建筑结构的功能要求和极限状态.ppt

混凝土结构基本计算原则 本章提要本章提要：本章主要介绍我国现行规范所采用的以概率理论为基础的极限状态设计方法的基本概念。讲述概率极限状态设计表达式其内涵和应用；给出了混凝土结构耐久性的规定。第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 第二节 结构上的作用与作用效应S 第三节 结构抗力R 第四节 概率极限状态设计法 第五节、混凝土结构的耐久性 1 第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 一、建筑结构的功能要求一、建筑结构的功能要求 建筑结构设计的目的：使结构在正常施工和正常使用的条件下，满足各项预定的功能要求，并取得最佳的经济效果。建筑结构功能功能要求主要包括：安全性安全性 适用性适用性 耐久性耐久性 2 承载能力极限状态 正常使用极限状态 第一节 建筑结构的功能要求和极限状态 二、二、结构的极限状态结构的极限状态 结构或结构的一部分超过某一特定的状超过某一特定的状态态就不能满足设计规定的某一功能要求。极限状态分类 3 例题 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念 钢筋混凝土简支梁的可靠、失效和极限状态概念 结构的功能 可靠 极限状态 失效 安全性 受弯承载力 M Mu 适用性 挠度变形 f f 耐久性 裂缝宽度 wmax wmax 4 第二节 结构上的作用与作用效应S 一、结构上的作用与荷载 1、作用与荷载的定义 直接施加在结构上的力及引起结构变形的原因统称为“作用”。荷载的分类和荷载效应荷载的分类和荷载效应 建筑结构可靠度设计统一标准将结构上的荷载作如下分类：5 永久荷载 1、按随时间的变异分类 偶然荷载 2、按随空间位置的变异分类 可变荷载 自由荷载 3、按结构的反应特点分类 静态荷载 动态荷载 固定荷载 第二节 结构上的作用与作用效应S 一、结构上的作用与荷载 2、荷载的分类和荷载效应 6 二、结构上的荷载效应S 荷载效应是结构由于各种作用引起的内力和变形的总称，用S表示。三、荷载代表值 建筑结构荷载规范将荷载分为三类：永久荷载 可变荷载 偶然荷载 第二节 结构上的作用与作用效应S 7 建筑结构荷载规范对不同功能设计的荷载给予了相应的规定量值，这种量值，称为荷载的代表值。三、荷载的代表值 第二节 结构上的作用与作用效应S 几种荷载的代表值 标标 准准 值值 由由建筑结构建筑结构荷载规范荷载规范(p387)(p387)给出给出 可变荷载准永久值可变荷载准永久值 =可变荷载标准值可变荷载标准值q 可变荷载可变荷载频遇值频遇值=可变荷载标准值可变荷载标准值f 可变荷载可变荷载组合值组合值=可变荷载标准值可变荷载标准值c c 8 第三节 结构抗力R 一、结构抗力概念 sykyff 表示结构或结构构件承受和抵抗荷载效应的能力，用R表示。如承载力、刚度、抗裂度等 二、结构构件的材料强度 材料强度标准值是结构设计时采用的材料性能的基本代表值，以材料强度概率分布的某一分位值来确定。三、材料强度的设计值 材料强度的设计值用于承载力计算时的材料强度的代表值。P27(式2-5)cckcff9 第四节 概率极限状态设计法 一、功能函数与极限状态方程 SRSRgZ,用来描述结构构件完成预定功能状态的函数称为功能函数Z:二、结构的可靠度与失效概率 可靠概率Ps 结构结构能能完成预定功能的概率完成预定功能的概率 失效概率Pf（见下页表格）不能不能完成预定功能的概率完成预定功能的概率 可靠指标：22SRSRZZ10 三、建筑结构的安全等级和目标可靠指标 建筑结构可靠度设计统一标准根据建筑结构破坏后果的严重程度，将建筑结构划为三个安全等级：结构安全等级 破坏后果 建筑物类型 设计使用年限 一级 很严重 重要建筑物 100年及以上 二级 严重 一般建筑物 50年 三级 不严重 次要建筑物 5年及以下 第四节 概率极限状态设计法 表2-2 结构的安全等级划分 11 荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值 应从下列组合中取应从下列组合中取最不利值最不利值确定：确定：由可变荷载效应控制组合由可变荷载效应控制组合 由永久荷载效应控制组合由永久荷载效应控制组合 GGkQ1Q1kQiciQik2niSSSS GGkQiciQik1niSSS 12 2、正常使用极限状态设计表达式：CS 正常使用极限状态计算主要进行变形验算p388和裂缝控制验算。P389 如：屋盖楼盖及楼梯构件，当长度小于7m时，挠度限制为1/200；钢筋混凝土结构环境类别为一类，裂缝控制等级为三级，即0.3mm（or 0.4mm;年平均湿度60%时）S_正常使用极限状态的荷载效应(变形裂缝宽度等)组 合设计值 C_结构构件达到正常使用要求的规定限值 第四节 概率极限状态设计法 13 标准组合标准组合：频遇组合频遇组合：准永久组合准永久组合：kGkQ1kciQik2niSSSSfGkf1Q1kqiQik2niSSSSqGkqiQik1niSSS仅适用于荷载效仅适用于荷载效应为线性的情况应为线性的情况 14 第四节 概率极限状态设计法 15 16 17 18 第五节、混凝土结构的耐久性 一、混凝土结构的耐久性 混凝土耐久性 钢筋锈蚀 在正常维护的条件下，预计使用时期内和指定的工作环境中能保证结构满足既定功能要求的性能。影响耐久性因素主要两个方面：19 二、混凝土结构耐久性设计规定 1、混凝土结构的使用环境的分类 第五节、混凝土结构的耐久性 混凝土结构设计规范混凝土结构使用环境分为五大类，作为耐久性设计的主要依据；20 第五节、混凝土结构的耐久性 21 二、混凝土结构耐久性设计规定 第五节、混凝土结构的耐久性 2、设计使用年限与耐久性等级的划分 混凝土规范把设计使用年限与耐久性结合，将设计使用年限（耐久性）划分为四类；22 第五节、混凝土结构的耐久性 3、结构耐久性对混凝土的要求 23 按近似概率论的 极限状态设计法 极限状态 按近似概率论的 极限状态设计法 实用设计表达式 按极限状态设计时材料强度和荷载取值 结构上的作用 结构的功能要求 极限状态 极限状态方程（Z=R-S）结构的可靠度 失效概率 分项系数 正常使用极限状态设计表达式 承载能力极限状态设计表达式 直接作用 间接作用 结构的安全等级 使用年限 建筑结构的功能 承载能力极限状态 正常使用极限状态 本章小结本章小结 24