钢筋混凝土结构设计原理 第二章 结构按极限状态法设计计算的原则
结构设计原理第2章 结构极限状态计算
规定时间——对结构进行可靠度分析时,结合 结构使用期,考虑各种基本变量与时间关系所 取用的基准时间参数,即设计基准期。我国公 路桥梁结构的设计基准期为100年。 设计基准期≠使用寿命,当结构的使用年限超 过设计基准期时,表明它的失效概率可能增大, 不能保证其目标可靠度,但不等于结构丧失功 能甚至报废。通常使用寿命长,则设计基准期 就长,设计基准期小于寿命期。
R-抗力方面的基本变量组成的综合抗力;
S-作用效应方面的基本变量组成的综合效应。
2.
结构功能函数与可靠、失效、极限状态的对 应关系
Z=R–S>0:结构可靠 Z=R–S<0:结构失效
Z=R–S=0:结构处于极限状态
结构可靠度设计的目的用功能函数表示,应满足
Z=g(X1,X2,…,Xn)≥0或Z=R-S ≥0
f
( )
。
-无量纲系数,称为结构可靠指标。 与
失效概率 Pf 有一一对应关系, 越大, Pf 越 小 ,结构越可靠。(表2-1)
2.1.5 目标可靠指标
定义:用作公路桥梁结构设计依据的可靠 指标。 确定方法:采用“校准法”并结合工程经 验和经济优化原则加以确定。 校准法——根据各基本变量的统计参数和 概率分布类型,运用可靠度的计算方法, 揭示以往规范隐含的可靠度,以此作为确 定目标可靠指标的依据。
采用近似概率极限状态设计法,设 计计算应满足承载能力和正常使用两类 极限状态的各项要求。
2.2.1 三种设计状况
持久状况
桥涵建成后承受自重、车辆荷载等 作用持续时间很长的状况。对应于桥梁 的使用阶段,必须进行承载能力极限状 态和正常使用极限状态的设计。
短暂状况
桥涵施工过程中承受临时性作用 (或荷载)的状况。对应于桥梁的施工 阶段,一般只进行承载能力极限状态计 算(以计算构件截面应力表达),必维护条件下,在规定 时间内,具有足够的耐久性,如不出现 过大的裂缝宽度,钢筋不锈蚀。(耐久 性)
结构设计原理知识点
第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能1.混凝土立方体抗压强度cu f :(基本强度指标)以边长150mm 立方体试件,按标准方法制作养护28d ,标准试验方法(不涂润滑剂,全截面受压,加载速度0.15~0.25MPa/s )测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度cu f 。
影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。
尺寸效应关系: cu f (150)=0.95cu f (100)cu f (150)=1.05cu f (200)2.混凝土弹性模量和变形模量。
①原点弹性模量:在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线,该切线曲率即为原点弹性模量。
表示为:E '=σ/ε=tan α0②变形模量:连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线,K 点混凝土应力为σc (=0.5c f ),该割线(OK )的斜率即为变形模量,也称割线模量或弹塑性模量。
E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。
③切线模量:混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线,该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε3 . 徐变变形:在应力长期不变的作用下,混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。
影响徐变的因素:a. 内在因素,包括混凝土组成、龄期,龄期越早,徐变越大;b. 环境条件,指养护和使用时的温度、湿度,温度越高,湿度越低,徐变越大;c. 应力条件,压应力σ﹤0.5c f ,徐变与应力呈线性关系;当压应力σ介于(0.5~0.8)c f 之间,徐变增长比应力快;当压应力σ﹥0.8c f 时,混凝土的非线性徐变不收敛。
徐变对结构的影响:a.使结构变形增加;b.静定结构会使截面中产生应力重分布;c.超静定结构引起赘余力;d.在预应力混凝土结构中产生预应力损失。
4.收缩变形:在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。
结构设计原理习题集
《结构设计原理》习题集第1章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1-1、配置在混凝土梁截面受拉区钢筋的作用是什么?答:配置在混凝土梁截面受拉区的钢筋作用是代替混凝土受拉。
钢筋混凝土梁承受的荷载较大时,梁的受拉区会出现裂缝。
在出现裂缝的截面处,受拉区混凝土退出工作,钢筋可承担几乎全部的拉力。
钢筋混凝土梁能继续承受荷载作用,直至受拉钢筋的应力达到屈服强度,继而截面受压区的混凝土也被压碎,梁才破坏。
因此,钢筋混凝土梁是充分利用混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度。
1-2、试解释以下名词:混凝土立方体抗压强度;混凝土轴心抗压强度;混凝土抗拉强度;混凝土劈裂抗拉强度。
答:混凝土立方体抗压强度是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。
我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件,在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值(以MPa为单位)作为混凝土的立方体抗压强度,用符号f表cu 示。
混凝土轴心抗压强度(棱柱体抗压强度):按照及立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度值,称为混凝土轴心抗压强度,用符号f表示。
国家标准《普通混凝土力学性能试c验方法标准》(GB/T 50081-2002)规定,混凝土的轴心抗压强度试验以150mm ×150mm ×300mm 。
混凝土抗拉强度可采用在两端预埋钢筋的混凝土棱柱体,试验时用试验机的夹具加紧试件的两端外伸的钢筋施加拉力,破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断,其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。
目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定混凝土的轴心抗拉强度。
混凝土劈裂抗拉强度:我国交通部颁布标准《公路工程水泥混凝土试验规程》规定,采用150mm 立方块作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定,按照规定是试验方法操作,则混凝土的劈裂抗拉强度按下式:。
结构设计原理结构按极限状态法设计计算的原则
1、持久状况:桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持 续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。— —进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计。
2、短暂状况:桥涵施工过程中承受临时性(或荷载)的 状况,该状况对应的是桥梁的施工阶段,一般只进行 承载能力极限状态设计
3、偶然状况:在桥涵使用过程中偶然出现的状况。(可 能遇到地震等作用的状况。——只进行承载能力极限 状态设计
❖ 失效概率——作用效应S和结构抗力R都是随机变量或随 机过程,因此要绝对地保证R总是大于S是不可能的。可 能出现R小于S的情况,这种可能性的大小用概率来表示 就是失效概率。
➢ 可靠指标用来描述结构可靠度的原因
• 可靠指标是可靠度的度量,与其有一一对应的数量关系;
可靠指标与可靠度及失效概率关系
2、结构抗力和作用
结构抗力——结构构件承受内力和变形的能力。它是 结构材料性能和几何参数等的函数。
作 用——施加在结构上的集中力或分布力,或引 起结构外加变形或约束变形的原因,它分为直接作用和 间接作用。
➢ 两类作用
作用
直接作用
间接作用
施加在结构上的荷载,如 结构自重、汽车荷载等。
引起结构外加变形 和约束变形的原因
第二章 结构按极限状态法设计计算的原则
本章的主要内容
设计计算方法的历史与基本思想 结构的功能要求 极限状态的概念、概率极限状态设计方法 现有《公规范》采用的设计方法、原则、表达方式、各 系数的含义 材料强度取值、作用分类、各种作用组合 建筑结构的基本计算原则
§2.0 概 述
一、结构设计的目的 设计满足功能要求的结构,也就是把外界作用对结
承载能力极限多系数状态表达式:
第二章结构按极限状态法设计计算的原则
第二章结构按极限状态法设计计算的原则随着建筑结构的不断发展,为了确保结构的安全可靠,设计计算也越发重要。
借助极限状态法进行结构设计计算是目前最常用的方法之一、极限状态法是一种截然不同于传统弹性设计的方法,它主要关注结构在达到极限承载能力的情况下的行为。
结构按极限状态法设计计算的原则是建立在一些基本假设和设计要求的基础上的。
下面将详细介绍这些原则。
1.安全性原则:极限状态法设计的首要原则是确保结构在使用寿命内具有足够的安全性。
安全性可以通过控制结构的强度、刚度和稳定性来实现。
具体来说,设计计算应确保结构在达到极限荷载时能够满足规定的安全系数,例如承载力与荷载的比值大于1.52.效率原则:设计计算应该尽可能地高效。
这意味着设计应该在达到结构的最小重量和最小材料用量的同时满足强度和刚度要求。
为了实现这一目标,设计计算应优化结构的几何形状和材料配置。
3.统一性原则:设计计算应具有统一的标准和规范,以确保计算方法和结果的一致性。
这有助于提高设计计算的可靠性和可比性。
在设计计算中,应使用国家或地区制定的相关设计规范和标准。
4.精确性原则:设计计算应尽可能精确地预测结构的行为。
这需要考虑到结构的非线性特性、荷载的不确定性和材料的变异性等因素。
通过使用合适的分析模型和计算方法,可以提高设计计算的精确性。
5.可靠性原则:设计计算应具有适当的可靠性,即当计算结果被用于实际工程时,能够有效地保证结构的安全性。
为了实现这一点,设计计算应基于经验数据和合理的假设,同时考虑到结构的可靠度要求。
6.经济性原则:设计计算应尽可能经济。
这意味着设计计算应在满足结构安全性和性能要求的基础上,尽量减少结构的成本。
为了实现这一目标,设计计算应优化结构的构型、材料和施工方法等方面。
7.实用性原则:设计计算应具有实用性,即设计计算的方法和结果应对实际工程具有可操作性和可行性。
设计计算应提供实际可行的解决方案,并确保设计计算的结果易于理解和使用。
结构设计原理教材
结构设计原理第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1、钢筋混凝土结构的概念钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构。
2、钢筋混凝土结构的优缺点①较好的耐久性,刚度大,变形小;②既可以整体现浇也可以预制装配,并且可根据需要浇制成各种形状与尺寸;③就地取材,降低建筑成本。
3、混凝土的强度⑴混凝土立方体抗压强度以每边边长为150mm的立方体标准试件,在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值(以MP a为单位)作为混凝土的立方体抗压强度,用符号f cu表示。
⑵混凝土轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)以150mm×150mm×300mm的标准试件,在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,依照标准制作方法和试验方法测得的棱柱体试件抗压强度值(以MP a为单位)作为混凝土的轴心抗压强度,用符号f c表示。
⑶混凝土抗拉强度通过劈裂试验得到,比抗压强度低得多,用符号f t表示。
4、一次单调加载试验测试的混凝土应力—应变曲线p13三个特征值:最大应力值f c及相应的应变值 co以及D点的应变值5、有明显流幅的钢筋应力—应变曲线p216、粘结机理①光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要由摩擦力和咬合力提供;②带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要由钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用。
第二章结构按极限状态法设计计算的原则1、结构的可靠度与可靠性结构可靠性是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力。
(安全性、适用性、耐久性)结构可靠度是结构可靠性的度量,指在规定的时间内,在规定的条件下,完成预期功能要求的概率。
2、设计使用年限设计使用年限是设计规定的结构或结构构件不需要大修即可按预定目的使用的年限。
3、结构的极限状态⑴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或变位的状态。
第2章 结构按极限状态法设计计算的原则
§2-3 材料强度的取值
2. 砼轴心抗压强度取值
抗压强度标准值 抗压强度设计值
fck 0.88c1c 2 fcu,k
fcd f ck
m
3. 砼轴心抗拉强度取值
抗拉强度标准值 抗拉fcu, k )0.55 (1 1.645 f )0.45
二、作用代表值
作用标准值 QK
——
根据设计基准期内概率分布的某一 分位值确定。
第二章
结构按极限状态法设计 计算的原则
结构设计的目的:
设计满足功能要求的结构。也就是把外界作用对结
构的效应与结构本身的抵抗力来加以比较,以达到结构
设计既安全又经济的目的。
结构设计经历了各种演变,可从以下两个方面进 行归纳: 1.从设计理论上
弹性理论 极限状态理论
2.从设计方法上
定值设计法 概率设计法
§2-1
概率极限状态设计法的基本概念
3. 结构抗力 R 指结构或构件承受作用效应的能力。 4. 结构工作状态
(1) 结构功能函数
Z RS
(2) 结构的工作状态
Z RS
0 0
结构处于可靠状态 结构处于极限状态
0
结构处于失效状态
§2-1
概率极限状态设计法的基本概念
四、结构的失效概率与可靠指标
具有不小于95% 保证率的强度值
f k f m 1.645
f k f m (1 1.645 f )
图-材料强度标准值的概率含义
2. 材料强度的设计值
混凝土
—— —— ——
m 1.45 m 1.20 m 1.47
fd
fk
m
热轧钢筋 精轧螺纹钢筋 钢铰线、钢丝
结构设计原则基本设计原则
wmax< [wmax] wmax= [wmax] wmax> [wmax]
作用效应标准值Sk
◆ 作用效应S的不确定性就主要取决于结构上作用Q的不确定性 ★永久荷载G S C Q ★可变荷载Q S CG G CQ1 Q1 ★偶然荷载(作用) ◆ 不同的荷载,其变异情况不同。根据统计分析可以确定一个 具有一定保证率(如95%)的上限荷载分位值,该特征值称 为荷载标准值(符号Gk,Qik)。 ◆ 按荷载标准值确定的荷载效应,称为荷载效应标准值Sk ◆ 有多个可变荷载同时作用的情况,考虑到它们同时达到标准 值的可能性较小,考虑荷载组合系数y,
SQ1k为可变荷载效应中起
Qi
S Gk
由永久荷载效应控制的
组合
y ci n
S G SGk Qiy ci SQik
i 1
n
SQik
可变荷载
的组合值系数
控制作用者
参与组合的可变荷载数
基本组合的分项系数,应按下列规定采用:
例:某工厂工作平台静重5.4 kN / m 2 ,活载2.0 kN / m 2 求荷载组合设计值
S k CG Gk CQ1 Q1k y Qi CQi Qik
i 2
n
结构抗力标准值Rk
Rk R( f ck,f yk,As,b,h0, )
fck、fyk强度标准值,截面尺寸b、h0和配筋As取设计值。 Rk的具体表达形式是本课程的主要内容。
规范设计表达式
n f f 0 G CG Gk Q1 CQ1 Q1k y Qi Qi CQi Qik R( ck ,sk ,A,b,h0, ) c s i 2
结构按极限状态法设计计算的原则
R( )——结构构件的承载力函数; fd ——分别为混凝土、钢筋的强度设计值; d ——几何参数标准值,当几何参数的变异性对结构性能有明
显不利的影响时,可另增减一个附加值。
整理ppt
二、持久状况正常使用极限状态设计表达式 按正常使用极限状态设计时,应验算结构构件的应力、变
实际上是考虑可变作用的长期效应而对标准值的折减。
整理ppt
三、作用效应组合(Combintion for ction Effects) 1、承载能力极限状态计算时作用效应组合 此时结构应按作用效应的基本组合进行计算,必要时还要 考虑到偶然作用。
整理ppt
1、不考虑偶然作用的称为“基本组合”(Fundermentl Combintion for ction EffeZ=R-S>0,结构抗力大于作用效应,即结构可靠; (2)Z=R-S<0,结构抗力小于作用效应,即结构失效; (3)Z=R-S=0,结构抗力等于作用效应,即处于极限状态 。
因此可以看出,结构安全可靠的基本条件是:Z≥0或 R≥S。
整理ppt
第二节 我国现行公路桥规的计算原则
汽车制动力 风力
流水压力
冰压力
温度作用 (均匀温度和梯度温度)
整理ppt
支座摩阻力
19
地震作用
20
偶然作用 船舶或漂流物的撞击作用 AL
21
汽车撞击作用
整理ppt
二、作用的代表值 “作用代表值”是在实用的极限状态设计表达式中所采用
的荷载规定值。 公路桥规中规定设计须考虑的最常见的三种作用代表值:
整理ppt
2、正常使用极限状态: 结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
2 极限状态设计原则
可采用结构的功能函数 Z = R – S 来描述结构完
成预定功能的状况。因抗力R和S均具有随机性,所
以只能用功能函数Z的概率来描述。
2 结构按极限状态法设计计算的原则
2.1.2
结构可靠度及极限状态法的基本概念
2.结构极限状态 (3) 工程结构可靠度的 功能函数 ◆ 三种状态:结构极限 状态方程可写为: Z=R—S=0 当Z>0时, 结构处 于可靠状态, 当Z=0时, 结构处 于极限状态, 当Z<0时, 结构处 于失效状态。
0 Sd R
R ( f d , ad ) R Sk 0 Sk 0 Sd R k R Rk
荷载效应 设计值 荷载效应 组合值 承载能力 设计值 结构抗力 设计值
荷载效应 标准值
结构抗力 标准值
式中 γ0——结构构件的重要性系数。
2 结构按极限状态法设计计算的原则
2 结构按极限状态法设计计算的原则
2.2.2 承载能力极限状态计算表达式
◆ 《公路桥规》规定 桥梁构件的承载能力极限状态的 计算以塑性理论为基础,设计的原则是作用效应最 不利组合(基本组合)的设计值必须小于或等于结 构抗力的设计值。
2 结构按极限状态法设计计算的原则
2.2.2 承载能力极限状态计算表达式
◆ 公路桥涵承载能力极限状态的要求——是对应 于桥涵及其构件达到最大的承载能力或出现不适 于继续承载的变形或变位的状态。 ◆ 公路桥涵的安全等级——表2-3
2 结构按极限状态法设计计算的原则
2.2.2 承载能力极限状态计算表达式
◆ 建筑结构的安全等级
安全 等级
一 级 二 三 级 级
破坏后的 影响程度
2) 影响正常使用或耐久性能的局部损坏,如水池池壁 开裂漏水不能正常使用、如裂缝过宽导致钢筋锈蚀等。 3) 影响正常使用的振动,如由于机器振动导致结构的 振幅超过按正常使用要求所规定的限位等。 4) 影响正常使用的其它特定状态,如相对沉降量过大等。
结构按极限状态法设计计算的原则
表2-1所列公路桥梁结构的设计使用年限是在总结以往实 践经验,考虑设计、施工和维护的难易程度,以及结构一旦 失效所造成的经济损失和对社会、环境的影响基础上确定的。
公路桥梁结构的设计基准期统一取100年。
13
2.1.2 结构的极限状态
1)结构工作状态与极限状态 结构在使用期间的工作情况,称为结构的工作状态。 当结构能够满足各项功能要求而良好地工作时,称为 结构“可靠”,反之则称结构“失效”。结构工作状态是 处于可靠还是失效的标志用“极限状态”来衡量。 当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能 满足设计规定的某一功能要求时,则此特定状态称为该功 能的极限状态。
4
(3)极限状态法——不使结构超越某种规定的极限 状态的设计方法。
半概率设计法 近似概率设计法 全概率设计法
5
2.1 概率极限状态设计法的概念
2.1.1 结构的功能要求与可靠性
1)结构的功能要求 工程结构设计的基本目标是在一定的经济条件下,使 设计的结构在预订的使用年限内能够可靠地完成各项规定 的功能要求,做到安全可靠、适用耐久和经济合理。
图2-3 可靠指标β与平均值mZ 关系图
结构可靠度既可用失效 概率Pf来描述和度量,也可 用β来描述和度量,工程上 目前常用β表示结构的可靠 程度,并称之为结构的
1)用作公路桥梁结构设计依据的可靠指标,称为目 标可靠指标。它主要是采用“校准法”并结合工程经验 和经济优化原则加以确定的。
6
2.1.1 结构的功能要求与可靠性
(1)安全性——在正常施工和正常使用情况下,结构 能够承受可能出现的各种作用(指直接施加于结构上的荷 载及间接施加于结构的、引起结构产生外加变形或约束变 形的原因)。
在偶然事件(如地震、撞击等)发生时和发生后,结 构产生局部损坏,但不致出现整体破坏和连续倒塌,仍然 保持必须的整体稳定性。
第二章结构按极限状态法设计计算的
第二章结构按极限状态法设计计算的第二章:结构按极限状态法设计计算引言:结构设计是指根据一定的设计标准和规范,确定结构的尺寸、形状、布置和材料等参数,以满足结构的使用功能和安全性能。
按照结构设计的方法可以分为多种方法,其中一种重要的方法就是极限状态法。
极限状态法是结构设计的一种常用方法,其主要思想是在结构受力下达到一定的强度和刚度极限,以保证结构在使用寿命内不发生失效。
一、极限状态法的概念及应用极限状态法是一种结构设计和验算的方法,它主要通过设定一组设计基本组合,使结构在不同荷载工况下,达到不同的极限状态。
常见的极限状态包括承载力极限状态和使用极限状态。
承载力极限状态是指结构在承受设计荷载时不达到破坏或不满足规范要求的状态。
使用极限状态是在结构承受设计荷载时保证结构具有足够的刚度和稳定性的状态。
极限状态法的应用十分广泛,可以用于各类工程结构的设计和验算。
例如,在建筑领域,可以利用极限状态法进行楼房、桥梁、隧道等结构的设计和验算。
在机械工程中,可以应用于机械设备的设计和验算。
此外,在船舶、飞机、汽车等领域也可以采用极限状态法进行结构设计。
二、极限状态法的设计计算流程极限状态法的设计计算流程主要包括以下几个步骤:1.确定设计荷载:首先需要根据所设计的结构的使用功能和要求,确定结构所承受的设计荷载,包括静力荷载、动力荷载和温度荷载等。
2.计算设计荷载效应:针对确定的设计荷载,在结构中计算各个构件的受力效应,包括轴力、弯矩、剪力和位移等。
3.选择设计基本组合:根据结构的不同工作状态,在不同的荷载组合下进行设计。
设计基本组合是根据不同荷载的作用时机和性质,经过科学分析和统计得出的一组合理的组合。
4.计算承载力极限状态:在选定的设计基本组合下,对结构进行承载力验算,以保证结构在受力状态下不发生破坏或失效。
5.计算使用极限状态:在选定的设计基本组合下,对结构进行使用性能验算,包括结构的刚度、稳定性和振动等性能。
《钢筋混凝土结构设计原理》复习资料2复习重点习题及答案
《结构设计原理》复习资料第一篇钢筋混凝土结构第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能二、学习重点在本章的学习中应注意以下几个方面的问题:(1)混凝土的强度指标有哪些,以及获得它们的方法;(2)混凝土的应力应变关系曲线,弹性模量的取值方法;(3)混凝土收缩、徐变的概念及特性;(4)两类钢材的变形及强度特征;(5)锚固长度的意义;(6)钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。
三、复习题(一)填空题1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。
2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类:受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋,不仅要强度高,而且要具有良好的塑性、可焊性,同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多,其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作,其主要原因是:钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用。
7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。
其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形,混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
(二)判断题1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。
………………………………【×】2、混凝土强度愈高,应力应变曲线下降愈剧烈,延性就愈好。
………………………【×】3、线性徐变在加荷初期增长很快,一般在两年左右趋以稳定,三年左右徐变即告基本终止。
………………………………………………………………………………………………【√】4、水泥的用量愈多,水灰比较大,收缩就越小。
………………………………………【×】5、钢筋中含碳量愈高,钢筋的强度愈高,但钢筋的塑性和可焊性就愈差。
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设计方法 The Design Methods
结构的可靠性
结构设计就是实现可靠性
与经济性的最佳平衡
适用性
安全性
耐久性
结构极限状态 (Limit State)
定义:整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设 计规定的某一功能要求,则此特定状态为该功能的极限状态。
承载能力极限状态
正常使用极限状态
2009年6月27日6时左右,上海 闵行区莲花南路罗阳路口一幢13 层在建商品楼发生倒塌事故
上海楼房倒塌由三大原因所致 2009年06月29日06:01 华龙网-重庆晨报
堆土过多致侧面受力 古河道淤积层被掏空 违反程序野蛮施工
正常使用极限状态(Serviceability Limit State)
《营造法式》
北宋:李诫在两浙工匠喻皓的《木经》的基础上编成的。官 方颁布的一部建筑设计、施工的规范书, 我国古代最完整的 建筑技术书籍
容许应力法
在规定的标准荷载下,按弹性理论计算得到的构件截面任一 点的应力不大于容许应力值
≤[]=f/K
f—结构材料的极限应力(强度),由实验而定;
K—安全系数,根据工程经验主观判断
第二章 结构按极限状态法设计计算的原则
设计 预定的作用 + 材料的性能
功能要求 截面尺寸,配筋及构造要求
目录
1. 结构设计方法的发展 2. 概率极限状态设计法的基本概念 3. 我国公路桥涵设计规范的计算原则 4. 材料强度的取值 5. 作用的代表值和作用效应组合
1.结构设计方法的发展
• 经验承载力法:《营造法式》 • 容许应力法 • 破损阶段法 • 极限状态设计法 • 以概率论为基础的极限状态设计法
2. 概率极限状态设计法的基本概念
➢可靠度 ➢结构极限状态 ➢失效概率和可靠指标
可靠度
结构在规定的时间内 在规定的条件下 完成预定功能的概率。
可靠性概率度量,建立在数学统计基础上,经过调查,统计,计算分析确定。
规定的时间:设计使用年限
设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需进 行大修即可按其预定目的使用的时期,即结构在规定 的条件下所应达到的使用年限。
结构的各种基本变量采用随机变量和随机过程,整个结构概率分析
JTG D62-2004
本规范采用以概率论为基础的极限状态设计方法,按分项系数的设计表达式进行设计。
目录
1. 结构设计方法的发展 2. 概率极限状态设计法的基本概念 3. 我国公路桥涵设计规范的计算原则 4. 材料强度的取值 5. 作用、作用的代表值和作用效应组合
As, b —截面几何尺寸。
优点:各分项系数用统计方法确定;材料和荷载不同的分项系数。 缺点:没有从整体考虑可靠度。
以概率论为基础的极限状态设计法
水准I——半概率设计法
荷载和抗力作为基本变量,没有整体的可靠度概念
水准II——近似概率设计法
概率论和数理统计给可靠度下定义,建立可靠度和极限方程的关系
水准III——全概率设计法
规定的时间:设计使用年限
设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用 的时期,即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。
规定的条件
正常设计,正常使用,正常施工条件,不考虑人为过失影响
预定功能
耐安适久全用性性性 ((S(DeurSrvaaifbceietlaiytby)i)lity )
◎结构结在构正应常能使承用受和在正正常常维施护工条、件正下常,使应用具情有况足下够可的能耐出久现性的。各即种在荷各载种、因外 加素变的结形影构(响在如下正超(常静混使定凝用结土期构碳间的化,支、具座钢有,筋良不锈好均蚀的匀)工沉,作降结性)构能、的。约承如束载不变力发形和生等刚影的度响作不正用应常;随时 ◎间有在使过偶用大然的的事过降件大低(的,如变而地形导震(致、挠结爆度构炸、在)侧其发移预生)定时、使和振用发动期生(间后频内,率丧结、失构振安应幅全能)性保,和持或适整产用体性稳, 降低定生使性让用,使寿不用命应者。发感生到倒不塌安或的连过续大破的坏裂而缝造宽成度生。命财产的严重损失。
对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值
•影响正常使用或外观的变形(过大的crack); •影响正常使用或耐久性能的局部损坏; •影响正常使用的振动(不舒适,影响精密仪器运作的振动); •影响正常使用的其它特定状态(如沉降过大,侵蚀性介质作用下腐蚀等)。
基本设计原则 The Basic Design Approach
承载能力极限状态ULS(Ultimate Limit State)
对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适合于继续承 载的变形,从而丧失了安全功能
• 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡; • 结构构件达到最大承载力; • 结构转变为机动体系; • 结构或构件丧失稳定; • 地基丧失承载能力而破坏。
Design of Structures
Strength
承载力极限状态 设计方法
Байду номын сангаасDeformation
正常使用极限状态 设计方法
失效概率和可靠指标
➢结构上的作用和抗力 ➢功能函数 ➢失效概率 ➢可靠指标 ➢目标可靠指标
结构上的作用和抗力
使结构产生内力和变形的所有原因统称为作用。 按方式分
极限状态设计法
20世纪50年代前苏联同一位学者提出,破损阶段法的延伸。
S(kqi·qik)≤R(fck/kc, fsk/ks, As, b)
fck, fsk —材料强度,根据大量试验数据统计后,按一定保证率确定 的分位值,反映材料强度的变异性。
qik —根据各种荷载的实测统计资料,按一定保证率的分位值; kq,kc ,ks —荷载和材料强度的分项系数,经验确定;
优点:简单实用,把所有影响结构安全的不利因素用K>1表示。
缺点:缺乏明确的结构可靠度概念,没有反映材料的塑性特征, 计算结果偏于保守。
破损阶段法
20世纪30年代前苏联学者首先提出考虑砼塑性特征的破坏阶段计算方法
K·S≤R
R—考虑材料塑性性能的整个截面的极限承载力,由试验得出的经 验公式计算; S—最大荷载产生的内力; K—安全系数,由经验确定 优点:反映材料的塑性特征;单一安全系数,简单实用。 缺点:缺乏明确的结构可靠度概念,没有考虑正常使用条件。