第三章结构设计方法.ppt

第三章结构设计方法
耐久性
如w≤[wmax]
结构在正常使用和正常维护的条件下，应具有足够的耐久性
在各种因素（如混凝土碳化）的影响下，结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，从而导致结构在其预定使用期内丧失安全性和适用性，×10-4/50=×10-6
◆ 50年后并不是结构就失效，而是失效概率增加
◆ 结构失效也并不表示结构倒塌，结构倒塌也不一
定造***员伤亡
◆ 我国对于一般工程结构，当为延性破坏时，其可
靠指标取β =，对脆性破坏取β =
◆ 对于重要的工程结构，应提高可靠指标
◆作用效应标准值Sk作用效应S的不确定性主要取决于结构上作用Q的不确定性
◆ 不同的荷载，其变异情况不同。根据统计分析可以确定一个
具有一定保证率（如95%）的上限荷载分位值，该特征值称
为荷载标准值（符号Gk，Qik）。
◆ 按荷载标准值确定的荷载效应，称为荷载效应标准值Sk
◆ 有多个可变荷载同时作用的情况，考虑到它们同时达到标准
值的可能性较小，考虑荷载组合系数ψ，
基于概率的可靠度理论，只有理论上的意义
对于工程来说，这个理论无法得到实际意义上的应用
其致命缺陷是缺乏可靠的数据支持
目前的基于概率的设计方法，实际上是对以前工程设计经验，采用概率方法的校准，并不是完全依靠实际大量数据的分析结果。
0 S  R
式中 S ––– 内力组合设计值
0 ––– 结构构件的重要性系数，
对一、二、, ,
R ––– 结构构件的承载力设计值
R = R( ·) = R(fc , fs , k ,… )
实用设计表达式
承载能力极限状态设计表达式
内力组合设计值
基本组合：
式中 G ––– 永久荷载分项系数。， 不利时，；
GG ––– 永久荷载标准值。
由数理统计分析按一定保证率确定的值，可根据荷载规范取值。
一般情况取Q =，当工业建筑楼面活荷载标准值大于4kN/m2，取 Q =
Qik ––– 活荷载标准值。
cG, cQ1, cQi, ––– 永久荷载及活荷载的作用效应系数
ci ––– 第i个可变荷载的组合系数
无风
有风
Qi ––– 活荷载分项系数。
由数理统计分析按一定保证率确定的值。(95%保证率)
结构构件的承载力设计值
R = R( ·) = R(fc , fs , k ,… )
是由材料强度的标准值fck除以砼材料分项系数 c >。
fc ––– 混凝土材料强度设计值。
fck是由数理统计分析且具有95%的保证率的材料强度。
是由钢材强度的标准值fsk除以材料分项系数(s >)求得。
结构构件的抗力应根据截面的受力状态不同用相应的计算模型确定。
fs ––– 钢材强度设计值。
fsk是由数理统计且具有95%保证率的材料强度。
根据极限状态设计法，用结构的失效概率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 。
结构或构件超过正常使用极限状态时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些。在荷载效应及结构抗力计算中均 。
采用标准值
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  和 的组合。
短期效应
长期效应
. 2 正常使用极限状态设计表达式
变形及裂缝宽度的验算
 变形验算
式中 f,max ––– 受弯构件按荷载短期效应组合并考虑长期效应组合影响计算的最大挠度。
[f,max] ––– 《规范》允许挠度
f,max  [f,max]
 裂缝验算
《规范》按使用阶段对结构构件裂缝的不同要求，将裂缝控制等级分为三级：
一级：严格要求不裂，使用阶段不允许出现拉应力。
二级：一般要求不裂，使用阶段允许出现拉应力，但应作限制。
三级：允许开裂，应验算裂缝宽度
max  [max ]
荷载的短期效应组合 Ss：
荷载的长期效应组合 Sl：
式中，qi ––– 第i个可变荷载的准永久