第2章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

1、第第2 2章章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的演變?nèi)菰S應(yīng)力法容許應(yīng)力法鋼筋砼結(jié)構(gòu)按彈性理論計(jì)算的應(yīng)力不大于規(guī)鋼筋砼結(jié)構(gòu)按彈性理論計(jì)算的應(yīng)力不大于規(guī)定的容許應(yīng)力。定的容許應(yīng)力。破壞階段設(shè)計(jì)法破壞階段設(shè)計(jì)法考慮材料塑性性能，按材料平均強(qiáng)度計(jì)算考慮材料塑性性能，按材料平均強(qiáng)度計(jì)算的承載力必須大于計(jì)算的最大荷載產(chǎn)生的的承載力必須大于計(jì)算的最大荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。內(nèi)力。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法概率極限狀態(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。以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。一、結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)一、結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 根據(jù)結(jié)

2、構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成的經(jīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成的經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生的社會(huì)影響等）的嚴(yán)重性，確定結(jié)構(gòu)的濟(jì)損失、產(chǎn)生的社會(huì)影響等）的嚴(yán)重性，確定結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)安全等級(jí)。二、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限二、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進(jìn)行大修即可按其預(yù)期目的使用的時(shí)期。不需要進(jìn)行大修即可按其預(yù)期目的使用的時(shí)期。注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限和結(jié)構(gòu)壽命的關(guān)系注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限和結(jié)構(gòu)壽命的關(guān)系三、結(jié)構(gòu)的功能要求三、結(jié)構(gòu)的功能要求功功能能要要求求在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各在正常施工和

3、正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用。種作用。在正常使用時(shí)具有良好的工作性能。在正常使用時(shí)具有良好的工作性能。在正常維護(hù)下有足夠的耐久性能。在正常維護(hù)下有足夠的耐久性能。在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。持必需的整體穩(wěn)定性。安全性安全性安全性安全性適用性適用性耐久性耐久性 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的：在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的：在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)能滿足用期限內(nèi)能滿足設(shè)計(jì)所預(yù)期的各種功能要求（安全性、適用性、設(shè)計(jì)所預(yù)期的各種功能要求（安全性、適用性、耐久性，總稱為可靠性）。耐久性，總稱為可

4、靠性）。四、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)四、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分整個(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)定的某一功能要求足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定的狀態(tài)稱為該功能的，此特定的狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)極限狀態(tài)。安全性安全性適用性適用性耐久性耐久性結(jié)構(gòu)的功能要求：結(jié)構(gòu)的功能要求：結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：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)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)驗(yàn)算驗(yàn)算一、作用和作用效應(yīng)一、作用和作用效應(yīng) 凡是施加在結(jié)構(gòu)上的凡是施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載集中或分布荷載，以及，以及引起結(jié)構(gòu)引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束的原因外加變形或約束

5、的原因，總稱為，總稱為作用作用。作作 用用直接作用直接作用間接作用間接作用施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載布荷載如混凝土收縮、溫度變化、如混凝土收縮、溫度變化、基礎(chǔ)沉降、地震等。基礎(chǔ)沉降、地震等。荷載是作荷載是作用，但作用，但作用未必是用未必是荷載。荷載。荷載的分類荷載的分類根據(jù)荷載根據(jù)荷載隨時(shí)間的隨時(shí)間的變化變化根據(jù)荷載根據(jù)荷載隨空間位隨空間位置的變化置的變化按結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)的反應(yīng)永久荷載永久荷載（恒荷載）（恒荷載）可變荷載可變荷載（活荷載）（活荷載）偶然荷載偶然荷載荷載不隨時(shí)間而變化，或變化可忽略不計(jì)。如結(jié)構(gòu)自重等。荷載不隨時(shí)間而變化，或變化可忽略不計(jì)。如結(jié)構(gòu)自重等。荷

6、載隨時(shí)間而變化，變化不可忽略。如人、風(fēng)、雪等。荷載隨時(shí)間而變化，變化不可忽略。如人、風(fēng)、雪等。使用期間未必出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，值很大，持續(xù)時(shí)間很使用期間未必出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，值很大，持續(xù)時(shí)間很短，如爆炸等。短，如爆炸等。固定荷載固定荷載移動(dòng)荷載移動(dòng)荷載在結(jié)構(gòu)上具有固定分布，如自重、固定設(shè)備重等。在結(jié)構(gòu)上具有固定分布，如自重、固定設(shè)備重等。在一定范圍內(nèi)可以任意分布，如人群荷載等。在一定范圍內(nèi)可以任意分布，如人群荷載等。靜態(tài)荷載靜態(tài)荷載動(dòng)態(tài)荷載動(dòng)態(tài)荷載不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，或產(chǎn)生的加速度可忽略不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，或產(chǎn)生的加速度可忽略, ,如自重、如自重、一般的樓面活載等。一般的樓面活載等。使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不

7、可忽略的加速度使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可忽略的加速度, ,如設(shè)備振動(dòng)、吊車荷載等。如設(shè)備振動(dòng)、吊車荷載等。作用效應(yīng)及作用效應(yīng)系數(shù)作用效應(yīng)及作用效應(yīng)系數(shù)作用效應(yīng)作用效應(yīng)S：由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件：由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件反應(yīng)反應(yīng)。 內(nèi)力、應(yīng)內(nèi)力、應(yīng)力、變形、力、變形、裂縫等等。裂縫等等。荷載效應(yīng)系數(shù)荷載效應(yīng)系數(shù)C：?jiǎn)挝缓奢d單位荷載的作用效應(yīng)。的作用效應(yīng)。ql 簡(jiǎn)支梁在均布荷載簡(jiǎn)支梁在均布荷載q作用下，跨中作用下，跨中彎矩的作用效應(yīng)為彎矩的作用效應(yīng)為 ，作用效應(yīng)，作用效應(yīng)系數(shù)為系數(shù)為 ；支座剪力的作用效應(yīng)；支座剪力的作用效應(yīng)為為 ，作用效應(yīng)系數(shù)為，作用效應(yīng)系數(shù)為 。281ql281lql21l21PCS

8、荷載荷載效應(yīng)系數(shù)荷載效應(yīng) 簡(jiǎn)支梁，跨中承受集中荷載簡(jiǎn)支梁，跨中承受集中荷載P，跨中，跨中彎矩的作用效應(yīng)為彎矩的作用效應(yīng)為 ，作用效應(yīng)系，作用效應(yīng)系數(shù)為數(shù)為 ；支座剪力的作用效應(yīng)；支座剪力的作用效應(yīng)為為 ，作用效應(yīng)系數(shù)為，作用效應(yīng)系數(shù)為 。PlPl41l41P2121作用效應(yīng)及作用效應(yīng)系數(shù)作用效應(yīng)及作用效應(yīng)系數(shù)作用效應(yīng)作用效應(yīng)S：由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件：由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件反應(yīng)反應(yīng)。 內(nèi)力、應(yīng)內(nèi)力、應(yīng)力、變形、力、變形、裂縫等等。裂縫等等。荷載效應(yīng)系數(shù)荷載效應(yīng)系數(shù)C：?jiǎn)挝缓奢d單位荷載的作用效應(yīng)。的作用效應(yīng)。PCS荷載荷載效應(yīng)系數(shù)荷載效應(yīng)二、結(jié)構(gòu)抗力及功能函數(shù)二、結(jié)構(gòu)抗力及功能函數(shù)結(jié)構(gòu)抗

9、力結(jié)構(gòu)抗力R：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力（承受荷載或：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力（承受荷載或 變形的能力等）。變形的能力等）。由結(jié)構(gòu)本身的特性決定，即由材料性能、截面尺寸等決定由結(jié)構(gòu)本身的特性決定，即由材料性能、截面尺寸等決定Z=R-S=結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力-荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)Z=R-S0Z=R-S=0Z=R-S0結(jié)構(gòu)處于結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)可靠狀態(tài)結(jié)構(gòu)處于結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)處于結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)失效狀態(tài)功能函數(shù)功能函數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使：Z=R-S0三、作用效應(yīng)三、作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力和結(jié)構(gòu)抗力R的隨機(jī)性的隨機(jī)性 可靠性可靠性:結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性安全性、適用性、

10、耐久性的合稱，即結(jié)構(gòu)的合稱，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的能力。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的能力。規(guī)定時(shí)間：規(guī)定時(shí)間：規(guī)定條件：規(guī)定條件：預(yù)定功能：預(yù)定功能：設(shè)計(jì)使用年限設(shè)計(jì)使用年限正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用安全、適用、耐久安全、適用、耐久Z=R-S0可靠可靠P（Z=R-S0）可靠度可靠度 反映結(jié)構(gòu)可反映結(jié)構(gòu)可靠的程度，反靠的程度，反映結(jié)構(gòu)完成預(yù)映結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的能力定功能的能力的一個(gè)指標(biāo)的一個(gè)指標(biāo)一、結(jié)構(gòu)的可靠度一、結(jié)構(gòu)的可靠度 可靠度可靠度ps:結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能

11、的概率概率。P（Z=R-S0）+ P（Z=R-S0）=1可靠度可靠度ps失效概率失效概率pf結(jié)構(gòu)的失效概率結(jié)構(gòu)的失效概率pf越小，結(jié)構(gòu)可靠度越大，結(jié)構(gòu)越可靠。越小，結(jié)構(gòu)可靠度越大，結(jié)構(gòu)越可靠。ffpp 結(jié)構(gòu)可靠結(jié)構(gòu)可靠?fp?)(0dzzfpfpff(Z)Z=R-Sps=1-pf0容許失效概率容許失效概率二、結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)二、結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo) pff(Z)Z=R-Sps=1-pf0z設(shè)設(shè)S、R都服從正態(tài)分布，則都服從正態(tài)分布，則Z也服從也服從正態(tài)分布。正態(tài)分布。SRZ22SRZSRZ曲線右移曲線右移fp曲線變陡曲線變陡22SRZfp22sRSRZZfp可靠度增大可靠度增大可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)與與pf

12、之間有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系之間有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系ffpp ：目標(biāo)可靠指標(biāo)：目標(biāo)可靠指標(biāo)結(jié)構(gòu)的安全級(jí)別越高，結(jié)構(gòu)的安全級(jí)別越高，越大越大延性破壞的延性破壞的小于脆性破壞的小于脆性破壞的承載能力極限狀態(tài)的承載能力極限狀態(tài)的大于正常使用極限狀態(tài)的大于正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)時(shí)使用的荷載量值設(shè)計(jì)時(shí)使用的荷載量值荷載代表值荷載代表值。 荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值 結(jié)構(gòu)在使用期間正常情況下可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)在使用期間正常情況下可能出現(xiàn)的最大的荷載值最大的荷載值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定：荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定： 對(duì)于具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的荷載，運(yùn)用數(shù)對(duì)于具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的荷載，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定具有一定保證率的理統(tǒng)計(jì)方法確定具有一定保證率的統(tǒng)計(jì)特征值。

13、統(tǒng)計(jì)特征值。fqO荷載荷載q的概率分布曲線的概率分布曲線q5%qkqqkqqqkq645. 1荷載標(biāo)準(zhǔn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的表示：值的表示： 下標(biāo)下標(biāo)k 如：如：集中恒載集中恒載 分布恒載分布恒載 集中活載集中活載分布活載分布活載kGkgkQkq 對(duì)于沒有充對(duì)于沒有充分統(tǒng)計(jì)資料分統(tǒng)計(jì)資料的荷載，根的荷載，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，協(xié)議一個(gè)協(xié)議一個(gè)公公稱值稱值作為荷作為荷載標(biāo)準(zhǔn)值。載標(biāo)準(zhǔn)值。荷載組合值荷載組合值 當(dāng)有當(dāng)有兩種或兩種可變荷載兩種或兩種可變荷載作用在結(jié)構(gòu)上要同時(shí)考慮時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)上要同時(shí)考慮時(shí)，考慮到不可能都同時(shí)以其標(biāo)準(zhǔn)值作用在結(jié)構(gòu)上而對(duì)變荷載考慮到不可能都同時(shí)以其標(biāo)準(zhǔn)值作用在結(jié)構(gòu)上而對(duì)變荷載

14、的折減。的折減。 除了一個(gè)主要可變荷載仍取其標(biāo)準(zhǔn)值外，其他可變荷除了一個(gè)主要可變荷載仍取其標(biāo)準(zhǔn)值外，其他可變荷載都在其標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上乘以小于載都在其標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上乘以小于1的組合系數(shù)。的組合系數(shù)。c組合系數(shù)組合系數(shù)kcQ組合值組合值 水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，習(xí)慣上均不考慮可變荷載組合時(shí)的折水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，習(xí)慣上均不考慮可變荷載組合時(shí)的折減，即都取減，即都取 =1.0。所以在水工設(shè)計(jì)規(guī)范中，就不存在。所以在水工設(shè)計(jì)規(guī)范中，就不存在“荷載荷載組合值組合值”這一術(shù)語。這一術(shù)語。荷載頻遇值荷載頻遇值 可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi), ,可變荷載中經(jīng)常存在著的那可變荷載中經(jīng)常存在著的那一部分荷載。

15、一部分荷載。f頻遇值系數(shù)頻遇值系數(shù)kfQ頻遇值頻遇值荷載準(zhǔn)永久值荷載準(zhǔn)永久值 準(zhǔn)永久值指可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可變荷載中基本準(zhǔn)永久值指可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可變荷載中基本上一直存在著的那一部分荷載，它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響類似于永久上一直存在著的那一部分荷載，它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響類似于永久荷載。荷載。q準(zhǔn)永久值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)kqQ準(zhǔn)永久值準(zhǔn)永久值 變形大小和裂縫寬度與荷載作用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，所以在變形大小和裂縫寬度與荷載作用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，所以在按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，有些設(shè)計(jì)規(guī)范就規(guī)定了必須按按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，有些設(shè)計(jì)規(guī)范就規(guī)定了必須按荷荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合頻遇組合及

16、及準(zhǔn)永久組合準(zhǔn)永久組合分別進(jìn)行驗(yàn)算。分別進(jìn)行驗(yàn)算。 因水工結(jié)構(gòu)中大多數(shù)裂縫是由溫度、干縮和支座沉降等因水工結(jié)構(gòu)中大多數(shù)裂縫是由溫度、干縮和支座沉降等因素引起的，過分細(xì)致地進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算（如計(jì)因素引起的，過分細(xì)致地進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算（如計(jì)算因荷載因素引起的裂縫）沒有太大的工程實(shí)際意義，同時(shí)，算因荷載因素引起的裂縫）沒有太大的工程實(shí)際意義，同時(shí)，由于水工荷載的復(fù)雜性和多樣性，由于水工荷載的復(fù)雜性和多樣性，現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定不再進(jìn)行頻遇組合和準(zhǔn)永久組合驗(yàn)算規(guī)范規(guī)定不再進(jìn)行頻遇組合和準(zhǔn)永久組合驗(yàn)算。 因此，因此，在水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，也就不存在在

17、水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，也就不存在“荷載荷載頻遇值頻遇值”、“荷載準(zhǔn)永久值荷載準(zhǔn)永久值”、“荷載效應(yīng)頻遇組合荷載效應(yīng)頻遇組合”、 “荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合”這類術(shù)語這類術(shù)語。材料性能標(biāo)準(zhǔn)值材料性能標(biāo)準(zhǔn)值f(f)fOfffkfkf5%ffkf645. 1具有具有95%保證率保證率混凝土混凝土鋼鋼 筋筋根據(jù)國(guó)家規(guī)定，對(duì)于各級(jí)熱軋鋼筋，其根據(jù)國(guó)家規(guī)定，對(duì)于各級(jí)熱軋鋼筋，其廢品限值廢品限值相當(dāng)相當(dāng)于屈服強(qiáng)度平均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差。于屈服強(qiáng)度平均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差。ffkf645. 1ffkf2具有具有97.73%保證率，高于保證率，高于95%保證率，保證率，偏于安全偏于安全2.27%ykf

18、 目前我國(guó)用于水利水電工程的目前我國(guó)用于水利水電工程的水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范范有兩個(gè)版本，一本是有兩個(gè)版本，一本是電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的DL/T5057-2009，一本，一本是是水利系統(tǒng)的水利系統(tǒng)的SL191 -2008。 這兩本規(guī)范的大部分條文內(nèi)容是基本相同或僅稍有差這兩本規(guī)范的大部分條文內(nèi)容是基本相同或僅稍有差異，但在異，但在實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式的表達(dá)方式上卻有著較大的不同實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式的表達(dá)方式上卻有著較大的不同。 DL/T5057-2009規(guī)范完全繼承了規(guī)范完全繼承了DL/T5057-1996，采用概率，采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則，用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則，用5個(gè)分項(xiàng)系數(shù)個(gè)分項(xiàng)系數(shù)

19、的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 SL191-2008規(guī)范則在規(guī)定的材料強(qiáng)度和荷載取值條件下，規(guī)范則在規(guī)定的材料強(qiáng)度和荷載取值條件下，采用在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以采用在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以安全系數(shù)安全系數(shù)表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。5個(gè)分項(xiàng)系數(shù)：個(gè)分項(xiàng)系數(shù)：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0 、設(shè)計(jì)狀況系數(shù)、設(shè)計(jì)狀況系數(shù)、結(jié)構(gòu)系數(shù)、結(jié)構(gòu)系數(shù)d、荷載、荷載分項(xiàng)系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)G和和Q、材料分項(xiàng)系數(shù)、材料分項(xiàng)系數(shù)C和和S。1. 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全級(jí)別不同，所要求的目標(biāo)可靠指標(biāo)也不同。建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全級(jí)別不同，所要求的目標(biāo)可靠指標(biāo)也不同。2.設(shè)計(jì)狀況系數(shù)

20、設(shè)計(jì)狀況系數(shù) 結(jié)構(gòu)在施工、安裝、運(yùn)行、檢修等不同階段可能出現(xiàn)不結(jié)構(gòu)在施工、安裝、運(yùn)行、檢修等不同階段可能出現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)體系、不同的荷載及不同的環(huán)境條件，可靠度水平同的結(jié)構(gòu)體系、不同的荷載及不同的環(huán)境條件，可靠度水平要求不同。要求不同。持久狀況持久狀況。在結(jié)構(gòu)運(yùn)行使用過程中，不僅出現(xiàn)且持續(xù)時(shí)間在結(jié)構(gòu)運(yùn)行使用過程中，不僅出現(xiàn)且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，一般與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為同一量級(jí)的設(shè)計(jì)狀況。很長(zhǎng)，一般與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為同一量級(jí)的設(shè)計(jì)狀況。短暫狀況短暫狀況。在結(jié)構(gòu)施工（安裝）、檢修或使用過程中短暫在結(jié)構(gòu)施工（安裝）、檢修或使用過程中短暫出現(xiàn)的設(shè)計(jì)狀況。出現(xiàn)的設(shè)計(jì)狀況。偶然狀況偶然狀況。在結(jié)構(gòu)使用過程中，出現(xiàn)概率很小，

21、持續(xù)時(shí)間在結(jié)構(gòu)使用過程中，出現(xiàn)概率很小，持續(xù)時(shí)間很短的設(shè)計(jì)狀況很短的設(shè)計(jì)狀況。 對(duì)應(yīng)于持久狀況、短暫狀況、偶然狀況，對(duì)應(yīng)于持久狀況、短暫狀況、偶然狀況， 分別取為分別取為1.0、0.95及及0.853. 荷載分項(xiàng)系數(shù)荷載分項(xiàng)系數(shù)G和和Q 用來考慮荷載超過標(biāo)準(zhǔn)值的可能性，在水工建筑物設(shè)計(jì)用來考慮荷載超過標(biāo)準(zhǔn)值的可能性，在水工建筑物設(shè)計(jì)中，它實(shí)質(zhì)上就是中，它實(shí)質(zhì)上就是“超載系數(shù)超載系數(shù)”。 荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)后即為荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)后即為荷載設(shè)計(jì)值荷載設(shè)計(jì)值。 按按水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范取用，其值大小主要依取用，其值大小主要依據(jù)荷載的變異程度大小。

22、據(jù)荷載的變異程度大小。4.材料分項(xiàng)系數(shù)材料分項(xiàng)系數(shù)C和和S 為了充分考慮材料強(qiáng)度的離散性及不可避免的施工誤差等為了充分考慮材料強(qiáng)度的離散性及不可避免的施工誤差等因素帶來的使材料實(shí)際強(qiáng)度低于材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的可能，在承因素帶來的使材料實(shí)際強(qiáng)度低于材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的可能，在承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，規(guī)定對(duì)混凝土與鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值還載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，規(guī)定對(duì)混凝土與鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值還應(yīng)分別應(yīng)分別除以混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)除以混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)C和鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù)和鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù)S。 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以分項(xiàng)系數(shù)后，得到材料材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以分項(xiàng)系數(shù)后，得到材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可直接查表選用，因此設(shè)計(jì)表

23、達(dá)式中就不再出現(xiàn)材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)可直接查表選用，因此設(shè)計(jì)表達(dá)式中就不再出現(xiàn)材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及材料分項(xiàng)系數(shù)。值及材料分項(xiàng)系數(shù)。5. 結(jié)構(gòu)系數(shù)結(jié)構(gòu)系數(shù)d 用來考慮另四個(gè)分項(xiàng)系數(shù)沒能反映的其它對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度用來考慮另四個(gè)分項(xiàng)系數(shù)沒能反映的其它對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度有影響的因素，如荷載效應(yīng)和抗力計(jì)算模式的不正確性和尚有影響的因素，如荷載效應(yīng)和抗力計(jì)算模式的不正確性和尚未被人們認(rèn)知和掌握的其它一些對(duì)可靠度有關(guān)的因素。未被人們認(rèn)知和掌握的其它一些對(duì)可靠度有關(guān)的因素。 實(shí)質(zhì)上是實(shí)質(zhì)上是4個(gè)分項(xiàng)系數(shù)以外保留下來的一個(gè)個(gè)分項(xiàng)系數(shù)以外保留下來的一個(gè)“小安全系小安全系數(shù)數(shù)”。承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式1

24、. 基本組合（持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況）基本組合（持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況）0d1SR GGkQ1Q1kQ2Q2kSSSSyck,RR ff ad0 SR令令則可簡(jiǎn)寫成則可簡(jiǎn)寫成 對(duì)承載能力極限狀態(tài)來說，它的荷載效應(yīng)對(duì)承載能力極限狀態(tài)來說，它的荷載效應(yīng)S就是荷載在結(jié)就是荷載在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上產(chǎn)生的內(nèi)力，也就是構(gòu)件截面上承受的彎矩、軸力、構(gòu)構(gòu)件上產(chǎn)生的內(nèi)力，也就是構(gòu)件截面上承受的彎矩、軸力、剪力或扭矩等，記為剪力或扭矩等，記為MD、ND、VD、TD。 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力R就是構(gòu)件截面的極限承載力。具體對(duì)于某一截就是構(gòu)件截面的極限承載力。具體對(duì)于某一截面，就是截面的極限彎矩值面，就是截面的極限彎矩值M

25、u、極限軸力值、極限軸力值Nu、極限剪力值、極限剪力值Vu或極限扭矩值或極限扭矩值Tu等。等。2. 偶然組合（偶然設(shè)計(jì)狀況）偶然組合（偶然設(shè)計(jì)狀況）0d1SR yck,RR ff ad0 SR令令則可簡(jiǎn)寫成則可簡(jiǎn)寫成GGkQ1Q1kQ2Q2kAKSSSSS承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式與基本組合相同；承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式與基本組合相同；表達(dá)式中的設(shè)計(jì)狀況系數(shù)表達(dá)式中的設(shè)計(jì)狀況系數(shù)=0.85；偶然荷載的分項(xiàng)系數(shù)取為偶然荷載的分項(xiàng)系數(shù)取為1.0；參與組合的某些可變荷載，可根據(jù)各類水工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)參與組合的某些可變荷載，可根據(jù)各類水工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定作適當(dāng)折減，如風(fēng)荷載等。范的規(guī)定作適當(dāng)折減，

26、如風(fēng)荷載等。正常能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式正常能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的可靠度要求較低，一般要求正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的可靠度要求較低，一般要求=1.02.0。 材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即材料分項(xiàng)系數(shù)取材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即材料分項(xiàng)系數(shù)取為為1.0。 荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即荷載分項(xiàng)系數(shù)荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即荷載分項(xiàng)系數(shù)G及及Q取為取為1.0。 結(jié)構(gòu)系數(shù)結(jié)構(gòu)系數(shù)d及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)也均取為也均取為1.0。0Sk(Gk，Qk，fk，ak)cSk正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值c結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使

27、用要求所規(guī)定的變形、裂縫結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的變形、裂縫寬度或應(yīng)力等限值。寬度或應(yīng)力等限值。 對(duì)于持久設(shè)計(jì)狀況，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行驗(yàn)算；對(duì)于持久設(shè)計(jì)狀況，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行驗(yàn)算； 對(duì)于短暫狀況，可根據(jù)具體情況決定是否需要進(jìn)行正常使對(duì)于短暫狀況，可根據(jù)具體情況決定是否需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算；用極限狀態(tài)驗(yàn)算； 對(duì)于偶然設(shè)計(jì)狀況，則可不進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算對(duì)于偶然設(shè)計(jì)狀況，則可不進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算 SL191-2008規(guī)范也是在規(guī)范也是在規(guī)定的材料強(qiáng)度規(guī)定的材料強(qiáng)度和和荷載取值荷載取值條件條件下，采用下，采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)行設(shè)計(jì)。

28、在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上，將幾個(gè)系數(shù)合并為在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上，將幾個(gè)系數(shù)合并為一個(gè)安全系數(shù)一個(gè)安全系數(shù)，采用采用單一安全系數(shù)表達(dá)單一安全系數(shù)表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。確定安全系數(shù)的原則：確定安全系數(shù)的原則： （1）不再突出和強(qiáng)調(diào)）不再突出和強(qiáng)調(diào)“概率概率”； （2）仍以多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)作為分析基礎(chǔ)；）仍以多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)作為分析基礎(chǔ)； （3）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的取值與）材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的取值與DL/T5057-2009規(guī)范完全相同；規(guī)范完全相同； （4）不采用）不采用DL5077-1997對(duì)荷載分項(xiàng)系數(shù)的規(guī)定；對(duì)荷載分項(xiàng)系數(shù)的規(guī)定；永久荷載永久荷載自重、設(shè)備等（自重、設(shè)備

29、等（G1k）土壓力、淤沙壓力及土壓力、淤沙壓力及圍巖壓力等（圍巖壓力等（G2k）變異性小變異性小誤差較大誤差較大G1=1.05G2=1.2可變荷載可變荷載一般可變荷載（一般可變荷載（Q1k）可控制的可變荷載可控制的可變荷載（Q2k）變異性大變異性大大小可控大小可控Q1=1.2Q2=1.1S=G1SG1k+G2SG2k+Q1SQ1k+Q2SQ2k對(duì)大多數(shù)荷載，兩本規(guī)范荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值是相同的，對(duì)大多數(shù)荷載，兩本規(guī)范荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值是相同的，某些荷載，如雪荷載與風(fēng)荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)會(huì)有差別。某些荷載，如雪荷載與風(fēng)荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)會(huì)有差別。（5）0d1SR 令令0dK則則RKS K即為安全系數(shù)

30、，代入相關(guān)系數(shù)的取值后，即可算得。即為安全系數(shù)，代入相關(guān)系數(shù)的取值后，即可算得。（6）vd的取值與電口規(guī)范相同，鋼砼、預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)均為的取值與電口規(guī)范相同，鋼砼、預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)均為1.2；v對(duì)應(yīng)安全級(jí)別對(duì)應(yīng)安全級(jí)別1、2、3級(jí)，級(jí)， 0分別為分別為1.1、1.0和和0.95；v持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況下持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況下1.0，偶然設(shè)計(jì)狀況下，偶然設(shè)計(jì)狀況下 0.85；d、0、的取值：的取值：K的取值：的取值：承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式1. 基本組合（持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況）基本組合（持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況）KSRG1G1kG2G2kQ1Q1kQ

31、2Q2kSSSSSyck,RR ff a對(duì)承載能力極限狀態(tài)來說，它的荷載效應(yīng)為對(duì)承載能力極限狀態(tài)來說，它的荷載效應(yīng)為MS、NS、VS、TS。結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力Mu、Nu、Vu或或Tu與電口規(guī)范相同。與電口規(guī)范相同。2. 偶然組合（偶然設(shè)計(jì)狀況）偶然組合（偶然設(shè)計(jì)狀況）KSRG1G1kG2G2kQ1Q1kQ2Q2kAkSSSSSSyck,RR ff a正常能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式正常能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式S (Gk，Qk，fk，ak)c與電口規(guī)范相比，取消了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)與電口規(guī)范相比，取消了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0。一水工泵房（3級(jí)建筑物），有一矩形截面簡(jiǎn)支屋面大梁，梁寬b=200mm；梁高h(yuǎn)=500

32、mm；計(jì)算跨度l0=5.4m。承受屋面?zhèn)鱽淼奈菝孀灾貥?biāo)準(zhǔn)值8.84kN/m及屋面?zhèn)鱽淼难┖奢d標(biāo)準(zhǔn)值2.50kN/m。算出該梁跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值與彎矩設(shè)計(jì)值。1. 按按DL/T5057-2009計(jì)算計(jì)算（1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值）荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值梁自重梁自重樓板自重樓板自重可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.20.525=2.50kN/m8.84kN/mgK=11.34kN/m雪荷載雪荷載qK=2.50kN/m（2）跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值）跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值D2kkk0218111.342.505.4050.45kNm8Mgql（3）跨中截面的彎矩設(shè)計(jì)值）跨中截面的彎矩設(shè)計(jì)值D2GkQ

33、1k021811.05 11.34 1.30 2.505.4055.25kNm8Mgql查表查表2-5得得 ， ，均不小于表，均不小于表2-4所列的相應(yīng)數(shù)值所列的相應(yīng)數(shù)值。05. 1G3 . 11Q2. 按按SL191-2008計(jì)算計(jì)算（1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值）荷載標(biāo)準(zhǔn)值gK=11.34kN/m， qK=2.50kN/m（2）跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值）跨中截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值S2kkk0218111.342.505.4050.45kNm8Mgql（3）跨中截面的彎矩設(shè)計(jì)值）跨中截面的彎矩設(shè)計(jì)值S2kk0211.051.20811.05 11.34 1.20 2.505.4054.34kNm8Mgql彎矩標(biāo)準(zhǔn)值

34、相同，由于荷載分項(xiàng)系數(shù)彎矩標(biāo)準(zhǔn)值相同，由于荷載分項(xiàng)系數(shù) 不同，內(nèi)力設(shè)計(jì)值不同。不同，內(nèi)力設(shè)計(jì)值不同。一水工泵房（4級(jí)建筑物），有一矩形截面簡(jiǎn)支樓面大梁，計(jì)算跨度 5.40m，承受的永久荷載（自重）標(biāo)準(zhǔn)值同上例，承受的可變荷載為樓板傳來的人群均布荷載，其標(biāo)準(zhǔn)值為7.20kN/m。算出該梁跨中截面的彎矩設(shè)計(jì)值及用于運(yùn)行期間承載力計(jì)算和正常使用驗(yàn)算的跨中彎矩值。1. 按按DL/T5057-2009計(jì)算計(jì)算由表由表2-3，查得，查得4級(jí)水工建筑物，結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為級(jí)水工建筑物，結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為3級(jí)，結(jié)構(gòu)重級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)要性系數(shù) 。21021811.05 11.34 1.20 7.205.4074.89

35、kNm8DGkQkMgql彎矩設(shè)計(jì)值彎矩設(shè)計(jì)值 用于承載力計(jì)算的彎矩設(shè)計(jì)值用于承載力計(jì)算的彎矩設(shè)計(jì)值 00.90M =1.20.9 1.074.89=80.88kNmDDdM 彎矩標(biāo)準(zhǔn)值彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 Dk67.58kNmM用于正常使用驗(yàn)算的彎矩值用于正常使用驗(yàn)算的彎矩值D0k0.9 67.5860.82kNmM2. 按按SL191-2008計(jì)算計(jì)算查表查表2-7，得，得4級(jí)水工建筑物安全系數(shù)級(jí)水工建筑物安全系數(shù)K=1.15 彎矩設(shè)計(jì)值彎矩設(shè)計(jì)值 S74.89kNmM用于承載力計(jì)算的彎矩設(shè)計(jì)值用于承載力計(jì)算的彎矩設(shè)計(jì)值 S1.15 74.8986.12kNmKM用于正常使用驗(yàn)算的彎矩值用于正常使用

36、驗(yàn)算的彎矩值Sk67.58kNmM 因?yàn)橐驗(yàn)镾L191-2008規(guī)范安全系數(shù)規(guī)范安全系數(shù)K中中中所包含的結(jié)構(gòu)重要性系中所包含的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)數(shù) 由由0.9提升為提升為0.95 ，SL191-2008用于承載力計(jì)算的彎矩值用于承載力計(jì)算的彎矩值大于大于DL/T5057-2009規(guī)范；規(guī)范；兩本規(guī)范所得出的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值相同；兩本規(guī)范所得出的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值相同；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)不同，因此用于承載力計(jì)算的彎矩值不同；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)不同，因此用于承載力計(jì)算的彎矩值不同；由于由于DL/T5057-2009規(guī)范用于正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的彎矩值規(guī)范用于正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的彎矩值 中包含了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)中包含了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) ，且，且3級(jí)安全級(jí)別的結(jié)構(gòu)重要性系級(jí)安全級(jí)別的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)數(shù) =0.9，而，而SL191-2008規(guī)范正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算與建筑物規(guī)范正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算與建筑物級(jí)別無關(guān)，因而對(duì)于級(jí)別無關(guān)，因而對(duì)于4、5級(jí)水工建筑物，級(jí)水工建筑物，DL/T5057-2009規(guī)范規(guī)范用于正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的彎矩值，要比用于正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的彎矩值，要比SL191-2008規(guī)范小規(guī)范小10.0%?？梢妼?duì)?？梢妼?duì)4、5級(jí)水工建筑物的裂縫控制而言，級(jí)水工建筑物的裂縫控制而言， DL/T5057-2009規(guī)范規(guī)定可靠度水準(zhǔn)有所偏低。規(guī)范規(guī)定可