混凝土结构设计的一般原则和方法2.ppt

1001 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.1建筑结构设计的一般原则建筑结构设计的一般原则第十章第十章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法 本章说明本章说明 本章原标题本章原标题“按近似概率理论的极限状态设计法按近似概率理论的极限状态设计法”，第三版，第三版以前编为第三章，第四版编为第十章，并改名为以前编为第三章，第四版编为第十章，并改名为“混凝土结构设混凝土结构设计的一般原则和方法计的一般原则和方法”。本章重点本章重点 结构设计方法结构设计方法 荷载如何确定荷载如何确定材料的强度如何确定材料的强度如何确定10.1 建筑结构设计的一般原则建筑结构设计的一般原则 10.1.1 建筑结构的组成和类型建筑结构的组成和类型概率极限状态设计法概率极限状态设计法结构设计的一般概念结构设计的一般概念结构设计的量化问题结构设计的量化问题 1002 地上部分地上部分上部结构上部结构地下部分地下部分下部结构下部结构地基、基础（包括地下室）地基、基础（包括地下室）第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.1建筑结构设计的一般原则建筑结构设计的一般原则 1003 上部结构上部结构水平传力系统水平传力系统竖向传力系统竖向传力系统楼盖系统楼盖系统柱、墙柱、墙多层建筑设计问题多层建筑设计问题高层建筑设计问题高层建筑设计问题主要以竖向荷载为主，主要以竖向荷载为主，困难：困难：大跨度。大跨度。除了竖向荷载外，还有水平荷载，而且水平除了竖向荷载外，还有水平荷载，而且水平荷载成为控制荷载。荷载成为控制荷载。困难：困难：抗侧力体系的构抗侧力体系的构成。成。第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.1建筑结构设计的一般原则建筑结构设计的一般原则结构类型结构类型按材料分按材料分按结构体系分按结构体系分中册，中册，P.01 1004 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构设计阶段和内容建筑结构设计阶段和内容10.1.2 建筑结构设计的阶段和内容建筑结构设计的阶段和内容工程建设的工程建设的主要环节主要环节工程勘察工程勘察工程设计工程设计工程施工工程施工 工程建设应当遵循：先勘察后设计，先设计后施工的程序。工程建设应当遵循：先勘察后设计，先设计后施工的程序。项目立项项目立项申报、立项申报、立项项目实施项目实施 加拿大谷仓加拿大谷仓地基失效导致建筑物倾倒，属于未勘查就设计地基失效导致建筑物倾倒，属于未勘查就设计概况：概况：该谷仓平面呈矩形，南北向长该谷仓平面呈矩形，南北向长59.44m，东西向宽，东西向宽23.47m，高，高31.00m，容积，容积36368立方米，容仓为圆筒仓，每排立方米，容仓为圆筒仓，每排13个圆仓，个圆仓，共共5排排65个圆筒仓。谷个圆筒仓。谷仓基础为钢筋混凝土筏板基础，厚度仓基础为钢筋混凝土筏板基础，厚度61cm，埋深，埋深3.66m。谷仓于。谷仓于1911年动工年动工，1913年完工，空仓自重年完工，空仓自重20000T，相当于装满谷物后满载总重量的，相当于装满谷物后满载总重量的42.5%。平面示意图平面示意图侧立面示意图侧立面示意图 1005 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构设计阶段和内容建筑结构设计阶段和内容 1913年年9月装谷物，月装谷物，10月月17日当日当谷仓装到谷仓装到87.5%的谷物时，发现的谷物时，发现1小时小时内竖向沉降达内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾，结构物向西倾斜，并在斜，并在24小时内谷仓倾斜，倾斜度小时内谷仓倾斜，倾斜度离垂线达离垂线达2653，谷仓西端下沉，谷仓西端下沉7.32m，东端上抬，东端上抬1.52m，上部钢筋混，上部钢筋混凝土筒仓坚如磐石。凝土筒仓坚如磐石。事故原因：事故原因：谷仓地基土事先未进行调查研究，据邻近结构物基槽开挖试验谷仓地基土事先未进行调查研究，据邻近结构物基槽开挖试验结果计算地基承载力为结果计算地基承载力为352kPa，应用到此谷仓。，应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，年经勘察试验与计算，谷仓地基实际承载力为（谷仓地基实际承载力为（193.8276.6）kPa，远小于谷仓破坏时发生的压力，远小于谷仓破坏时发生的压力329.4kPa，因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。，因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。事后处理：事后处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了米。米。倾倒后的状况倾倒后的状况 1006 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构设计阶段和内容建筑结构设计阶段和内容 建筑结构建筑结构设计阶段设计阶段初步设计初步设计施工图设计施工图设计技术设计技术设计初步设计初步设计 1007 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构设计阶段和内容建筑结构设计阶段和内容 未设计就施工未设计就施工（1）没有设计图纸就施工）没有设计图纸就施工（2）边设计边施工）边设计边施工10.1.3 建筑结构设计的一般原则建筑结构设计的一般原则建筑结构设计的一般原则：安全、适用、耐久和经济合理。建筑结构设计的一般原则：安全、适用、耐久和经济合理。在保证结构可靠的前提下，设计出经济的、技术先进的、施工方便在保证结构可靠的前提下，设计出经济的、技术先进的、施工方便的结构。具体的结构设计原则：的结构。具体的结构设计原则：中册，中册，P.2 1008 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构荷载建筑结构荷载10.2 建筑结构荷载建筑结构荷载 10.2.1 结构上的作用与荷载结构上的作用与荷载 作用：作用：使结构产生内力与变形的原因；使结构产生内力与变形的原因；（1）直接原因：荷载、力）直接原因：荷载、力（2）间接原因：温度变形、收缩变形、基础的不均匀沉降、）间接原因：温度变形、收缩变形、基础的不均匀沉降、地震。地震。10.2.2 荷载的分类荷载的分类荷载分类荷载分类按作用时间的长短和性质分按作用时间的长短和性质分按空间位置的变异按空间位置的变异按作用的方向分按作用的方向分按结构对荷载的反应性质按结构对荷载的反应性质水平、竖向荷载水平、竖向荷载固定、移动荷载固定、移动荷载静荷载、动荷载静荷载、动荷载 1009 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构荷载建筑结构荷载（1）永久荷载（又称恒载）永久荷载（又称恒载）按荷载作用时间的长短和性质分按荷载作用时间的长短和性质分 是指在设计使用期内，其值不随时间变化、或其变化与平均值相比是指在设计使用期内，其值不随时间变化、或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如：结构自重、土压力、预应力等。例如：结构自重、土压力、预应力等。（2）可变荷载（又称活载）可变荷载（又称活载）是指在设计基准期内其值随时间变化，其变化与平均值相比不可忽是指在设计基准期内其值随时间变化，其变化与平均值相比不可忽略的荷载。略的荷载。例如：楼面活荷载、吊车荷载、预应力等。例如：楼面活荷载、吊车荷载、预应力等。（3）偶然荷载）偶然荷载 是指在设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间是指在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。很短的荷载。例如：爆炸力、撞击力。例如：爆炸力、撞击力。1010 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构荷载建筑结构荷载10.2.3 荷载代表值荷载代表值 关于荷载的取值关于荷载的取值（1）荷载的不确定性）荷载的不确定性恒载恒载由施工偏差引起由施工偏差引起活荷载活荷载 偶然荷载偶然荷载（2）多荷载相遇）多荷载相遇荷载组合荷载组合确定随机变量大小的方法确定随机变量大小的方法（3）计算、分析情况的复杂）计算、分析情况的复杂例如强度计算和变形验算例如强度计算和变形验算 荷载代表值的提出荷载代表值的提出 荷载代表值荷载代表值荷载标准值荷载标准值荷载组合值荷载组合值荷载准永久值荷载准永久值荷载频遇值荷载频遇值 1011 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构荷载建筑结构荷载荷载标准值荷载标准值荷载组合值荷载组合值荷载频遇值荷载频遇值荷载准永久荷载准永久值值是荷载的基本代表值；是指在结构的使用期间（一般结构是荷载的基本代表值；是指在结构的使用期间（一般结构的设计基准期为的设计基准期为50年）可能出现的最大值。年）可能出现的最大值。是指对于有两种和两种以上可变荷载同时作用时，使组合是指对于有两种和两种以上可变荷载同时作用时，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率能与荷载单独作后的荷载效应在设计基准期内的超越概率能与荷载单独作用时相应超越概率趋于一致的荷载值。用时相应超越概率趋于一致的荷载值。是指在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率，是指在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率，或超越概率为规定概率的荷载值。或超越概率为规定概率的荷载值。是指在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一是指在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。半的荷载值。kccQQkqqQQkffQQkGkQ恒载标准值恒载标准值活荷载标准值活荷载标准值 1012 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构荷载建筑结构荷载10.2.4 竖向荷载竖向荷载1.楼面、屋面荷载楼面、屋面荷载 楼面楼面屋面屋面荷载荷载恒荷载恒荷载活荷载活荷载结构竖向恒荷载包括结构自重和附加在结构上的荷结构竖向恒荷载包括结构自重和附加在结构上的荷载。可以按构件的设计尺寸与材料表观密度计算确载。可以按构件的设计尺寸与材料表观密度计算确定。定。民用建筑楼面均布活荷载：民用建筑楼面均布活荷载：工业建筑楼面均布活荷载：工业建筑楼面均布活荷载：屋面活荷载：屋面活荷载：建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范根据大量调查和统计分析，考虑根据大量调查和统计分析，考虑可能出现的短期荷载，按等效均布荷载方法给出一般各可能出现的短期荷载，按等效均布荷载方法给出一般各类民用建筑的楼面均布活荷载标准值及其有关代表值系类民用建筑的楼面均布活荷载标准值及其有关代表值系数，见附录数，见附录5.房屋建筑屋面水平投影面上的均布活荷载，应按表房屋建筑屋面水平投影面上的均布活荷载，应按表10-2采用。屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。采用。屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。1013 第第10章章 混凝土结构设计的一般原则和方法混凝土结构设计的一般原则和方法10.2建筑结构荷载建筑结构荷载2.雪荷载雪荷载 屋面水平投影面上的雪荷载标准值：屋面水平投影面上的雪荷载标准值：0SSrk0S基本雪压（基本雪压（kN/m2），一般是根据年最大雪压进行统计分析确定。），一般是根据年最大雪压进行统计分析确定。在我国，是以一般空旷平坦地面上统计的在我国，是以一般空旷平坦地面上统计的50年一遇重现期的最大年一遇重现期的最大积雪自重给出的。积雪自重给出的。r屋面积雪分布系数。它是屋面水平投影面积上的雪荷载与基本雪屋面积雪分布系数。它是屋面水平投影面积上的雪荷载与基本雪压的比值，它与屋面形式、朝向及风力等均有关。通常情况下，压的比值，它与屋面形式、朝向及风力等均有关。通常情况下，屋面积雪分布系数应根据不同类别的屋面形式确定。屋面积雪分布系数应根据