建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)Reinforced Concrete Structure,0 緒論1 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則2 建筑結(jié)構(gòu)材料3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件4 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件5 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件6 鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫、變形和耐久性 7 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,1、了解結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)、結(jié)構(gòu)抗力2、結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)3、了解概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法及實(shí)用表達(dá)式4、掌握荷載各種代表值和強(qiáng)度值的取法及算法,本

2、章內(nèi)容及要求,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力,（1）作用效應(yīng) S,作用（荷載）對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種效應(yīng)，如彎矩、剪力、軸力、變形、裂縫等 M V N f w,結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗各種作用效應(yīng)的能力。如抗彎、抗剪、抗壓、抗拉、抗扭承載力以及抗變形、抗裂縫的能力。,（2）結(jié)構(gòu)抗力 R,結(jié)構(gòu)上的作用可分為直接作用和間接作用,第一節(jié) 荷

3、載分類及荷載代表值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,1.永久荷載　　永久荷載亦稱恒荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或者其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載，如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。,2.可變荷載　　可變荷載也稱為活荷載，是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載等。,3.偶然荷載　　在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)

4、時(shí)間很短的荷載稱為偶然荷載，如爆炸力、撞擊力等。,第一節(jié) 荷載分類及荷載代表值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,常用材料單位體積的自重（單位kN/m3）混凝土22～24，鋼筋混凝土24～25，水泥砂漿20，石灰砂漿、混合砂漿17，普通磚18，普通磚（機(jī)器制）19，漿砌普通磚砌體18，漿砌機(jī)磚砌體19。,荷載標(biāo)準(zhǔn)值,（1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值,按構(gòu)件尺寸和構(gòu)件單位體積自重的標(biāo)準(zhǔn)值來確定。,第一節(jié) 荷載分類及荷載代表值,第二章 建筑

5、結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,（1）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值?。裼脴敲婢蓟詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）,,第一節(jié) 荷載分類及荷載代表值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,（1）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值?。裼脴敲婢蓟詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用）,第一節(jié) 荷載分類及荷載代表值,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,注：①本表所列各項(xiàng)活荷載適用于一般使用條件，當(dāng)使用荷載大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用?！　、诒颈砀黜?xiàng)荷載不包括隔墻自重和二次裝修荷載。,（1）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值?。裼脴敲婢蓟詈奢d標(biāo)準(zhǔn)

6、值按下表采用）,,,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=　混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值÷砼材料分項(xiàng)系數(shù)鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=　鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值÷鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù),永久荷載設(shè)計(jì)值= 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值×永久荷載分項(xiàng)系數(shù)可變荷載設(shè)計(jì)值= 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值×可變荷載分項(xiàng)系數(shù),設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,《建筑結(jié)構(gòu)可靠度

7、設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001（以下簡稱《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》）規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級。,設(shè)計(jì)使用年限，是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,結(jié)構(gòu)的功能要求,能承受正常施工和使用時(shí)的各種作用，以及偶然事件發(fā)生時(shí)，仍能保持整體穩(wěn)定性。,在正常使

8、用時(shí)，能保證具有良好的工作性能，不出現(xiàn)過大的變形和裂縫。,在正常使用及維護(hù)下，具有足夠的耐久性能，不發(fā)生銹蝕和風(fēng)化現(xiàn)象。,＊安全性＊適用性＊耐久性,例如，不會出現(xiàn)影響正常使用的過大變形或振動；不會產(chǎn)生使使用者感到不安的裂縫寬度等。,例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護(hù)層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。,即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算

9、基本原則,結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性是結(jié)構(gòu)可靠的標(biāo)志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。,結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述。,結(jié)構(gòu)可靠性的定義是，結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的能力。,當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計(jì)使用年限后，并不意味著結(jié)構(gòu)就要報(bào)廢，但其可靠度將逐漸降低。,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,1、結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài),（1）承載能力極限狀態(tài),（2）正常使用極限狀態(tài),針對

10、安全性如：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去穩(wěn)定； 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度不夠而破壞； 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系； 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定等。 地基破壞,針對適用性和耐久性如：出現(xiàn)影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性的局部損壞； 影響正常使用的振動。,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,2、承載能力極

11、限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù),（1）作用效應(yīng) S,作用（荷載）對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種效應(yīng)，如彎矩、剪力、軸力、變形、裂縫等 M V N f w,結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗各種作用效應(yīng)的能力。如抗彎、抗剪、抗壓、抗拉、抗扭承載力以及抗變形、抗裂縫的能力。,（2）結(jié)構(gòu)抗力 R,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,有一農(nóng)夫，能肩挑300斤當(dāng)給他300

12、斤的擔(dān)子時(shí)，效應(yīng)剛好等于抗力；當(dāng)給他100斤的擔(dān)子時(shí)，效應(yīng)小于抗力；當(dāng)給他400斤的擔(dān)子時(shí)，效應(yīng)大于抗力。,挑擔(dān)子與結(jié)構(gòu)功能函數(shù),第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,結(jié)構(gòu)的功能函數(shù),當(dāng)Ｚ＞0 即 R＞S 時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng)Ｚ＜0 即 R＜S 時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當(dāng)Ｚ= 0 即 R =S 時(shí)，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。,關(guān)系式ｇ(S，R)＝R－S＝0 稱為極限狀態(tài)方程。,—結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)

13、　一級=1.1、二級=1.0、三級=0.9,按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用表達(dá)式,,,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,,,按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值,按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值,可變荷載效應(yīng)中的最大值,永久荷載分項(xiàng)系數(shù),第j個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù),第1個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù),可變荷載的組合值系數(shù),1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原

14、則,2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合,恒荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值,活荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值,,,1.1 某住宅樓面梁，由恒載標(biāo)準(zhǔn)值引起的彎矩Mgk=45kN·m，由樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的彎矩Mqk =25kN·m，活荷載組合值系數(shù)ψc=0.7，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。試求按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值M。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,習(xí) 題,1.2 某鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，截面尺寸b×h=200mm×

15、500mm，計(jì)算跨度l0=4m，梁上作用恒載標(biāo)準(zhǔn)值(不含自重)14kN/m，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值9kN/m，活荷載組合值系數(shù)ψc=0.7，梁的安全等級為二級。試計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的跨中彎矩設(shè)計(jì)值。,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,習(xí)題答案,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,1.3 某排架結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示。在左邊柱柱底截面A處，屋面恒荷載、柱自重、吊車梁重等永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩為-2.08kN.m（正號表示柱的左側(cè)纖維受拉，負(fù)號表示柱的

16、右側(cè)纖維受拉），屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩為-0.11kN.m，左來風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩為35.35kN.m，吊車最大輪壓作用于A柱時(shí)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的總彎矩為20.70kN.m，試求該截面在這些荷載作用下的彎矩的組合設(shè)計(jì)值。,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,Sd —正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合值；C －結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值（如變形、裂縫、應(yīng)力等限值），按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用,按正常使

17、用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)表達(dá)式,,3、正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表達(dá)式,,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,,,按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值,按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值,可變荷載效應(yīng)中的最大值,可變荷載的組合值系數(shù),3、正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （1）標(biāo)準(zhǔn)組合,第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,,,按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值,按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)

18、值計(jì)算的荷載效應(yīng)值,可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù),3、正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 （2）準(zhǔn)永久組合,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的因素。使用環(huán)境類別按下表劃分。,注：嚴(yán)寒地區(qū)指最冷月平均溫度≤-10℃，日平均溫度不高于5℃的天數(shù)≥145d的地區(qū)；寒冷地區(qū)指最冷月平均溫度-10~0℃，日平均溫度不高于5℃的天數(shù)為90~145d的地區(qū)。,第三節(jié) 混凝土結(jié)構(gòu)的的耐久性設(shè)計(jì),第二章 建筑結(jié)

19、構(gòu)計(jì)算基本原則,對于設(shè)計(jì)使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)，混凝土質(zhì)量應(yīng)符合下表2.2.5的規(guī)定,耐久性的要求,第三節(jié) 混凝土結(jié)構(gòu)的的耐久性設(shè)計(jì),第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,1、什么是結(jié)構(gòu)上的作用？荷載屬于哪種作用？作用效應(yīng)和荷載效應(yīng)有什么區(qū)別？2、什么是荷載代表值？永久荷載、可變荷載的代表值分別有哪些？3、建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足哪些功能要求？其中最重要的一項(xiàng)是什么？4、 什么是結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)？極限狀態(tài)分為

20、幾類？各有什么標(biāo)志和限值？5、 試用結(jié)構(gòu)功能函數(shù)描述結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)。,小組協(xié)作思考題:,第二章 建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則,1、按習(xí)題1.2的要求設(shè)計(jì)一單跨簡支梁，即自行確定其截面尺寸、跨度、梁上恒載（不包括自重）及活載大小，并計(jì)算跨中最大彎矩和支座最大剪力設(shè)計(jì)值。（注：梁高跨比h/l≥1/12，b/h=1/3~1/2，b、h取50mm倍數(shù)）,作業(yè):,2、鋼筋混凝土雨篷板的挑出長度l=0.8，板寬2.4m，板厚在根部為70mm，在懸臂端為5