钢筋混凝土结构计算基本原理.ppt

一 第二章钢筋混凝土结构的基本计算原理 同济大学电子音像出版社 工程结构 普通高等教育 十一五 国家级规划教材 一 1理解结构上作用的荷载分类 2掌握结构上的作用 作用效应和结构抗力 3掌握概率极限状态设计法实用设计表达式 第一节建筑结构的功能 一结构的功能要求 安全性 结构在正常施工和正常使用的条件下 能承受可能出现的各种作用 在设计规定的偶然事件 如强烈地震 爆炸 车辆撞击等 发生时和发生后 仍能保持必需的整体稳定性 即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌 适用性 结构在正常使用时具有良好的工作性能 例如 不会出现影响正常使用的过大变形或振动 不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等 耐久性 结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能 即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 例如 结构材料不致出现影响功能的损坏 钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等 结构的设计使用年限定义 房屋建筑在正常设计 正常施工 正常使用和维护下所应达到的持久年限 结构的设计使用年限应按下表采用 一荷载分类按随时间的变异 结构上的荷载可分为以下三类 1 永久荷载 永久荷载亦称恒荷载 是指在结构使用期间 其值不随时间变化 如结构自重 土压力 预应力等 2 可变荷载 可变荷载也称为活荷载 是指在结构使用期间 其值随时间变化 且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载 3 偶然荷载 在结构使用期间不一定出现 而一旦出现 其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载 第二节作用效应和结构抗力 二荷载代表值1 荷载代表值定义 结构设计时 对于不同的荷载和不同的设计情况 应赋予荷载不同的量值 该量值即荷载代表值 2 荷载标准值定义 荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值 它是荷载的基本代表值 设计基准期 为确定可变荷载代表值而选定的时间参数 一般取为50年 1 永久荷载标准值永久荷载主要是结构自重及粉刷 装修 固定设备的重量 一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体积 或面积 的自重标准值确定 取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25kN m3 则截面尺寸为200mm 500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的自重标准值为0 2 0 5 25 2 5kN m 2 可变荷载标准值民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值 频偶值和永久值系数按表采用 1 可变荷载准永久值定义 在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值 总的持续时间不低于25年 称为可变荷载准永久值 可变荷载准永久值可表示为 q k 其中 k为可变荷载标准值 q为可变荷载准永久值系数 q值见表1 1 1 2 可变荷载组合值定义 两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时 除主导荷载 产生最大效应的荷载 仍可以其标准值为代表值外 其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值 此即可变荷载组合值 可变荷载组合值可表示为 c k 其中 c为可变荷载组合值系数 其值按表查取 3 可变荷载频遇值定义 对可变荷载 在设计基准期内 其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值 总的持续时间不低于50年 称为可变荷载频遇值 可变荷载频遇值可表示为 f k 其中 f为可变荷载频遇值系数 其值按表查取 3 荷载设计值永久荷载设计值G GGK G永久荷载分项系数一般取1 2可变荷载设计值Q QQK Q永久荷载分项系数一般取1 4 1极限状态 第二节结构极限状态 定义整个结构或结构的一部份 超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能 安全性 适用性 耐久性 要求 该特定状态称为该功能的极限状态 极限状态 1 承载能力极限状态 这种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 承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性的功能 当结构或结构构件出现下列状态之一时 即认为超过了承载能力极限状态 结构构件或连接因材料强度不够而破坏 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 如倾覆等 结构转变为机动体系 结构或结构构件丧失稳定 如柱子被压曲等 2 正常使用极限状态 正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值 这一状态对应于适用性或耐久性的功能 当结构或结构构件出现下列状态之一时 即认为超过了正常使用极限状态 影响正常使用或外观的变形 影响正常使用或耐久性能的局部损坏 包括裂缝 影响正常使用的振动 影响正常使用的其他特定状态等 二 结构的功能函数 1 作用效应和结构抗力的概念 作用效应 结构上的各种作用 在结构内产生的内力 轴力 弯矩 剪力 扭矩等 和变形 如挠度 转角 裂缝等 的总称 用S表示 由直接作用产生的效应 通常称为荷载效应 2 结构的功能函数 结构抗力 结构或构件承受作用效应的能力 如构件的承载力 刚度 抗裂度等 用R表示 结构抗力是结构内部固有的 其大小主要取决于材料性能 构件几何参数及计算模式的精确性等 实际工程中 可能出现以下三种情况 一 同济大学出版社 ThankYou