吉林大学：《钢筋混凝土结构》课程电子教案（PPT课件）第2章 混凝土结构的设计方法

第2章混疑土结构的设计方法 ”学习要点： 。掌握结构上的作用与作用类型，荷载标准值、 荷载分项系数、荷载设计值的概念； ●掌握结构抗力的概念及其工作状态，材料强度 标准值、材料分项系数、材料强度设计值的概念； ●理解结构可靠度的概念； ●掌握失效概率及可靠指标之间的联系； ●掌握结构按承载能力极限状态和正常使用极限 状态的设计方法； ●理解混凝土结构耐久性能及相关影响因素

第2章 混凝土结构的设计方法 ❖学习要点： ●掌握结构上的作用与作用类型，荷载标准值、 荷载分项系数、荷载设计值的概念； ●掌握结构抗力的概念及其工作状态，材料强度 标准值、材料分项系数、材料强度设计值的概念； ●理解结构可靠度的概念； ●掌握失效概率及可靠指标之间的联系； ●掌握结构按承载能力极限状态和正常使用极限 状态的设计方法； ●理解混凝土结构耐久性能及相关影响因素

第2章混凝士结构的设计方法 §2.1结构设计的要求 2.1.1结构的功能要求 1.安全性 2.适用性 3.耐久性 2.1.2结构的极限状态 1.极限状态的概念 2.极限状态的分类 (1)承载力能力极限状态 (2)正常使用极限状态 2.1.3结构的设计使用年限 2.1结构设计的要求

§ 2.1 结构设计的要求 2.1.1 结构的功能要求 1.安全性 2.适用性 3.耐久性 2.1.2 结构的极限状态 1.极限状态的概念 2.极限状态的分类 （1）承载力能力极限状态 （2）正常使用极限状态 2.1.3 结构的设计使用年限 第2章 混凝土结构的设计方法 2.1 结构设计的要求

第2章混凝士结构的设汁方 2.1.1结构的功能要求 1。安全性 ©结构在预定的使用期内（一般为50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。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。 2.适用性 ©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。 2:1结构设计的要习

2.1.1 结构的功能要求 1. 安全性 ◎ 结构在预定的使用期内（一般为50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。 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。 2. 适用性 ◎ 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2章 混凝土结构的设计方法 2.1 结构设计的要求

第影章混凝士结构的设计方 3.耐久性 回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。 ◆结构的可靠性 一安全性、适用性和耐久性的总称 指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年）， 在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护）， 完成预定结构功能的能力。 ■结构可靠性越高，建设造价投资越大。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。 2.1结构设计的要求

3. 耐久性 ◎ 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。 ◆ 结构的可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称 指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年）， 在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护）， 完成预定结构功能的能力。 ■ 结构可靠性越高，建设造价投资越大。 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。 第2章 混凝土结构的设计方法 2.1 结构设计的要求

第2章混凝士结构的设汁方法 2.1.2结构的极限状态 ◆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” 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 MM 适用性 挠度变形 f国 耐久性 裂缝宽度 Wmax[W max] 2:1结构设计的要求

2.1.2 结构的极限状态 ◆ 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” 第2章 混凝土结构的设计方法 2.1 结构设计的要求 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 M u 适用性 挠度变形 f [f] 耐久性 裂缝宽度 w max [w max]

第影章混凝士结构的设计方法 1.极限状态的概念 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态时（如到达 极限承载力、失稳、变形过大、裂缝过宽等)，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。 2.极限状态的分类 (1)承载力能力极限状态 指结构或构件达到最大承载力、疲劳破坏或不适于继续 承载的变形时的状态。超过该极限状态，结构就不能满足预定 的安全性功能要求。 ◆主要包括以下几个方面： ◆结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）； ◆结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、 滑移)； ◆结构塑性变形过大而不适于继续使用； 2.1结构设计的要求

1.极限状态的概念 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态时（如到达 极限承载力、失稳、变形过大、裂缝过宽等），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。 2.极限状态的分类 （1）承载力能力极限状态 指结构或构件达到最大承载力、疲劳破坏或不适于继续 承载的变形时的状态。超过该极限状态，结构就不能满足预定 的安全性功能要求。 ◆主要包括以下几个方面： ◆ 结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）； ◆ 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、 滑移）； ◆ 结构塑性变形过大而不适于继续使用； 第2章 混凝土结构的设计方法 2.1 结构设计的要求

第2章混凝士结构的设汁方法 ◆结构形成几何可变体系 ◆结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）。 对于所有结构构件，均应进行承载力（包括压屈失稳） 极限状态的计算。必要时还应进行构件疲劳强度或结构倾覆 和滑移的验算；对处于地震区的结构，还应进行构件抗震承 载力的计算。 (2)正常使用极限状态 指结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值 时的状态。 ◆过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能 正常使用（吊车)等)； ◆过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）； ◆过大的振动（不舒适）； ◆其他正常使用要求. 结构设计的要习

◆ 结构形成几何可变体系 ◆ 结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）。 对于所有结构构件，均应进行承载力（包括压屈失稳） 极限状态的计算。必要时还应进行构件疲劳强度或结构倾覆 和滑移的验算；对处于地震区的结构，还应进行构件抗震承 载力的计算。 （2）正常使用极限状态 指结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值 时的状态。 ◆过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能 正常使用（吊车）等）； ◆过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）； ◆过大的振动（不舒适）； ◆其他正常使用要求. 第2章 混凝土结构的设计方法 2.1 结构设计的要求

第章混凝士结构的设计方法 2.1.3结构的设计使用年限 ◆概念：按规定指标设计的建筑结构或构件，在正常施工、正 常使用和维护下不需进行大修即可达到按其预定目的使用的时 期。 ◆ 《建筑结构可靠度设计统一标准》(G50068)对设计使用 年限的分类： 类别 设计使用年限 示例 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结构 2.1结构设计的要求

2.1.3 结构的设计使用年限 ◆ 概念：按规定指标设计的建筑结构或构件，在正常施工、正 常使用和维护下不需进行大修即可达到按其预定目的使用的时 期。 ◆《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）对设计使用 年限的分类： 类别 设计使用年限 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结构 第2章 混凝土结构的设计方法 2.1 结构设计的要求

第2章混凝士结构的设汁方法 §2.2结构的作用、作用效应和结构抗力 2.2.1结构的作用与作用效应 1.作用的概念与类型 2.荷载的代表值 3.作用效应 4.荷载的分项系数及荷载设计值 2.2.2结构抗力 1.结构抗力的概念及结构的工作状态 2.材料强度的标准值 3.材料强度的设计值 2.2结构的作用、作用效应和结构抗力

§2.2 结构的作用、作用效应和结构抗力 2.2.1 结构的作用与作用效应 1.作用的概念与类型 2.荷载的代表值 3.作用效应 4.荷载的分项系数及荷载设计值 2.2.2 结构抗力 1.结构抗力的概念及结构的工作状态 2.材料强度的标准值 3.材料强度的设计值 第2章 混凝土结构的设计方法 2.2 结构的作用、作用效应和结构抗力

第影章混凝士结构的设计方 2.2.1结构的作用与作用效应 1.作用的概念与类型 ◆概念：使结构或构件产生内力（应力）、变形（位移、应变） 和裂缝的所有原因。 ◆类型： 按作用的形式：直接作用（荷载）、间接作用 按随时间的变异性不同：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。 2.荷载的代表值 (1)荷载的标准值：结构在其设计基准期内，在正常情况下 可能出现的具有一定保证率的最大荷载。 (2)可变荷载的组合值：组合值系数与标准值的乘积。 (3)可变荷载的频遇值：指结构上时而出现的较大荷载，等 于频遇值系数与其标准值的乘积。 (4)可变荷载的准永久值：指结构上经常作用的可变荷载， 等于准永久值系数与其标准值的乘积。 。2.2结构的作用、作用效应和结构抗力

2.2.1 结构的作用与作用效应 1. 作用的概念与类型 ◆概念：使结构或构件产生内力(应力)、变形（位移、应变） 和裂缝的所有原因。 ◆类型： 按作用的形式：直接作用（荷载）、间接作用 按随时间的变异性不同：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。 2. 荷载的代表值 （1）荷载的标准值：结构在其设计基准期内，在正常情况下 可能出现的具有一定保证率的最大荷载。 （2）可变荷载的组合值：组合值系数与标准值的乘积。 （3）可变荷载的频遇值：指结构上时而出现的较大荷载，等 于频遇值系数与其标准值的乘积。 （4）可变荷载的准永久值：指结构上经常作用的可变荷载， 等于准永久值系数与其标准值的乘积。 第2章 混凝土结构的设计方法 2.2 结构的作用、作用效应和结构抗力