本风压值基本风压值 w050年一遇的基本风压（年一遇的基本风压（）。）。本讲稿第十页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章n1050100长沙地区长沙地区 W0（）0.350.450.50基本雪压值基本雪压值2.雪荷载雪荷载雪荷载雪荷载sk=rs022式中：式中：r屋面积雪分布系数屋面积雪分布系数;s0 50年一遇的基本雪压（）。年一遇的基本雪压（）。

9、本讲稿第十一页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.7结构的设计使用年限与安全等级结构的设计使用年限与安全等级结构的设计使用年限与安全等级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结构的设计使用年限类类别别结构类型结构类型结构的设计使结构的设计使用年限（年）用年限（年）临时性结构临时性结构5易于替换的结构构件易于替换的结构构件25普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物50纪念性建筑和特别重要建筑纪念性建筑和特别重要建筑1002.7.2结构的安全等级结构的安全等级按结构的按结构的重要性重要性划分划分一级：一级：重要建筑重

10、要建筑二级：二级：一般建筑一般建筑三级：三级：次要建筑次要建筑本讲稿第十二页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章1.定义：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。的极限状态。承载能力极限状态：承载能力极限状态：超过这一极限状态时结构将发超过这一极限状态时结构将发生破坏、倒塌或失稳等现象。生破坏、倒塌或失稳等现象。2.分类：分类：正常使用极限状态：正常使用极限

11、状态：超过这一极限状态时结构将出现过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、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。风化、剥落等现象。2.8结构的极限状态及其分类结构的极限状态及其分类结构的极限状态及其分类结构的极限状态及其分类本讲稿第十三页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章1.结构的可靠性：结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性。指结构的安全性、适用性、耐久性。2.结构的可靠度：结构的可靠度：指结构在规定时间内、规定条件下完成预定指结构在规定时间内

12、、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。功能的概率，是结构可靠性的概率度量。2.结构的可靠性和可靠度结构的可靠性和可靠度结构的可靠性和可靠度结构的可靠性和可靠度正态分布正态分布=20 0，结构可靠；，结构可靠；=0=0，极限状态；，极限状态；0 0，结构失效。，结构失效。变异系数变异系数z=z/z本讲稿第十四页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章式中：式中：结构抗力的平均值和标准值；结构抗力的平均值和标准值；作用效应的平均值和标准值。作用效应的平均值和标准值。2.10结构的指标结构的指标结构的指标结构的指标现行设

13、计方法以概率理论为基础，用可靠指标度量，采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，则用多个分项系数表达。设，则24本讲稿第十五页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章按承载能力极限状态设计时按承载能力极限状态设计时按正常使用极限状态设计时按正常使用极限状态设计时破坏类型破坏类型安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级塑性破坏塑性破坏3.73.22.7脆性破坏脆性破坏4.23.73.2根据其可逆程度可取根据其可逆程度可取00.5。本讲稿第十六页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主

14、页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.11.1计算公式计算公式2.11按承载力极限状态的设计方法按承载力极限状态的设计方法按承载力极限状态的设计方法按承载力极限状态的设计方法及其荷载组合及其荷载组合及其荷载组合及其荷载组合25式中：式中：结构重要性系数；结构重要性系数；安全等级为一级或使用年限为安全等级为一级或使用年限为100年时，年时，；安全等级为二级或使用年限为安全等级为二级或使用年限为50年时，年时，；安全等级为三级或使用年限为安全等级为三级或使用年限为5年时，年时，。荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶然组合；然组合；结构构件抗力设计值。结

15、构构件抗力设计值。本讲稿第十七页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.11.2荷载效应组合荷载效应组合一般结构构件：选下列计算中一般结构构件：选下列计算中较大较大者者由可变荷载控制时由可变荷载控制时由永久荷载控制时由永久荷载控制时26271.基本组合基本组合本讲稿第十八页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章式中：式中：荷载分项系数，当其效应对结构不利时，荷载分项系数，当其效应对结构不利时，公式（公式（7）中的）中的，公式（，公式（8）中的）中的；当其效应对结构有

16、利时，一般；当其效应对结构有利时，一般情况下取情况下取1.0，验算倾覆、滑移或漂浮时，验算倾覆、滑移或漂浮时取取0.9；活载分项系数，一般情况下取活载分项系数，一般情况下取1.4，当活，当活载标准值大于载标准值大于的工业房屋楼面结的工业房屋楼面结构取构取1.3；恒载标准值所产生的内力；恒载标准值所产生的内力；活载标准值所产生的内力，活载标准值所产生的内力，i=1的活荷载的活荷载为主导活荷载；为主导活荷载；本讲稿第十九页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章一般排架、框架结构：选下列计算中一般排架、框架结构：选下列计算中较大较大者者

17、由可变荷载控制时由可变荷载控制时由永久荷载控制时由永久荷载控制时2829式中：式中：简化式中的荷载组合系数；一般情况下简化式中的荷载组合系数；一般情况下取取，只有一个活荷载取，只有一个活荷载取。和和的取值与式（的取值与式（6）（）（7）相同。）相同。本讲稿第二十页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章偶然荷载的代表值不乘分项系数；偶然荷载的代表值不乘分项系数；2.偶然组合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；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。各种情况下荷载效

18、应的设计值公式由有关规范另定。本讲稿第二十一页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.11.3结构抗力设计值结构抗力设计值R取决于截面尺寸大小和材料强度高低。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。材料强度高低分为标准值和设计值。1.材料强度标准值材料强度标准值2.材料强度设计值材料强度设计值砼：砼：钢筋：钢筋：保证率：保证率：95砼：砼：钢筋：钢筋：本讲稿第二十二页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章式中：式中：砼的材料分项系数；建筑工

19、程取砼的材料分项系数；建筑工程取1.4，公路，公路桥涵工程取桥涵工程取1.45。钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢筋取筋取1.1，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋取，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；公路桥涵工程对热轧钢筋取1.2，对钢，对钢绞线、热处理钢筋取绞线、热处理钢筋取1.25。本讲稿第二十三页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.12.1设计方法设计方法2.12按正常使用极限状态的设计方法按正常使用极限状态的设计方法按正常使用极限状态的设计方法按正常使用极限

20、状态的设计方法及其对应的荷载组合及其对应的荷载组合及其对应的荷载组合及其对应的荷载组合210式中：式中：正常使用极限状态下荷载效应组合值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、应力达正常使用要求时的变形、裂缝、应力等的限值；等的限值；本讲稿第二十四页，共二十五页混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第二章主主页页目目录录上一章上一章帮帮助助下一章下一章2.12.2荷载效应组合值荷载效应组合值1.标准组合：标准组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生严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。重的永久性损坏的情况。2.频遇组合：频遇组合：主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部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。损坏、较大变形或短暂震动等的情况。3.准永久组合：准永久组合：主要用于当长期效应是决定性因素的一些情主要用于当长期效应是决定性因素的一些情况。况。211212213本讲稿第二十五页，共二十五页