混凝土结构设计的一般原则和方法.ppt

1000 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第1010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 本章提要本章提要 我国现行的建筑结构设计方法是：我国现行的建筑结构设计方法是：以概率理论为基础的以概率理论为基础的极限状态极限状态设计方法，以设计方法，以可靠指标可靠指标度量结构构件的可靠度，采用以度量结构构件的可靠度，采用以分项系数分项系数的的设计表达式进行设计。设计表达式进行设计。因此，本章内容围绕结构设计的总目标，对因此，本章内容围绕结构设计的总目标，对结构的功能要求、结构的极限状态、结构上的作用、荷载的代表值、结构的功能要求、结构的极限状态、结构上的作用、荷载的代表值、各种作用的效应及结构的抗力和满足结构设计可靠度要求的材料强各种作用的效应及结构的抗力和满足结构设计可靠度要求的材料强度分项系数及荷载分项系数等均提出了明确的要求，明确以概率理度分项系数及荷载分项系数等均提出了明确的要求，明确以概率理论为基础的各种极限状态表达方法，并以此作为结构设计的依据。论为基础的各种极限状态表达方法，并以此作为结构设计的依据。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 教学要求教学要求 1、了解建筑结构的组成和类型；了解建筑结构设计的步骤、内容、和一般原则；、了解建筑结构的组成和类型；了解建筑结构设计的步骤、内容、和一般原则；2、理解建筑结构上的作用与荷载的定义、荷载分类及其四种代表值；掌握竖向荷载、雪、理解建筑结构上的作用与荷载的定义、荷载分类及其四种代表值；掌握竖向荷载、雪荷载与风荷载的计算方法；荷载与风荷载的计算方法；3、理解建筑结构的功能要求和极限状态；、理解建筑结构的功能要求和极限状态；4、理解建筑结构按近似概率极限状态设计法的思路及其实用设计表达式。、理解建筑结构按近似概率极限状态设计法的思路及其实用设计表达式。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下部结构下部结构(地下室和基础地下室和基础)-)-把上部传来的力传给地基把上部传来的力传给地基 1003 上部结构上部结构水平结构系统水平结构系统竖向结构系统竖向结构系统楼屋盖系统楼屋盖系统抗侧力体系抗侧力体系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，而且水平荷除了竖向荷载外，还有水平荷载，而且水平荷载成为控制荷载。载成为控制荷载。困难：困难：抗侧力体系的构成。抗侧力体系的构成。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竖向结构体系分按竖向结构体系分-承受、传递、分配荷载承受、传递、分配荷载-承受、向下传递荷载承受、向下传递荷载砌体结构砌体结构混凝土结构混凝土结构钢结构钢结构组合结构组合结构混合结构混合结构钢钢-混凝土混凝土砌体砌体-混凝土混凝土钢管混凝土钢管混凝土劲性混凝土劲性混凝土排架结构排架结构框架结构框架结构剪力墙结构剪力墙结构框框-剪结构剪结构筒体结构筒体结构按竖向结构体系按竖向结构体系 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 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主要工程建设的主要环节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，在保证结构可靠的前提下，考虑功能要求与经济性之间的均衡，考虑功能要求与经济性之间的均衡，设计设计出经济的、技术先进的、施工方便的结构。具体的结构设计原则：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：中册，中册，P.2结构布置结构布置荷载分析荷载分析构造措施构造措施方案设计方案设计 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、动荷载作用效应作用效应S（内力、变形、裂缝内力、变形、裂缝）作用作用结构抗力结构抗力R10.2.2荷载的分类荷载的分类1 1按时间按时间永久荷载永久荷载(自重、土压力、预应力）自重、土压力、预应力）偶然荷载偶然荷载（爆炸力、撞击力）（爆炸力、撞击力）可变荷载可变荷载（风、雪、楼面活荷载等）（风、雪、楼面活荷载等）2 2按空间按空间固定作用固定作用(固定设备）固定设备）移动移动(自由自由)作用作用（人群、吊车等）（人群、吊车等）3 3按结构的反应特点按结构的反应特点静态作用静态作用（结构自重、楼面活荷载、（结构自重、楼面活荷载、雪荷载等）雪荷载等）动态作用动态作用（设备振动、吊车荷载、（设备振动、吊车荷载、风荷载、车辆刹车、撞击力和爆炸力等）风荷载、车辆刹车、撞击力和爆炸力等）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 1008 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