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1、混凝土结构设计 徐怀兵徐怀兵 邮箱邮箱:xuhuaibing07 手机手机:135 5297 9891 QQ:13631246 办公室： 土环办公室： 土环1210 教材 顾祥林.建筑混凝土结构设计.上海：同济大学出版社， 2011 叶列平.混凝土结构（下册）. 第二版. 北京：中国建筑 工业出版社，2013 参考书 东南大学，同济大学，天津大学. 混凝土结构. 第五版. 北京：中国建筑工业出版社，2012 沈蒲生. 混凝土结构设计. 第四版. 北京：高等教育出版 社，2012 相关设计规范 混凝土结构设计课程简介 混凝土结构设计VS混凝土结构原理？ 由混凝土结构设计一门课拆分而来 区别： 混
2、凝土结构设计课程简介 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 钢筋 混凝土 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚
3、固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 受拉 受压 受弯 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 基本假定 单筋矩形截面 双筋矩形截面 T形截面 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计
4、荷载和作用 组合结构 斜裂缝的形成 无腹筋梁 有腹筋梁 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 轴压、压弯 矩形截面、工形截面 正截面、受剪 延性、构造要求 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 轴拉 偏拉 混凝土结构原理回顾 材
5、料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 纯扭 弯剪扭 压弯剪扭 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 变形 裂缝宽度 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压
6、构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 预应力混凝土原理 材料及锚具 预应力损失 承载力计算 正常使用阶段验算 混凝土结构原理回顾 材料的力学性能 构件的基本受力性能 受弯构件正截面承载力计算 受弯构件斜截面承载力计算 粘结、锚固及钢筋布置 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用阶段的验算 预应力混凝土构件设计 荷载和作用 组合结构 混凝土结构设计VS混凝土结构原理？ 由混凝土结构设计一门课拆分而来 区别： 原理：材料性能、构件设计 设计：工程结构设计 计算简图、内力分析、构件设计、构造设计 联系： 原理是设计的基础 设计：合理地利用材料构件结
7、构 混凝土结构设计课程简介 混凝土结构设计课程大纲 1 混凝土结构设计概论 结构设计概念、结构设计准则、结构设计步骤 2 梁板结构设计 单向板、双向板、无梁楼盖、楼梯和雨篷 3 单层厂房结构设计 结构布置、内力分析、柱设计、屋盖结构设计 4 预制装配式混凝土结构设计研讨 5 钢-混凝土组合结构设计 组合梁、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构 第1章 混凝土结构设计概论 徐怀兵徐怀兵 邮箱邮箱:xuhuaibing07 手机手机:135 5297 9891 QQ:13631246 办公室： 土环办公室： 土环1210 本章简介 主要内容 结构的概念和分类 混凝土结构设计的内容 混凝土结构的设计准则
8、混凝土结构的分析方法 混凝土结构的设计步骤 本课程特点和学习方法 建筑结构设计 设计内容：建筑、结构、水暖电 建筑结构 结构承载着工程整个生命周期内（施工和适用过程） 可能出现的各种作用 筋骨：画虎画皮难画骨 合理的结构设计是建筑物安全、适用、经济和耐久的 保证 一、建筑结构的概念和分类 建筑结构分类： 按材料分：混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、 组合结构（混合结构） 按用途分：工业厂房结构 民用建筑结构 (住宅楼、办公楼、公共建筑) 按层数或高度分：单层工业厂房、多层建筑结构和高 层建筑结构 一、建筑结构的概念和分类 建筑结构形式 工业厂房结构：基础、柱、梁、屋架、支撑、墙体等 一、建
9、筑结构的概念和分类 天窗架 屋架 屋 架 下 弦 水 平 支撑 排架柱 基础 围护墙 屋面板 天沟板 连系梁 天窗架垂直支撑 托架 抗风柱 屋 架 端 部 垂 直 支撑 吊车梁 柱 间 支 撑 基础梁 建筑结构形式 建筑结构一般是由梁、柱、墙、板、基础、楼梯等基 本构件组成的承力系统 一、建筑结构的概念和分类 柱下 基础 梁 柱 墙下 基础 楼梯 地下室墙 楼板 建筑结构形式 板柱结构一般是由基础、柱、板、楼梯等基本构件组 成的承力系统 一、建筑结构的概念和分类 柱帽 1、设计规范 建筑结构荷载规范 (GB 50009-2012) 混凝土结构设计规范 (GB 50010-2010) 建筑地基基
10、础设计规范 (GB 50007-2011) 建筑抗震设计规范 (GB 50011-2010) 高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ 3-2010) 规范：只列出要这么做；本课：为什么要这么做？ 混凝土结构的设计准则 2、设计理论 混凝土结构的设计准则 允许允许应力 设计法 应力 设计法 破坏阶段 设计法 破坏阶段 设计法 极限状态 设计法 极限状态 设计法 半经验半概率法 近似概率法 半经验半概率法 近似概率法 全概率法 生命全过程设计法 全概率法 生命全过程设计法 材料层次材料层次构件层次 混凝土结构设计规范 构件层次 混凝土结构设计规范基于近似概率的极限状态设计法基于近似概率的极限状态设计
11、法 结构层次结构层次 结构的功能要求：可靠性与可靠度 功能要求：安全性、适用性和耐久性 可靠度： 可靠性的概率量度 结构在规定的时间内，规定的条件下完成预定功能的概 率 混凝土结构的设计准则 可靠性可靠性 3、极限状态 极限状态：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 承载力极限状态安全 正常使用极限状态舒适性(一般要求裂缝0.3mm) 对不同的结构，其极限状态不同 有的结构不允许混凝土开裂 混凝土结构的设计准则 4、作用和材料强度的取值 作用：所有能使结构产生内力和变形的原因的统称 荷载（直接作用）：是作用中的一部分。 恒荷载（梁板柱墙、地面、抹灰）、活荷载
12、 风荷载、雪荷载、吊车荷载、偶然荷载（爆炸、撞击） 间接作用： 温度作用、地基沉降、地震作用 建筑结构荷载规范 (GB 50009-2012) 建筑抗震设计规范 (GB 50011-2010) 混凝土结构的设计准则 4、作用和材料强度的取值 作用、材料：随机变量，一般假设为正态随机变量 荷载标准值：根据统计资料，运用数理统计方法确定 的具有一定保证率（如95%）的统计特征值 材料强度标准值：根据统计资料，运用数理统计方法 确定的具有一定保证率（如钢筋为97.73%,混凝土为95%） 的统计特征值 混凝土结构的设计准则 概率 密度 荷载 荷载 平均 值 荷载 标准 值 概率 密度 材料强度 强度
13、 平均 值 强度 标准 值 5、基于概率的极限状态设计法 作用效应S：作用引起的内力与变形，也是随机变量 结构抗力R：抵抗作用效应的能力，也是随机变量 混凝土结构的设计准则 结构处于可靠状态 结构处于极限状态 结构处于失效状态 0 0 0 SRZ 5、基于概率的极限状态设计法 对于一般的建筑结构，不考虑大变形和材料非线性， 可按线性分析理论 作用效应S 荷载；结构抗力R 材料强度 S与R均为正态分布 Z也为正态分布 混凝土结构的设计准则 概率 密度 Z=R-S Z Z pf 5、基于概率的极限状态设计法 结构失效概率： 可靠指标： 混凝土结构的设计准则 安全等级一级二级三级 延性破坏3.73.
14、22.7 脆性破坏4.23.73.2 0 ( )d(0) f Pf ZZP Z 22 SR SR Z Z 1( ) f P 概率 密度 Z=R-S Z Z pf 目标可靠指标 6、实用设计表达式 直接用目标可靠指标进行结构设计，需要大量的统计 数据，比较复杂 分项系数和组合系数是按目标可靠指标，并考虑工程 经验确定的，使两种方法具有相同或相近的可靠性 混凝土结构的设计准则 采用荷载、强度标准值，相应的分项系数 和组合系数表示的实用设计表达式 6、实用设计表达式 承载力极限状态下的实用设计表达式 永久荷载分项系数 对结构不利时，可变控制时取1.2，永久控制时取1.35； 对结构有利时，一般取1.0，对倾覆、滑移验算时可取0.9 ， 可变荷载分项系数：一般取1.4 (有时取1.3) 可变荷载组合系数：见建筑结构荷载规范 混凝土结构的设计准则 ,)( 2 11100k c ck s sk n i ikCiQiQikQQkGG a ff RQCQCGCS 00 1 (), n skck GGkQiQiCiikk i sc ff SC GCQRa G Qi Qi Ci 6、实用设计表达式 正常使用极限状态下的实用设计表达式 正常使用状态的设计表达式无分项系数。 标准组合 频遇组合 有一些
