混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則

3.1極限狀態(tài)設(shè)計法的基本概念3.2可靠度分析的基本概念3.3極限狀態(tài)設(shè)計的實用表達式第三章混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原則本章目錄目錄

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3.33.1極限狀態(tài)設(shè)計法的基本概念

3.1.1結(jié)構(gòu)的功能要求1.安全性:正常設(shè)計、施工和維護條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用而不發(fā)生破壞；當(dāng)發(fā)生爆炸、撞擊、人為錯誤等偶然事件時，結(jié)構(gòu)能保持必需的整體穩(wěn)固性，不出現(xiàn)與起因不相稱的破壞后果，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，在規(guī)定的時間內(nèi)可保持足夠的承載力。

2.適用性:結(jié)構(gòu)在使用過程中應(yīng)保持良好的使用性能。

（不產(chǎn)生過大的變形、裂縫、振動等）；3.耐久性:在正常維護條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)在預(yù)定的設(shè)計使用年限內(nèi)滿足各項功能的要求，即應(yīng)具有足夠的耐久性能。（不致因混凝土的老化、鋼筋銹蝕等影響使用年限）；安全性、適用性、耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的可靠性目錄

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3.33.1.2結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

*極限狀態(tài)是區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”、“有效”；或“不可靠”、“失效”的標(biāo)志（界限）。極限狀態(tài)（Limitstate）：整個結(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)計規(guī)定的某一功能

（安全、適用、耐久）的要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)分類（1）承載能力極限狀態(tài)（Ultimatelimitstate）對應(yīng)于結(jié)構(gòu)達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的變形。（安全性的界限）（2）正常使用極限狀態(tài)（Serviceabilitylimitstate）對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性的某項規(guī)定限值。（適用性、耐久性的界限）

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3.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；整個結(jié)構(gòu)或其中一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）；結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌；地基喪失承載力而破壞；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的疲勞破壞。承載能力極限狀態(tài)標(biāo)志目錄

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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；影響正常使用的振動；影響正常使用的其它特定狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)標(biāo)志目錄

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3.33.1.3結(jié)構(gòu)上的作用、結(jié)構(gòu)抗力1.結(jié)構(gòu)上的作用施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。直接作用：永久作用可變作用偶然作用固定作用自由作用靜態(tài)作用動態(tài)作用有界作用無界作用空間變異時間變異作用的方式有無限值結(jié)構(gòu)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)上的作用間接作用：目錄

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3.32.作用效應(yīng)“作用效應(yīng)”S

和“作用”Q

可近似表示為線性關(guān)系：

S=CQ

由作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的反應(yīng)，內(nèi)力和變形等(如軸力、彎矩、剪力、扭矩、撓度、轉(zhuǎn)角和裂縫等）。3.結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，即結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗內(nèi)力和變形的能力。結(jié)構(gòu)抗力是材料性能、幾何參數(shù)以及計算模式的函數(shù)，可用下式表式：

式中f為所采用的結(jié)構(gòu)材料的強度指標(biāo)，a為結(jié)構(gòu)尺寸的幾何參數(shù)。Back目錄

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3.33.限2可靠饞度分巨析的里基本竟概念結(jié)構(gòu)者設(shè)計躲問題廣的不印確定眾性荷載少本身粥的變進異性趨。內(nèi)力測計算鄙假定悔與實姨際受圓力情杰況之淡間的妻差異瘡。1.蕩S的不讀確定關(guān)性結(jié)構(gòu)欄構(gòu)件膚材料攪性能叫的變劑異性結(jié)構(gòu)石構(gòu)件修幾何嘴參數(shù)肥的變還異性狗。結(jié)構(gòu)折構(gòu)件漁抗力桶計算蛇模式什的不均確定旦性。2.R的不看確定喇性如果S和R都是班確定浙的量漠，要脾滿足S≤R是容煮易做肉到的驚。但多由于S和R的不主確定活性，宋這就主使問狹題變賠得復(fù)遇雜了描。??活?目錄3.13.牙23.剪33.污2.核2數(shù)理盡統(tǒng)計改的基稀本概登念1.隨機軍變量袖及其鐵統(tǒng)計蛋特征竹值作用膏效應(yīng)賴和結(jié)激構(gòu)抗片力都充具有帆不確辮定性覺。具臥有不伍確定喪性的封現(xiàn)象啄稱為瓦隨機善現(xiàn)象滔，表布示隨范機出預(yù)現(xiàn)各恒種結(jié)毀果的勁變量罰稱隨皺機變紫量。（1）算膝術(shù)平菠均值m--鵝--橡--過--（2）標(biāo)焦準(zhǔn)差s模--明--（3）變談異系撥數(shù)d-茄--摧-代表記隨機電變量啞平均界水平捎的特攀征值衡量污隨機豪變量哀離散獄程度尿的特庭征值s越大表示胃隨機專變量洋的分布杠越分夾散，即離績散性羅越大s越小，表示億隨機還變量竿的分布恩越集膝中，胡即離目散性訴較小殺。反映辰隨機棟變量股相對緩離散梳程度濃的特砍征值目錄3.13.葡23.室32.正態(tài)礎(chǔ)分布分布覺函數(shù)紙：密度瀉函數(shù)該：、瘡越際小，xF(餐x)

’’f(半x)恰—密度勢函數(shù)變異滾越小仍，隨虹機變紹量越膚集中。目錄3.13.卵23.覺33.保證床率隨機找變量內(nèi)的值醉不小眾于（欣或不賽大于線）某蜜一定簡值的辟概率嫁，稱棟為關(guān)頁于這蛋一定初值的安保證超率。X不大倒于特爭征值u的概堪率:X大于才特征剩值u的概甘率:目錄3.13.酷23.祝33.魚2.燦3結(jié)構(gòu)娘的失效泉概率核和可半靠指器標(biāo)Z=R–S≥0即S≤R的概面率稱詠為可撓靠概庭率，只用Ps表示Z它<催0的概酬率即R奴≤箱S的概伍率稱知為失瞇效概粒率，薪用Pf表示Pf+Ps=1目錄3.13.套23.附3可靠黃指標(biāo)ββ值越身大失效堪概率Pf越小讓，可蝦靠概隊率Ps越大β值越級小失效拜概率Pf越大扣，可申靠概貼率Ps越小β和Pf（或Ps）存票在一喉一對烈應(yīng)的返關(guān)系β稱為可靠逢指標(biāo)目錄3.13.粱23.申3根據(jù)燃建筑映物重廈要性喪的不絹同，腸即一聯(lián)旦結(jié)熔構(gòu)失宣效時厚對生盼命財湊產(chǎn)的歪危害胸程度景以及尊對社竭會影生響的輔不同褲，還叛將建倡筑結(jié)刷構(gòu)分儉為三個安全稼等級安全等級破壞后果建筑物類型一

級很嚴(yán)重重要的房屋二

級嚴(yán)重一般的房屋三

級不嚴(yán)重次要的房屋結(jié)構(gòu)稠的安耍全等法級目標(biāo)秩可靠凱度指跡標(biāo)Back目錄3.13.吳23.淡33.炭3極限憐狀態(tài)蛇設(shè)計的實始用表攻達式重點結(jié)構(gòu)憶設(shè)計腳時為田保證墓所設(shè)世計的叮結(jié)構(gòu)軟安全喉可靠斬，應(yīng)哥使結(jié)卵構(gòu)的店可靠區(qū)概率Ps即S<R的概椅率足命夠大凳，或堆使失退效概忍率Pf即S>R的概熄率足箱夠小雖。Sma免x≤Rmi那n對荷只載乘餓以大蒙于1的荷衫載分呀項系坡數(shù)，通對材海料按恩照規(guī)瓣定的歸保證母率確切定一桿個較嶄低的煮材料淡強度伸設(shè)計徐值，岔使得兩按極歉限狀搞態(tài)設(shè)歐計表尺達式語計算裙的各厘種結(jié)毫構(gòu)所艘具有寄的可烏靠指到標(biāo)與菠規(guī)定陶的目編標(biāo)可倘靠指目標(biāo)之基間在票總體街上誤曠差最品小。疾為使椅設(shè)計阿表達折式滿寄足不搖同安古全等摘級的洞要求瘋，還棵引入結(jié)構(gòu)防重要藥性系饑數(shù)g0以概沖率理儲論為船基礎(chǔ)鵲的極遼限狀債態(tài)設(shè)腔計方露法的古設(shè)計利表達僑式，位是通英過荷載綢的取賀值、材料突強度舅的取顛值以及分項撥系數(shù)三方利面來演保證旺相應(yīng)貧可靠藥度的房誠。目錄3.13.船23.毅33.蝴3.箭1荷載代表岡值永久譯荷載：2.荷載摟分項底系數(shù)1.荷載標(biāo)準(zhǔn)要值一般寶情況下應(yīng)址取gG=1炭.0；對結(jié)仗構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮雅驗算時，季應(yīng)取gG=0集.9。（2御）可纏變荷出載的斷分項氣系數(shù)（1）永拋久荷乳載分儲項系賭數(shù)一般盈情況汪下應(yīng)潤取gQ=1梁.4；對捧于標(biāo)希準(zhǔn)值大于刺或等老于4k愉N/讓m2的工禾業(yè)房終屋樓底面結(jié)荷構(gòu)的妥活荷焦載，幕因其朗變異引性相營對較免小，蜻應(yīng)取gQ=1固.3。當(dāng)其果效應(yīng)永對結(jié)朱構(gòu)不民利時氏：對由可變栗荷載效應(yīng)守控制駁的組框合，萍永久緞荷載季分項正系數(shù)士應(yīng)取gG=1植.2；對由永久訪荷載效應(yīng)午控制唉的組用合，老應(yīng)取gG=1涉.3非5。當(dāng)其麗效應(yīng)凍對結(jié)剛構(gòu)有朝利時貴：按結(jié)覽構(gòu)設(shè)辨計尺守寸和辯標(biāo)準(zhǔn)響容重被計算圖而得根據(jù)錢設(shè)計退基準(zhǔn)梁期內(nèi)應(yīng)最大盒荷載狂概率俯分布腳的某端一分月位值識確定調(diào)，即發(fā)取比奴統(tǒng)計曠平均看值要猜大的刺某一搬荷載蟻值。博見《建筑錢結(jié)構(gòu)兄荷載扒規(guī)范》G柴B5柿00葬09滲-2悶00具1；可變荷載縱：目錄3.13.瞎23.辛33.可變錯荷載貨的準(zhǔn)盞永久雜值考慮計荷載悠長期峰作用禾效應(yīng)爺而對漸可變非荷載熔標(biāo)準(zhǔn)偵值的貞折減暗記為ΨqQk4.荷載駁（效前應(yīng)）緞組合為使鄉(xiāng)豐結(jié)構(gòu)廳在兩員種或蔥兩種跪以上機可變放荷載格同時誰作用恐的情末況與下僅有產(chǎn)一種帝可變坑荷載備作用代的情唇?jīng)r具妄有大歐致相便同的筆可靠嘴指標(biāo)刺，對兄同時愧作用偉的多織種可維變荷史載的倡標(biāo)準(zhǔn)碑值進單行折胞減。1）由可變聚荷載效應(yīng)妻控制熊的組吉合2）由永久類荷載效應(yīng)失控制外的組亮合對于一般家排架探、框再架結(jié)法構(gòu)由可變姻荷載存效應(yīng)控制的組合加，可簡化為：當(dāng)僅取有一來個可宋變荷暗載作用修時當(dāng)有多個喂可變膜荷載作用析時對于風(fēng)承載漿能力行極限認(rèn)狀態(tài)目錄3.13.腥23.姜3正常尋使用刷極限版狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)話組合準(zhǔn)永繞久組各合材料洞強度努取值1．材界料強駱度的確標(biāo)準(zhǔn)皮值在符避合規(guī)躁定質(zhì)搏量的姿材料宏強度倉實測慎總體擴中，歇具有襖不小畝于9寒5％驅(qū)的保略證率岸的強煩度值在承燥載能灣力極涌限狀餐態(tài)的茶設(shè)計守中所呀采用劫的材辭料強注度代耳表值2.材料我強度圣的設(shè)舞計值gc=1滾.4gs=1保.1設(shè)0，1.痰15，1.怨20目錄3.13.恒23.賴3結(jié)構(gòu)分的設(shè)軟計狀江況地震目設(shè)計被狀況是指血在結(jié)攔構(gòu)使庭用過竿程中蟻一定濫出現(xiàn)釀，且鞏持續(xù)艇期很刊長的饞設(shè)計界狀況習(xí)，其建持續(xù)稼期一吵般與唐設(shè)計鋼使用倘年限鞭為同姿一數(shù)輝量級祝。持況久設(shè)誘計狀支況適狠用于平結(jié)構(gòu)嘉使用陶時的茅正常烈情況連。持久雀設(shè)計濃狀況短暫晉設(shè)計咳狀況是指世在結(jié)趴構(gòu)施村工和鳥使用箱過程異中出螞現(xiàn)概妥率較華大，湖而與滋設(shè)計慮使用烏年限節(jié)相比磁，其椒持續(xù)鑰期很輪短的塔設(shè)計爪狀況六。短鐮暫設(shè)兄計狀迫況適沖用于樸結(jié)構(gòu)坦出現(xiàn)值的臨孤時情句況，練包括扒結(jié)構(gòu)圍施工骨和維規(guī)修時翻的情糞況等艦。偶然談設(shè)計踏狀況是指噸在結(jié)晴構(gòu)使膝用過殺程中見出現(xiàn)柿概率躬較小體，且崗持續(xù)記期很支短的芬設(shè)計盾狀況踩。偶今然設(shè)撲計狀城況適軟用于臟結(jié)構(gòu)蹲出現(xiàn)仔的異癢常情筑況，耐包括垮結(jié)構(gòu)餃遭受招火災(zāi)籃、爆華炸、律撞擊尼時的罵情況引等。是指憑結(jié)構(gòu)規(guī)遭受艘地震晌時的恨設(shè)計欺狀況捷。地乏震設(shè)叛計狀漆況適撈用于伶結(jié)構(gòu)默遭受題地震繡時的岡情況忽，在信抗震薯設(shè)防唐地區(qū)蓮必須俯考慮懇地震緞設(shè)計抽狀況目錄3.13.孩23.啟33.元3.呈4承載絲式