建蓦剥史學 混凝士结构设计原理 第2章结袍设计基本原理 教材作者:梁兴文 课件制作:谢启芳 课件审查:李晓文
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
第2章结构设计基本原理 建蓦剥史學 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 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 本章主要内容与重点
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 建蓦剥史學 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)。 结构上的作用可按下列性质分类: 1)按随时间的变异可分为三类: 在设计基准期内不一定出现,而 如结构自重、土压力、 永久作用 旦出现其量值很大且持续时间 预应力、地基沉降、焊 很短的作用。 接等。 在设计基准期内其量值不随时间 如楼面活荷载、吊车荷 可变作用 变化,或其变化与平均值相比可 载、风荷载、雪荷载 以忽略不计的作用 温度变化等。 在设计基准期内其量值随时间变 偶然作用 化,且其变化与平均值相比不可 如爆炸力、撞击力、罕 忽略的作用。 遇的地震等。 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 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。 —— —— —— —— —— ——
第2章结构设计基本原理 建蓦剥史學 1结构上的作用 action)和作用效应( effect of an action) (2)按随空间位置的变异可分为二类: 在结构上具有固定分布的作 用。其特点是在结构上出现 如房屋建筑楼面上位置 固定作用 的空间位置固定不变,但其 固定的设备荷载、屋盖 量值可能具有随机性。 上的水箱等。 自由作用 在结构上一定范围内可以任 如楼面的人员荷载、吊 意分布的作用。 车荷载等 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 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。 —— —— —— ——
第2章结构设计基本原理 建蓦剥史學 1结构上的作用 action)和作用效应( (effect of an action) (3)按结构的反应特点可分为二类: 如结构自重、住宅或办 >静态作用 使结构产生的加速度可以忽略不计的 作用。 公楼的楼面活荷载 如吊车荷载、地震作用 使结构产生的加速度不可忽略不计的 大型动力设备的作用、 >动态作用 作用。在结构分析时一般均应考虑其 高耸结构上的风荷载等。 动力效应。 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。 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 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。 —— —— —— —— 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 建蓦剥史學 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 强度、变形模量等 》几何参数的不确定性—构件尺寸等 计算模式的不确定性 抗力计算所采用的基本假设 和计算公式不够精确等 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 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 —— 构件尺寸等 抗力计算所采用的基本假设 和计算公式不够精确等 ——
第2章结构设计基本原理 建蓦剥史學 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。 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 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 建蓦剥史學 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。 设计使用年限分类 类别设计使用年限(年) 示例 5 临时性结构 25 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物 100 纪念性建筑和特别重要的建筑物 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。 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 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 建蓦剥史學 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、产生社会影响等的严重程度确定。 建筑结构的安全等级 安全等级 破坏后果 建筑物类型 一级 很严重 重要的房屋 二级 一般的房屋 三级 不严重 次要的房屋 建筑物中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同,但 允许对部分结构构件根据其重要程度和综合效益进行适当的调整。 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 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、产生社会影响等的严重程度确定。 安全等级 破坏后果 建筑物类型 一级 很严重 重要的房屋 二级 严 重 一般的房屋 三级 不严重 次要的房屋 建筑结构的安全等级 建筑物中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同，但 允许对部分结构构件根据其重要程度和综合效益进行适当的调整
第2章结构设计基本原理 建蓦剥史學 6混凝土结构构件设计计算方法( calculation method for design) 容许应力法:最早的计算理论,沿用弹性理论假设。 破坏阶段法:与容许应力法的主要区别是在考虑材料塑性性能 的基础上,按破坏阶段计算构件截面的承载能力。 >极限状态设计法:明确规定结构按三种极限状态进行设计,是工程 结构设计理论的重大发展。 概率极限状态设计法:在极限状态设计法的基础上考虑结构的可靠 概率,按发展阶段,该法可分为三个水准。 水准I一半概率法—水准Ⅱ一近似概率法—水准Ⅲ一全概率法 2.1结构可靠度及结构设计方法
第2章 结构设计基本原理 2.1 结构可靠度及结构设计方法 6 混凝土结构构件设计计算方法(calculation method for design) 容 许 应 力 法：最早的计算理论，沿用弹性理论假设。 破 坏 阶 段 法：与容许应力法的主要区别是在考虑材料塑性性能 极 限 状 态 设 计 法：明确规定结构按三种极限状态进行设计，是工程 概率极限状态设计法：在极限状态设计法的基础上考虑结构的可靠 的基础上，按破坏阶段计算构件截面的承载能力。 结构设计理论的重大发展。 水准Ⅰ— 半概率法 水准Ⅱ— 近似概率法 水准Ⅲ— 全概率法 概率，按发展阶段，该法可分为三个水准
