混凝土结构设计方法3

3.1.4 结构的安全等级
一级：重要建筑
? 按结构的重要性划分 二级：一般建筑 三级：次要建筑
混凝土结构设计原理
第3 章
? 按承载能力极限状态设计时的可靠指标
破坏类型
塑性破坏 脆性破坏
一级 3.7 4.2
安全等级 二级 3.2 3.7
三级 2.7 3.2
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§3.2 荷载
荷载分类：
混凝土结构设计原理
(第3章电子教案)
研制单位：西南科技大学
土木工程与建筑学院 陈小川
混凝土结构设计原理
第 3章
第3 章 混凝土结构设计方法
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混凝土结构设计原理
本章重点
第3 章
? 了解混凝土结构设计方法的理论基础 —— 可靠度理论；
? 了解结构上的作用、作用效应和结构抗力 的概念及其随机特性；
永久荷载(恒荷载)：大小、方向、作用点不随时间改变 的荷载为永久荷载，如自重、土压 力、预应力等；
可变荷载(活荷载) ：大小、方向或作用点随时间改变而 变化的荷载为可变荷载，如楼面 和屋面活载、风荷载、雪荷载、 吊车荷载、车辆荷载等；
偶然荷载：结构使用期间可能不出现，一旦出现，其作 用时间短、效应大的荷载为偶然荷载，如爆 炸力，撞击等。
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式中： ? c ––– 混凝土的材料分项系数；建筑工程取1.4, 公路桥涵工程取1.45；
? s ––– 钢筋的材料分项系数；建筑工程对热轧钢 筋取1.1，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋取 1.2；公路桥涵工程对热轧钢筋取1.2，对钢 绞线、热处理钢筋取1.25。
混Hale Waihona Puke Baidu土结构设计原理
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§3.6 结构的极限状态及其分类
定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就 不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的状 态称之为该功能的极限状态。
3.6.1 结构极限状态的分类
? 承载能力极限状态：超过这一极限状态时结构将发 生破坏、倒塌或失稳等现象。
? 正常使用极限状态：超过这一极限状态时结构将出 现过大的变形，开裂或过宽的裂缝，钢筋严重锈蚀 ，混凝土腐蚀、风化、剥落等现象。
? 直升飞机坪： ? 5.0kN/m2
荷载规范中的荷载值不包括隔墙重量和二次装修重量。
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§3.3 材料强度
取决于截面尺寸大小和材料强度高低。 材料强度分标准值和设计值。
3.3.1 材料强度标准值
? 混凝土： fck ，ftk
? 钢筋：
f yk
，f
'
yk
保证率：95％ f ? ? ? 1.645?
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§3.1.3 结构上的作用、作用效应与结构抗力
结构上的作用
1. 定义：凡能使结构产生内力、应力、位移、应变、 裂缝的因素，都称为结构上的作用。
2. 分类： ? 直接作用：荷载
? 间接作用：温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降、 地震等。
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作用效应
定义：作用在结构上产生的反应，如内力、应力、位 移、应变、裂缝等，称为作用效应。
结构耐久性要求:
指在正常维护条件下，结构能够正常使用到规定的 设计使用年限。
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本表适用于设计使用年限为 50 年的结构混凝土
限制氯离子含量是为了避免钢筋电化学腐蚀，限制最大碱含量是为了 减轻碱－骨料反应的影响（当骨料中含有结晶度差的石英质或某种结构 的镁质碳酸钙时，将与混凝土中被水泥、外加剂、水和骨料带进来的碱 反应，逐渐生成膨胀性产物，严重者造成建筑物破坏甚至崩塌）。
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? 荷载效应组合
1. 基本组合 ? 一般结构构件：选下列计算中较大者。
由可变荷载控制时
n
? ? ? ? S ? S ? S ? S G Gk
Q1 Q1k
?
i? 2
Qi
ci
Qik
由永久荷载控制时
n
? ? ? S ? S ? S G Gk
?
i?1
Qi
ci
Qik
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? 掌握我国规范的设计方法 ——概率极限状 态设计法。
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§3.1 结构的可靠度
3.1.1 结构的可靠性
指结构的安全性、适用性、耐久性。
3.1.2 结构的可靠度
指结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能 的概率，是结构可靠性的概率度量。
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适用性要求: 结构在正常使用时具有良好的工作性能。 如受弯构件在正常使用时不出现过大的挠度等。
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3.3.2 材料强度设计值
建筑工程中：
?
混凝土： fc ?
f ck
?c
,
ft
?
f tk
?c
? 钢筋：
fy ?
f yk ,
?s
f
'
y
?
f
'
yk
?s
桥梁工程中：
? 混凝土： f cd ?
f ck
?c
,
ftd ?
f tk
?c
? 钢筋：
fsd ?
f sk
?s
,
fsd' ?
f sk' ?s
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3.6.2 承载能力极限状态的设计方法
? 计算公式
?0S ? R
建筑工程中：
?0 ––– 结构重要性系数； 安全等级为一级或使用年限为100年时，?0 ? 1.1 安全等级为二级或使用年限为50年时， ?0 ? 1.0 安全等级为三级或使用年限为5年时， ?0 ? 0.9
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荷载代表值
标准值—— 由设计基准期内最大荷载概率分布的某 一分位值确定的荷载值，是永久荷载的 唯一代表值。
楼面和屋面荷载的标准值可查荷载规范得到。如：
? 楼面： ? 2.0kN/m2
? 屋面：不上人屋面 上人屋面 屋顶花园
0.5kN/m2 2.0kN/m2 3.0kN/m2
S ––– 荷载效应组合的设计值，用基本组合或偶 然组合；
R ––– 结构构件抗力设计值。
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R ––– 结构构件抗力设计值
R ? R( fd ,ad )
R( ) ––– 构件承载力函数； fd ––– 材料强度设计值； ad ––– 几何参数设计值，当无可靠数据时，可采用
几何参数标准值 ak ，即设计文件规定值。
结构抗力
定义：结构抵抗作用效应的能力，称为结构抗力。
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功能函数：
Ｚ = Ｒ-Ｓ
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3.1.4 结构的设计使用年限
类别
１ ２ ３ ４
结构类型
临时性结构 易于替换的结构构件
普通房屋和构筑物 纪念性建筑和特别重要建筑
结构的设计使用年限 （年） 5 25 50 100