混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法 (2)-文庫(kù)吧
2024-12-22 17:18 本頁(yè)面
【正文】 ——破壞后果不嚴(yán)重 、 次要建筑物 。 對(duì)人員比較集中使用頻繁的影劇院、體育館等，安全等級(jí)宜按一級(jí)設(shè)計(jì)；建筑物中梁、柱等各類構(gòu)件的安全等級(jí)一般應(yīng)與整個(gè)建筑物的安全等級(jí)相同。 結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)是用結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)來(lái)體現(xiàn)。 167。 結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 2. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，是指設(shè)計(jì)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。 一般建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限可為 50年。 各類工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是不應(yīng)統(tǒng)一的。例如，橋梁應(yīng)比房屋的設(shè)計(jì)使用年限長(zhǎng)，大壩的設(shè)計(jì)使用年限更長(zhǎng)。 注意： 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖與其使用壽命有聯(lián)系，但不等同。超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)并不是不能使用，而是指它的可靠度降低了。 各類建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限見表 107。 3. 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)條件下，應(yīng)能保持其使用功能，而不需進(jìn)行大修加固。應(yīng)該滿足的功能要求可概括為： (1)安全性 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件（如地震、爆炸等）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。 3. 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求 (2)適用性 結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中應(yīng)具有良好的工作性。例如，不產(chǎn)生影響使用的過(guò)大變形或振幅，不發(fā)生足以讓使用者不安的過(guò)寬的裂縫等。 (3)耐久性 結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下應(yīng)有足夠的耐久性 ， 完好使用到設(shè)計(jì)規(guī)定的年限 ， 即設(shè)計(jì)使用年限 。例如 ， 混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化 、 腐蝕 、 脫落 ， 鋼筋不發(fā)生銹蝕等 。 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) 極限狀態(tài)： 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)指定的某一功能要求 ， 這個(gè)特定的狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài) 。 能完成預(yù)定的各項(xiàng)功能時(shí) ， 結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)；反之 ， 則處于失效狀態(tài) ， 有效狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界 ， 稱為極限狀態(tài) ， 是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志 。 極限狀態(tài)可分為二類 。 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到 最大承載能力 或者 達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài) ， 稱為承載能力極限狀態(tài) 。 超過(guò)承載能力極限狀態(tài)后 ， 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求 。 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) 出現(xiàn)下列情形之一 ， 超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)： (1)材料強(qiáng)度不夠而破壞； (2)因疲勞而破壞； (3)產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形而不能繼續(xù)承載； (4)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定； (5)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系 。 2. 正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到 正常使用 或 耐久性能 中某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài) 。 超過(guò)了正常使用極限狀態(tài) ， 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的功能要求 。 例如：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過(guò)大變形 、過(guò)寬裂縫 、 局部損壞和振動(dòng) 。 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后 ， 還應(yīng)該按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算 。 極限狀態(tài)方程 1. 承載能力極限狀態(tài)函數(shù) 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以用極限狀態(tài)函數(shù)來(lái)表達(dá) 。 承載能力極限狀態(tài)函數(shù)可表示為 Z = R – S （ 31） 式中 S — 表示荷載效應(yīng) ， 它代表由各種荷載分別產(chǎn)生的荷載效應(yīng)的總和； R — 表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力 。 2. 結(jié)構(gòu)狀態(tài) 根據(jù) S、 R的取值不同 ， Z值可能出現(xiàn)三種情況 （ 圖31） ： 極限狀態(tài)方程 圖 31 極限狀態(tài)方程取值示意圖 Z = RS ＞ 0 時(shí) , 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)； Z = RS ＝ 0 時(shí) , 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)； Z = RS ＜ 0 時(shí) , 結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。 3. 功能函數(shù) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常考慮的不僅是結(jié)構(gòu)的承載能力 ， 多數(shù)場(chǎng)合還需要考慮結(jié)構(gòu)對(duì)變形或開裂等的抵抗能力 ， 也就是說(shuō)要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性的要求 。 由此 ， 上述的極限狀態(tài)方程可推廣為 Z = g(x1， x2， … ， xn) （ 32） 式中 ， g(… )是函數(shù)記號(hào) ， 在這里稱為功能函數(shù) 。 g(… ) 由所研究的結(jié)構(gòu)功能而定 ， 可以是承載能力 ， 也可以 是變形或裂縫寬度等 。 x1， x2， … ， xn 為影響該結(jié)構(gòu) 功能的各種荷載效應(yīng)以及材料強(qiáng)度 、 構(gòu)件的幾何尺寸等 。 167。 按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 結(jié) 構(gòu) 的 可 靠 度 結(jié)構(gòu)在 規(guī)定的時(shí)間 內(nèi) ， 在 規(guī)定的條件 下 ， 完成預(yù)定功能的能力稱為 結(jié)構(gòu)的可靠性 （ 規(guī)定時(shí)間 是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 ， 規(guī)定條件 ， 是指正常設(shè)計(jì) 、 正常施工 、 正常使用和維護(hù)的條件 ， 不包括非正常的 ， 例如人為的錯(cuò)誤等 ） 。 結(jié)構(gòu)的可靠度 是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量 ， 即結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)工作壽命內(nèi) ， 在正常 條件下 ， 完成預(yù)定功能的概率 。 因此 ， 結(jié)構(gòu)的可靠度是用可靠概率 Ps來(lái)描述的 。 可靠指標(biāo)與失效概率 1. 結(jié)構(gòu)的失效概率 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間和條件下不能完成預(yù)定功能的概率Pf， Pf為失效概率 。 Ps + Pf = 2. 失效概率 Pf的計(jì)算方法 (1) S和 R的概率密度曲線 設(shè)構(gòu)件的荷載效應(yīng) S、 抗力 R， 都是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量且二者為線性關(guān)系 。 S、 R的平均值分別為 μS、 μR，標(biāo)準(zhǔn)差分別為 σS、 σR， S
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