《《混凝土结构设计原理》课程学习报告(DOC 15页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《混凝土结构设计原理》课程学习报告(DOC 15页)（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、混凝土结构设计原理课程学习报告组编号：6 组长： 杨依伟 组员：杨依伟、梁超祖、毕佳豪、王小伟、赵志伟、皮云正学习时间： 2015 年 9 月 27 日学习单元：混凝土结构设计方法学习任务：(一)掌握结构上的作用、作用效应和结构抗力。 （二）掌握荷载、材料强度的取值以及分项系数的意义。 （三）深入理解混凝土结构的设计方法以及结构的功能要求。 （四）掌握概率极限状态设计表达式 组员分工：1、王小伟：荷载，材料、强度的取值以及分项系数的意义 2、赵志伟：结构的作用，作用效应和结构力 3、毕佳豪：混凝土结构的设计方法以及结构的功能要求 4、皮云正: 自学过程中的收获和感悟 5、梁超祖：课中活动，组合
2、设计值计算 6、杨依伟：最后总结整理注：把每个人的任务独立完成后，大家一起做整体的总结和学习讨论。知识总结：问题一：什么是结构上的作用、作用效应和结构抗力？ （二）结构的上的作用：结构上的作用是指施加在结构上的的集中力或分布力，以及引起机构外加变形或约束变形的各种因素（如地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等。）前者已力的形式作用于结构上，称为直接作用，习惯上称为荷载；后者以变形的形式作用于结构上，称为间接作用。在结构上各种集中力或分布力的集合，或者引起结构外加变形或约束变形的原因，均称结构上的作用。前者为直接作用，后者为间接作用。这种作用，在一定条件下往往是相互随机依存的，为了简化计算，
3、各种作用在时间上或空间上往往被假定为各自随机独立的，每种作用对结构作为一个单独的作用考虑。作用使结构产生压力、拉力、剪力、弯矩、扭矩等和线位移、角位移、裂缝等的结构效应。 结构自重和施加于结构上的外力，长期来被称为荷载，例如恒载、楼面活荷载、车辆荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载、屋面积灰荷载、波浪荷载等。实际上，作用和荷载可以作为同义词用，但习惯上已将荷载专指直接作用。 结构除由外力引起的变形外，还可以由于某些原因使结构间接地产生约束变形（由于混凝土收缩、钢材焊接、大气温度变化等原因使结构材料发生膨胀或收缩等变化，受到结构的支座或节点的约束而使结构间接地产生的变形）和外加变形（由于基础不均匀沉陷
4、、地震等原因，使结构被强制地产生的变形）。 为适应结构分析和结构设计的需要，结构上的作用可按不同要求进行分类。按随时间的变异 分为永久作用、可变作用和偶然作用： 永久作用：在结构的使用期内，量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。这种作用可按与时间无关的随机变量考虑。如结构的自重、土压力、预加应力、支座沉陷、混凝土收缩以及最低水位以下的水压力等。 可变作用：在结构的使用期内，量值随时间而变化、且其变化与平均值相比是不可忽略的作用。这种作用可按与时间有关的随机过程考虑，如房屋的楼面活荷载、风荷载、雪荷载、波浪荷载、安装荷载、温度变化、常遇地震等。 偶然作用：在结构的使用期内不一
5、定出现，但一旦出现,其量值很大,且持续时间较短的作用。如撞击、爆炸、火灾、滑坡、雪崩、龙卷风、地震等。 按随空间位置的变异 分为固定作用和可动作用： 固定作用：在结构的空间范围内位置不变的作用，其量值可以是不变的，也可以是随机可变的。如工业楼面上固定的设备、屋面上的水箱及其水重。 可动作用：在结构的一定空间范围内位置可变的作用，其量值可以是不变的，也可以是随机可变的。如住宅、办公楼、商店的楼面人员荷载、工业厂房内的吊车荷载等。 按结构对作用的反应 分为静态作用和动态作用： 静态作用：也称静力荷载，是对结构或结构构件不引起加速度，或加速度可以忽略不计的作用。如结构自重、住宅、办公楼的楼面活荷载等
6、。 动态作用：也称动力荷载，是对结构或结构构件产生不可忽略的加速度作用。如地震、吊车荷载、车辆荷载、设备振动、波浪荷载、高耸结构上的风荷载。 二、作用效应：直接作用或间接作用在结构构件上，由此对结构产生内力和变形（如轴力、剪力、弯矩、扭矩及挠度、转角和裂缝等），成为作用效应。 作用引起的结构或构件的内力和变形即称为结构的作用效应。 内力：（1）轴向力，即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力； （2）剪力，即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力； （3）弯矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩； （4）扭矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。 应力：如正应力
7、、剪应力、主应力等。 位移：作用引起的结构或构件中某点位置改变（线位移）或某线段方向的改变（角位移）。 挠度：构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移 变形：作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形和塑性变形。 应变：如线应变、剪应变和主应变等。（三）、结构抗力：结构抗力R是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载能力、刚度等。结构抗力R是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载能力、刚度等。混凝土结构构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋的种类、配筋的数量及方式等确定后，构件截面便具有一定的抗力。抗力
8、可按一定的计算模式确定。影响抗力的主要因素有材料性能（强度、变形模量等）、几何参数（构件尺寸）等和计算模式的精确性（抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等）。这些因素都是随机变量，因此由这些因素综合而成的结构抗力也是一个随机变量。 由上述可见，结构上的作用（特别是可变作用）与时间有关，结构抗力也与时间有关，结构抗力随时间变化。为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数成为设计基准期。我国GB 50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准规定的设计基准期为50年。问题二：荷载标准值与强度标准值的确定以及分项系数的意义。（一） 、荷载的标准值： （1）、荷载的统计特性：a、
9、永久荷载 建筑结构中的屋面、楼面、墙体、梁柱等构件自重重力及找平层、保温层、防水层等自重重力都是永久荷载，通常称为恒荷载，其值不随时间变化或变化很小。永久荷载是根据构件体积和材料重力密度确定的。由于构件尺寸在施工制作中的允许误差及材料组成或施工工艺对材料重度的影响，构件的实际自重重力是在一定范围内波动的。b、可变荷载 建筑结构中的楼面活荷载、风荷载和雪荷载等属于可变荷载，其值随时间而变化。民用房屋楼面活荷载一般分为持久性活荷载和临时性活荷载两种。在设计基准期内，持久性活荷载是经常出现的，如家具等产生的荷载，是时间的函数；临时性荷载是短暂出现的，如人员临时聚会的荷载等，也是时间的函数。（2）、荷
10、载标准值：荷载标准值是建筑结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值。a、永久会长标准值永久荷载标准值可按结构设计规定的尺寸和荷载规范规定的材料重度平均值确定，一般相当于永久荷载概率分布的平均值。对于自重变异性较大的材料，尤其是制作屋面的轻质材料，在设计中应根据荷载对结构不利或有利，分别取其自重的上限值或下限值。 b、可变荷载标准值 荷载规范均为规定，办公楼，住宅楼面均布荷载标准值Qk均为2.0kN/m2。根据统计资料，这个标准值对于办公楼相当于设计基准期最大活荷载分布的平均值加3.16倍标准差，对于住宅则相当于设计基准期最大活荷载概率分布的平均值加2.38倍的标准差。（二）材料强度材料强度标准
11、值 钢筋和混凝土的强度标准值是钢筋混凝土结构按极限状态设计时采用的材料强度基本代表值。由于钢筋和混凝土强度均服从正态分布，故它们的强度标准值fk可统一表示为fk=f-f钢筋的强度标准值 规范以国家标准规定值作为钢筋标准值的依据，具体取值方法如下: 对有明显屈服点的热轧钢筋，取国家标准规定的屈服点(废品限值)作为强度标准值。 对无明显屈服点的钢筋、钢丝及钢绞线，取国家标准规定的极限抗拉强度b(废品限值)作为强度标准值，但设计时取0.85b作为条件屈服点。混凝土的强度标准值 混凝土强度标准值为具有95%保证率的强度值，亦即式fk=f-f中的保证率系数 =1.645。 立方体抗压强度标准值为fcu,
12、k=fcu-1.645fcu=fcu(1-1.645fcu)（三）分项系数荷载分项系数 荷载分项系数值是根据下述原则经优选确定的。即在各项荷载标准值已给定的条件下，对各类结构构件在各种常遇的荷载效应比值和荷载效应组合下，用不同的分项系数值，按极限状态设计表达式设计各种构件并计算其所具有的可靠指标，然后从中选取一组分项系数，使按此设计所得的各种结构构件所具有的可靠指标，与规定的设计可靠指标之间在总体上差异最小。a、永久荷载分项系数 当永久荷载效应对结构不利(使结构内力增大)时:对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2;对由永久荷载效应控制的组合应取1.35。 当永久荷载效应对结构有利(使结构内力减
13、小)时:应取1.0。b、可变荷载分项系数 一般情况下应取1.4;对工业建筑楼面结构，当活荷载标准值大于4kN/m2时，从经过结果考虑，应取1.3。c、预应力荷载分项系数 当预应力作用对结构不利(使结构内力增大)时:对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.0。（2）材料分项系数 为了充分考虑材料的离散性和施工中不可避免的偏差带来的不利影响，再将材料强度标准值除以一个大于1的系数即得材料强度设计值，相应的系数称为材料分项系数，即fc=fck/c， fs=fsk/s问题三：混凝土结构的设计方法以及结构的功能要求。（一） 极限状态设计法（1）、构造的极限状态：结构在使
14、用期间的工作状况，称为结构的工作状态。当整个结构或结构的某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时，此状态被称为该功能的极限状态。结构能够满足某种功能要求，并能良好地工作称为结构可靠或有效；反之，则结构不可靠或失效。显然，区分结构工作状态可靠或是失效的标志是极限状态。结构功能的极限状态可分为两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。 a、承裁能力极限状态当结构或构件达到最大承载能力或发生不适于继续承载的变形时，即为承载能力极限状态。当出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态。1）整个结构或其一部分作为刚体失去平衡，如雨篷的倾覆，挡土墙的滑移等；2）结构构件或其连接因应力超
15、过材料强度而破坏，或因过度塑性变形而不适于继续承载；3）结构转变为机动体系而丧失承载能力；4）结构或构件因达到临界荷载而丧失稳定，如柱被压屈。承载能力极限状态关系到结构整体或局部破坏，会导致生命、财产的重大损失。因此，要严格控制出现这种状态，所有的结构和构件都必须按承载能力极限状态进行计算，并保证具有足够的可靠度。 b、正常使用极限状态该类极限状态是指结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。当出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态。（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏，如裂缝过宽；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用的其它特定状态。结构超过该类状态时将不能正常工作，影响其耐久性和适用性，但一般不会导致
