土建工程概論3-3結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)計(jì)算的基本原則

土建工程概論3-3結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)計(jì)算的基本原則第一頁(yè)，共26頁(yè)?！?/p>

工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要保證安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理◆

由于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性◆

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是研究工程設(shè)計(jì)中的各種不確定性問(wèn)題，取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理之間的均衡第二頁(yè)，共26頁(yè)。預(yù)定的作用材料的性能截面尺寸，配筋及構(gòu)造要求功能要求設(shè)計(jì)+第三頁(yè)，共26頁(yè)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：指分析結(jié)構(gòu)可靠性的一個(gè)時(shí)間期限。結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)應(yīng)能可靠地工作，我國(guó)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一般定為50年。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期不等于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限3.3.1設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和設(shè)計(jì)使用年限第四頁(yè)，共26頁(yè)。設(shè)計(jì)使用年限：是設(shè)計(jì)規(guī)定的一個(gè)時(shí)期，在這一規(guī)定時(shí)期內(nèi)，完成預(yù)定的功能，即房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常維護(hù)下所達(dá)到的使用年限。第五頁(yè)，共26頁(yè)。安全性建筑結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用。且在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持必需的整體穩(wěn)定性，不致倒塌。3.3.2極限狀態(tài)的定義與分類適用性建筑結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)能滿足預(yù)定的使用要求，有良好的工作性能，其變形、裂縫或振動(dòng)等性能均不超過(guò)規(guī)定的限度等。耐久性建筑結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)有足夠的耐久性。例如保護(hù)層厚度不得過(guò)薄、裂縫不得過(guò)寬而引起鋼筋銹蝕等。第六頁(yè)，共26頁(yè)。可靠性：結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)的可靠性；可靠度：度量結(jié)構(gòu)的可靠性；是指機(jī)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間（設(shè)計(jì)使用年限）內(nèi)，在規(guī)定的條件（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用）下，完成預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)失效和可靠第七頁(yè)，共26頁(yè)。耐久性（Durability）結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（混凝土碳化、鋼筋銹蝕），結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不應(yīng)隨時(shí)間有過(guò)大的降低，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命。規(guī)定的時(shí)間：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(ReferencePeriod)規(guī)定的條件正常設(shè)計(jì)，正常使用，正常施工條件，不考慮人為過(guò)失影響安全性（Safety）

◎結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座，不均勻沉降）、約束變形等的作用；◎在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持整體穩(wěn)定性，不應(yīng)發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。適用性（Serviceability）結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過(guò)大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過(guò)大的裂縫寬度。預(yù)定功能第八頁(yè)，共26頁(yè)。適用性耐久性安全性結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是實(shí)現(xiàn)可靠性與經(jīng)濟(jì)性的最佳平衡設(shè)計(jì)方法

TheDesignMethods第九頁(yè)，共26頁(yè)。結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)(LimitState)定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，則此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)第十頁(yè)，共26頁(yè)。1承載能力極限狀態(tài)ULS(UltimateLimitState)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適合于繼續(xù)承載的變形,從而喪失了安全功能整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡；結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；地基喪失承載能力而破壞。第十一頁(yè)，共26頁(yè)。2009年6月27日6時(shí)左右，上海閔行區(qū)蓮花南路羅陽(yáng)路口一幢13層在建商品樓發(fā)生倒塌事故第十二頁(yè)，共26頁(yè)。上海樓房倒塌由三大原因所致

2009年06月29日06:01

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堆土過(guò)多致側(cè)面受力古河道淤積層被掏空違反程序野蠻施工第十三頁(yè)，共26頁(yè)。2正常使用極限狀態(tài)(ServiceabilityLimitState)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定限值影響正常使用或外觀的變形(過(guò)大的crack)；影響正常使用或耐久性能的局部損壞；影響正常使用的振動(dòng)(不舒適，影響精密儀器運(yùn)作的振動(dòng))；影響正常使用的其它特定狀態(tài)(如沉降過(guò)大,侵蝕性介質(zhì)作用下腐蝕等)。第十四頁(yè)，共26頁(yè)。承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)安全功能要求適用性、耐久性在構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)后，再來(lái)對(duì)有使用限值要求的構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算，以使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件滿足預(yù)定的功能要求第十五頁(yè)，共26頁(yè)。結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)、結(jié)構(gòu)抗力使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的所有原因統(tǒng)稱為作用。

直接作用：通常是以力的形式作用，荷載間接作用：以變形的形式作用(如砼收縮、溫度變化、焊接變形、基礎(chǔ)沉降、地震等按方式分按隨時(shí)間的變異永久作用(permanentaction)可變作用(variableaction)偶然作用(accidentalaction)第十六頁(yè)，共26頁(yè)。補(bǔ)充：荷載永久荷載（恒荷載）：大小、方向、作用點(diǎn)不隨時(shí)間改變的荷載稱為永久荷載，如自重、預(yù)應(yīng)力等；可變荷載（活荷載）：大小、方向或作用點(diǎn)隨時(shí)間改變而變化的荷載為可變荷載，如樓面和屋面活載、風(fēng)荷載、吊車(chē)荷載、車(chē)輛活載等；偶然荷載：結(jié)構(gòu)使用期間可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其作用時(shí)間短，效應(yīng)大的荷載，如爆炸力，撞擊等。第十七頁(yè)，共26頁(yè)。作用效應(yīng)(S)：荷載、地震、溫度、不均勻沉降等因素作用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上,在結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形稱為作用效應(yīng)。結(jié)構(gòu)抗力(R)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力。如構(gòu)件的受彎承載力、構(gòu)件的剛度等。結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)、結(jié)構(gòu)抗力3.3.3承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法第十八頁(yè)，共26頁(yè)。S：荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值R：結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值1結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)表達(dá)式第十九頁(yè)，共26頁(yè)。荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)2荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值S1）可變荷載效應(yīng)控制的組合各個(gè)系數(shù)的取值以概率理論為基礎(chǔ)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可靠指標(biāo)確定。第二十頁(yè)，共26頁(yè)。住宅、宿舍、商店…等絕大多數(shù)樓面活載0.7書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)、電梯機(jī)房…0.9高爐鄰近建筑屋面積灰荷載1.0第二十一頁(yè)，共26頁(yè)。2）由永久荷載效應(yīng)起控制作用的組合可變荷載只考慮豎向荷載第二十二頁(yè)，共26頁(yè)。正常使用極限狀態(tài)C——結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應(yīng)力等的限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定采用。①標(biāo)準(zhǔn)組合第二十三頁(yè)，共26頁(yè)。②準(zhǔn)永久組合《規(guī)范》將混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)：一級(jí)——嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。要求在荷載短期效應(yīng)組合下不出現(xiàn)拉應(yīng)力。二級(jí)——一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。要求在荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合下，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力；在荷載短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件受拉邊緣混凝土允許產(chǎn)生拉應(yīng)力