第二章：混凝土結(jié)構(gòu)設計的基本原則

1、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章第二章第二章 混凝土結(jié)構(gòu)設計的基本原則混凝土結(jié)構(gòu)設計的基本原則混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章本章重點本章重點 結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)抗力的概結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)抗力的概念及其隨機特性；念及其隨機特性； 混凝土結(jié)構(gòu)設計方法的理論基礎混凝土結(jié)構(gòu)設計方法的理論基礎可靠可靠 度理論；度理論； 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態(tài)設概率極限狀態(tài)設 計法。計法?；炷两Y(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄

2、錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.1.1 結(jié)構(gòu)上的作用結(jié)構(gòu)上的作用1. 定義：定義：凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、應力、位移、應變、凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、應力、位移、應變、裂縫的因素，都稱之為結(jié)構(gòu)上的作用。裂縫的因素，都稱之為結(jié)構(gòu)上的作用。 直接作用：荷載；直接作用：荷載；2. 分類：分類： 間接作用：溫度、收縮、徐變、地基不均勻沉降、間接作用：溫度、收縮、徐變、地基不均勻沉降、地震等。地震等。2.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應與結(jié)構(gòu)抗力混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.1.2 作用效應作用效應 定義：定義：

3、直接作用或間接直接作用或間接作用作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上作用作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上, ,由此由此在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形( (如軸力、剪力、彎矩、如軸力、剪力、彎矩、扭矩以及撓度、轉(zhuǎn)角和裂縫等）。扭矩以及撓度、轉(zhuǎn)角和裂縫等）。2.1.3 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 定義：定義：結(jié)構(gòu)抵抗作用效應的能力結(jié)構(gòu)抵抗作用效應的能力。混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.2荷載分類荷載分類2.2.1 永久荷載永久荷載( (恒荷載恒荷載) ) 定義：定義：大小、方向、作用點不隨時間改變的荷載，如大小、方向、作用點不隨時間改變的荷載，如 自重，土壓

4、力，預應力等；自重，土壓力，預應力等；2.2.2 可變荷載可變荷載( (活荷載活荷載) ) 定義：定義：大小、方向、作用點隨時間改變的荷載，如樓大小、方向、作用點隨時間改變的荷載，如樓 面和屋面活載，風荷載、雪荷載、吊車荷載、面和屋面活載，風荷載、雪荷載、吊車荷載、 車輛荷載等；車輛荷載等；2.2.3 偶爾荷載偶爾荷載 定義：定義：結(jié)構(gòu)使用期間可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，時間短、結(jié)構(gòu)使用期間可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，時間短、 效應大的荷載，如爆炸力，撞擊等。效應大的荷載，如爆炸力，撞擊等。 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.3.1 永久荷

5、載永久荷載2.3荷載代表值荷載代表值標準值：標準值：結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值。結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值。1. 標準值：標準值：結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值，也是可結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值，也是可變荷載的基本代表值變荷載的基本代表值 。2.3.2 可變荷載可變荷載2. 組合值：組合值：當有兩個或兩個以上可變荷載同時作用十當有兩個或兩個以上可變荷載同時作用十的代表值的代表值 。組合值組合值 = c 標準值標準值 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章3. 頻遇值：頻遇值：常遇值常遇值,計算裂縫變形時用。計算裂縫變形時用。4. 準

6、永久值：準永久值：可變荷載中，較穩(wěn)定的那一部分值，計可變荷載中，較穩(wěn)定的那一部分值，計算裂縫變形時用算裂縫變形時用。頻遇值頻遇值 = f 標準值標準值 t/T0.12.3.3 偶然荷載：偶然荷載：按使用特點定。按使用特點定。準永久值準永久值 = q 標準值標準值 t/T=0.5（t為設計基準期內(nèi)荷載達到和超過該值的總持續(xù)時間，為設計基準期內(nèi)荷載達到和超過該值的總持續(xù)時間，T為設計基準期。為設計基準期。）混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章標準值查荷載規(guī)范標準值查荷載規(guī)范2.4樓面和屋面活荷載樓面和屋面活荷載荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻

7、重和二次裝修重。荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻重和二次裝修重。 2kN/m0 . 5 直升飛機坪：直升飛機坪： 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 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章當計算主要承重結(jié)構(gòu)時當計算主要承重結(jié)構(gòu)時2.5風荷載風荷載wk = zs z w0 21式中：式中： z 高度高度Z處的風振系數(shù)處的風振系數(shù); s 體型系數(shù)體型系數(shù);z 風壓高度變化系數(shù)，按地面粗糙程度風壓高度變化系數(shù)，按地面粗糙

8、程度 A、B、C、D四級定，四級定， A 海岸、湖海岸、湖 區(qū)；區(qū)； B 農(nóng)村、市郊；農(nóng)村、市郊； C 一般城市一般城市 市區(qū)；市區(qū)； D有密集高層建筑市區(qū)有密集高層建筑市區(qū) ;混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章n1050100長沙地區(qū)長沙地區(qū) w0 （ ）0.250.350.40基本風壓值基本風壓值 w0 50年一遇的基本風壓（年一遇的基本風壓（ ）。）。2kN/m2kN/m混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章n1050100長沙地區(qū)長沙地區(qū) W0（ ）0.350.450

9、.50基本雪壓值基本雪壓值2kN/m2. 雪荷載雪荷載sk = r s0 22式中：式中： r 屋面積雪分布系數(shù)屋面積雪分布系數(shù); s0 50年一遇的基本雪壓（）。年一遇的基本雪壓（）。2kN/m混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.7結(jié)構(gòu)的設計使用年限與安全等級結(jié)構(gòu)的設計使用年限與安全等級2.7.1 結(jié)構(gòu)的設計使用年限結(jié)構(gòu)的設計使用年限類類別別結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)的設計使結(jié)構(gòu)的設計使用年限（年）用年限（年）臨時性結(jié)構(gòu)臨時性結(jié)構(gòu)5易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件25普通房屋和構(gòu)筑物普通房屋和構(gòu)筑物50紀念性建筑和特別重要建筑紀念

10、性建筑和特別重要建筑1002.7.2 結(jié)構(gòu)的安全等級結(jié)構(gòu)的安全等級按結(jié)構(gòu)的按結(jié)構(gòu)的重要性重要性劃分劃分一級：一級：重要建筑重要建筑二級：二級：一般建筑一般建筑三級：三級：次要建筑次要建筑 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章1. 定義：定義：整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計指定的某一功能要求，這個特定的就不能滿足設計指定的某一功能要求，這個特定的狀態(tài)稱之為該功能的極限狀態(tài)。狀態(tài)稱之為該功能的極限狀態(tài)。 承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時結(jié)構(gòu)超過這一極限狀態(tài)時

11、結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。將發(fā)生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。2. 分類：分類： 正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時結(jié)構(gòu)將出超過這一極限狀態(tài)時結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)過大的變形、過寬的裂縫或出現(xiàn)鋼筋嚴重銹蝕、現(xiàn)過大的變形、過寬的裂縫或出現(xiàn)鋼筋嚴重銹蝕、混凝土腐蝕、風化、剝落等現(xiàn)象。混凝土腐蝕、風化、剝落等現(xiàn)象。2.8結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)及其分類結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)及其分類混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章1. 結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)的可靠性：指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性。指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性。2. 結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)的可靠度：指

12、結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)、規(guī)定條件下指結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)、規(guī)定條件下完成預定功能的概率，是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。完成預定功能的概率，是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。2. 結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度平均值zf (z)反彎點zpspr可靠概率失效概率Z0Z0失效 可靠標準差正態(tài)分布正態(tài)分布 = 2 0 0，結(jié)構(gòu)可靠；，結(jié)構(gòu)可靠；= 0= 0，極限狀態(tài)；，極限狀態(tài)；0 0，結(jié)構(gòu)失效。，結(jié)構(gòu)失效。 變異系數(shù)變異系數(shù)z=z/z混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章式中：式中： 結(jié)構(gòu)抗力的平均值和標準值；結(jié)構(gòu)抗力的平均值和標準值；作用效應的平均值和標準

13、值。作用效應的平均值和標準值。RR 、ss 、 2.10結(jié)構(gòu)的可靠指標結(jié)構(gòu)的可靠指標現(xiàn)行設計方法以概率理論為基礎，用可靠指標度量，采現(xiàn)行設計方法以概率理論為基礎，用可靠指標度量，采用多個分項系數(shù)表達。設，則用多個分項系數(shù)表達。設，則zz 242s2RsRzz 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章 按承載能力極限狀態(tài)設計時按承載能力極限狀態(tài)設計時 按正常使用極限狀態(tài)設計時按正常使用極限狀態(tài)設計時破壞類型破壞類型安全等級安全等級一級一級二級二級三級三級塑性破壞塑性破壞3.73.22.7脆性破壞脆性破壞4.23.73.2根據(jù)其可逆程度可取根

14、據(jù)其可逆程度可取0 1.5。混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.11.1 計算公式計算公式2.11按承載力極限狀態(tài)的設計方法按承載力極限狀態(tài)的設計方法及其荷載組合及其荷載組合 25RS 0 式中：式中： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； 安全等級為一級或使用年限為安全等級為一級或使用年限為100年時，年時， ； 安全等級為二級或使用年限為安全等級為二級或使用年限為50年時，年時， ； 安全等級為三級或使用年限為安全等級為三級或使用年限為5年時，年時， 。 荷載效應組合的設計值，用基本組合或偶荷載效應組合的設計值，用基本組合或偶 然

15、組合；然組合； 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設計值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設計值。0 1 . 10 0 . 10 9 . 00 SR混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.11.2 荷載效應組合荷載效應組合 一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件：選下列計算中一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件：選下列計算中較大較大者者 由可變荷載控制時由可變荷載控制時 由永久荷載控制時由永久荷載控制時 26kQc2QQ1kQ1GkGiiniiSSSS 27kQc1QGkGiiniiSSS 1. 基本組合基本組合混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章式中：式中： 荷載

16、分項系數(shù)，當其效應對結(jié)構(gòu)不利時，荷載分項系數(shù)，當其效應對結(jié)構(gòu)不利時， 公式（公式（7）中的）中的 ，公式（，公式（8）中的）中的 ；當其效應對結(jié)構(gòu)有利時，一般；當其效應對結(jié)構(gòu)有利時，一般 情況下取情況下取1.0，驗算傾覆、滑移或漂浮時，驗算傾覆、滑移或漂浮時 取取0.9； 活載分項系數(shù)，一般情況下取活載分項系數(shù)，一般情況下取1.4，當活，當活 載標準值大于載標準值大于 的工業(yè)房屋樓面結(jié)的工業(yè)房屋樓面結(jié) 構(gòu)取構(gòu)取1.3； 恒載標準值所產(chǎn)生的內(nèi)力；恒載標準值所產(chǎn)生的內(nèi)力； 活載標準值所產(chǎn)生的內(nèi)力，活載標準值所產(chǎn)生的內(nèi)力，i=1的活荷載的活荷載 為主導活荷載；為主導活荷載；iQ G GkSkQiS2

17、 . 1G 35. 1G 2kN/m4混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章 一般排架、框架結(jié)構(gòu)：選下列計算中一般排架、框架結(jié)構(gòu)：選下列計算中較大較大者者 由可變荷載控制時由可變荷載控制時 由永久荷載控制時由永久荷載控制時 28kQ1QGkGiniiSSS 29kQc1QGkGiiniiSSS 式中：式中： 簡化式中的荷載組合系數(shù)；一般情況下簡化式中的荷載組合系數(shù)；一般情況下 取取 ，只有一個活荷載取，只有一個活荷載取 。 和和 的取值與式（的取值與式（6）（）（7）相同。）相同。 9 . 0 0 . 1 G iQ 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混

18、凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章 偶然荷載的代表值不乘分項系數(shù)；偶然荷載的代表值不乘分項系數(shù)；2. 偶然組合偶然組合 與偶然荷載同時出現(xiàn)的其它荷載采用適當?shù)拇碇担慌c偶然荷載同時出現(xiàn)的其它荷載采用適當?shù)拇碇担?各種情況下荷載效應的設計值公式由有關規(guī)范另定。各種情況下荷載效應的設計值公式由有關規(guī)范另定?；炷两Y(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.11.3 結(jié)構(gòu)抗力設計值結(jié)構(gòu)抗力設計值 R取決于截面尺寸大小和材料強度高低。取決于截面尺寸大小和材料強度高低。材料強度高低分為標準值和設計值。材料強度高低分為標準值和設計值。1. 材料強度標準值材料強度標準值2. 材料強度設計值材料強度設計值 砼：砼：ckftkf 鋼筋：鋼筋：ykf保證率：保證率：95 645. 1 f 砼：砼： 鋼筋：鋼筋：cckc ff ctkt ff syky ff 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第二章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章式中：式中： 砼的材料分項系數(shù)砼的材料分項系數(shù), 取取1.4 鋼筋的材料分項系數(shù)；熱軋鋼