文档介绍：混凝土结构设计原理
第 2 章结构设计基本原理
教材作者:梁兴文
课件制作:谢启芳
课件审查:李晓文
本章主要内容与重点
主要内容:
结构可靠度及结构设计方法
荷载和材料强度的取值
概率极限状态设计法
极限状态设计表达式
重点:
第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
荷载和材料强度的取值
概率极限状态设计法
第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
1 结构上的作用(action)和作用效应(effect of an action)
结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力,以及引起结构外加变形或约束变形的原因(地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等)。
(1)按随时间的变异可分为三类:
永久作用
可变作用
偶然作用
结构上的作用可按下列性质分类:
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。
如结构自重、土压力、预应力、地基沉降、焊接等。
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。
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。
如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、温度变化等。
如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。
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第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
(2)按随空间位置的变异可分为二类:
固定作用
自由作用
1 结构上的作用(action)和作用效应(effect of an action)
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。
在结构上一定范围内可以任意分布的作用。
如房屋建筑楼面上位置固定的设备荷载、屋盖上的水箱等。
如楼面的人员荷载、吊车荷载等。
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第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
静态作用
动态作用
(3)按结构的反应特点可分为二类:
上述各种作用作用在结构或结构构件上,由此在结构内产生的内力和变形(如轴力、剪力、弯矩以及挠度、转角和裂缝等)称为作用效应。
使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。
使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。在结构分析时一般均应考虑其动力效应。
如结构自重、住宅或办公楼的楼面活荷载
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。
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1 结构上的作用(action)和作用效应(effect of an action)
第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
2 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。
影响抗力的主要因素有:
材料性能的不确定性
几何参数的不确定性
计算模式的不确定性
强度、变形模量等
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构件尺寸等
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抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等
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第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
3 结构可靠性(reliability)及可靠度(degree of reliability)
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。
结构可靠度就是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。即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。
规定的时间是指设计使用年限。
规定的条件是指正常设计、正常施工和正常使用的条件。
预定功能指满足结构的安全性、适用性和耐久性要求。
第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
4 设计使用年限(design working life)和设计基准期(design reference period)
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。
设计使用年限的概念不同于实际寿命、耐久年限或设计基准期。《建筑结构可靠度设计统一标准》规定了各类建筑结构的设计使用年限。
类别
设计使用年限(年)
示例
1
5
临时性结构
2
25
易于替换的结构构件
3
50
普通房屋和构筑物
4
100
纪念性建筑和特别重要的建筑物
设计使用年限分类
设计基准期指为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。《统一标准》规定设计基准期为50年。
第2章结构设计基本原理
结构可靠度及结构设计方法
5 结构的安全等级(safety class)
结构的安全等级根据结构破坏可能产生的后果,即危及人的生命、造成的经济损失、