湘潭大學結構設計方法課程論文-—以混凝土結構構件設計為例-免費閱讀
【正文】 （ 3） 求截面相對受壓區(qū)高度 ： 由基本公式：11 0 000( h ) ( h )22c y su c y sXf bx f AMxxM M f bx f A?????? ? ? ? ??? 可得： 6220 1 1 1 . 4 7 6 1 0 0 . 1 4 21 9 . 1 2 5 0 4 0 5s cMf b h? ?? ? ??? 1 1 2 1 1 2 0 .1 4 2 0 .1 5 4 0 .5 5 0sb? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?滿足適筋破壞條件 （ 4） 求 As： 20 1 9 . 1 0 . 1 5 4 2 5 0 4 0 5 9 9 2 . 7300cs yf b hA m mf? ? ? ?? ? ? （ 5） 驗 算最小配筋率： m i n0 9 9 2 . 7 0 . 9 8 % 0 . 2 %2 5 0 4 0 5sAbh??? ? ? ? ??滿足要求 （ 6）選配鋼筋： 實配鋼筋截面面積 As=628+=（ mm2） 即為所求。 圖 1 單筋矩形截面 受彎構件工作階段壓應力分布圖形示意圖 為了進一步簡化設計計算，采用等效矩形應力圖形來代替理論應力圖形。更合理的做法可以 是按照規(guī)定的設計使用年限 ，用數學方法得出荷載和 抗力在該使用年限時的 相關 統計參數 ， 然后按照可靠度一致原則 ， 以 50 年情況下的可靠指標求出永久 荷載和可變荷載以及抗力的分項系數 ，從而 用該分項系數進行 結構 設計。 nq i i ii1= G K Q KS C G C Q??? ? 式中，永久荷載采用標準值，可變荷載均采用準永久值。 其實用設計表達式可通過兩種極限狀態(tài)的計算來保證結構的可靠性。實際上，結構的設計不可能也不必 是絕對可靠的，最多說它的不可靠概率或失效 概率相當小，關鍵在于結構失效的概率小到何種程度 才能被接受 。 對于一個結構構件的工作狀態(tài)，可以用作用效應 S與結構抗力 R來描述： Z=RS。即要求結構在正常使用時應具有良好的工作性能，例如，不能有過大的變形和開裂等。 由于塑性本構關系具有非線性和非單值一一對應等特點，建立 起 復雜應力狀態(tài)下塑性變形的本構關系將十分復雜，只有在一些幾何形體簡單、邊界條件簡單和塑性本構方程大大簡化的極少數情況下，才可以用理論解析的方法求解，如理想剛塑性平面問題等，而絕大多數工程問題都需要應用數值方法 如非線性有限元方法來 進行求解。建立彈性本構 關系相對簡單，而建立塑性本構關系要復雜得多，這就構成了塑性力學基本理論的主要內容。 彈塑性力學的分析方法和體系 將物體視為無數個物質點所組成，物質點之間是連續(xù)的，沒有任何空隙，就是所謂的連續(xù)性假定，即假定物體是連續(xù)介質 。因此，彈性變形是一個沒有能量耗散的可逆過程。如果將引起變形的外部荷載移去 后，物體能完全恢復到原來的形狀和大小，這種變形稱之為彈性變形。概率極限狀態(tài)設計法明確地提出了結構可靠度定義及計算式，它還將影響結構安全的各種因素，如材料、荷載、截面幾何尺寸、施工誤差、檢驗方法與計算方法的誤差等均視作隨機變量，應用概率論 和數理統計 的方法加以分析。結構可靠度 。結構設計方法中的概率極限狀態(tài)設計法明確提出了結構可靠度的定義及計算表達式，運用概率論的方法對結構可靠性度量給出了科學的解答。 結構可靠度 是對結構可靠性的概率度量，它是建立在統計數學 基礎上經計算分析后 而確定的 。在當代工程設計與 施工中 ，專業(yè)人員 必須有堅實的力學 知識作為基礎， 而彈塑性力學 則 是力學基礎的重要 組成部分，是高等工程類人才知識 結構 體系中不可或缺的部分。彈性體在幾何上既可以是桿狀構 件，也可以是板殼結構或是塊體結構，也就是說彈性體可以是一維的，也可以是二維或三維的。在結構設計中，將結構內部變形限制在彈性變形的范圍內，則稱為彈性設計。其具體形式如下公式所示。 （ 1）彈性力學問題求解 這些基本方程是偏微分方程，由于數學上的困難，只有少數一些簡單問題可以求出精確的解析解，大多數工程實踐中的彈性力學問題，則必須通過數值解法來獲得其近似解。這里所說的“規(guī)定時間”是指設計假定的結構使用時間，即設計基準期；“規(guī)定條件”是指結構正常設計、正常施工和正常使用等條件；“預定功能”是指下面三項基本要求： （ 1）安全性。研究結構的可靠度就是為了使結構能以最 為經濟的途徑 來滿足各種預定功能的要求。極限狀態(tài)是判別結構工作狀態(tài)為可靠還是失效的分界線。我國現在所用的各種結構設計規(guī)范，如《混凝土結構設計規(guī)范》（ GB500102021）等都是采用概率極限狀態(tài)設計法。 正常使用極限狀態(tài)實用設計表達式 對于正常使用極限狀態(tài)，結構構件應分別按荷載效應標準組合、頻遇組合或準永久組合并考慮長期作用影響，采用以下極限狀態(tài)設計表達式： S≤ C 式中： S—— 正常使用極限狀態(tài)的荷載效應組合值； C—— 結構構件達到正常使用要求所規(guī)定的變形、裂縫寬度、應力和自振頻率等的限值。因此這種方法難以合理反映建筑物對不同設計使用年限的需求。本節(jié)內容主要 為 混凝土受彎構件的正截面 設計公式 及其應用 。 混凝土受彎構件正截面承載力計算 公式的應用 單筋矩形截面受彎 構件 的 正截面 設計 流程圖 如圖 3所示： 圖 3 單筋矩形截面受彎構件的正截面設計流程圖 本文現以一個實際算例來說明 混凝土受彎構件正截面 的具體設計。 probability limit condition design method。 （ 3）基本公式的適用條件 受彎構件正截面承載力計算以適筋梁作為
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