建筑結(jié)構(gòu)匯總(一)

1、 土木學院土木學院 林旭健林旭健 第一章第一章 結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)類型一、結(jié)構(gòu)概念一、結(jié)構(gòu)概念1.1.結(jié)構(gòu)的定義結(jié)構(gòu)的定義 每一建筑物或構(gòu)筑物，都具有用每一建筑物或構(gòu)筑物，都具有用一定材料建造的、能夠抵御自然界各一定材料建造的、能夠抵御自然界各種作用力的空間骨架種作用力的空間骨架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 2.2.建筑與結(jié)構(gòu)的關(guān)系建筑與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 結(jié)構(gòu)是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑不能脫離結(jié)構(gòu)而存在，任何建筑構(gòu)思建筑不能脫離結(jié)構(gòu)而存在，任何建筑構(gòu)思都必須通過結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。都必須通過結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。 因此，建筑設(shè)計一開始，就要考慮結(jié)因此，建筑設(shè)計一開始，就要考慮結(jié)構(gòu)方案，既要

2、滿足建筑使用的要求，又要構(gòu)方案，既要滿足建筑使用的要求，又要顧及材料的選用和結(jié)構(gòu)的實施。顧及材料的選用和結(jié)構(gòu)的實施。 建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系：建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系：1 1）合作合作解決矛盾解決矛盾 設(shè)計、建造建筑物，是建筑師、結(jié)構(gòu)設(shè)計、建造建筑物，是建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師、施工工程師共同合工程師、設(shè)備工程師、施工工程師共同合作的多邊復雜過程。在這相當長的過程中，作的多邊復雜過程。在這相當長的過程中，會出現(xiàn)各種各樣的矛盾，至少要求能夠共會出現(xiàn)各種各樣的矛盾，至少要求能夠共同協(xié)商、解決矛盾。同協(xié)商、解決矛盾。 2 2）結(jié)合結(jié)合相互了解相互了解 如果建筑師缺乏必要結(jié)構(gòu)知識，就缺如果建筑

3、師缺乏必要結(jié)構(gòu)知識，就缺乏與結(jié)構(gòu)工程師共同研究的基礎(chǔ)，就會導乏與結(jié)構(gòu)工程師共同研究的基礎(chǔ)，就會導致片面的構(gòu)思、方案，無法將工程付諸實致片面的構(gòu)思、方案，無法將工程付諸實現(xiàn)，或造成損失。反之，掌握結(jié)構(gòu)基本原現(xiàn)，或造成損失。反之，掌握結(jié)構(gòu)基本原理，熟悉結(jié)構(gòu)體系，則可能產(chǎn)生符合現(xiàn)代理，熟悉結(jié)構(gòu)體系，則可能產(chǎn)生符合現(xiàn)代建筑科技的新思想、新方法，與結(jié)構(gòu)工程建筑科技的新思想、新方法，與結(jié)構(gòu)工程師的合作就成為一種和諧的結(jié)合。師的合作就成為一種和諧的結(jié)合。3 3）融合融合 建筑平面和體型是所采用結(jié)構(gòu)型式的建筑平面和體型是所采用結(jié)構(gòu)型式的反映，結(jié)構(gòu)型式的選擇為建筑平面和體型反映，結(jié)構(gòu)型式的選擇為建筑平面和體型設(shè)

4、計效果服務，二者密切對應，作品趨于設(shè)計效果服務，二者密切對應，作品趨于完美。完美。4 4）統(tǒng)一統(tǒng)一 完美的建筑物既是好建筑、又是好結(jié)完美的建筑物既是好建筑、又是好結(jié)構(gòu)，建筑物內(nèi)部的建筑設(shè)計單元、結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)，建筑物內(nèi)部的建筑設(shè)計單元、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、設(shè)備部件、施工技術(shù)等統(tǒng)一成為有機件、設(shè)備部件、施工技術(shù)等統(tǒng)一成為有機的整體。的整體。3.3.結(jié)構(gòu)所要解決（所涉及）的問題結(jié)構(gòu)所要解決（所涉及）的問題1 1）具有良好的工作性能，滿足使用和美觀）具有良好的工作性能，滿足使用和美觀的需要的需要 結(jié)構(gòu)存在的根本目的。結(jié)構(gòu)存在的根本目的。2 2）具有抵御自然界各種作用力的功能（承）具有抵御自然界各種作用力的功能（承載

5、力、變形、穩(wěn)定、耐久性）載力、變形、穩(wěn)定、耐久性） 結(jié)構(gòu)存在的根本原因。結(jié)構(gòu)存在的根本原因。3 3）充分發(fā)揮所用材料的性能充分發(fā)揮所用材料的性能 材料是結(jié)構(gòu)存在的根本條件。材料是結(jié)構(gòu)存在的根本條件。 4）其他問題）其他問題 連接構(gòu)造：保證結(jié)構(gòu)整體性、剛性，連接構(gòu)造：保證結(jié)構(gòu)整體性、剛性，反映施工可行性、結(jié)構(gòu)合理性。反映施工可行性、結(jié)構(gòu)合理性。 經(jīng)濟問題：由結(jié)構(gòu)的功利特性所決定。經(jīng)濟問題：由結(jié)構(gòu)的功利特性所決定。需要經(jīng)過多方案的分析比較，選擇相對經(jīng)需要經(jīng)過多方案的分析比較，選擇相對經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)型式。濟、合理的結(jié)構(gòu)型式。二、結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型二、結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型1.1.梁梁 主要荷載垂直于縱軸，以受彎矩

6、、剪力主要荷載垂直于縱軸，以受彎矩、剪力為主。為主。2.2.板板 主要荷載垂直于板面，以受彎矩為主。主要荷載垂直于板面，以受彎矩為主。3.3.柱柱 主要荷載平行于縱軸，以受軸向拉、主要荷載平行于縱軸，以受軸向拉、壓力和彎矩為主。壓力和彎矩為主。 4.4.承重墻承重墻 主要荷載平行于板面，以受拉、壓力主要荷載平行于板面，以受拉、壓力和彎矩為主。和彎矩為主。5.5.擋土墻擋土墻 主要荷載垂直于板面，以受彎矩、剪主要荷載垂直于板面，以受彎矩、剪力為主。力為主。6.6.索索 線形柔性構(gòu)件，荷載通過吊索傳遞到線形柔性構(gòu)件，荷載通過吊索傳遞到支承構(gòu)件。支承構(gòu)件。7.7.桿桿 以受軸向拉、壓力為主。以受軸向

7、拉、壓力為主。8.8.拱拱 曲（折）線形構(gòu)件，荷載主要作用在曲（折）線形構(gòu)件，荷載主要作用在縱軸平面內(nèi)，以受壓、彎、剪為主?？v軸平面內(nèi)，以受壓、彎、剪為主。9.9.殼殼 曲面形構(gòu)件，以受壓為主，由于傳力曲面形構(gòu)件，以受壓為主，由于傳力好，厚度可極小。好，厚度可極小。10.10.膜膜 薄膜材料制成，只能承受拉力。薄膜材料制成，只能承受拉力。三、結(jié)構(gòu)體系與型式三、結(jié)構(gòu)體系與型式1.1.墻體結(jié)構(gòu)（承重墻結(jié)構(gòu)）墻體結(jié)構(gòu)（承重墻結(jié)構(gòu)） 墻體不僅起圍護作用，更是承受豎向墻體不僅起圍護作用，更是承受豎向和水平荷載的主要構(gòu)件。和水平荷載的主要構(gòu)件。2.2.框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu) 以框架作為建筑物的豎向、水平承重以框

8、架作為建筑物的豎向、水平承重結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。3.3.框架框架墻結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)4.4.筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu) 承重墻圍成封閉筒體。承重墻圍成封閉筒體?？蚣芡步Y(jié)構(gòu) 框筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)成束筒 巨形框架5.5.錯列桁架結(jié)構(gòu)錯列桁架結(jié)構(gòu) 整層高的桁架橫跨兩外柱之間的空間，整層高的桁架橫跨兩外柱之間的空間，桁架沿建筑物高度交替錯列。桁架沿建筑物高度交替錯列。6.6.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 由桿件按一定的網(wǎng)格形式，通過節(jié)點由桿件按一定的網(wǎng)格形式，通過節(jié)點連接而成的空間結(jié)構(gòu)。輕質(zhì)、高強、大跨連接而成的空間結(jié)構(gòu)。輕質(zhì)、高強、大跨（大剛度）、抗震。（大剛度）、抗震。由平面桁架組成的網(wǎng)架（兩向正交正放網(wǎng)架）由四角錐體組成的網(wǎng)架（斜放四

9、角錐網(wǎng)架）7.7.拱結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)8.8.殼體結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu) 由薄殼和邊緣構(gòu)件（梁、拱、桁架）由薄殼和邊緣構(gòu)件（梁、拱、桁架）組成，承載力高、剛度大，無需中間支柱。組成，承載力高、剛度大，無需中間支柱。9.9.空間折板結(jié)構(gòu)空間折板結(jié)構(gòu) 薄壁結(jié)構(gòu)，受力較好、剛度較大，施薄壁結(jié)構(gòu)，受力較好、剛度較大，施工（支模）較薄殼簡單。工（支模）較薄殼簡單。10.10.索結(jié)構(gòu)（懸掛式結(jié)構(gòu)）索結(jié)構(gòu)（懸掛式結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型 以主要建筑材料劃分：以主要建筑材料劃分： 鋼、混凝土、砌體、木、塑料、鋼、混凝土、砌體、木、塑料、薄膜充氣結(jié)構(gòu)等薄膜充氣結(jié)構(gòu)等（一）鋼結(jié)構(gòu)（一）鋼結(jié)構(gòu) 用用各種鋼材連接而成。各種鋼材連接而成。

10、 通常由型鋼、鋼板、鋼管等通常由型鋼、鋼板、鋼管等制成鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件，各制成鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件，各構(gòu)件采用焊接、栓接、鉚釘連接。構(gòu)件采用焊接、栓接、鉚釘連接。優(yōu)點：優(yōu)點： 材料性能良好可靠：質(zhì)地均勻，強度材料性能良好可靠：質(zhì)地均勻，強度高，塑性、韌性良好；高，塑性、韌性良好； 輕質(zhì)高強：強度高，截面小、重量輕，輕質(zhì)高強：強度高，截面小、重量輕，運輸架設(shè)方便；運輸架設(shè)方便； 易連接：可焊，制作工藝簡單易連接：可焊，制作工藝簡單 制作構(gòu)件工業(yè)化程度高，運輸方便，制作構(gòu)件工業(yè)化程度高，運輸方便，可重復使用。可重復使用。缺點：缺點： 耐腐蝕性差；耐腐蝕性差； 耐火差；耐火差； 構(gòu)件長細

11、比大，受壓容易失穩(wěn)；構(gòu)件長細比大，受壓容易失穩(wěn)； 造價高造價高。（二）混凝土結(jié)構(gòu)（二）混凝土結(jié)構(gòu)1.1.素混凝土結(jié)構(gòu)：素混凝土結(jié)構(gòu)： 抗拉強度很低，一般只用于以受抗拉強度很低，一般只用于以受壓為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。壓為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2.2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)： “鋼筋混凝土鋼筋混凝土”：由鋼材、混凝：由鋼材、混凝土二種物理力學性能不同的材料土二種物理力學性能不同的材料有機有機結(jié)合而成。結(jié)合而成。鋼筋、混凝土共同工作的基礎(chǔ)：鋼筋、混凝土共同工作的基礎(chǔ)： 良好粘結(jié)力；良好粘結(jié)力； 溫度線膨脹系數(shù)相近；溫度線膨脹系數(shù)相近； 防銹防火。防銹防火。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點： 合理利

12、用材料性能；合理利用材料性能； 節(jié)約鋼材；節(jié)約鋼材； 就地取材；就地取材； 耐久；耐久； 耐火；耐火； 剛度大；剛度大； 可塑性?？伤苄浴Ｈ秉c：缺點： 結(jié)構(gòu)自重大結(jié)構(gòu)自重大 抗裂性差抗裂性差 費工、費摸板，工期長費工、費摸板，工期長 3.3.預應力混凝土結(jié)構(gòu)：預應力混凝土結(jié)構(gòu)： 承受外荷載之前，在結(jié)構(gòu)中施加承受外荷載之前，在結(jié)構(gòu)中施加預應力。預應力。 通常在外荷載作用下的受拉通常在外荷載作用下的受拉區(qū)域預加壓力，以部分或全部抵消外區(qū)域預加壓力，以部分或全部抵消外荷載引起的拉應力。荷載引起的拉應力。（三）砌體結(jié)構(gòu)（三）砌體結(jié)構(gòu) 以砂漿將磚、石等塊材粘結(jié)、砌以砂漿將磚、石等塊材粘結(jié)、砌筑而成的結(jié)構(gòu)

13、。筑而成的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：優(yōu)點：節(jié)約鋼材、木材、水泥等建材，易節(jié)約鋼材、木材、水泥等建材，易就地取材、造價低；就地取材、造價低；施工簡便。施工簡便。缺點：缺點：強度低，抗裂、抗震性能差；強度低，抗裂、抗震性能差；結(jié)構(gòu)體積大；結(jié)構(gòu)體積大；手工砌筑，工作量大。手工砌筑，工作量大。 第二章第二章 結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則2-12-1結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要步驟1.1.根據(jù)建筑規(guī)模、功能要求，考慮經(jīng)濟、材料、根據(jù)建筑規(guī)模、功能要求，考慮經(jīng)濟、材料、施工等方面的因素，選擇結(jié)構(gòu)類型；施工等方面的因素，選擇結(jié)構(gòu)類型；2.2.布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件；布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件；3.3.計算各種作用及作用效應，進行內(nèi)力組合

14、；計算各種作用及作用效應，進行內(nèi)力組合；4.4.根據(jù)設(shè)計內(nèi)力組合進行截面設(shè)計；根據(jù)設(shè)計內(nèi)力組合進行截面設(shè)計；5.5.構(gòu)造設(shè)計、繪制施工圖。構(gòu)造設(shè)計、繪制施工圖。2-22-2結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)一、結(jié)構(gòu)的功能要求一、結(jié)構(gòu)的功能要求1.1.安全性安全性 結(jié)構(gòu)在正常施工、使用條件下，能夠結(jié)構(gòu)在正常施工、使用條件下，能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用，在偶然事件承受可能出現(xiàn)的各種作用，在偶然事件（災害事件）發(fā)生時、發(fā)生后，保持必要（災害事件）發(fā)生時、發(fā)生后，保持必要整體性、不致倒塌的能力。整體性、不致倒塌的能力。2.2.適用性適用性 結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，具有良好的結(jié)構(gòu)在正常使用條

15、件下，具有良好的工作性能。工作性能。3.3.耐久性耐久性 結(jié)構(gòu)在正常維護條件下，隨時間推移，結(jié)構(gòu)在正常維護條件下，隨時間推移，仍能滿足功能要求的能力。仍能滿足功能要求的能力。 結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)的可靠性：結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)，在正常的設(shè)計、施工、使用、維護條內(nèi)，在正常的設(shè)計、施工、使用、維護條件下，完成預定功能（強度、剛度、穩(wěn)定件下，完成預定功能（強度、剛度、穩(wěn)定性、抗裂性、耐久性等）的能力。性、抗裂性、耐久性等）的能力。 以結(jié)構(gòu)的可靠度來度量。以結(jié)構(gòu)的可靠度來度量。 結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)，在正常的設(shè)計、施工、使用、維護條內(nèi)，在正

16、常的設(shè)計、施工、使用、維護條件下，完成預定功能的概率。件下，完成預定功能的概率。二、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應和結(jié)構(gòu)抗力抗力（一）作用：（一）作用： 施加在結(jié)構(gòu)上的施加在結(jié)構(gòu)上的集中荷載、分布集中荷載、分布荷載荷載，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形、約束，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形、約束變形的變形的原因原因。1.1.按作用形式分：按作用形式分： 直接作用直接作用（施加在結(jié)構(gòu)上的集中（施加在結(jié)構(gòu)上的集中荷載、分布荷載）荷載、分布荷載） 間接作用間接作用（引起結(jié)構(gòu)外加變形、（引起結(jié)構(gòu)外加變形、約束變形的原因）約束變形的原因）直接作用：直接作用： 永久荷載永久荷載（結(jié)構(gòu)及面層自重；固（結(jié)構(gòu)

17、及面層自重；固定設(shè)備自重等）定設(shè)備自重等） 可變荷載可變荷載（使用活載；車輛荷載；（使用活載；車輛荷載；風荷載；雪荷載）風荷載；雪荷載） 偶然荷載偶然荷載（撞擊；爆炸等）（撞擊；爆炸等） 間接作用：間接作用： 外加變形作用外加變形作用（地基不均勻沉降（地基不均勻沉降等）等） 約束變形作用約束變形作用（溫、濕差作用等）（溫、濕差作用等） 慣性作用慣性作用（地震作用等）（地震作用等） 2.2.按隨時間的變異：按隨時間的變異： 永久作用永久作用、可變作用可變作用、偶然作用偶然作用 3.3.按隨空間位置的變異：按隨空間位置的變異： 固定作用固定作用、可動作用可動作用4.4.按結(jié)構(gòu)的反應：按結(jié)構(gòu)的反應：

18、 靜態(tài)作用靜態(tài)作用（對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的加（對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的加速度可忽略，如基礎(chǔ)沉降、恒載、一速度可忽略，如基礎(chǔ)沉降、恒載、一般樓面活載等）般樓面活載等） 動態(tài)作用動態(tài)作用（地震、吊車荷載、風（地震、吊車荷載、風載等）載等）（二）作用效應：（二）作用效應： 由于作用而在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中產(chǎn)生由于作用而在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中產(chǎn)生的的內(nèi)力內(nèi)力和和變形變形。（三）結(jié)構(gòu)抗力：（三）結(jié)構(gòu)抗力： 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受內(nèi)力、變形的能承受內(nèi)力、變形的能力力（承載力、剛度等），由材料性能、（承載力、剛度等），由材料性能、截面幾何參數(shù)等因素構(gòu)成。截面幾何參數(shù)等因素構(gòu)成。三、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)三、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部

19、分在承載能力、整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分在承載能力、變形、穩(wěn)定、裂縫寬度等方面超過某一特變形、穩(wěn)定、裂縫寬度等方面超過某一特定狀態(tài)，以致不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功定狀態(tài)，以致不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，這一特定狀態(tài)即能要求，這一特定狀態(tài)即該功能該功能的極限狀的極限狀態(tài)。態(tài)。 極限狀態(tài)極限狀態(tài)劃分：劃分：承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)。 1.1.承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力，或產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的過大變形。載能力，或產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的過大變形。 1 1）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分

20、作為剛體失去平衡 2 2）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系 3 3）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失穩(wěn)破壞）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失穩(wěn)破壞 4 4）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接超過材料強度（包括）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接超過材料強度（包括疲勞破壞）疲勞破壞） 5 5）結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大塑性變形、不適于繼）結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大塑性變形、不適于繼續(xù)承載續(xù)承載2.2.正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。 1 1）出現(xiàn)影響正常使用或有礙觀瞻的變形）出現(xiàn)影響正常使用或有礙觀瞻的變形 2 2）出現(xiàn)影響正常使用或耐久性的局部破）出現(xiàn)影響正常使用或耐久性的局部破壞壞

21、 3 3）出現(xiàn)影響正常使用的振動）出現(xiàn)影響正常使用的振動 4 4）出現(xiàn)影響正常使用的其它特定狀態(tài)，）出現(xiàn)影響正常使用的其它特定狀態(tài)，如相對沉降過大如相對沉降過大四、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程四、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程1.1.功能函數(shù)：功能函數(shù)： 以作用效應和結(jié)構(gòu)抗力描述結(jié)構(gòu)構(gòu)件工以作用效應和結(jié)構(gòu)抗力描述結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作狀況的表達式：作狀況的表達式： 結(jié)構(gòu)余力結(jié)構(gòu)余力Z=g（x1，x2，xi，xn），xi為基本隨機變量；為基本隨機變量； 僅用綜合變量僅用綜合變量R、S表達時：表達時：Z=g=g（R，S）2.2.極限狀態(tài)方程：極限狀態(tài)方程：Z=g=g（R，S）=0=03.3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全可靠的基本條件：結(jié)構(gòu)構(gòu)件安

22、全可靠的基本條件： Z=g=g（R，S）0 02-32-3荷載代表值和材料強度標準值荷載代表值和材料強度標準值一、荷載代表值一、荷載代表值（一）荷載標準值（一）荷載標準值 結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準期內(nèi)，正常情況結(jié)構(gòu)在設(shè)計基準期內(nèi)，正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。下可能出現(xiàn)的最大荷載值。 由設(shè)計基準期最大荷載概率分布的某由設(shè)計基準期最大荷載概率分布的某一分位數(shù)（即失效概率）確定。一分位數(shù)（即失效概率）確定。 （二）荷載組合值（二）荷載組合值 所考慮的結(jié)構(gòu)上同時作用有兩種所考慮的結(jié)構(gòu)上同時作用有兩種或兩種以上可變荷載時，所有可變荷載都或兩種以上可變荷載時，所有可變荷載都達到最大值的可能性極小。所以取其中一達

23、到最大值的可能性極小。所以取其中一個產(chǎn)生最大荷載效應的主導可變荷載仍用個產(chǎn)生最大荷載效應的主導可變荷載仍用標準值作為代表值，其它可變荷載取某一標準值作為代表值，其它可變荷載取某一小于其標準值的規(guī)定值作為代表值，這一小于其標準值的規(guī)定值作為代表值，這一規(guī)定值稱為規(guī)定值稱為“荷載組合值荷載組合值”。 荷載組合值：荷載組合值：c Qk，c1.0為荷載組為荷載組合系數(shù)，按可靠指標確定。合系數(shù)，按可靠指標確定。（三）荷載頻遇值（三）荷載頻遇值 指可變荷載在設(shè)計基準期內(nèi)，超越指可變荷載在設(shè)計基準期內(nèi)，超越的總時間僅為設(shè)計基準期的一小部分，或的總時間僅為設(shè)計基準期的一小部分，或超越頻率為某一給定頻率的的代表

24、值。超越頻率為某一給定頻率的的代表值。 荷載頻遇值：荷載頻遇值：f Qk，f為頻遇值系數(shù)。為頻遇值系數(shù)。 （四）荷載準永久值（四）荷載準永久值 指可變荷載在設(shè)計基準期內(nèi)具有指可變荷載在設(shè)計基準期內(nèi)具有較長的總持續(xù)期的代表值，對結(jié)構(gòu)的影響較長的總持續(xù)期的代表值，對結(jié)構(gòu)的影響如同永久荷載。如同永久荷載。 荷載準永久值（確定原則：設(shè)計基準荷載準永久值（確定原則：設(shè)計基準期內(nèi)，荷載達到或超過該值的總持續(xù)時間期內(nèi)，荷載達到或超過該值的總持續(xù)時間為設(shè)計基準期的為設(shè)計基準期的0.50.5倍）：倍）：q Qk，q為準為準永久值系數(shù)。永久值系數(shù)。二、材料強度標準值二、材料強度標準值 是極限狀態(tài)設(shè)計表達式中所取材

25、是極限狀態(tài)設(shè)計表達式中所取材料性能的基本代表值。料性能的基本代表值。 極限狀態(tài)設(shè)計表達式中的材料性能標極限狀態(tài)設(shè)計表達式中的材料性能標準值（包括材料強度、變形模量等物理力準值（包括材料強度、變形模量等物理力學性能的標準值），由符合規(guī)定質(zhì)量的材學性能的標準值），由符合規(guī)定質(zhì)量的材料性能概率分布的某一分位數(shù)確定。料性能概率分布的某一分位數(shù)確定。2-42-4極限狀態(tài)設(shè)計方法極限狀態(tài)設(shè)計方法一、結(jié)構(gòu)可靠度理論的三個水準一、結(jié)構(gòu)可靠度理論的三個水準 水準水準1.1.半概率法：在極限狀態(tài)設(shè)計表半概率法：在極限狀態(tài)設(shè)計表達式中，作用效應達式中，作用效應S和結(jié)構(gòu)抗力和結(jié)構(gòu)抗力R所包含的所包含的的各種基本變量，

26、有些在設(shè)計取值上已考的各種基本變量，有些在設(shè)計取值上已考慮概率法則，有些仍要根據(jù)工程經(jīng)驗和主慮概率法則，有些仍要根據(jù)工程經(jīng)驗和主觀意識擬定經(jīng)驗性系數(shù)。觀意識擬定經(jīng)驗性系數(shù)。 水準水準2.2.近似概率法：考慮了作用效應近似概率法：考慮了作用效應S和結(jié)構(gòu)抗力和結(jié)構(gòu)抗力R的聯(lián)合分布，以失效概率和的聯(lián)合分布，以失效概率和可靠指標度量結(jié)構(gòu)安全性、以分項系數(shù)表可靠指標度量結(jié)構(gòu)安全性、以分項系數(shù)表達極限狀態(tài)方程，但有些變量與實際有出達極限狀態(tài)方程，但有些變量與實際有出入，且未考慮入，且未考慮（R-S）的實際分布，并在分的實際分布，并在分析計算中使用了近似手段和線性簡化，具析計算中使用了近似手段和線性簡化，具

27、有一定近似性。有一定近似性。 水準水準3.3.全概率法：對整個結(jié)構(gòu)采取精全概率法：對整個結(jié)構(gòu)采取精確、全面的概率分析，采用復合隨機變量確、全面的概率分析，采用復合隨機變量理論的實際分布法，以某一失效概率為可理論的實際分布法，以某一失效概率為可靠度基礎(chǔ)?？慷然A(chǔ)。二、可靠度和可靠指標二、可靠度和可靠指標1.1.結(jié)構(gòu)的可靠度結(jié)構(gòu)的可靠度 可靠概率：結(jié)構(gòu)完成預定功能的概率可靠概率：結(jié)構(gòu)完成預定功能的概率ps=P（Z0） 失效概率：結(jié)構(gòu)不能完成預定功能的失效概率：結(jié)構(gòu)不能完成預定功能的概率概率pf=P（Z0）=1- ps 只要只要pf足夠小，即可認為結(jié)構(gòu)安足夠小，即可認為結(jié)構(gòu)安全可靠，要求全可靠，要求

28、pfpf。2. 2. 可靠指標可靠指標 =Z/Z 與與pf一一對應，要求一一對應，要求 。 目標可靠指標：目標可靠指標：建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準計統(tǒng)一標準規(guī)定的、作為設(shè)計依據(jù)的、規(guī)定的、作為設(shè)計依據(jù)的、根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性有所區(qū)別的可靠指標。根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性有所區(qū)別的可靠指標。三、極限狀態(tài)設(shè)計表達式三、極限狀態(tài)設(shè)計表達式 采用以基本變量的代表值和分項系數(shù)采用以基本變量的代表值和分項系數(shù)表達的實用設(shè)計表達式表達的實用設(shè)計表達式。 其中分項系數(shù)，根據(jù)基本變量的統(tǒng)計其中分項系數(shù)，根據(jù)基本變量的統(tǒng)計特性，以可靠度概率分析為基礎(chǔ)、經(jīng)優(yōu)選特性，以可靠度概率分析為基礎(chǔ)、經(jīng)優(yōu)選確定，作用相當于確定，

29、作用相當于。 1.1.承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式（1 1）作用效應基本組合表達式）作用效應基本組合表達式 只考慮永久作用和可變作用的組合只考慮永久作用和可變作用的組合 表達式：表達式： 0SR 0：結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù) S：作用效應組合設(shè)計值：作用效應組合設(shè)計值由可變荷載效應控制的組合：由可變荷載效應控制的組合： S=GSGk+Q1SQ1k+QiSQikci由永久荷載效應控制的組合：由永久荷載效應控制的組合： S=GSGk+QiSQikci R：結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計值：結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計值 R=R（fC，fS，k，）/Rd（2 2）作用效應偶然組合）作用效

30、應偶然組合 表達式、系數(shù)符合專門規(guī)范。表達式、系數(shù)符合專門規(guī)范。2.2.正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計：正常使用極限狀態(tài)設(shè)計：分別按分別按荷載標準、頻遇、準永久組合荷載標準、頻遇、準永久組合計算結(jié)構(gòu)、計算結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在正常使用條件下的變形、抗裂能力構(gòu)件在正常使用條件下的變形、抗裂能力或裂縫寬度，并使之或裂縫寬度，并使之規(guī)定限值。規(guī)定限值。（1 1）荷載標準組合：）荷載標準組合： Sk=SGk+SQ1k+SQikci（2 2）荷載頻遇組合：）荷載頻遇組合： Sf=SGk+SQ1kf1+ SQikqi （3 3）荷載準永久組合：）荷載準永久組合： Sq=S

31、Gk+SQikqi2-52-5結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計一、耐久性設(shè)計的原則一、耐久性設(shè)計的原則 保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用壽命周期內(nèi)其承保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用壽命周期內(nèi)其承載能力及正常使用性能不會發(fā)生顯著降低載能力及正常使用性能不會發(fā)生顯著降低或材料及構(gòu)件的性能發(fā)生了劣化，但劣化或材料及構(gòu)件的性能發(fā)生了劣化，但劣化程度還處在可修復性的范圍內(nèi)。程度還處在可修復性的范圍內(nèi)。 二、耐久性設(shè)計的方法二、耐久性設(shè)計的方法1.1.宏觀控制的經(jīng)驗方法宏觀控制的經(jīng)驗方法 主要是根據(jù)大量的工程經(jīng)驗，對影響混凝主要是根據(jù)大量的工程經(jīng)驗，對影響混凝土耐久性的因素，作出定性的規(guī)定：土耐久性的因素，作出定性的規(guī)定： 1)確定結(jié)

32、構(gòu)環(huán)境類別及作用等級。確定結(jié)構(gòu)環(huán)境類別及作用等級。 2)選用有利于減輕環(huán)境作用的結(jié)構(gòu)布置和選用有利于減輕環(huán)境作用的結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造。構(gòu)造。 3)提出結(jié)構(gòu)材料的耐久性質(zhì)量要求。提出結(jié)構(gòu)材料的耐久性質(zhì)量要求。 4)4)確定構(gòu)件的混凝土保護層厚度。確定構(gòu)件的混凝土保護層厚度。 5)5)提出混凝土構(gòu)件裂縫控制的要求。提出混凝土構(gòu)件裂縫控制的要求。 6)6)在嚴重的環(huán)境條件下，采取相應的防在嚴重的環(huán)境條件下，采取相應的防護措施。護措施。 7)7)提出滿足耐久性需要相應的施工要求。提出滿足耐久性需要相應的施工要求。 8)8)提出結(jié)構(gòu)使用階段的維護與檢測要求。提出結(jié)構(gòu)使用階段的維護與檢測要求。 目前我國耐久性

33、設(shè)計規(guī)范主要采用這種目前我國耐久性設(shè)計規(guī)范主要采用這種方法。方法。2.2.基于成熟劣化模型的計算方法基于成熟劣化模型的計算方法 可采用全概率法設(shè)計和近似概率法設(shè)可采用全概率法設(shè)計和近似概率法設(shè)計。影響耐久性的主要隨機變量有環(huán)境變計。影響耐久性的主要隨機變量有環(huán)境變量、材料變量、幾何變量、施工養(yǎng)護變量量、材料變量、幾何變量、施工養(yǎng)護變量等。采用近似概率設(shè)計方法，可以根據(jù)這等。采用近似概率設(shè)計方法，可以根據(jù)這些變量的概率密度函數(shù)以及要求達到的目些變量的概率密度函數(shù)以及要求達到的目標可靠指標，計算出分項系數(shù)。標可靠指標，計算出分項系數(shù)。3.3.模擬環(huán)境作用的試驗方法模擬環(huán)境作用的試驗方法 由于混凝土

34、組成材料的不斷發(fā)展及環(huán)由于混凝土組成材料的不斷發(fā)展及環(huán)境作用的復雜性，對重要工程的耐久性設(shè)境作用的復雜性，對重要工程的耐久性設(shè)計還可采用模擬環(huán)境作用的試驗方法，而計還可采用模擬環(huán)境作用的試驗方法，而且往往要采用幾種方法進行綜合分析，進且往往要采用幾種方法進行綜合分析，進行專門設(shè)計，優(yōu)選材料，確定合適的使用行專門設(shè)計，優(yōu)選材料，確定合適的使用年限及質(zhì)量控制措施。年限及質(zhì)量控制措施。 2-62-6結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計一、一、抗連續(xù)倒塌設(shè)計的基本要求抗連續(xù)倒塌設(shè)計的基本要求 結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計所對應的偶然作結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計所對應的偶然作用，包括氣象災害、超過設(shè)防烈度限定的用，包括氣

35、象災害、超過設(shè)防烈度限定的罕遇地震影響和人為災害的影響等。罕遇地震影響和人為災害的影響等。 建筑結(jié)構(gòu)無法抗御的災害不包括在抗建筑結(jié)構(gòu)無法抗御的災害不包括在抗倒塌設(shè)計的倒塌設(shè)計的范圍。范圍。 二、抗連續(xù)倒塌概念設(shè)計二、抗連續(xù)倒塌概念設(shè)計 在人為災害（爆炸、嚴重撞擊、建筑在人為災害（爆炸、嚴重撞擊、建筑火災）等偶然作用發(fā)生時及作用后，建筑火災）等偶然作用發(fā)生時及作用后，建筑結(jié)構(gòu)應保持整體穩(wěn)固性，不應發(fā)生與作用結(jié)構(gòu)應保持整體穩(wěn)固性，不應發(fā)生與作用不相匹配的破壞或坍塌。不相匹配的破壞或坍塌。 1)1)結(jié)構(gòu)方案合理，避免使結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)方案合理，避免使結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵性構(gòu)件遭受爆炸構(gòu)件遭受爆炸、火災或嚴重碰

36、撞的影響。、火災或嚴重碰撞的影響。 2)在易遭受人為災害影響的結(jié)構(gòu)部分增加冗余約在易遭受人為災害影響的結(jié)構(gòu)部分增加冗余約束，布置備用的傳力路徑，提高結(jié)構(gòu)體系的超靜束，布置備用的傳力路徑，提高結(jié)構(gòu)體系的超靜定性；增設(shè)減小偶然作用或作用效應的防護措施。定性；增設(shè)減小偶然作用或作用效應的防護措施。 3)增強疏散通道、避難場所以及結(jié)構(gòu)關(guān)鍵傳力部增強疏散通道、避難場所以及結(jié)構(gòu)關(guān)鍵傳力部位的承載能力和變形能力。位的承載能力和變形能力。 4)采取有效措施保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的可靠連接。采取有效措施保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的可靠連接。 5)采取延性材料及有效的構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的采取延性材料及有效的構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的延

37、性性能。延性性能。 6)設(shè)備結(jié)構(gòu)縫，控制可能發(fā)生連續(xù)倒塌的范圍。設(shè)備結(jié)構(gòu)縫，控制可能發(fā)生連續(xù)倒塌的范圍。三、抗倒塌承載能力設(shè)計的原則與方法三、抗倒塌承載能力設(shè)計的原則與方法 結(jié)構(gòu)抵抗人為災害作用能力的設(shè)計，結(jié)構(gòu)抵抗人為災害作用能力的設(shè)計，可采用假設(shè)易損構(gòu)件全部或部分喪失承載可采用假設(shè)易損構(gòu)件全部或部分喪失承載力的方法。力的方法。 在假定損壞的情況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承在假定損壞的情況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力應滿足載力應滿足 EDIZRk 式中：式中：EDIZ人為災害發(fā)生后結(jié)構(gòu)的作用效應，人為災害發(fā)生后結(jié)構(gòu)的作用效應，作用宜考慮結(jié)構(gòu)相應部位倒塌沖擊引起的動作用宜考慮結(jié)構(gòu)相應部位倒塌沖擊引起的動力系數(shù)；力系

38、數(shù)； Rk 構(gòu)件承載力的特征值（標準值）?；鞓?gòu)件承載力的特征值（標準值）?；炷翉姸热姸葮藴手担摻钊O限強度標凝土強度取強度標準值，鋼筋取極限強度標準值、必要時應考慮材料性能在動力作用下準值、必要時應考慮材料性能在動力作用下的強化與脆性，并取相應的強化特征值。的強化與脆性，并取相應的強化特征值。 重要結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌設(shè)計可采用下重要結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌設(shè)計可采用下列方法：列方法： 1)局部加強法：提高可能遭受偶然作用而局部加強法：提高可能遭受偶然作用而發(fā)生局部破壞的豎向重要構(gòu)件和關(guān)鍵傳力發(fā)生局部破壞的豎向重要構(gòu)件和關(guān)鍵傳力部位的安全儲備，也可直接考慮偶然作用部位的安全儲備，也可直接考慮偶然作用

39、進行設(shè)計。進行設(shè)計。 2)拉結(jié)構(gòu)件法：在結(jié)構(gòu)局部豎向構(gòu)件失效的拉結(jié)構(gòu)件法：在結(jié)構(gòu)局部豎向構(gòu)件失效的條件下，可根據(jù)具體情況分別按梁一拉結(jié)模條件下，可根據(jù)具體情況分別按梁一拉結(jié)模型、懸索一拉結(jié)模型和懸臂一拉結(jié)模型進行型、懸索一拉結(jié)模型和懸臂一拉結(jié)模型進行承載力驗算，維持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性。承載力驗算，維持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性。 3)拆除構(gòu)件法：按一定規(guī)則拆除結(jié)構(gòu)的主要拆除構(gòu)件法：按一定規(guī)則拆除結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，驗算剩余結(jié)構(gòu)體系的極限承載力；受力構(gòu)件，驗算剩余結(jié)構(gòu)體系的極限承載力；也可采用倒塌全過程分析進行設(shè)計。也可采用倒塌全過程分析進行設(shè)計。2-72-7既有結(jié)構(gòu)再設(shè)計原則既有結(jié)構(gòu)再設(shè)計原則一、一、既有

40、結(jié)構(gòu)的再設(shè)計適用于下列情況：既有結(jié)構(gòu)的再設(shè)計適用于下列情況： 1)接近或達到設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)的審核和延接近或達到設(shè)計使用年限結(jié)構(gòu)的審核和延長使用壽命的再設(shè)計。長使用壽命的再設(shè)計。 2)對有安全隱患的結(jié)構(gòu)進行復核性再設(shè)計。對有安全隱患的結(jié)構(gòu)進行復核性再設(shè)計。 3)既有結(jié)構(gòu)改變用途或使用環(huán)境變化而進行既有結(jié)構(gòu)改變用途或使用環(huán)境變化而進行的再設(shè)計。的再設(shè)計。 4)既有混凝土結(jié)構(gòu)擴建、改造的再設(shè)計。既有混凝土結(jié)構(gòu)擴建、改造的再設(shè)計。 5)遭受偶然作用，結(jié)構(gòu)受災損壞后的修復性遭受偶然作用，結(jié)構(gòu)受災損壞后的修復性再設(shè)計。再設(shè)計。 對對于既有建筑的改建、擴建，改建、于既有建筑的改建、擴建，改建、擴建的結(jié)構(gòu)方

41、案必須考慮原有結(jié)構(gòu)體系，擴建的結(jié)構(gòu)方案必須考慮原有結(jié)構(gòu)體系，需對整體方案進行充分的論證，加強整體需對整體方案進行充分的論證，加強整體牢固牢固性性。 對于對于既有結(jié)構(gòu)的加固處理，所用的加既有結(jié)構(gòu)的加固處理，所用的加固方法、加固材料及其技術(shù)措施也必須考固方法、加固材料及其技術(shù)措施也必須考慮原有結(jié)構(gòu)的情況，還要考慮方案的可行慮原有結(jié)構(gòu)的情況，還要考慮方案的可行性和可操作性。性和可操作性。 新建結(jié)構(gòu)的隨機性較大，但可以根據(jù)規(guī)新建結(jié)構(gòu)的隨機性較大，但可以根據(jù)規(guī)范，通過質(zhì)量控制達到預定的可靠度；既有范，通過質(zhì)量控制達到預定的可靠度；既有結(jié)構(gòu)的材料性能、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件尺寸和荷結(jié)構(gòu)的材料性能、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件尺

42、寸和荷載等的確定性大，但必須通過檢測鑒定確定。載等的確定性大，但必須通過檢測鑒定確定。 因此，既有結(jié)構(gòu)再設(shè)計前，應按現(xiàn)行的因此，既有結(jié)構(gòu)再設(shè)計前，應按現(xiàn)行的標準、規(guī)范進行檢測和可靠性評估，確定相標準、規(guī)范進行檢測和可靠性評估，確定相應的設(shè)計參數(shù)。這也是確定結(jié)構(gòu)改建、擴建、應的設(shè)計參數(shù)。這也是確定結(jié)構(gòu)改建、擴建、結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固處理方案的前提。結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固處理方案的前提。 結(jié)構(gòu)再設(shè)計必須明確結(jié)構(gòu)的使用年限。結(jié)構(gòu)再設(shè)計必須明確結(jié)構(gòu)的使用年限。 以提高結(jié)構(gòu)使用年限為目標的結(jié)構(gòu)再設(shè)以提高結(jié)構(gòu)使用年限為目標的結(jié)構(gòu)再設(shè)計，應首先確定結(jié)構(gòu)性能退化的程度，然后計，應首先確定結(jié)構(gòu)性能退化的程度，然后根據(jù)提高使用年限

43、的具體目標采取相應的技根據(jù)提高使用年限的具體目標采取相應的技術(shù)措施。術(shù)措施。 以改建、擴建和加固為目標的結(jié)構(gòu)再設(shè)以改建、擴建和加固為目標的結(jié)構(gòu)再設(shè)計，必須考慮新老結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用年限問題。計，必須考慮新老結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用年限問題。 如果要保證既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件與新的結(jié)構(gòu)構(gòu)如果要保證既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件與新的結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到相同的設(shè)計使用年限，除根據(jù)需要對件達到相同的設(shè)計使用年限，除根據(jù)需要對既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加固外，還應采取提高既既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加固外，還應采取提高既有結(jié)構(gòu)耐久性的措施。否則，應降低再設(shè)計有結(jié)構(gòu)耐久性的措施。否則，應降低再設(shè)計結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用壽命。結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用壽命。 在在結(jié)構(gòu)再設(shè)計過程中，可能遇到新舊

44、規(guī)結(jié)構(gòu)再設(shè)計過程中，可能遇到新舊規(guī)范標準不一致的問題。為了保證結(jié)構(gòu)再設(shè)計范標準不一致的問題。為了保證結(jié)構(gòu)再設(shè)計工程的安全可靠，對于其承載能力應滿足新工程的安全可靠，對于其承載能力應滿足新規(guī)范的要求；對于正常使用性能一般也要滿規(guī)范的要求；對于正常使用性能一般也要滿足新規(guī)范的要求。但由于技術(shù)和經(jīng)濟上等方足新規(guī)范的要求。但由于技術(shù)和經(jīng)濟上等方面條件的限制，對于正常使用性能不滿足新面條件的限制，對于正常使用性能不滿足新規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)，也可以通過限制其使用功規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)，也可以通過限制其使用功能和使用年限的方法解決。能和使用年限的方法解決。 在在既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的再設(shè)計中，既既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的再設(shè)

45、計中，既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸、鋼筋規(guī)格及布置、有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸、鋼筋規(guī)格及布置、鋼材和混凝土的強度等，應結(jié)合原有施工圖鋼材和混凝土的強度等，應結(jié)合原有施工圖和現(xiàn)場檢測結(jié)果確定，結(jié)構(gòu)建模中應采用實和現(xiàn)場檢測結(jié)果確定，結(jié)構(gòu)建模中應采用實測參數(shù)。新增加的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算參數(shù)，按測參數(shù)。新增加的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算參數(shù)，按照現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定選取確定。照現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定選取確定。 在在新老結(jié)合的界面設(shè)計中，應考慮其承新老結(jié)合的界面設(shè)計中，應考慮其承載歷史的影響。梁、板等水平構(gòu)件，按兩階載歷史的影響。梁、板等水平構(gòu)件，按兩階段受力的疊合式受彎構(gòu)件計算、設(shè)計；柱、段受力的疊合式受彎構(gòu)件計算、設(shè)計；柱、墻等豎向構(gòu)件，

46、按兩階段成形的復合式受壓墻等豎向構(gòu)件，按兩階段成形的復合式受壓構(gòu)件計算、設(shè)計；采用約束環(huán)箍加固的混凝構(gòu)件計算、設(shè)計；采用約束環(huán)箍加固的混凝土柱，可由非線性有限元分析，按多軸強度土柱，可由非線性有限元分析，按多軸強度準則計算、設(shè)計。準則計算、設(shè)計。 在結(jié)構(gòu)再在結(jié)構(gòu)再設(shè)計中，還應特別注意新老構(gòu)設(shè)計中，還應特別注意新老構(gòu)件的連接，加強構(gòu)造措施，確保既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，加強構(gòu)造措施，確保既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件與新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件、加固后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件能達件與新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件、加固后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件能達到預定的受力狀態(tài)，發(fā)揮應有的結(jié)構(gòu)作用。到預定的受力狀態(tài)，發(fā)揮應有的結(jié)構(gòu)作用。 思考題：思考題： 1.1.結(jié)構(gòu)可靠度的有關(guān)概念（可靠性

47、、可結(jié)構(gòu)可靠度的有關(guān)概念（可靠性、可靠度，靠度，極限狀態(tài)極限狀態(tài)、功能函數(shù)，失效概率、功能函數(shù)，失效概率、可靠指標）。可靠指標）。 2.2.結(jié)構(gòu)可靠度的三個設(shè)計水準。結(jié)構(gòu)可靠度的三個設(shè)計水準。 3.3.極限狀態(tài)設(shè)計表達式中的分項系數(shù)。極限狀態(tài)設(shè)計表達式中的分項系數(shù)。 4.4.結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計。 5.5.結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計。結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計。 6.6.結(jié)構(gòu)再設(shè)計的注意事項。結(jié)構(gòu)再設(shè)計的注意事項。 第三章第三章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計3-13-1 材料的力學性能材料的力學性能3-1-1 3-1-1 鋼筋鋼筋一、鋼筋種類一、鋼筋種類按含量分：按含量分： 碳素鋼、低合金鋼碳素

48、鋼、低合金鋼按生產(chǎn)工藝、加工方式分：按生產(chǎn)工藝、加工方式分： 熱軋鋼筋、冷拉、熱處理鋼筋、冷拔熱軋鋼筋、冷拉、熱處理鋼筋、冷拔鋼絲鋼絲二、鋼筋強度與變形二、鋼筋強度與變形（一）熱軋鋼筋：用低碳鋼或普通低合金（一）熱軋鋼筋：用低碳鋼或普通低合金鋼熱軋而成鋼熱軋而成1.1.強度等級、品種強度等級、品種強度等級：強度等級： 級：級：HPB300HPB300 級：級：HRB335HRB335、HRBF335 HRBF335 級：級：HRB400HRB400、HRBF400HRBF400 級：級：HRB500HRB500、HRBF500HRBF500表面形狀：光圓鋼筋、變形鋼筋表面形狀：光圓鋼筋、變形鋼

49、筋2.2.單向拉伸應力單向拉伸應力應變曲線應變曲線力學性能四大指標：力學性能四大指標：1 1）屈服點屈服點：一般取為設(shè)計強度的依據(jù)。：一般取為設(shè)計強度的依據(jù)。2 2）抗拉強度抗拉強度：高于屈服強度的應力值，作：高于屈服強度的應力值，作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全儲備。為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全儲備。3 3）伸長率伸長率： 使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞之前經(jīng)歷較大塑性使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞之前經(jīng)歷較大塑性變形，具明顯預兆；變形，具明顯預兆； 使超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生塑性內(nèi)力重分布，使超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生塑性內(nèi)力重分布，應力分布趨于均勻，充分利用材料強度。應力分布趨于均勻，充分利用材料強度。4 4）冷彎性能冷彎性能： 綜合指標，有效揭示缺陷，判斷塑性

50、綜合指標，有效揭示缺陷，判斷塑性變形能力。變形能力。 反映鋼筋對內(nèi)部組織的不均勻性、反映鋼筋對內(nèi)部組織的不均勻性、內(nèi)應力內(nèi)應力及殘存雜質(zhì)的敏感程度和冷加工脆及殘存雜質(zhì)的敏感程度和冷加工脆化傾向。化傾向。3.3.焊接性能（可焊性）焊接性能（可焊性） 衡量依據(jù)：接頭強度、變形性能是否衡量依據(jù)：接頭強度、變形性能是否易達母材水準，是否易于避免焊縫及周圍易達母材水準，是否易于避免焊縫及周圍熱影響區(qū)范圍內(nèi)鋼材脆化及出現(xiàn)焊接裂紋熱影響區(qū)范圍內(nèi)鋼材脆化及出現(xiàn)焊接裂紋等。等。 鋼材中碳、錳、硅等元素含量高，可鋼材中碳、錳、硅等元素含量高，可焊性差。焊性差。 對不同可焊性鋼材，宜采用適合的焊對不同可焊性鋼材，宜

51、采用適合的焊接方法和焊接工藝。接方法和焊接工藝。 （二）鋼筋的冷加工（二）鋼筋的冷加工 冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工而成。拉、冷拔、冷軋、冷扭加工而成。 冷加工的目的是為了提高鋼筋強度、冷加工的目的是為了提高鋼筋強度、節(jié)約鋼材，但冷加工后鋼筋的伸長率降低，節(jié)約鋼材，但冷加工后鋼筋的伸長率降低，容易發(fā)生脆性斷裂。容易發(fā)生脆性斷裂。 1. 1.冷拉冷拉：在常溫下，將鋼筋拉伸到在常溫下，將鋼筋拉伸到強化階段強化階段的某一應力水平，然后卸載。的某一應力水平，然后卸載。特點：特點： 冷拉只提高冷拉只提高抗拉屈服強度，不提高抗抗拉屈服強度，不提高

52、抗壓屈服強度，且塑性有所降低；壓屈服強度，且塑性有所降低； 450450o oC C以后，隨溫度增加，冷拉后以后，隨溫度增加，冷拉后提高的屈服強度有所降低，應先焊接、后提高的屈服強度有所降低，應先焊接、后冷拉；冷拉； 級鋼為光圓鋼筋，粘結(jié)差，不能利級鋼為光圓鋼筋，粘結(jié)差，不能利用冷拉后強度。用冷拉后強度。 2.2.冷拔冷拔：將鋼筋拉過比其直徑?。簩摻罾^比其直徑小的硬質(zhì)合金模，使受側(cè)壓力，截面積的硬質(zhì)合金模，使受側(cè)壓力，截面積減小，長度增加。隨引拔拉力和橫向減小，長度增加。隨引拔拉力和橫向擠壓力增加，鋼筋強度提高，延伸率擠壓力增加，鋼筋強度提高，延伸率急劇下降。急劇下降。特點：特點： 冷拔后

53、硬化，鋼筋無明顯流幅；冷拔后硬化，鋼筋無明顯流幅； 抗拉、抗壓屈服強度提高，塑性降低?？估?、抗壓屈服強度提高，塑性降低。（三）熱處理鋼筋（三）熱處理鋼筋 生產(chǎn)工藝：調(diào)質(zhì)熱處理；高頻感應熱生產(chǎn)工藝：調(diào)質(zhì)熱處理；高頻感應熱處理；余熱處理處理；余熱處理特點：特點： 強度高，有一定塑性，但無明顯屈服強度高，有一定塑性，但無明顯屈服點、屈服臺階；點、屈服臺階； 對銹蝕很敏感，保管、使用應遵專門對銹蝕很敏感，保管、使用應遵專門規(guī)定。規(guī)定。 （四）主要用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋（四）主要用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋 1.1.中強度預應力鋼絲中強度預應力鋼絲 2.2.消除應力鋼絲消除應力鋼絲 3.3.鋼絞線鋼絞

54、線 4.4.預應力螺紋鋼筋預應力螺紋鋼筋三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求1.1.屈強比屈強比 太大，欠可靠；太大，欠可靠； 太小，強度儲備大，但鋼材利用率低。太小，強度儲備大，但鋼材利用率低。2.2.塑性塑性 伸長率；冷彎性能伸長率；冷彎性能( (無裂紋、鱗落、斷裂無裂紋、鱗落、斷裂) )。3.3.可焊性可焊性 焊后無裂紋及過大變形，接頭強度、變形性焊后無裂紋及過大變形，接頭強度、變形性能良好。能良好。4.4.耐火性耐火性5.5.與混凝土粘結(jié)良好與混凝土粘結(jié)良好思考題：思考題： 1.1.鋼筋級別，及對應的符號、強度值等。鋼筋級別，及對應的符號、強度值等。 2

55、.2.鋼筋拉伸應力鋼筋拉伸應力應變曲線，力學性能應變曲線，力學性能指標。指標。 3.3.鋼筋冷加工后力學性能有何變化？鋼筋冷加工后力學性能有何變化？ 4.4.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求。 3-1-23-1-2混凝土混凝土一、混凝土的強度一、混凝土的強度（一）抗壓強度（一）抗壓強度1.1.立方體抗壓強度立方體抗壓強度fcucu（N/mmN/mm2 2） 標準值標準值fcucu，k k確定：標準方法制作、養(yǎng)確定：標準方法制作、養(yǎng)護（溫度護（溫度20202 2o oC C，相對濕度，相對濕度95%95%），邊），邊長長150mm150mm的立方體試塊，齡期的立方體

56、試塊，齡期2828天，標準試天，標準試驗方法測試，具有驗方法測試，具有95%95%保證率的抗壓強度。保證率的抗壓強度。2.2.軸心抗壓強度軸心抗壓強度fc c（N/mmN/mm2 2）棱柱體尺寸：棱柱體尺寸：150150* *150150* *300300（450450）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范： fckck=0.88=0.881 12 2fcucu，k k其中其中1 1=0.76=0.76（C50C50）-0.82-0.82（C80C80）；）； 2 2=1.00=1.00（C40C40）-0.87-0.87（C80C80）為高）為高強混凝土脆性折減系數(shù)；強混凝土脆性折減系數(shù)；

57、0.880.88考慮實際構(gòu)件與試件混凝土強度考慮實際構(gòu)件與試件混凝土強度之間的差異。之間的差異。（二）抗拉強度（二）抗拉強度軸心抗拉強度：軸心抗拉強度： 直接軸心受拉試驗、劈拉試驗直接軸心受拉試驗、劈拉試驗ftktk=0.88=0.88* *2 2* *0.3950.395fcucu，k k0.550.55（1-1.6451-1.645）0.450.45其中其中為變異系數(shù)。為變異系數(shù)。（三）復合受力強度（三）復合受力強度1.1.雙軸受力雙軸受力 壓壓- -壓：強度有限提高壓：強度有限提高 拉拉- -壓：強度降低壓：強度降低 拉拉- -拉：基本同單軸抗拉強度拉：基本同單軸抗拉強度2.2.平面法向

58、應力與剪應力組合平面法向應力與剪應力組合3.3.三向受力三向受力 三壓：強度較大增長三壓：強度較大增長 三拉：小等于單軸抗拉強度三拉：小等于單軸抗拉強度 不等號：降低抗壓強度不等號：降低抗壓強度二、混凝土的變形二、混凝土的變形（一）混凝土在荷載作用下的變形（一）混凝土在荷載作用下的變形1.1.短期一次加載短期一次加載 受力前：存在干縮裂縫；受力前：存在干縮裂縫； OAOA段：彈性變形，穩(wěn)定裂縫產(chǎn)生；段：彈性變形，穩(wěn)定裂縫產(chǎn)生； ABAB段：彈塑性階段，穩(wěn)定裂縫發(fā)展；段：彈塑性階段，穩(wěn)定裂縫發(fā)展； BCBC段：非穩(wěn)定裂縫發(fā)展貫通，達段：非穩(wěn)定裂縫發(fā)展貫通，達maxmax，內(nèi)，內(nèi)部粘結(jié)破壞。部粘結(jié)

59、破壞。2.2.重復荷載作用重復荷載作用混凝土疲勞強度混凝土疲勞強度fc cf f： fc cf f：應力：應力應變曲線：凸向應變曲線：凸向軸軸直線直線凸向凸向軸，變形不斷增加，很軸，變形不斷增加，很快破壞?？炱茐摹?.3.荷載長期作用荷載長期作用 長期不變荷載作用下，混凝土變形隨時間長期不變荷載作用下，混凝土變形隨時間增長增長徐變。徐變。 影響徐變因素：影響徐變因素： 壓應力大小壓應力大小 齡期齡期 混凝土配合比：水泥量大、水灰比大，密混凝土配合比：水泥量大、水灰比大，密實性差、徐變大；骨料堅硬，徐變小實性差、徐變大；骨料堅硬，徐變小 養(yǎng)護條件、構(gòu)件尺寸及配筋、使用條件等養(yǎng)護條件、構(gòu)件尺寸及配

60、筋、使用條件等（二）與荷載無關(guān)的體積變形（二）與荷載無關(guān)的體積變形1.1.收縮與膨脹收縮與膨脹 混凝土不能自由收縮時，產(chǎn)生內(nèi)部拉混凝土不能自由收縮時，產(chǎn)生內(nèi)部拉應力，導致收縮裂縫，影響構(gòu)件耐久性、應力，導致收縮裂縫，影響構(gòu)件耐久性、疲勞強度，預應力損失，不利結(jié)構(gòu)；膨脹疲勞強度，預應力損失，不利結(jié)構(gòu)；膨脹遠小于收縮變形，一般對結(jié)構(gòu)有利。遠小于收縮變形，一般對結(jié)構(gòu)有利。 收縮主要原因：收縮主要原因： 體積凝縮；體積凝縮； 干縮（干燥失水）干縮（干燥失水）2.2.溫度、濕度變形溫度、濕度變形 已經(jīng)結(jié)硬的混凝土，在正常使用過程已經(jīng)結(jié)硬的混凝土，在正常使用過程中，熱脹冷縮、濕脹干縮。中，熱脹冷縮、濕脹干