湘潭大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課程論文-—以混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計為例-閱讀頁
2025-06-24 05:54本頁面
【正文】 論的方法對結(jié)構(gòu)可靠性度量給出科學(xué)的回答，明確地提出了結(jié)構(gòu)可靠度定義及計算式，它還將影響結(jié)構(gòu)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(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計和概率論的方法加以分析。但是要指出的是：目前統(tǒng)計資料還不夠完善，有些地方尚需結(jié)合經(jīng)驗來確定系數(shù)，加上設(shè)計人員的習(xí)慣，概率極限狀態(tài)設(shè)計法的表達(dá)式仍是 與以往半概率半經(jīng)驗設(shè)計法有些相似，但兩者在結(jié)構(gòu)可靠度計算上則是有著本質(zhì)的區(qū)別。 其實用設(shè)計表達(dá)式可通過兩種極限狀態(tài)的計算來保證結(jié)構(gòu)的可靠性。 承載能力極限狀態(tài)應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合進(jìn)行荷載（效應(yīng)）組合 。 （ 2）荷載效應(yīng)的偶然組合 對于偶然組合，荷載效應(yīng)組合設(shè)計值宜按下列規(guī)定 確定：偶然荷載代表值不乘分項系數(shù)，其他荷載可根據(jù)觀察資料和工程經(jīng)驗采用適當(dāng)?shù)拇碇担奢d效應(yīng)表達(dá)式應(yīng)符合專門規(guī)范的規(guī)定，在此不再詳細(xì)闡述。 n1 1 i i ii2=K G K Q K Q C KS C G C Q C Q???? ? 式中，永久荷載和影響最大的一個可變荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值，其他均采用組合值。 nq i i ii1= G K Q KS C G C Q??? ? 式中，永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值，可變荷載均采用準(zhǔn)永久值。 淺析 概率極限狀態(tài)設(shè)計法 現(xiàn)狀的不足 我國現(xiàn)行的《 建筑結(jié)構(gòu)可 靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 》對結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限僅考慮了特定的幾種情況 ， 如 50 年或 100年 。而在工程實際中有些結(jié)構(gòu)可能需要按其他的設(shè)計使用年限進(jìn)行設(shè)計或校核 ， 特別是對既有結(jié)構(gòu) 的校核。而比較合理的做法是針對不同的建筑物 ， 確 定它的設(shè)計使用年限 ， 然后正確計算荷載和抗力等統(tǒng)計參數(shù) ， 進(jìn)而進(jìn)行可靠度設(shè)計。更合理的做法可以 是按照規(guī)定的設(shè)計使用年限 ，用數(shù)學(xué)方法得出荷載和 抗力在該使用年限時的 相關(guān) 統(tǒng)計參數(shù) ， 然后按照可靠度一致原則 ， 以 50 年情況下的可靠指標(biāo)求出永久 荷載和可變荷載以及抗力的分項系數(shù) ，從而 用該分項系數(shù)進(jìn)行 結(jié)構(gòu) 設(shè)計。《 建筑結(jié)構(gòu)可 靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 中規(guī)定 ： 按照不同的情況 ， 結(jié)構(gòu) 重要性系數(shù)只能取 、 、 三個值 ，這難免 存在一定缺陷 ，而難以在較精確的范圍內(nèi)控制結(jié)構(gòu)的可靠度水平。 4 概率極 限狀態(tài)設(shè)計法在混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）中的具體應(yīng)用 本文 以混凝土受彎構(gòu)件的正截面 設(shè)計 為例，詳細(xì)說明概 率極限狀態(tài)設(shè)計法在混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）中的具體應(yīng)用。 混 凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計算 公式 （ 1）基本假定 受彎構(gòu)件正截面承載力計算采用下述四個基本假定： ① 截面應(yīng)變保持平面（平截面假定）； ② 不考慮混凝土的抗拉強度； ③ 混凝土受壓的應(yīng)力 應(yīng)變曲線采用曲線加直線段； ④ 縱向受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?。 圖 1 單筋矩形截面 受彎構(gòu)件工作階段壓應(yīng)力分布圖形示意圖 為了進(jìn)一步簡化設(shè)計計算，采用等效矩形應(yīng)力圖形來代替理論應(yīng)力圖形。 圖 2 單筋矩形截面 受壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形 因此，對于單筋矩形截面受彎承載力的計算，可根據(jù)簡化后的圖 2建立兩個靜力平衡方程如下： 11 0 000( h ) ( h )22c y su c y sXf bx f AMxxM M f bx f A?????? ? ? ? ??? 式中： M —— 荷載在計算截面上產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值； cf —— 混凝土軸心抗壓強度 設(shè)計值； yf —— 鋼筋抗拉強度設(shè)計值； sA —— 受拉區(qū)縱向受力鋼筋的截面面積； b —— 截面寬度； x —— 計算受壓區(qū)高度； 0h —— 截面有效高度，取受拉鋼筋合力作用點至截面受壓邊緣之間的距離 。 為了防止將構(gòu)件設(shè)計成少筋構(gòu)件，相關(guān)規(guī)范規(guī)定，構(gòu)件的配筋面積不得小于按最小配筋率所確定的鋼筋面積；同時為了防止將構(gòu)件設(shè)計成超筋構(gòu)件，要求構(gòu)件截面的相對受壓區(qū)高度不得超過其相對界限受壓區(qū)高度。 已知 某 矩形截面簡支梁，截面尺寸 b h=250mm 450mm，計算跨度 l=，承受均布線 性荷載， 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 8kN/m， 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 10kN/m（不計梁的自重），采用混凝土強度等級 C40， HRB335級鋼筋，結(jié)構(gòu)安全等級為Ⅱ級，環(huán)境類別為二類 b，試求 其 所需鋼筋的截面面積。 （ 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。 structural reliability。 flexural member
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