钢筋混凝土结构设计原理混凝土结构设计的基本原则课件

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(4) 可变荷载的准永久值:在设计基准期内,其超越的总时间 约为设计基准期一半的荷载值。可 由可变荷载的准永久值系数乘以可 变荷载标准值求得。
混凝土结构基本原理
3. 频遇值:常遇值,计算裂缝变形时用。
频遇值 = ψf ×标准值
t/T<0.1
主页
4. 准永久值:可变荷载中,较稳定的那一部分值,计 目 录 算裂缝变形时用。
以忽略; 动态荷载:对结构产生动力效应,且不可以忽
略。
混凝土结构基本原理
§3.3 荷载代表值
实质:以确定值(代表值)表达不确定的随机变量,
便于设计时,定量描述和运算
主页
3.3.1 永久荷载
标准值:结构使用期间可能出现的最大值。
目录
3.3.2 可变荷载
1. 标准值:结构使用期间可能出现的最大值,也是可 上一章 变荷载的基本代表值 。

地面剧烈变化,山河
改观
注:数量词的含义为:个别指10%以下;少数指10%-15%;多数指50%-70%;大多数指70%-90%; 普遍指90%以上。
使用说明: (1)Ⅰ-Ⅴ度以地面上人的感觉及其他震害为主;Ⅵ-Ⅹ度以房屋震害和其他其他震害现象综合考 虑,人的感觉仅供参考;Ⅺ-Ⅻ度以地表震害现象为主。 (2)在高楼上的人感觉要比地面上室内人的感觉明显,应适当降低评定值。 (3)表中房屋为未经抗震设计和加固的单层和数层砖混和砖木房屋。相对建筑质量特别差或特别 好以及地基特别差或特别好的房屋,可根据具体情况,对表中个烈度相应的震害程度和平均震害 指数予以提高和降低。 (4)平均震害指数可以在调查区域内用普查或随机抽样的方法确定。 (5)在农村可按自然村为单位,在城镇可按街区进行烈度的评定,面积以1km2左右为宜。 ( 的6依)据凡。有地面强震记录资料的地方,表列水1平4向地面峰值加速度和峰值速度可作为综合评定烈度
混凝土结构基本原理
3.1.2 作用效应
定义:凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、裂 缝的,都称之为结构上的作用。
主页 目录
3.1.3 结构抗力
定义:结构抵抗作用效应的能力。
上一章 下一章 帮助
混凝土结构基本原理
结构抗力(resistance)
结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应(即内力 和变形)的能力。
混凝土结构基本原理
什么是震级什么是地震烈度?
混凝土结构基本原理
1. 地震震级——是表征地震强弱的指标,是地 震释放能量多少的尺度,一次地震仅一个震级。
2. 震级定义有三种:近震震级ML、面波震级MS和
体波震级MB。 3.是地震对地面影响的强烈程度,主要依据宏观的
地震影响和破坏现象来判断。 地震烈度把地震的强烈程度,从无感到建筑物毁 灭及山河改观等划分为若干等级,列成表格,以 统一的尺度衡量地震的强烈程度。


大多数人惊逃户
轻度破坏——
0.11-
河岸出现坍方,饱和
125
13
外,骑自行车的 局部破坏、开
0.30
砂层常见喷砂冒水; (90-177)
(10-18)
人有感觉,行驶 裂、小修和不
松软土上地裂缝较多;
中的汽车驾乘人 需要修理可继
大多数独立砖烟囱中
员有感觉
续使用
等破坏

多数人摇晃颠簸, 中等破坏——
——
如结构自重、土压力、 预应力、地基沉降、 焊接等。
可变作用 ——
在设计基准期内其量值随时间 变化,且其变化与平均值相比 不可忽略的作用。
——
如楼面活荷载、吊车 荷载、风荷载、雪荷 载、温度变化等。
偶然作用 ——
在设计基准期内不一定出现, 而一旦出现其量值很大且持续 时间很短的作用。
——
如爆炸力、撞击力、 罕遇的地震等。
主页
1. 定义:凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、 目 录 裂缝的因素,都称之为结构上的作用。
➢ 直接作用:荷载;
上一章
➢ 间接作用:温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、 下一章
地震等。
帮助
混凝土结构基本原理
2. 作用的分类
(1)按随时间的变异可分为三类:
永久作用 ——
在设计基准期内其量值不随时 间变化,或其变化与平均值相 比可以忽略不计的作用。
楼层承载力 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一层楼层
突变
的80%
20
建 筑 构 抗 震 (12—13 学 年)
第一章 基本知识
2024/1/2
Ki1
Ki3
Ki
Ki 0.7Ki1 Ki2
Ki1
Ki
Ki
0.8
Ki1
Ki2 3
Ki3
Ki Vi / i
沿竖向的侧向刚度不规则
21
第一章 基本知识
结构布置不规则——竖向不规则
不规则类型 定 义
侧向刚度不 规则
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其 上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外, 局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%
竖向抗侧力 竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力 构件不连续 由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递
混凝土结构基本原理
(3)按结构的反应特点可分为二类:
静态作用 ——
使结构产生的加速度可以忽略不 计的作用。
如结构自重、住宅或
—— 办公楼的楼面活荷载
使结构产生的加速度不可忽略不
动态作用 —— 计的作用。在结构分析时一般均
应考虑其动力效应。
——
如吊车荷载、地震作 用、大型动力设备的 作用、高耸结构上的 风荷载等。
混凝土结构基本原理
本章重点
➢ 结构上的作用、作用效应和结构抗力的概 念及其随机特性;
➢ 混凝土结构设计方法的理论基础——可靠 度理论;
➢ 我国规范的设计方法——概率极限状态设 计法。
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混凝土结构基本原理
§3.1 结构上的作用、作用效应与结构抗力
3.1.1 结构上的作用
2.震级与震中烈度的关系
对于中浅源地震,震中烈度与震级的大致对照关 系如表
地震震级
(M)
2
3
4
5
6
7
8 8以上
震中烈度 (I0)
1~2
3
4~5 6~7 7~8 9~10 11
12
中国地震烈度表(GB/T17742-1999)

在地面上

人的感觉
房屋震害程度
水平向地面运动
震害现象
平均 震害 指数
其他震害现象
500 (354707)
50 (36-71)

骑自行车的人会
大多数部倒塌
0.71-
山崩和地震断裂出现; 1000
100
摔倒,处不稳状
0.90
基岩上拱桥破坏;大
(708-
(72-141)
态的人会摔离原
多数独立砖烟囱从根
1414)
地,有抛起感
部破坏或倒毁

普遍倒塌
0.91-
地震断裂延续很长;
1.00
大量山崩滑坡
某一分位值确定,即取比统计平均值大的某一荷载值。
若为正态分布,则如图中的 Pk 。
荷载标准值的概率含义
混凝土结构基本原理
(2)可变荷载的组合值
由于施加在结构上的各种可变荷载不可能同时达到各自 的最大值,因此,必须考虑荷载组合,使组合后的荷载效 应在设计基准期内的超越概率能与该荷载单独出现时的相
应概率趋于一致。可变荷载组合值系数 ψc 是根据两种或两
0.31-
干硬土上亦出现裂缝;
250
行走困难
结构受损,需
0.50
大多数独立砖烟囱严
(178-
要修复才能使
重破坏。树梢折断,
353)

房屋破坏,人畜伤亡
25 (19-35)

行动的人摔倒
严重破坏—— 结构严重破坏 ,局部倒塌, 修复困难
0.510.70
13
干硬土上出现许多地 方出现裂缝;基岩可 能出现裂缝、滑坡坍 方常见;独立砖烟囱 许多倒塌
悬挂物微动
悬挂物微动明显摆动, 器皿作响
不稳定器物摇动或翻 倒
31 (22-44)
3 (2-4)

多数人站立不稳, 损坏——墙体
0-0.1
河岸和松软土上出现
63
6
少数人惊逃屋外
出现裂缝,檐
裂缝;饱和砂层出现
(45-89)
(5-9)
瓦掉落,个别
喷砂冒水;有的独立
屋顶烟囱裂缝、
砖烟囱轻度裂缝、掉
掉落,
种以上可变荷载在设计基准期内的相遇情况及其组合的最 大值的概率分布,并根据在不同荷载效应组合下结构构件 所具有的可靠指标相一致的原则确定的。ψcQk 称为可变荷载 的组合值。
混凝土结构基本原理
(3)可变荷载的频遇值:在设计基准期内,其超越的总时间为 规定的较小比率或超越频率为规定频 率的荷载值。可由可变荷载的频遇值 系数乘以可变荷载标准值求得。
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建 筑 构 抗 震 (12—13 学 年)
竖向抗侧力构件不连续
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建 筑 构 抗 震 (12—13 学 年)
第一章 基本知识
竖向抗侧力结构 屈服抗剪强度
非均匀化
Q y ,i 1 Qy,i
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Qy,i 0.8Qy,i1
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由温差和地基不均匀沉降引起的内力
昼夜温差、季节性温差,每时每刻都在改变着形状和尺 寸,当这种改变受到约束时,就会使房屋结构受到内力 效应。
内外柱相差几 十毫米
温差内力效应——在高 层中尤其明显。
外柱
▪ 由地基不均匀沉降引起的内力效应
混凝土结构基本原理
§3.2 荷载分类
(1)按照随时间的变异性分类
永久荷载(恒荷载) 定义: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; 可变荷载(活荷载)
定义: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、 车辆荷载等;
B 0.3Bmax
Bmax
B 0.3Bmax
Bmax
平面凹凸不规则
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第一章 基本知识
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b 0.5B B
建 筑 构 抗 震 (12—13 学 年)
B
A0 0.3A
A BL
L
平面局部不连续(大开洞)
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建 筑 构 抗 震 (12—13 学 年)
第一章 基本知识
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结构布置的规则性
平面布置宜简单、对称,具有良好的整体 性。 建筑物立面和竖向剖面宜规则,侧向刚度 宜均匀变化,竖向构件尺寸及强度宜自上 而下逐渐减小,避免刚度和承载力的突变。 建筑物平、立面复杂时,可考虑用防震缝 将结构分割开。
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结构布置不规则——平面不规则
不规则类 型
扭转 不规则
定义
楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼 层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍
2. 组合值:当有两个或两个以上可变荷载同时作用十 下一章 的代表值 。
组合值 = ψc ×标准值
帮助
混凝土结构基本原理
(1)荷载标准值(characteristic value of a load)
荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷载基 本代表值。荷载标准值可由设计基准期最大荷载概率分布的
峰cm/s)

无感

室内个别静止中
的人感觉

室内少数静止中
门、窗轻微作
的人感觉


室内多数人、室
外少数人感觉,
少数人梦中惊醒
门、窗作响

室内普遍、
门窗、屋顶、
室外多数人感觉
屋架颤动作响,
,多数人梦中惊
灰土掉落,抹

灰出,现微细
裂缝,有檐瓦
掉落,个别屋
顶烟囱掉砖
12
凹 凸 不 规 结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸

的30%
楼板局部 不连续
楼板尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有效楼板宽度 小于该层楼板典型宽度地50%,或开洞面积大于该层 楼面面积的30%,或较大的楼层错层
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建 筑 构 抗 震 (12—13 学 年)
第一章 基本知识
影响抗力的主要因素有哪些?
材料性能的不确定性 —— 强度、变形模量等 几何参数的不确定性 —— 构件尺寸等 计算模式的不确定性 —— 抗力计算所采用的基本假设
和计算公式不够精确等
3.1极限状态设计法的基本概念
▪ 地震作用:
地震引起的地面运动会使房屋在竖向或水平方向产生加 速度反应,其加速度反应值与房屋本身质量的乘积,就 形成地震对房屋的作用。
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扭转不规则 y
(1 2 ) / 2 1
2 (1 2 ) / 2,属扭转不规则 应使 2 1.5 (1 2 ) / 2
2
x
水平地震作用
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建 筑 构 抗 震 (12—13 学 年)
第一章 基本知识
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B 0.3Bmax
Bmax
B 0.3Bmax
Bmax
混凝土结构基本原理
(2)按随空间位置的变异可分为二类:
固定作用 ——
在结构上具有固定分布 的作用。其特点是在结 构上出现的空间位置固 定不变,但其量值可能 具有随机性。
如房屋建筑楼面上位
—— 置固定的设备荷载、
屋盖上的水箱等。
自由作用 ——
在结构上一定范围内可以 任意分布的作用。
——
如楼面的人员荷载、 吊车荷载等。
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偶尔荷载 定义:结构使用期间可能不出现,一旦出现,时间短、 帮 助
效应大的荷载,如爆炸力,撞击等。
混凝土结构基本原理
(2)按照随位置的变异性分类 固定荷载:在结构空间位置上具有固定的分布; 可动荷载:在结构空间位置一定范围内可以任
意分布。
(3)按照结构的反应分类: 静态荷载:对结构不产生动力效应,或小的可
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