文档介绍：该【混凝土结构设计方法 】是由【wxq362】上传分享，文档一共【30】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【混凝土结构设计方法 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。第二章混凝土结构设计方法
第二章混凝土结构设计方法
◆工程结构的设计需要保证安全、可靠、经济合理
◆由于实际工程结构中存在多种不确定性
◆结构设计方法就是研究工程设计中的各种不确定性问题,取得安全可靠与经济合理之间的均衡。
◆结构设计的目的:在现有的技术基础上,用最少的人力和物力消耗,获得能够完成全部功能要求的足够可靠的结构。
◆混凝土结构设计方法经历了:容许应力法、破损阶段法、极限状态设计法
引言
第1页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
◆材料力学中研究的是:单一材料、线弹性、简单结构。
◆实际工程结构远比它复杂,如钢筋混凝土梁的受弯,从安全角度考虑,需要确定其极限受弯承载力;而为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形,需要确定带裂缝工作阶段的受力情况。采用容许应力设计方法,无法统一这两方面的要求。
◆因此,首先根据工程结构需要满足实际使用的各种要求(结构的功能),对安全可靠有更具体的科学定义。
◆另一方面,需要尽可能详细了解结构在不同情况下(施工、使用、破坏)可能受到的各种外界影响(各种荷载、温度变化、沉降、收缩徐变、地震、侵蚀、冻融等)的大小和变化情况。以及结构尺寸、材料强度等的变异情况,以便科学合理的选定结构可靠度。
第2页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
一、结构有功能要求:安全性、适用性、耐久性
◆安全性Safety
◎在偶然事件(如地震、爆炸)发生时和发生后,结构应能保持整体稳定性,不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。
◎结构在预定的使用期间内(桥梁结构一般为100年),应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形(如超静定结构的支座不均匀沉降)、约束变形(如温度和收缩变形受到约束时)等的作用。
第3页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
◆适用性Serviceability
◆耐久性Durability
◎结构在正常使用和正常维护条件下,应具有足够的耐久性。即在各种因素的影响下(混凝土碳化、钢筋锈蚀),结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低,而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性,降低使用寿命。
◎结构在正常使用期间,具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大的变形(挠度、侧移)、振动(频率、振幅),或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。
第4页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
二、结构的可靠性reliability
■可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称。
■结构的可靠性就是指结构在规定的时间内(设计基准期,一般为100年),在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护),完成预定功能(安全性、适用性、耐久性)的能力。
■结构的可靠度就是指结构在规定的时间内(设计基准期,一般为100年),在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护),完成预定功能(安全性、适用性、耐久性)的概率〕。
■结构可靠性越高,建设造价投资越大。
第5页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
三、设计基准期
■结构的可靠性是有时间限制的,并不是无限期的。由于荷载过大或材料性能的改变,以及几何尺寸和构造的变化,任何一个结构使用一定年限后就将逐步破坏。因此,在结构设计时,必须对影响结构使用期限的各种因素给出时间限度,即所谓设计基准期。
采用概率极限状态设计,必须明确规定结构设计基准期。〈公路统一标准GB/T50283-1999〉规定,桥梁结构的设计基准期为100年。
■设计基准期是设计结构时分析作用(或荷载)和材料等因素变化的时间依据,是结构设计满足功能需要或保证结构可靠性的时间限度,但是它不等于结构实际的使用寿命。当结构实际使用年限超过设计基准期后,并不意味着结构已丧失使用功能而报废,在绝大多数情况下还可以维持使用,只是结构的可靠度比设计时逐渐减小。
第6页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
■如何在结构可靠与经济之间取得均衡,就是设计方法要解决的问题。
■显然这种可靠与经济的均衡受到多方面的影响,如国家经济实力、设计工作寿命、维护和修复等。
■规范规定的设计方法,是这种均衡的最低限度,也是国家法律。
■设计人员可以根据具体工程的重要程度、使用环境和情况,以及业主的要求,提高设计水准,增加结构的可靠度。
■经济的概念不仅包括第一次建设费用,还应考虑维修,损失及修复的费用。
第7页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
◆结构能够满足功能要求而良好地工作,则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之,则结构为“不可靠”或“失效”。
◆区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”
一、极限状态
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规定的某一功能要求,此特定状态称为该功能的极限状态。
第8页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
超过该极限状态,结构就不能满足预定的安全性功能要求
◆结构或结构的一部分作为刚体失去平衡;
◆结构、结构构件或其连接因超过材料强度而破坏,或因过度的塑性变形
而不能继续承载;
◆结构转变为机动体系;
◆结构或结构构件丧失稳定。
所谓承载能力极限状态,是指结构或构件达到最大承载力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。它是结构安全性功能极限状态。
极限状态
承载能力极限状态
正常使用极限状态
第9页,共30页。
第二章混凝土结构设计方法
超过该极限状态,结构就不能满足预定的适用性和耐久性的功能要求。
◆影响正常使用或外观的变形;
◆影响正常使用或耐久性的局部损坏(如,钢筋混凝土构件的
裂缝宽度超过某个限值);
◆影响正常使用的振动(不舒适);
◆影响正常使用的其他特定状态。
所谓正常使用极限状态是指对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态,它是结构的适用性和耐久性功能极限状态。
第10页,共30页。