混凝土结构设计原理-课件-第3章-设计原则.ppt

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第三章 混凝土结构基本设计原则
工程结构的基本设计原则就是研究各种不确定性问题，实现可靠性与经济性的最佳平衡。
实际工程结构中存在多种不确定性；
工程结构需要安全适用、经济合理；这只有技术先进才能实现。
一、作用的概念：
使结构产生内力或变形的原因，分直接作用和
间接作用两种。
直接作用：是指施加在结构上的集中力或分布力，
即荷载。
间接作用：是指引起结构外加变形或约束变形的原
因（混凝土收缩、温度变化、基础差异
沉降、地震等）。
第三章 混凝土结构基本设计原则

结构上的作用
（按随时间的变异性可分为三类）
1、永久作用：在结构使用期间，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。
二、作用的分类：
如结构自重、土压力、预应力、地基沉降、焊接等。
2、可变作用：在结构使用期间，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。
如楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、汽车荷载、温度变化等。
3、偶然作用：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作用。
如爆炸力、撞击力、罕遇的地震等。
第三章 混凝土结构基本设计原则
结构的功能
结构的功能
一、 结构的安全等级
第三章 混凝土结构基本设计原则
根据结构破坏后果的影响程度分为三级。
安全等级
破坏后果
建筑物类型
一级
很严重
重要的建筑物
二级
严 重
一般的建筑物
三级
不严重
次要的建筑物
建筑结构的安全等级
结构的功能
第三章 混凝土结构基本设计原则
安全等级
破坏后果
桥梁类型
一级
很严重
特大及重要大桥
二级
严 重
大、中桥及重要小桥
三级
不严重
小桥、涵洞
桥梁结构的安全等级
第三章 混凝土结构基本设计原则
1、结构的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。
2、结构的设计使用年限不同于实际寿命和设计基准期。
二、结构的设计使用年限和设计基准期
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
建筑结构设计使用年限分类
第三章 混凝土结构基本设计原则
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。
建筑结构的设计基准期为50年。
桥梁结构的设计基准期为100年。
结构的功能
三、 结构的功能（包括安全性、适用性和耐久性）
1、 安全性
结构在设计规定的使用年限内，能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用。在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。
第三章 混凝土结构基本设计原则
▲设计使用年限：一般为50年。
▲各种作用：指荷载、外加变形和约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）；
▲偶然事件：如地震、爆炸、火灾、撞击等；
▲整体稳定性：指建筑结构仅产生局部损坏而不致发生连续倒塌。
结构的功能
第三章 混凝土结构基本设计原则
2、 适用性
结构在设计规定的使用年限内，在正常使用时具有良好的工作性能。
▲良好的工作性能：指不发生影响正常使用的过大的变形、振动，或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度等。
3、 耐久性
结构在设计规定的使用年限内，在正常维护下具有足够的耐久性能。
▲耐久性能：指在各种因素（混凝土碳化、钢筋锈蚀等）的影响下，结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而降低使用寿命。
极限状态
第三章 混凝土结构基本设计原则
极限状态
一、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就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。
二、两类极限状态
承载能力极限状态与正常使用极限状态。
▲结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构为可靠（或有效）。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”