钢筋混凝土结构的基本计算原则.ppt

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1、1,给水排水工程结构,合肥工业大学土木与水利工程学院道 路 桥 梁 工 程 系方诗圣 汪权 朱亚林,Water and Waste Water Engineering Structure,2,引言：结构设计所涉及的问题分为两类：第一类：共性的问题：是设计任何结构和构件都要加以解决的。作用在构件上的载荷：其大小如何确定?所用建材的强度如何确定?结构安全可靠标准是什么？,属于基本计算原则,第二类:具体问题：应用这些基本原则对各种不同的构件进行具体的设计和计算，并采取相应的构造措施使所设计的构件满足要求,3,第二章 钢筋混凝土结构的基本计算原则 4h,任何一项结构设计都将面临可靠性和经济性两方面的问

2、题，一般地说，结构的可靠性和经济性是相互矛盾的，科学的设计方法就是要使所设计的结构在可靠性和经济性两方面达到最佳的协调。度量结构可靠性的指标称为“可靠度”。使结构在可靠性和经济性两方面能够达到最佳协调的关键之一是要合理地选择结构必须达到的可靠度指标和采用科学的方法分析确定结构可能达到的可靠度；目前国际上已相当普遍地采用以结构的失效概率为依据的概率极限状态设计法。,4,我国于1984年发布建筑结构设计统一标准GBJ 6884后(以后简称标准)(修订版为建筑结构可靠度设计统一标准GB 500682001)，1992年又颁发了工程结构可靠度设计统一标准GB 5015392。在这两本标准中，规定了结构

3、设计均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，替代原规范采用的单一安全系数极限状态设计方法，并对极限状态设计原则和设计表达式等作出了统一规定。我国现行的混凝土结构设计规范GB50010-2002)和给水排水工程构筑物结构设计规范GB 50069-2002就是根据标准规定的原则制定的。本章将结合钢筋混凝土结构简要地阐述以概率理论为基础的极限状态设计法。,5,本章摘要 本章主要介绍以概率理论为基础的极限状态设计方法的一些基本知识,是学习本课程及其他结构设计类课程的理论基础。由于内容涉及新的概念和名词术语较多,又牵涉到数理统计和概率论方面的内容,有一定的难度,需要逐渐克服.极限状态设计原则这一节,讨

4、论的是关于建筑结构设计和安全度的基本内容和定义,也是砌体结构,钢结构等其他建筑结构的设计原则,要加以领会和理解.对于荷载和材料强度的取值,要求能懂得,理解。对于极限状态表达式,要理解和掌握其内涵,以便今后学习与工作中能够正确运用.,6,给水排水工程构筑物结构设计规范GB 50069-2002 5 基本设计规定 5.1 一般规定 5.1.1 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度；按承载能力极限状态计算时，除对结构整体稳定验算外均采用以分项系数的设计表达式进行设计。5.1.2 本规范采用的极限状态设计方法，对结构设计应计算下列两类极限状态:1 承载能力极限状

5、态:应包括对结构构件的承载力(包括压曲失稳)计算、结构整体失稳(滑移及倾覆、上浮)验算。2 正常使用极限状态:应包括对需要控制变形的结构构件的变形验算，使用上要求不出现裂缝的抗裂度验算，使用上需要限制裂缝宽度的验算等。5.1.3 结构内力分析，均应按弹性体系计算，不考虑由非弹性变形所产生的塑性内力重分布。5.1.4 结构构件的截面承载力计算，应按我国现行设计规范混凝土结构设计规范GB 50010或砌体结构设计规范GB 50003、钢结构设计规范GB 50017的规定执行。5.1.5 构筑物的地基计算(承载力、变形、稳定)，应按我国现行设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007的规定执行。5.

6、1.6 结构构件按承载能力极限状态进行强度计算时，结构上的各项作用均应采用作用设计值。作用设计值，应为作用分项系数与作用代表值的乘积。5.1.7 结构构件按正常使用极限状态验算时，结构上的各项作用均应采用作用代表值。5.1.8 对构筑物进行结构设计时，根据工程结构可靠度设计统一标准GB 50153的规定，应按结构破坏可能产生的后果的严重性确定安全等级，按二级执行。对重要工程的关键构筑物，其安全等级可提高一级执行，但应报有关主管部门批准或业主认可。,7,第二章 钢筋混凝土结构的基本计算原则 4h,第一节 结构的功能要求和极限状态,一.结构的功能要求,1.结构安全级别,我国是根据建筑结构破坏时可能

7、产生的后果严重与否，分为三个安全等级。见下表：,8,2.结构的设计使用年限,一般也称设计基准期 定义：房屋建筑和构筑物在正常设计、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。,注意：结构的设计使用年限与使用寿命不等同。超过设计使用年限的结构并不是一定不能继续使用，当需要继续使用时，根据结构的实际状态对其可靠度重新评估鉴定。,9,安全性 Safety 结构在正常施工、正常使用情况下能承受可能出现的各种直接作用和间接作用，如施加的荷载、外加变形、约束变形，在偶然事件（如地震、校核洪水位等）发生时和发生后，结构仍能保持必需的承载力和稳定性，不致发生倒塌或连续破坏而

8、造成生命财产的严重损失。,设计任何一个建筑物或构筑物的结构时，在规定的使用期限内都应满足下述三方面的功能要求,3.结构的功能要求,10,耐久性 Durability 结构在正常维护条件下应有足够的耐久性。完好使用到设计规定的年限。如，混凝土不发生碳化、严重风化、腐蚀、脱落，钢筋不发生锈蚀等。因为这些都将使结构的安全性和适用性逐渐下降而影响结构的使用年限。,适用性 Serviceability 结构在正常使用条件作用下具有良好的工作性能。如结构或构件应具有足够的刚度而不致发生影响使用的过大变形或振动，不发生足以让使用者感到不安的过宽的裂缝等，贮液构筑物如水池、水塔、管道及井筒等不应出现导致漏水的

9、贯通裂缝(通缝)和应具有必要的抗渗性。,11,（1）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（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,二.结构功能的极限状态 Limit State,能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态；反之，则处于失效状态，有效状态和失效状态的分界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。,12,（2）分类 1）承载力能力极限状态 Ultimate Limit State 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其变形达到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。,13,当结

10、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、滑移等）；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）。地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）,（超静定结构中出现足够多塑性铰）,在设计中，对所有结构或构件均应根据承载能力极限状态进行计算,14,2）正常使用极限状态 Serviceability Limit State 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。,15,当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正

11、常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝，导致钢筋锈蚀、影响不安全感、漏水等）；影响正常使用的振动（影响使用、不舒适）；影响正常使用的其他特定状态等。,通常的设计计算程序是先按承载能力极限状态设计结构构件，而后按正常使用极限状态进行验算。,16,定义：使结构产生内力或变形的原因称为“作用”。,作用分类,直接作用,间接作用,荷载（集中力或分布荷载）,混凝土收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因。,第二节 结构上的作用、作用效应及结构抗力和功能函数,一.结构上的作用和作用效应

12、,按“原因不同”分为,17,又称恒荷载，在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略的荷载，如结构的自重、土压力，固定设备，构筑物内部的盛水压力、结构的预加应力、地基的不均匀沉降等；,又称活荷载，在结构设计使用期间其值随时间而变化，如楼面堆放荷载、吊车荷载、静水压力、风荷载、雪荷载、地表或地下水的压力(侧压力、浮托力)、流水压力、融冰压力、结构构件的温、湿度变化作用等；,在结构设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载，如爆炸力、撞击力等；,按随时间的变异性和出现的可能性（按作用时间的长短和性质，作用分为三类）：,18,4 结构上的作用 4.1 作用

13、分类和作用代表值 4.1.1 结构上的作用可分为三类:永久作用、可变作用和偶然作用。4.1.2 永久作用应包括:结构和永久设备的自重、土的竖向压力和侧向压力、构筑物内部的盛水压力、结构的预加应力、地基的不均匀沉降。4.1.3 可变作用应包括:楼面和屋面上的活荷载、吊车荷载、雪荷载、风荷载、地表或地下水的压力(侧压力、浮托力)、流水压力、融冰压力、结构构件的温、湿度变化作用。4.1.4 偶然作用，系指在使用期间不一定出现，但发生时其值很大且持续时间较短，例如高压容器的爆炸力等，应根据工程实际情况确定需要计入的偶然发生的作用。,给水排水工程构筑物结构设计规范：GB 50069-2002,19,在空

14、间位置上具有固定的分布。如结构构件自重、楼面上的固定设备；,在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。如楼面上的人群荷载、厂房结构上的吊车荷载等；,按空间位置的变异分为两类：,20,不使结构或构件产生加速度或产生的加速度可以忽略不计，如结构的自重、一般民用建筑的楼面活荷载等；,使结构或构件产生不可忽略的加速度，如吊车荷载、设备振动、作用在高耸结构如高层建筑、烟囱或水塔上的风荷载等；,按结构的反应分为两类：,21,作用效应：结构上的作用使结构产生的内力(如轴力,弯矩,剪力,扭矩等)、变形(转角,挠度)、裂缝等通称为作用效应或荷载效应S。Action(Load)Effect,二.荷载效应（作用效应

15、）S和结构抗力R,结构构件的抗力：结构承受外加荷载的能力（及抵抗结构的内力和变形的能力，如构件的承载能力、裂缝和变形限值等）称为结构抗力R，取决于材料的强度、截面尺寸和特征及计算模式等。Resistant,其中材料性能是决定结构抗力的主要因素。,C 作用效应系数,22,三.结构设计中的不确定性,a.恒载 g与构件尺寸、材料容重等有关b.活载 q的数值是随时在变化的c.计算跨度 l 的不准确,a.材料强度 fy 和 fc 的离散b.截面尺寸h0和 b 的施工误差c.1 的随机性,结构不一定安全（可靠）!,虽然设计保证,Undetermined Factors in Design,23,结构或构件

16、能否完成预定功能与结构的作用效应S与结构的抗力R有关。,四、结构的功能函数,24,可靠概率有多大？,Z 0，,即RS 结构可靠,Z=0，,即R=S 结构处于极限状态。,即RS 结构失效,Z 0，,失效概率有多大?,25,结构功能的三种工作状态,功能函数 Z=R-S,结构已达极限状态，称为极限状态方程。,Z=R-S=g(R,S)0 称为“极限状态方程”,它是结构失效的标准.,结构功能函数的一般表达式为,26,结构的可靠性 reliability结构可靠性的定义是：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。可见结构可靠性实质上是关于结构安全性，适用性和耐久性的概称（总 称）。结构可靠

17、度结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。规定条件指正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反原来规定的使用情况。,一、结构的可靠性和可靠度的概念,第三节 结构的可靠度和可靠指标,27,结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。注意1：结构可靠度与结构使用年限长短有关。统一标准以结构的设计使用年限为计算结构可靠度的时间基准。注意2：结构的设计使用年限虽与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。,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

18、是设计方法要解决的问题。,28,29,以概率理论为基础的极限状态设计法：,本质是将荷载效应S及结构抗力R看作是两个随机变量应用概率论和数理统计的理论去研究结构的可靠度。0 SR,以概率论为基础的设计方法分为三个水准：,水准半经验半概率法；水准近似概率法；水准全概率法。,30,二.失效概率,失效指结构或结构的一部分不能满足设计所规定的某一功能要求，即达到或超过了承载能力极限状态或正常使用极限状态中的某一极限。,失效概率指结构结构处于失效状态下的概率pf。,Probability of failure,31,重叠区的大小反映了抗力R和荷载效应S之间的概率关系，即结构的失效概率,从结构安全的角度，提

19、高结构构件的抗力R，减小抗力R和荷载效应S的离散程度，可以提高结构的可靠程度，即提高R S，减小R、S可使失效概率降低。,标准差S、R,平均值分别为S、R,结构的效应S及结构的抗力R均符合正态分布,32,结构处于可靠状态下的概率，称为可靠概率ps，ps=1-pf。,图中Z0部分(阴影)面积即为失效概率pf,f(Z)概率密度函数,33,pf 计算复杂，但(由图看出)均值Z向右移pf减小，可靠度加大。,令,越大，Pf 越小，结构越可靠。,三、可靠指标,reliability index,34,在确定结构的可靠指标 时，应该使结构的失效概率降低到人们可以接受的程度，做到既安全可靠又经济合理。,统一标

20、准规定：,的取值与构件的破坏类型及结构的重要性有关。,四、结构目标可靠指标,称为可靠指标，与失效概率pf之间有一一对应的关系。,结构按极限状态设计时，要保证其完成预定功能的概率不低于某一允许水平而要求设计所达到的可靠指标，称为目标可靠指标。,35,前面已定义过 结构安全级别,我国是根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否，分为三个安全等级。见下表：,36,3、与破坏性质有关；由于结构延性破坏和脆性破坏的性质不同，前者有明显预兆，可及时采取补救措施，目标可靠指标可定的稍低一些；后者为突发性破坏，破坏前无明显预兆，目标可靠指标应定的高一些。,结构构件承载力极限状态的目标可靠指标,确定 的原则,1、

21、建立在对原规范校准的基础上；,2、与结构安全级别有关；,4、与不同的极限状态有关。,37,第四节 荷载的代表值和材料强度的标准值及设计值,结构设计时，对不同的作用应采用不同的代表值:对永久作用，应采用标准值作为代表值；对可变作用，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。作用的标准值，应为设计采用的基本代表值。,38,1.定义 作用标准值是作用的基本代表值。将作用（荷载）视为随机变量，采用数理统计的方法加以处理而得到的具有一定概率的最大作用值称为作用的标准值Sk。可理解为结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大作用值。,一、荷载的代表值,39,2.确定.结构自重的标准值，可按结

22、构构件的设计尺寸与相应材料的重力密度计算确定。对常用材料和构件，其重力密度可按现行建筑结构荷载规范GB 500092001的规定采用。永久性设备的自重标准值、可按该设备的样本提供的数据采用。.可变作用常与时间有关，在缺少大量统计材料的条件下，可变作用标准值可近似按随机变量来考虑；,给水排水工程构筑物结构设计规范 GB 50069-2002 中规定 4.3.1 构筑物楼面和屋面的活荷载及其准永久值系数，应按表采用。4.3.2 吊车荷载、雪荷载、风荷载的标准值及其准永久值系数，应按建筑结构荷载规范GB 50009的规定采用。,40,4.3.1 构筑物楼面和屋面的活荷载及其准永久值系数，应按表采用。

23、4.3.2 吊车荷载、雪荷载、风荷载的标准值及其准永久值系数，应按建筑结构荷载规范GB 50009的规定采用。,41,可变作用的最大值并非长期作用于结构之上，在考虑作用长期效应组合时，应对其标准值进行折减。可变作用的准永久值指可变作用在结构设计基准期内经常作用的那部分荷载。q准永久值系数。准永久值主要用于考虑荷载长期效应的影响。,（三）.可变作用作用准永久值,Quasi-permanent Value,当结构构件承受两种或两种以上的可变作用时，各种可变作用不可能同时以其最大值（标准值）出现，除一个主要可变作用外，其余可变作用应在标准值上乘以小于1的组合值系数对可变作用标准值进行折减(组合值系数

24、c=0.9)。,（二）.可变作用组合值,Combination Value,42,频遇值主要用于正常使用极限状态的频遇组合中。,可变作用在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的作用值；或在设计基准期内其超越频率为某一给定频率的作用值。频遇值系数f。,（四）.可变作用频遇值,Frequent value,43,二.材料强度的标准值fk,44,（一）.混凝土的强度标准值,1、混凝土立方体抗压强度标准值fcuk,45,轴心抗压强度标准值fck,假定,46,3、混凝土轴心抗拉强度标准值ftk,（二）.钢筋强度标准值,热轧钢筋抗拉强度标准值用fyk表示。规范取国家冶金局标准规定的钢筋出厂检验

25、的废品限制作为钢筋强度的标准值，其保证率不小于95%，实为97.73%。,预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度标准值根据极限抗拉强度,用fptk表示。,47,（三）.材料强度的设计值,混凝土和钢筋强度分项系数gc、gs则 材料强度设计值,混凝土：gc=1.4HPB235级钢筋：gs1.10HRB335，HRB400，RRB400级钢筋：gs1.10,48,49,50,第五节 给水排水工程构筑物结构设计规范实用设计表达式,针对直接采用可靠指标 进行设计的复杂性和困难性，提出了实用设计表达式。该方法不用单一的安全系数的表达式，而是将影响结构安全的因素（荷载、材料、截面尺寸、计算方法等）视为随机变量

26、，应用数量统计的概率方法进行分析，采用以荷载和材料强度的标准值以及相应的“分项系数”来表达的方式。,原因：概率极限状态设计法计算繁复，某些统计数据也不齐全。对于一般常见的工程结构，直接采用可靠指标进行设计有难度，而且眼下也没必要。,由于设计人员以往已习惯于采用安全系数这种形式来进行计算，因此，建筑结构设计统一标准提出了一种便于实际使用的设计表达式，即实用设计表达式。,51,实用设计基本表达式,采用概率极限状态方法用可靠指标进行设计，需要大量的统计数据，且当随机变量不服从正态分布、极限状态方程是非线性时，计算可靠指标比较复杂。对于一般常见的工程结构，直接采用可靠指标进行设计工作量大，有时会遇到统

27、计资料不足而无法进行的困难。考虑到多年来的设计习惯和实用上的简便，建筑结构设计统一标准提出了便于实际使用的设计表达式，称为实用设计表达式。实用设计表达式把荷载、材料、截面尺寸、计算方法等视为随机变量，应用数理统计的概率方法进行分析，采用了以荷载和材料强度的标准值分别与荷载分项系数和材料分项系数相联系的荷载设计值、材料强度设计值来表达的方式。这样，既考虑了结构设计的传统方式，又避免设计时直接进行概率方面的计算。分项系数按照目标可靠指标值(或确定的结构失效概率 pf值)，并考虑工程经验优选确定后，将其隐含在设计表达式中。所以，分项系数已起着考虑目标可靠指标的等价作用。,52,根据极限状态设计法，用

28、结构的失效概率Pf 来衡量结构的可靠度概念十分明确，用可靠指标 表示与Pf一一对应关系更容易为人们接受。在实用表达式中，是由结构的破坏形态和安全等级与工程经验校准确定的分项等效来满足可靠度指标要求的。G,Q,s,c,中隐含着可靠度指标。,53,前述内容带入,作用效应设计值，gS作用效应分项系数,结构抗力设计值，gR结构抗力分项系数,考虑到结构安全等级的差异，其目标可靠指标应作相应提高或降低，故引入结构重要性系数 g0，由此可得,54,极限状态实用设计表达式的一般形式,荷载,55,正常使用极限状态实用设计表达式,正常使用极限状态，可靠度要求可适当降低，不需乘分项系数，也不考虑结构重要性系数0,按

29、正常使用极限状态设计，主要是验算构件的变形和抗裂度或裂缝宽度。在此情况下，可变荷载作用时间的长短对于变形和 裂缝的大小显然是有影响的。,56,准永久值系数与频遇值系数,可变荷载的最大值并非长期作用于结构之上，对于可变荷载长期作用部分，要对其标准值进行折减。,建筑结构设计统一标准采用准永久值系数与频遇值系数(小于1)来考虑这种折减。,可变荷载的准永久值系数，系根据在设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间与设计基准期总持续时间的比值而确定 可变荷载的频遇值系数，是根据可变荷载超越的总时间或超越次数确定的。,57,荷载短期效应组合和长期效应组合,可变荷载已有四种代表值，即标准值、组合值、准永久值

30、、频遇值，其中标准值称为基本代表值，其他代表值可由基本代表值乘以相应的系数而得。,根据实际设计工作中的需要，须区分荷载短期作用和荷载长期作用下构件的变形大小和裂缝宽度的计算。因此，根据不同的设计目的，分别考虑荷载短期效应组合和长期效应组合。,58,当按荷载短期效应组合时，荷载效应的计算表达式,当按荷载长期效应组合时，荷载效应的计算表达式,标准组合,频遇组合,准永久组合,59,一.承载能力极限状态设计表达式,对结构构件作强度计算时，应采用下列极限状态计算表达式:0 SR(2-19)式中 0 结构重要性系数，对安全等级为一、二、三级的 结构构件，应分别取1.1、1.0、0.9；S作用效应的基本组合

31、设计值；R结构构件抗力的设计值，,给水排水工程构筑物结构设计规范的规定,R应按 混凝土结构设计规范GB 50010、砌体结构设计规范GB 50003、钢结构设计规范GB 50017 的规定确定。,60,S 作用效应的基本组合设计值，应按下列规定确定:,1 对于贮水池、水处理构筑物、地下构筑物等可不计算风荷载效应，其作用效应的基本组合设计值，应按下式计算:,式中:Gik第 i 个永久作用的标准值；CGi第 i 个永久作用的作用效应系数；Gi第 i 个永久作用的分项系数，当作用效应对结构不利时，对 结构和设备自重应取1.2，其他永久作用应取1.27；当作用效应对结构有利时，均应取1.0；,Qik

32、第j个可变作用的标准值；CQj 第j个可变作用的作用效应系数；Q1、Qj第1个和第j个可变作用的分项系数，对地表水或地下水的作用应作为第一可变作用取1.27，对其他可变作用应取1.40；c 可变作用的组合值系数，可取0.90计算。,61,S 作用效应的基本组合设计值，应按下列规定确定:,2 对水塔等构筑物，应计入风荷载效应，当进行整体分析时，其作用效应的基本组合设计值，应按下式计算:,式中 CQ1、Q1k 第一可变作用的作用效应系数、作用标准值，第一可变作用应为风荷载。,屋面均布活载与雪荷载能同时考虑吗?,屋面均布活载不与雪荷载同时考虑，设计时取其中较大值。,62,二.正常使用极限状态设计表达

33、式,结结构或构件超过正常使用极限状态时所造成的财产和生命损失要小于超过承载力极限状态的后果，故其可靠度指标要低一些。在荷载效应及结构抗力计算中均采用标准值。不需乘分项系数，也不考虑结构重要性系数 0,结结构或构件在持荷作用下，其裂缝和变形会随时间的推移而发展，因此讨论其荷载组合时应考虑短期效应和长期效应的组合。,63,GB500692002 5.3 节规定5.3.1 对正常使用极限状态，结构构件应分别按作用短期效应的标准组合或长期效应的准永久组合进行验算，并应保证满足变形、抗裂度、裂缝开展宽度、应力等计算值不超过相应的规定限值。5.3.2 对混凝土贮水或水质净化处理等构筑物，当在组合作用下，构

34、件截面处于轴心受拉或小偏心受拉(全面处于受拉)状态时，应按不出现裂缝控制；并应取作用短期效应的标准组合进行验算。5.3.3 对钢筋混凝土贮水或水质净化处理等构筑物，当在组合作用下，构件截面处于受弯或大偏心受压、受拉状态时，应按限制裂缝宽度控制；并应取作用长期效应的准永久组合进行验算。,二.正常使用极限状态设计表达式,64,抗裂度、裂缝开展宽度验算的规定归纳如下,65,5.3.4 钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限值，应符合表的规定。,66,5.3.5 电机层楼面的支承梁应按作用的长期效应的准永久组合进行变形计算，其允许挠度应符合下式要求:,式中v 支承梁的计算挠度(mm)；l0 支承梁的计算

35、跨度(mm)。,67,正常使用极限状态下，作用短期效应的标准组合Ss 作用长期效应的准永久组合Sd,1.标准组合Ss,对水塔等构筑物，当计入风荷载时可取 c=0.6；当不计入风荷载时，应为,2.准永久组合Sd,qj第 j 个可变作用的准永久值系数；,68,例：一简支梁，跨度为6米，作用于上的均布荷载，恒载标准值 gk=3kN/m，分项系数G=1.2，活荷载标准值qk=6kN/m，分布系数Q=1.4，分别计算梁跨中截面弯矩的基本效应组合、短期效应标准组合和长期效应准永久值组合(活荷载准永久系数 qi=0.4),解：基本效应组合(内力组合设计值),荷载效应的计算例题,69,荷载短期效应标准组合：,

36、荷载长期效应准永久值组合：,70,例 某泵房采用1.5m6m的大型屋面板，卷材防水保温屋面，永久荷载标准值为2.7kN/m2，屋面活荷载为0.7kN/m2,屋面积灰荷载为0.5kN/m2,雪荷载为0.4kN/m2，已知纵肋的计算跨度l=5.87m。求：纵肋跨中弯矩的基本组合设计值。解：1.荷载标准值：(1)永久荷载为 GK=2.71.5/2=2.025kN/m(2)可变荷载为 屋面活荷载 Q1k=0.71.5/2=0.525kN/m 积灰荷载 Q2k=0.51.5/2=0.375kN/m 雪荷载 Q3k=0.41.5/2=0.300 kN/m,71,2.荷载效应组合：根据现行建筑结构荷载规范条

37、，屋面活荷载不应与雪荷载同时考虑故取其较大者，即不考虑雪荷载;因永久荷载起控制作用，根据建筑结构荷载规范条规定。采用由永久荷载效应控制的组合。根据建筑结构荷载规范条，取G=1.35,Q=1.4,根据建筑结构荷载规范表（）得屋面均布荷载的组合值系数c=0.7,据表（）得屋面积灰荷载的组合值系数c=0.9。,72,（4）应用建筑结构荷载规范式（）。M=1.351/8Gkl2+1.40.71/8Q1kl2+1.40.91/8Q2kl2=5.872/8(1.352.025+1.40.70.525+1.40.90.375),73,假若由可变荷载控制:M=1.21/8Gkl2+1.41/8Q1kl2+1.

38、40.91/8Q2kl2=5.872/8(1.22.025+1.40.525+1.40.90.375)可见应采用由永久荷载控制的组合。,74,荷载效应的计算例题,例3-1 某泵房楼面采用预应力混凝土七孔板，安全等级定为二级。板长3.3m，计算跨度3.18m，板宽0.9m，板自重2.04kN/m2，后浇混凝土层厚40mm，板底抹灰层厚20mm，可变荷载取1.5kN/m2，准永久值系数为0.5。试计算按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计时的截面弯矩设计值。解 永久荷载标准值计算如下：自重 2.04kN/m2 40mm后浇层 25 1.0 0.04=1.0 kN/m2 20mm板底抹灰层 20

39、1.0 0.02=0.4kN/m2,3.44 kN/m2沿板长每延米均布荷载标准值为 09 3.44=3.1 kNm可变荷载每延米标准值为 09 1.5=1.35 kNm,75,76,上例中仅有一个可变荷载，计算较为简单。若有两个或两个以上可变荷载，则需确定其中哪一个可变荷载的影响最大，并取之为Qlk，即第一个可变荷载，其余可变荷载均作为Qik。鉴于实际设计中判别可变荷载中哪一个的影响最大常较为费时，建筑结构可靠度设计统一标准规定对于一般常遇的排架结构和框架结构，为了计算方便，可变荷载的影响大小可不予区分，并采用相同的组合值系数，其承载能力极限状态设计表达式可以简化表达为,77,思 考 题,1

40、什么是结构上的作用?作用效应与荷载效应有什么区别?2什么是结构抗力?影响结构抗力的主要因素有哪些?3什么是结构的可靠度，建筑结构应该满足哪些功能要求?结构的设计使用年限如何确定?结构超过其设计使用年限是否意味着不能再使用?为什么?4什么是失效概率?什么是可靠指标?二者有何联系?5什么是材料强度标准值?混凝土的强度标准值是怎样确定的?混凝土的强度设计值是如何确定 的?6什么是荷载标准值?什么是活荷载的频遇值和准永久值?什么是荷载的组合值?7什么是结构的极限状态?结构的极限状态分为几类，其含义各是什么?,78,作业题Chapter2-1 某钢筋混凝土简支梁，结构安全级别为一级，梁的跨长为l0=4.

41、0m，承受的永久荷载标准值为：均布荷载gk=4.5kN/m（含自重），集中荷载Pk=15kN，可变荷载标准值为qk=1.5kN/m，求跨中弯距设计值。,79,前三章测试题,一、试指出钢筋混凝土结构的缺点并给出拟补这些缺点所采取的措施。,二、通过画图说明软钢冷拉时效的概念。,三、解释混凝土强度等级的概念。,四、某方形钢筋混凝土短柱浇筑后发现混凝土强度不足，根据约束混凝土的原理如何加固该柱。,五、若混凝土受压应力应变关系为 试求（1）混凝土的弹性模量；（2）变形模量；（3）弹性系数；（4）当,80,七、有没有绝对可靠的结构？为什么？,六、结构可靠性的含义是什么？它包含哪些功能要求？,八、什么是荷载标准值？准永久值？,81,谢谢观看！下次课再见！,欢迎提出宝贵意见，以便下次修正！谢谢！,