混凝土结构课件PPT课件-钢筋混凝土结构的设计方法.ppt

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1、知识目标知识目标 理解结构的功能要求、设计使用年限以及安全等级的划分；掌握工程结构极限状态的基本概念；掌握结构构件承载力极限状态和正常使用极限状态的设计表达式；了解钢筋混凝土结构构件耐久性和的防连续倒塌的设计规定。能力目标能力目标 能判断结构的状态是否满足结构构件的功能要求；能通过工程实例进一步加深对极限状态设计法的理解；能根据结构的安全等级和环境要求进行简单的荷载效应组合。混凝土结构混凝土结构模块模块2 钢筋混凝土结构的设计钢筋混凝土结构的设计方法方法结构的功能要求包括：结构的功能要求包括：1安全性安全性 2适用性适用性3耐久性耐久性结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。结构

2、的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。2.1.1结构的功能要求结构的功能要求2.1.2结构可靠性与极限状态结构可靠性与极限状态1承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能承载能力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的状态，如因结构局部破坏而引发力或不适于继续承载的变形的状态，如因结构局部破坏而引发的连续倒塌。的连续倒塌。2正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态是对应于结构或结构构件达到正常使用正常使用极限状态是对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项限值的状态。或耐久性能的某项限值的状态。2.2

3、.1结构上的作用及荷载代表值结构上的作用及荷载代表值结构上的荷载，按其随时间的变异性不同，可分为下结构上的荷载，按其随时间的变异性不同，可分为下列三类：列三类：（1 1）永久荷载（也称为恒荷载）。永久荷载（也称为恒荷载）。在结构使用期间，在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计其值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的荷载作用。例如结构自重、土压力、预应力等。的荷载作用。例如结构自重、土压力、预应力等。（2 2）可变荷载（也称为活荷载）。可变荷载（也称为活荷载）。在结构使用期间，在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的其值随时间变化

4、，且其变化值与平均值相比较不可忽略的荷载作用。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊荷载作用。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。车荷载、风荷载、雪荷载等。（3 3）偶然荷载。偶然荷载。在结构使用期间出现的概率很小，一在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。例如地震、爆旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。例如地震、爆炸、撞击力等。炸、撞击力等。荷载的代表值荷载的代表值在结构设计时，应根据各种极限状态的设计要求取用不同在结构设计时，应根据各种极限状态的设计要求取用不同的荷载数值，即所谓荷载的代表值。具体分为荷载的标准值、的荷载数值，

5、即所谓荷载的代表值。具体分为荷载的标准值、可变荷载组合值、可变荷载频遇值和可变荷载的准永久值四种。可变荷载组合值、可变荷载频遇值和可变荷载的准永久值四种。（1）荷载的标准值。）荷载的标准值。（2）可变荷载组合值。）可变荷载组合值。（3）可变荷载频遇值。）可变荷载频遇值。（4）可变荷载的准永久值。）可变荷载的准永久值。2.2.1结构上的作用及荷载代表值结构上的作用及荷载代表值2.2.2作用效应及作用效应组合值的计算作用效应及作用效应组合值的计算对承载力极限状态一般考虑荷载效应的基本组合，应从下对承载力极限状态一般考虑荷载效应的基本组合，应从下列组合值中取其最不利值确定：列组合值中取其最不利值确定

6、：（1）当组合荷载效应由可变荷载控制时，即对永久荷载）当组合荷载效应由可变荷载控制时，即对永久荷载以及参与组合的全部可变荷载中最大的可变荷载，直接采用设以及参与组合的全部可变荷载中最大的可变荷载，直接采用设计值效应，而对其他可变荷载采用设计组合值效应的两者之和计值效应，而对其他可变荷载采用设计组合值效应的两者之和确定。其表达式为：确定。其表达式为：2.2.2作用效应及作用效应组合值的计算作用效应及作用效应组合值的计算（2）当组合荷载效应由永久荷载控制时，即对永久荷载）当组合荷载效应由永久荷载控制时，即对永久荷载采用设计值效应，而对可变荷载采用设计组合值效应的两采用设计值效应，而对可变荷载采用设

7、计组合值效应的两者之和确定，其表达式为：者之和确定，其表达式为：1.2.1混凝土的力学性能混凝土的力学性能正常使用情况下荷载效应和结构抗力的荷载效应及结构抗正常使用情况下荷载效应和结构抗力的荷载效应及结构抗力标准值进行计算。力标准值进行计算。对于标准组合，荷载效应组合值按下式计算：对于标准组合，荷载效应组合值按下式计算：2.2.2作用效应及作用效应组合值的计算作用效应及作用效应组合值的计算对于频遇组合，荷载效应组合值可按下式计算：对于频遇组合，荷载效应组合值可按下式计算：对于频遇组合，荷载效应组合值可按下式计算：对于频遇组合，荷载效应组合值可按下式计算：2.2.2作用效应及作用效应组合值的计算

8、作用效应及作用效应组合值的计算2.3.1概率极限状态设计法概率极限状态设计法1 1可靠度、失效概率和可靠指标可靠度、失效概率和可靠指标结构的可靠度就是结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的结构的可靠度就是结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和正常维修）完成预定功能（安条件下（正常设计、正常施工、正常使用和正常维修）完成预定功能（安全性、耐久性、适用性）的可能性大小，用概率来表示。全性、耐久性、适用性）的可能性大小，用概率来表示。结构构件完成预定功能的工作状况可以用作用效应和结构抗力的关系结构构件完成预定功能的工作状况可以用作用效应和结构抗力的关

9、系式来描述，称为结构功能函数，用来表示：式来描述，称为结构功能函数，用来表示：当当时，结构能够完成预定的功能，处于时，结构能够完成预定的功能，处于可靠状态；可靠状态；当当时，结构不能完成预定的功能，处于时，结构不能完成预定的功能，处于失效状态；失效状态；当当时，即结构处于临界的时，即结构处于临界的极限状态极限状态。2.3.1概率极限状态设计法概率极限状态设计法2 2结构承载力极限状态设计表达式结构承载力极限状态设计表达式在极限状态设计方法中，结构构件的承载力计算，应采用在极限状态设计方法中，结构构件的承载力计算，应采用下列极限状态设计表达式：下列极限状态设计表达式：式中 是重要性系数，对安全等

10、级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于1.0；对安全等级为三级或设计使用为5年及以下的结构构件，不应小于0.9。2.3.1概率极限状态设计法概率极限状态设计法3结构正常使用极限状态设计表达式结构正常使用极限状态设计表达式在正常使用极限状态计算中，应根据不同的设计要求，采在正常使用极限状态计算中，应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合频遇组合或准永久组合，按下列设计表达式用荷载的标准组合频遇组合或准永久组合，按下列设计表达式进行设计：进行设计：2.3.2结构的耐久性设计结构的耐久性设计混凝土结构的环境类别混凝

11、土结构的环境类别环境类别条件一类：室内正常环境；无侵蚀性静水浸没环境；二类：a室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；b干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；三类：a严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境；海风环境b 盐渍土环境；受除冰盐作用环境；海岸环境四类：海水环境五类：受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境。2.3.2结构的耐久性设计结构的耐久性设计混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范（GB5000

12、7-2010）规定混凝土结规定混凝土结构及构件尚应采取下列的耐久性技术要求：构及构件尚应采取下列的耐久性技术要求：（1）预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面防护、）预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面防护、孔道灌浆、加大混凝土保护层厚度等措施。孔道灌浆、加大混凝土保护层厚度等措施。（2）严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混）严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。（3）有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的）有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等

13、级应符合有关标准的要求。要求。（4）处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁）处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁板的结构形式，板的结构形式，或在其上表面增设防护层。或在其上表面增设防护层。（5）处于二、三类环境中的结构构件，其表面的预埋件、吊钩、连接）处于二、三类环境中的结构构件，其表面的预埋件、吊钩、连接件等金属部位应采取可靠的防锈措施。件等金属部位应采取可靠的防锈措施。2.3.3 2.3.3 结构的防连续倒塌设计结构的防连续倒塌设计 防连续倒塌设计的概念和思路防连续倒塌设计的概念和思路混凝土结构防连续倒塌是提高结构综合抗灾能力的重要内混凝土结构防连续倒塌是提高结构综合抗灾能力的重要内

14、容。在特定类型的偶然作用发生时或发生后，当结构体系发生容。在特定类型的偶然作用发生时或发生后，当结构体系发生局部垮塌时，依靠剩余结构体系仍能继续承载，避免发生与作局部垮塌时，依靠剩余结构体系仍能继续承载，避免发生与作用不相匹配的大范围破坏或连续倒塌，叫做结构的防连续倒塌。用不相匹配的大范围破坏或连续倒塌，叫做结构的防连续倒塌。遇到无法抗拒的地质灾害及人为破坏作用的情况，则不被包括遇到无法抗拒的地质灾害及人为破坏作用的情况，则不被包括在防连续倒塌设计的范围内。在防连续倒塌设计的范围内。重要结构的防连续倒塌设计可采用下列方法：重要结构的防连续倒塌设计可采用下列方法：局部加强法。局部加强法。拉结构件

15、法。拉结构件法。拆除构件法。拆除构件法。知识链接知识链接混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范（GB50010-2010）第三章第）第三章第3.13.7节对钢筋混凝土结构设计方法行了详细的规定。节对钢筋混凝土结构设计方法行了详细的规定。混凝土结构荷载规范混凝土结构荷载规范（GB50009-2012）第三章第）第三章第3.1、3.2以及第四章以及第四章4.14.5节对荷载取值、荷载效应组合做出节对荷载取值、荷载效应组合做出了详细的规定。了详细的规定。建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）对）对建筑可靠性和可靠度的计算做出了详细的规定。建筑可靠性和可靠度的计算做出了详细的规定。编辑人：XXX时 间：x x 月 x x 年