混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1、第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要保證工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要保證安全可靠安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理經(jīng)濟(jì)合理 由于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性由于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是研究工程設(shè)計(jì)中的各種不確定就是研究工程設(shè)計(jì)中的各種不確定性問題，取得性問題，取得安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理之間的均衡安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理之間的均衡第第2章章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.1.1 結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力1. 結(jié)構(gòu)上的作用：結(jié)構(gòu)上的作用：施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，以及施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，以及引起

2、結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的各種因素（如地震、基引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的各種因素（如地震、基礎(chǔ)差異沉降、溫度變化、混凝土收縮等）礎(chǔ)差異沉降、溫度變化、混凝土收縮等） 直接作用直接作用： （以力的形式作用在結(jié)構(gòu)上）（以力的形式作用在結(jié)構(gòu)上）荷載；荷載；2. 分類：分類： 間接作用間接作用： （以變形的形式作用在結(jié)構(gòu)上）（以變形的形式作用在結(jié)構(gòu)上）溫度溫度、收縮、徐變、地基不均勻沉降于結(jié)構(gòu)、地震等。、收縮、徐變、地基不均勻沉降于結(jié)構(gòu)、地震等。2.1 結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)可靠度2.1 結(jié)構(gòu)可靠度第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)上的作用按隨時(shí)間的變化，分為三類：結(jié)構(gòu)上的作用按隨時(shí)間的變化，分為三類：永久作用：

3、永久作用：在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或者在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或者變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或者變化是單調(diào)變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或者變化是單調(diào)的并能趨于限值的作用，如自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力的并能趨于限值的作用，如自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等；通常稱為等；通常稱為永久荷載或恒荷載永久荷載或恒荷載可變作用：可變作用：在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化且變化與在結(jié)構(gòu)使用期間，其值隨時(shí)間變化且變化與平均值相比不可忽略的作用，平均值相比不可忽略的作用，如樓面和屋面活載如樓面和屋面活載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載、車輛荷載等；如果是風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載、車輛荷載等；如果是直接作用，通

4、?？煞Q為直接作用，通?？煞Q為可變荷載可變荷載(活荷載活荷載) 偶然作用：偶然作用：結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其量結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用，如地震、爆炸力，值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用，如地震、爆炸力，撞擊等。這種作用多為間接作用，撞擊等。這種作用多為間接作用，若為直接作用，若為直接作用，可稱為偶然荷載?？煞Q為偶然荷載。2.1 結(jié)構(gòu)可靠度第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法1.作用效應(yīng)作用效應(yīng) S 直接作用或間接作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，由直接作用或間接作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，由此在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力和變形（如軸力此在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力和變形（如軸力N N、剪力、剪力V V、彎矩、

5、彎矩M M、扭矩、扭矩T T及撓度及撓度f f、裂縫、裂縫等），稱為作用效應(yīng)。當(dāng)?shù)龋?，稱為作用效應(yīng)。當(dāng)為荷載時(shí)，其效應(yīng)也稱為荷載效應(yīng)，用為荷載時(shí)，其效應(yīng)也稱為荷載效應(yīng)，用S S表示表示2. 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)（內(nèi)力和變形）整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)（內(nèi)力和變形）的能力，如構(gòu)件的受彎承載力的能力，如構(gòu)件的受彎承載力Mu、受剪承載力、受剪承載力Vu、容許撓度容許撓度f、容許裂縫寬度、容許裂縫寬度等等設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期: 為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。取值而選用的時(shí)間參數(shù)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

6、期。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為為50年年2.1 結(jié)構(gòu)可靠度R S第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.1.2 結(jié)構(gòu)的預(yù)定功能及結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)的預(yù)定功能及結(jié)構(gòu)可靠度 結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期間內(nèi)（一般為一般為50年年），應(yīng)能承受在），應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種作用，如荷正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種作用，如荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）。束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）。 結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影結(jié)構(gòu)在正常使用期間，具有良好的工作性

7、能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、響正常使用的過大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。振幅），或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度。2.1 結(jié)構(gòu)可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)明確規(guī)定了結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求：滿足下列功能要求：第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，應(yīng)具有足夠的耐久性。如結(jié)構(gòu)材料的風(fēng)化、腐蝕和老化不超過一定限度等如結(jié)構(gòu)材料的風(fēng)化、腐蝕和老化不超過一定限度等 在偶然事件（如地震、爆

8、炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持整體穩(wěn)定性（即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連保持整體穩(wěn)定性（即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌）。續(xù)倒塌）。2.1 結(jié)構(gòu)可靠度上述要求的第上述要求的第1、4項(xiàng)兩項(xiàng)，屬于結(jié)構(gòu)的項(xiàng)兩項(xiàng)，屬于結(jié)構(gòu)的安全性安全性 上述要求第上述要求第2項(xiàng)，屬于結(jié)構(gòu)的項(xiàng)，屬于結(jié)構(gòu)的 適用性適用性 上述要求的第上述要求的第3項(xiàng)，屬于結(jié)構(gòu)的項(xiàng)，屬于結(jié)構(gòu)的 耐久性耐久性第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的可靠性 可靠性可靠性安全性、適用性和耐久性的總稱安全性、適用性和耐久性的總稱就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi)（就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使

9、用期限內(nèi)（design life=50年），年），在規(guī)定的條件下（在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)護(hù)），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。），完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力。n 可靠度可靠度指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、在規(guī)定的條件下、指結(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)定功能的概率，即結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概完成預(yù)定功能的概率，即結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。率度量。結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價(jià)投資越大。結(jié)構(gòu)可靠性越高，建設(shè)造價(jià)投資越大。如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡如何在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟(jì)之間取得均衡，就是設(shè)計(jì)方，就是設(shè)計(jì)方法要解決的問題。法要解決的問題。2

10、.1 結(jié)構(gòu)可靠度第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法顯然這種可靠與經(jīng)濟(jì)的均衡受到多方面的影響，如國家顯然這種可靠與經(jīng)濟(jì)的均衡受到多方面的影響，如國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力、設(shè)計(jì)工作壽命、維護(hù)和修復(fù)等。經(jīng)濟(jì)實(shí)力、設(shè)計(jì)工作壽命、維護(hù)和修復(fù)等。規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法，是這種均衡的最低限度，也是國規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法，是這種均衡的最低限度，也是國家法律。家法律。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體工程的重要程度、使用環(huán)境和情設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體工程的重要程度、使用環(huán)境和情況，以及業(yè)主的要求，提高設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，增加結(jié)構(gòu)的可靠況，以及業(yè)主的要求，提高設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，增加結(jié)構(gòu)的可靠度。度。經(jīng)濟(jì)的概念不僅包括第一次建設(shè)費(fèi)用，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)的概念不僅包括第一次建設(shè)費(fèi)用

11、，還應(yīng)考慮維修，損失及修復(fù)的費(fèi)用，乃至可能對(duì)社會(huì)和經(jīng)維修，損失及修復(fù)的費(fèi)用，乃至可能對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)所造成的影響濟(jì)所造成的影響2.1 結(jié)構(gòu)可靠度第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限類類別別結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限（年）年限（年）臨時(shí)性結(jié)構(gòu)臨時(shí)性結(jié)構(gòu)5易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件25普通房屋和構(gòu)筑物普通房屋和構(gòu)筑物50紀(jì)念性建筑和特別重要建筑紀(jì)念性建筑和特別重要建筑100結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)按結(jié)構(gòu)的按結(jié)構(gòu)的重要性重要性劃分劃分一級(jí)：一級(jí)：重要建筑重要建筑二級(jí)：二級(jí)：一般建筑一般建筑三級(jí)：三級(jí)：次要建筑次要建筑 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方

12、法2.2 荷載和材料強(qiáng)度2.2 荷載和材料強(qiáng)荷載和材料強(qiáng)度度2.2.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定1、荷載的統(tǒng)計(jì)特性、荷載的統(tǒng)計(jì)特性 永久荷載永久荷載G 永久荷載是根據(jù)構(gòu)件的體積和材料重力密度確定的。永久荷載這一隨機(jī)變量符合正態(tài)分布?？勺兒奢d可變荷載Q 建筑結(jié)構(gòu)的樓面活荷載、風(fēng)荷載和雪荷載等屬于可變荷載，其數(shù)值隨時(shí)間而變化.持久性活荷載和臨時(shí)性活荷載?？烧J(rèn)為是極值型分布第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.2 荷載和材料強(qiáng)度1.荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值 建筑結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本代表值，稱為荷建筑結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本代表值，稱為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值1）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值永

13、久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸和按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸和荷載規(guī)范荷載規(guī)范規(guī)定的材料容重（或規(guī)定的材料容重（或單位面積的自重）平均值確定。對(duì)于自重變異性較大的材料，單位面積的自重）平均值確定。對(duì)于自重變異性較大的材料，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)不利或有利，分別取其自重的上在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)不利或有利，分別取其自重的上限值或下限值限值或下限值f(p)0PkPkl 不同的荷載，其變異情況不同的荷載，其變異情況不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以確定一個(gè)具有一定保證率確定一個(gè)具有一定保證率（如（如95%）的上限荷載分位）的上限荷載分位值，該特征值作為荷載標(biāo)值，該特征值作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值

14、第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.2 荷載和材料強(qiáng)度）可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值k樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值建筑建筑物所在地的基本風(fēng)壓物所在地的基本風(fēng)壓風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)載體型系數(shù)和風(fēng)振風(fēng)載體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)確定系數(shù)確定雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值建筑建筑物所在地的基本雪壓物所在地的基本雪壓屋面積雪分布系數(shù)屋面積雪分布系數(shù)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（2 2）組合值）組合值 當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載同時(shí)作用當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載同時(shí)作用 時(shí)的代表值時(shí)的代表值 。組合值組合值 = c 標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 （3 3）頻遇值）頻遇值可變荷載可能出現(xiàn)的

15、較大值可變荷載可能出現(xiàn)的較大值, ,但小于標(biāo)但小于標(biāo) 準(zhǔn)值。計(jì)算裂縫、變形時(shí)用。準(zhǔn)值。計(jì)算裂縫、變形時(shí)用。頻遇值頻遇值 = f 標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 （4 4）準(zhǔn)永久值）準(zhǔn)永久值可變荷載中較穩(wěn)定的那一部分值。計(jì)可變荷載中較穩(wěn)定的那一部分值。計(jì) 算裂縫、變形時(shí)用。算裂縫、變形時(shí)用。準(zhǔn)永久值準(zhǔn)永久值 = q 標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載的代表值：標(biāo)準(zhǔn)值。永久荷載的代表值：標(biāo)準(zhǔn)值?？勺兒奢d的代表值：標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值。可變荷載的代表值：標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.2 荷載和材料強(qiáng)度鋼筋和混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：鋼筋和混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)鋼筋

16、混凝土結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)材料強(qiáng)度基本代表值時(shí)材料強(qiáng)度基本代表值保證率：保證率：95 645. 1 f2.2.2 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的確定材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的確定 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： ，ckftkf 鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值kcu,f取決于截面尺寸大小和材料強(qiáng)度高低。取決于截面尺寸大小和材料強(qiáng)度高低。材料強(qiáng)度分標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。材料強(qiáng)度分標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。yk,ykffyk,ykff第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法15材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 混凝土：混凝土： , 鋼筋：鋼筋： ,cckc ff ctkt ff syky ff syky ff 式中：式中： 混凝土的材料分項(xiàng)系數(shù)，取混凝

17、土的材料分項(xiàng)系數(shù)，取1.4； 鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)延性較好的熱軋鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)延性較好的熱軋 鋼筋取鋼筋取1.1，對(duì)，對(duì)500MPa級(jí)鋼筋取級(jí)鋼筋取1.15，對(duì)預(yù)，對(duì)預(yù) 應(yīng)力鋼筋取應(yīng)力鋼筋取1.2。c s 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2.3 2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠可靠”的或的或“有效有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠不可靠”或或“失效失效”。區(qū)分結(jié)構(gòu)區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠可靠”與與“失效失效”的臨界工作狀態(tài)稱為的臨界工作狀態(tài)稱為“極限極限狀態(tài)狀態(tài)”整

18、個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)態(tài)2.3.1 2.3.1 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法定義：定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(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)稱之為該功能的極限狀態(tài)。態(tài)稱之為該功能的極限狀態(tài)。 承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將發(fā)超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將

19、發(fā)生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的分類結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的分類 正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將出超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)過大的變形，開裂或過寬的裂縫，鋼筋嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)過大的變形，開裂或過寬的裂縫，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，混凝土腐蝕、風(fēng)化、剝落等現(xiàn)象。，混凝土腐蝕、風(fēng)化、剝落等現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)及其分類結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)及其分類第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的構(gòu)件達(dá)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。主要包

20、括以下幾個(gè)方面主要包括以下幾個(gè)方面整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等） 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因所受應(yīng)力超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因所受應(yīng)力超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞），或者因?yàn)檫^度變形而不適與繼續(xù)承載勞破壞），或者因?yàn)檫^度變形而不適與繼續(xù)承載 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系（超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系（超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長(zhǎng)受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長(zhǎng)受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)）地基喪失地基喪失 承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）第2章 混凝土結(jié)

21、構(gòu)設(shè)計(jì)方法 超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久性超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的適用性和耐久性的功能要求。的功能要求。 影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫），如裂影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫），如裂縫過寬導(dǎo)致鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等；縫過寬導(dǎo)致鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等； 影響正常使用的振動(dòng)；影響正常使用的振動(dòng)； 影響正常使用的其他特定要求，如相對(duì)沉降量過大等。影響正常使用的其他特定要求，如相對(duì)沉降量過大等。 正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的構(gòu)件達(dá)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的構(gòu)件達(dá)到正常

22、使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.3.2 2.3.2 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況u持久狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(zhǎng)持久狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(zhǎng)的狀況。（應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，以保證結(jié)構(gòu)的的狀況。（應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，以保證結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性）適用性和耐久性）u短暫狀況：在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，持短暫狀況：在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，持續(xù)時(shí)間較短的狀況。（可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)續(xù)時(shí)間較短的狀況。（可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)）

23、設(shè)計(jì)）u偶然狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期偶然狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，如火災(zāi)、地震、撞擊、爆炸等。（允許主要很短的狀況，如火災(zāi)、地震、撞擊、爆炸等。（允許主要承重結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而局部破壞，但其剩承重結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而局部破壞，但其剩余部分具有在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度）余部分具有在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度）2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2.3.3 2.3.3 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程 作用效應(yīng)作用效應(yīng)S：與結(jié)構(gòu)上作用的情況、大小和結(jié)構(gòu)形

24、式等有與結(jié)構(gòu)上作用的情況、大小和結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)關(guān)結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力R：與結(jié)構(gòu)材料、截面尺寸、配筋情況等有關(guān)與結(jié)構(gòu)材料、截面尺寸、配筋情況等有關(guān)SR 可靠狀態(tài)可靠狀態(tài)S = R 極限狀態(tài)極限狀態(tài)SR 失效狀態(tài)失效狀態(tài)功能函數(shù)功能函數(shù)Z=R-SZ0 可靠狀態(tài)可靠狀態(tài)Z = 0 極限狀態(tài)極限狀態(tài)Z0 失效狀態(tài)失效狀態(tài)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2.3.4 2.3.4 結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都會(huì)由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的不確定性，因此無論如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，都會(huì)有失效的可能性存

25、在，只是可能性大小不同而已。有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。 為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比為了科學(xué)定量的表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。較合理的。 失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。因此，可以用失效失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小。概率來定量表示結(jié)構(gòu)可靠性的大小。結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)可靠度。 當(dāng)失效概率當(dāng)失效概率Pf小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)

26、構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。該失效概率限值稱為該失效概率限值稱為容許失效概率容許失效概率Pf。失效概率失效概率Pf = P (Z 0)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 f(Z)zzPfZ = R - S結(jié)構(gòu)功能函數(shù)結(jié)構(gòu)功能函數(shù) Z = R - - SPf =P (S R) =P(Z 0)ZZfP 可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的，作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)所設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的，作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)所應(yīng)達(dá)到的可靠指標(biāo)應(yīng)達(dá)到的可靠指標(biāo)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，觸電的年死亡率為根據(jù)統(tǒng)計(jì)，觸電的年死亡率為610-6

27、 =3.7時(shí)，時(shí)，Pf=1.110-4，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年考慮，年失效概率年考慮，年失效概率為為1.110-4/50=2.210-6 50年后并不是結(jié)構(gòu)就失效，而是失效概率增加。同時(shí)，結(jié)構(gòu)失年后并不是結(jié)構(gòu)就失效，而是失效概率增加。同時(shí)，結(jié)構(gòu)失效也并不表示結(jié)構(gòu)倒塌，結(jié)構(gòu)倒塌也不一定造成人員傷亡。效也并不表示結(jié)構(gòu)倒塌，結(jié)構(gòu)倒塌也不一定造成人員傷亡。 我國對(duì)于一般工程結(jié)構(gòu)，當(dāng)為延性破壞時(shí)，其可靠指標(biāo)取我國對(duì)于一般工程結(jié)構(gòu)，當(dāng)為延性破壞時(shí)，其可靠指標(biāo)取 =3.2，對(duì)脆性破壞取，對(duì)脆性破壞取 =3.7。 對(duì)于重要的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)提高可靠指標(biāo)。對(duì)于重要的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)提高可靠指標(biāo)。2.3 極限狀

28、態(tài)設(shè)計(jì)法破壞類型破壞類型安全等級(jí)安全等級(jí)一級(jí)一級(jí)二級(jí)二級(jí)三級(jí)三級(jí)延性破壞延性破壞3.73.73.23.22.72.7脆性破壞脆性破壞4.24.23.73.73.23.2設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)設(shè)計(jì)可靠指標(biāo)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.4 2.4 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 2.3 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法2.4.1 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； 安全等級(jí)為一級(jí)或使用年限為安全等級(jí)為一級(jí)或使用年限為100年時(shí)，年時(shí)， 安全等級(jí)為二級(jí)或使用年限為安全等級(jí)為二級(jí)或使用年限為50年時(shí)，年時(shí)， 安全等級(jí)為三級(jí)或使用年限為安全等級(jí)為三級(jí)或使用年限為5年時(shí)，年時(shí)

29、， 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值，用基本組合或偶荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值，用基本組合或偶 然組合；然組合； 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值。0 1 . 10 0 . 10 9 . 00 SRn 基本表達(dá)式基本表達(dá)式建筑工程中：建筑工程中：RS 0 ,.,.),(ksskcckkscaffRaffRR第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法27混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 2 章定義：定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(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)稱之為該功能的極限狀態(tài)。態(tài)稱之為該功能的極

30、限狀態(tài)。 承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將發(fā)超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。2.4.1 2.4.1 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的分類結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的分類 正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將出超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)過大的變形，開裂或過寬的裂縫，鋼筋嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)過大的變形，開裂或過寬的裂縫，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，混凝土腐蝕、風(fēng)化、剝落等現(xiàn)象。，混凝土腐蝕、風(fēng)化、剝落等現(xiàn)象。2.4極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法28混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 2 章1 1、承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)

31、方法、承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法 2-3RS 0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； 安全等級(jí)為一級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，安全等級(jí)為一級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 安全等級(jí)為二級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，安全等級(jí)為二級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 安全等級(jí)為三級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，安全等級(jí)為三級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 承載力極限狀態(tài)下作用組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，承載力極限狀態(tài)下作用組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值， 對(duì)持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況應(yīng)按作用對(duì)持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況應(yīng)按作用 的基本組合計(jì)算。的基本組合計(jì)算。0 1 . 10 0 . 10 9 . 00 Sn 計(jì)算公式計(jì)算公式2.4極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法29混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)

32、計(jì)原理第 2 章 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值。 RR = R（fc , fs , ak , .）/式中，式中， RD 是結(jié)是結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)構(gòu)件的抗力模型不定性調(diào)整系的抗力模型不定性調(diào)整系數(shù)：靜力設(shè)計(jì)取數(shù)：靜力設(shè)計(jì)取1.0，對(duì)不確定性較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對(duì)不確定性較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)具體情況取大于根據(jù)具體情況取大于1.0的數(shù)值；抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用承的數(shù)值；抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用承載力抗震調(diào)整系數(shù)載力抗震調(diào)整系數(shù)RE代替代替RD。 fc , fs , ak式分別為式分別為混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和截面混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和截面尺寸的標(biāo)準(zhǔn)值。尺寸的標(biāo)準(zhǔn)值。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

33、30n 荷載組合計(jì)算方法荷載組合計(jì)算方法 一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件：選下列計(jì)算中一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件：選下列計(jì)算中較大較大者。者。 由可變荷載控制時(shí)由可變荷載控制時(shí) 由永久荷載控制時(shí)由永久荷載控制時(shí) 2-4kQc2QQ1kQ1GkGiiniiSSSS 2-5kQc1QGkGiiniiSSS 承載力計(jì)算采用基本組合，按下面方法計(jì)算：承載力計(jì)算采用基本組合，按下面方法計(jì)算：第2章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法31式中：式中： 恒載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，恒載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)， 公式公式 2-4 中的中的 ，公式，公式 2-5 中的中的 ；當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，應(yīng)取；當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，應(yīng)取1.0； 活載分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下取活載分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下取1.4，當(dāng)活，當(dāng)活 載標(biāo)準(zhǔn)值大于載標(biāo)準(zhǔn)值大于 的工業(yè)房屋樓面結(jié)的工業(yè)房屋樓面結(jié) 構(gòu)取構(gòu)取1