《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

1、,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,本章重點(diǎn),結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念及其隨機(jī)特性；,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)可靠 度理論；,我國規(guī)范的設(shè)計(jì)方法概率極限狀態(tài)設(shè) 計(jì)法。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,3.1.1 結(jié)構(gòu)上的作用,定義：凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫的因素，都稱之為結(jié)構(gòu)上的作用。,直接作用：荷載；,間接作用：溫度、收縮、徐變、地基不均勻沉降、地震等。,（1）按隨時(shí)間的變異可分為三類：,永久作用,可變作用,偶然作用,

2、在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其量值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)的作用。,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其量值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的作用。,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用。,如樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、溫度變化等。,如爆炸力、撞擊力、罕遇的地震等。,如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、地基沉降、焊接等。,2. 作用的分類,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,（2）按隨空間位置的變異可分為二類：,固定作用,自由作用,在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用。其特點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的空間位置固定不變，但其量值可能具有隨機(jī)性。,在結(jié)構(gòu)上一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用。,如房屋建筑樓面上位

3、置固定的設(shè)備荷載、屋蓋上的水箱等。,如樓面的人員荷載、吊車荷載等。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,3.1.2 作用效應(yīng),定義：凡能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂 縫的，都稱之為結(jié)構(gòu)上的作用。,3.1.3 結(jié)構(gòu)抗力,定義：結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,結(jié)構(gòu)抗力(resistance),結(jié)構(gòu)抗力是指整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)（即內(nèi)力和變形）的能力。,影響抗力的主要因素有哪些？,材料性能的不確定性,幾何參數(shù)的不確定性,計(jì)算模式的不確定性,強(qiáng)度、變形模量等,構(gòu)件尺寸等,抗力計(jì)算所采用的基本假設(shè)和計(jì)算公式不夠精確等,3.1極限狀

4、態(tài)設(shè)計(jì)法的基本概念,地震作用：,地震引起的地面運(yùn)動會使房屋在豎向或水平方向產(chǎn)生加速度反應(yīng)，其加速度反應(yīng)值與房屋本身質(zhì)量的乘積，就形成地震對房屋的作用。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,什么是震級什么是地震烈度？,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,1. 地震震級是表征地震強(qiáng)弱的指標(biāo)，是地震釋放能量多少的尺度，一次地震僅一個(gè)震級。 2. 震級定義有三種：近震震級ML、面波震級MS和體波震級MB。 3.是地震對地面影響的強(qiáng)烈程度，主要依據(jù)宏觀的地震影響和破壞現(xiàn)象來判斷。 地震烈度把地震的強(qiáng)烈程度，從無感到建筑物毀滅及山河改觀等劃分為若干等級，列成表格，以統(tǒng)一的尺度衡量地震的強(qiáng)烈程度。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,靜態(tài)作用,動態(tài)作用,

5、（3）按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)可分為二類：,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用。,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計(jì)的作用。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)一般均應(yīng)考慮其動力效應(yīng)。,如結(jié)構(gòu)自重、住宅或辦公樓的樓面活荷載,如吊車荷載、地震作用、大型動力設(shè)備的作用、高聳結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載等。,2.震級與震中烈度的關(guān)系 對于中淺源地震，震中烈度與震級的大致對照關(guān)系如表,13,中國地震烈度表（GB/T17742-1999）,14,15,注：數(shù)量詞的含義為：個(gè)別指10%以下；少數(shù)指10%-15%；多數(shù)指50%-70%；大多數(shù)指70%-90%；普遍指90%以上。 使用說明： （1）-度以地面上人的感覺及其他震害為主；-度以房屋震害和其他其

6、他震害現(xiàn)象綜合考慮，人的感覺僅供參考；-度以地表震害現(xiàn)象為主。 （2）在高樓上的人感覺要比地面上室內(nèi)人的感覺明顯，應(yīng)適當(dāng)降低評定值。 （3）表中房屋為未經(jīng)抗震設(shè)計(jì)和加固的單層和數(shù)層磚混和磚木房屋。相對建筑質(zhì)量特別差或特別好以及地基特別差或特別好的房屋，可根據(jù)具體情況，對表中個(gè)烈度相應(yīng)的震害程度和平均震害指數(shù)予以提高和降低。 （4）平均震害指數(shù)可以在調(diào)查區(qū)域內(nèi)用普查或隨機(jī)抽樣的方法確定。 （5）在農(nóng)村可按自然村為單位，在城鎮(zhèn)可按街區(qū)進(jìn)行烈度的評定，面積以1km2左右為宜。 （6）凡有地面強(qiáng)震記錄資料的地方，表列水平向地面峰值加速度和峰值速度可作為綜合評定烈度的依據(jù)。,16,結(jié)構(gòu)布置的規(guī)則性,平面

7、布置宜簡單、對稱，具有良好的整體性。 建筑物立面和豎向剖面宜規(guī)則，側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向構(gòu)件尺寸及強(qiáng)度宜自上而下逐漸減小，避免剛度和承載力的突變。 建筑物平、立面復(fù)雜時(shí)，可考慮用防震縫將結(jié)構(gòu)分割開。,2020/8/3,17,結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則平面不規(guī)則,2020/8/3,18,扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,2020/8/3,19,平面凹凸不規(guī)則,2020/8/3,20,平面局部不連續(xù)(大開洞),2020/8/3,21,結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則豎向不規(guī)則,2020/8/3,22,沿豎向的側(cè)向剛度不規(guī)則,2020/8/3,23,豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù),2020/8/3,24,豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強(qiáng)度非均勻化,由溫差和地基不均勻

8、沉降引起的內(nèi)力,晝夜溫差、季節(jié)性溫差，每時(shí)每刻都在改變著形狀和尺寸，當(dāng)這種改變受到約束時(shí)，就會使房屋結(jié)構(gòu)受到內(nèi)力效應(yīng)。,內(nèi)外柱相差幾十毫米,外柱,溫差內(nèi)力效應(yīng)在高層中尤其明顯。,由地基不均勻沉降引起的內(nèi)力效應(yīng),混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,(1)按照隨時(shí)間的變異性分類 永久荷載(恒荷載),定義：大小、方向、作用點(diǎn)不隨時(shí)間改變的荷載，如 自重，土壓力，預(yù)應(yīng)力等；,可變荷載(活荷載),定義：大小、方向、作用點(diǎn)隨時(shí)間改變的荷載，如樓 面和屋面活載，風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載、 車輛荷載等；,偶爾荷載,定義：結(jié)構(gòu)使用期間可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，時(shí)間短、 效應(yīng)大的荷載，如爆炸力

9、，撞擊等。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,(2)按照隨位置的變異性分類 固定荷載：在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定的分布； 可動荷載：在結(jié)構(gòu)空間位置一定范圍內(nèi)可以任意分布。 (3)按照結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類： 靜態(tài)荷載：對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生動力效應(yīng)，或小的可以忽略； 動態(tài)荷載：對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力效應(yīng)，且不可以忽略。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,3.3.1 永久荷載,標(biāo)準(zhǔn)值：結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值。,標(biāo)準(zhǔn)值：結(jié)構(gòu)使用期間可能出現(xiàn)的最大值，也是可變荷載的基本代表值 。,3.3.2 可變荷載,組合值：當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載同時(shí)作用十的代表值 。,實(shí)質(zhì)：以確定值（代表值）表達(dá)不確定的隨機(jī)變量， 便

10、于設(shè)計(jì)時(shí)，定量描述和運(yùn)算,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,（1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值(characteristic value of a load),荷載標(biāo)準(zhǔn)值是建筑結(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。荷載標(biāo)準(zhǔn)值可由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期最大荷載概率分布的某一分位值確定，即取比統(tǒng)計(jì)平均值大的某一荷載值。若為正態(tài)分布，則如圖中的 。,荷載標(biāo)準(zhǔn)值的概率含義,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,（2）可變荷載的組合值 由于施加在結(jié)構(gòu)上的各種可變荷載不可能同時(shí)達(dá)到各自的最大值，因此，必須考慮荷載組合，使組合后的荷載效應(yīng)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的超越概率能與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的相應(yīng)概率趨于一致?？勺兒奢d組合值系數(shù) 是根據(jù)兩種或兩種以上可變荷載在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的

11、相遇情況及其組合的最大值的概率分布，并根據(jù)在不同荷載效應(yīng)組合下結(jié)構(gòu)構(gòu)件所具有的可靠指標(biāo)相一致的原則確定的。 稱為可變荷載的組合值。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,（3）可變荷載的頻遇值：,（4） 可變荷載的準(zhǔn)永久值：,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的荷載值?？捎煽勺兒奢d的頻遇值系數(shù)乘以可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值求得。,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其超越的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一半的荷載值。可由可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)乘以可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值求得。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,頻遇值：常遇值,計(jì)算裂縫變形時(shí)用。,準(zhǔn)永久值：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。

12、,3.3.3 偶然荷載：按使用特點(diǎn)定。,（t為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時(shí)間，T為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。）,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,準(zhǔn)永久值系數(shù)與頻遇值系數(shù),可變荷載的最大值并非長期作用于結(jié)構(gòu)之上，對于可變荷載長期作用部分，要對其標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減。,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)采用準(zhǔn)永久值系數(shù)與頻遇值系數(shù)(小于1)來考慮這種折減。,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)，系根據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到和超過該值的總持續(xù)時(shí)間與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期總持續(xù)時(shí)間的比值而確定。 可變荷載的頻遇值系數(shù)，是根據(jù)可變荷載超越的總時(shí)間或超越次數(shù)確定的。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,荷載短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合,可變荷載已有四種

13、代表值，即標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永久值、頻遇值，其中標(biāo)準(zhǔn)值稱為基本代表值，其他代表值可由基本代表值乘以相應(yīng)的系數(shù)而得。,根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)工作中的需要，須區(qū)分荷載短期作用和荷載長期作用下構(gòu)件的變形大小和裂縫寬度的計(jì)算。 因此，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)目的，分別考慮荷載短期效應(yīng)組合和長期效應(yīng)組合。,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,單位：千牛/立方米,恒載的計(jì)算 自重 鋼：78.5 木：49 杉木、馬尾松、櫟木 混凝土：25 加氣混凝土：5.57.5,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,花崗巖、大理石 28 瓷磚：17.8 玻璃：25.6 鋼絲玻璃：26 磚：18,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助

14、,下一章,標(biāo)準(zhǔn)值查荷載規(guī)范,荷載規(guī)范中的荷載值不包括隔墻重和二次裝修重。,活載為人、家具、貯存物、設(shè)備等。,家具設(shè)備為什么是恒載還是活載？,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,活載：可移動。按它們最可能大的值和 放在最不利位置進(jìn)行計(jì)算。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí),式中： z 高度Z處的風(fēng)振系數(shù); s 體型系數(shù);,z 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按地面粗糙程度 A、B、C、D四級定， A 海岸、湖 區(qū)； B 農(nóng)村、市郊； C 一般城市 市區(qū)； D有密集高層建筑市區(qū) ;,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,基本風(fēng)壓值,w0 50年一遇的基本風(fēng)壓

15、（ ）。,北京郊區(qū)某5m高單層房屋迎風(fēng)面風(fēng)載,同處一幢18層高層建筑,3.風(fēng)載,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,基本雪壓值,式中： r 屋面積雪分布系數(shù); s0 50年一遇的基本雪壓（）。,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,設(shè)計(jì)使用年限-計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度所依據(jù)的年限。 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)定的目的使用的時(shí)期。,注意：設(shè)計(jì)使用年限不同于實(shí)際壽命、耐久年限或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期指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)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,

16、主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,3.7.1 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限,3.7.2 結(jié)構(gòu)的安全等級,按結(jié)構(gòu)的重要性劃分,一級：重要建筑,二級：一般建筑,三級：次要建筑,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,建筑結(jié)構(gòu)的功能:, 安全性:要求結(jié)構(gòu)承擔(dān)正常施工和正常使用條件下，可能出現(xiàn)的各種作用，而不產(chǎn)生破壞。并且在偶然事件發(fā)生時(shí)以及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性，不至于因局部損壞而產(chǎn)生連續(xù)破壞。 如（MMu）；整體穩(wěn)定性 適用性 :要求結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)滿足正常的要求，具有良好的工作性能,如不發(fā)生過大的變形和過寬的裂縫（如墻板的裂縫不能過寬，否則會

17、出現(xiàn)滲水病影響觀瞻；橋梁結(jié)構(gòu)變形不能過大，否則影響車輛的運(yùn)行）。 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,（如材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制等）,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,安全性：在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用（包括荷載及外加變形或約束變形）；在偶然事件（如強(qiáng)烈地震、爆炸、沖擊力等）發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(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）。 適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能，如不發(fā)生過大的變形或過寬的裂縫等； 耐久性：在正常維護(hù)的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)在預(yù)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能的要求，即應(yīng)具有足夠的

18、耐久性，如混凝土不發(fā)生嚴(yán)重的脫落、剝離；鋼筋不發(fā)生嚴(yán)重的銹蝕，以免影響結(jié)構(gòu)安全或正常使用。,3.1極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的基本概念,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,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)。,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)生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。,分類：,正常使用極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)過大的變形、過寬的裂縫或出現(xiàn)鋼筋嚴(yán)重銹蝕、混凝土腐蝕、風(fēng)化、剝落等現(xiàn)象。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,極限狀態(tài)分為兩類：,承載能力極限態(tài),正常使用極限態(tài),安全性,適用性、耐久性,混

19、凝土結(jié)構(gòu)基本原理,結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)極限狀態(tài)：,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，這個(gè) 特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定的各項(xiàng)功能時(shí)，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的或“有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài),“有效狀態(tài)”與“失效狀態(tài)”的分界稱為“極限狀態(tài)”。,1.承載力能力極限狀態(tài)：超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的安全性功能要求。,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力（包括疲勞） 結(jié)構(gòu)整體或其中一部分作為剛體失去平衡（如傾覆、滑移） 結(jié)構(gòu)塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用 結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系（超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸

20、） 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)）,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,2.正常使用極限狀態(tài)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。,影響正常使用的變形、側(cè)移（影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不安全感、不能正常使用（吊車）等）； 影響正常使用的裂縫（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）； 影響正常使用的振動（不舒適）； 其他正常使用要求。,第二節(jié) 極 限 狀 態(tài),第一節(jié) 結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,結(jié)構(gòu)的可

21、靠性：指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性。,結(jié)構(gòu)的可靠度：指結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(50)、規(guī)定條件下(sss)完成預(yù)定功能的概率，是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。,正態(tài)分布,0，結(jié)構(gòu)可靠；,= 0，極限狀態(tài)；,0，結(jié)構(gòu)失效。,變異系數(shù) z=z/z,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,結(jié)構(gòu)的可靠度、失效概率,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（或者達(dá)不到預(yù)定功能的概率-失效概率）。 因此，結(jié)構(gòu)的可靠度是用結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率的大小來定量描述的。 可靠度是可靠性的概率的度量。,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,概念,3.9.1 結(jié)構(gòu)可靠度理論,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（一般為50年），在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工和

22、正常使用），完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度，即可靠概率。以Ps表示,安全性、適用性、耐久性,結(jié)構(gòu)的可靠度,失效概率,結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率，以Pf表示。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,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。結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量稱為結(jié)構(gòu)可靠度。 當(dāng)失效概率Pf小于某個(gè)值時(shí)，人們因結(jié)構(gòu)失效的可能性很小而不再擔(dān)心，即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可靠的。該失效概率限值稱為容許失效概率Pf。,失效概率,Pf = P (Z 0),按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,R和S的概率密度曲線-正態(tài)分布,可見，在多數(shù)情況下，RS。 但在重疊區(qū)（陰影段內(nèi)

23、）仍有可能出現(xiàn)RS是不可能的。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,式中： 結(jié)構(gòu)抗力的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差； 作用效應(yīng)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。,現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法以概率理論為基礎(chǔ)，用可靠指標(biāo)度量，采 用多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)。設(shè)，則,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,3.10.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 破損階段設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,1.容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能不是彈性的； 結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)達(dá)到容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)即認(rèn)為失效； 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求； 安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，缺

24、乏科學(xué)依據(jù)。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,2.破損階段設(shè)計(jì)法,整個(gè)截面達(dá)到極限承載力才認(rèn)為失效，考慮了材料塑性和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)件的總安全度較為明確。 但安全系數(shù)K仍然憑經(jīng)驗(yàn)確定， 沒有考慮結(jié)構(gòu)功能的多樣性要求的問題。,第三節(jié) 荷載、承載力、可靠性與可靠度,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,3.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,第三節(jié) 荷載、承載力、可靠性與可靠度,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,除要求對承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還包括了撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。 對于承載力極限狀態(tài)，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數(shù)，而采用的多系數(shù)表達(dá)。, 材料強(qiáng)度 fck 和

25、 fsk 是根據(jù)統(tǒng)計(jì)后按一定保證率取其下限分位值，反映的材料強(qiáng)度的變異性。 荷載值 qik 也盡可能根據(jù)各種荷載的統(tǒng)計(jì)資料，按一定保證率取其上限分位值。 荷載系數(shù) kqi ，材料強(qiáng)度系數(shù) kc 和 ks 仍按經(jīng)驗(yàn)確定，但對于不同荷載的變異大小，可取不同的荷載系數(shù)。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,4.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，采用概率方法是比較合理的。,第三節(jié) 荷載、承載力、可靠性與可靠度,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不確定性, 恒載 g與構(gòu)件尺寸、材

26、料容重等有關(guān) 活載 q（樓面活載、雪荷載）的數(shù)值是隨時(shí)在變化的 計(jì)算跨度 l 的不準(zhǔn)確,材料強(qiáng)度 fy 和 fc 的離散 截面尺寸h0和 b 的施工誤差 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系參數(shù) k1 和 k2,不一定安全（可靠）,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,極限狀態(tài)方程,第三節(jié) 荷載、承載力、可靠性與可靠度,S荷載效應(yīng) 結(jié)構(gòu)上的各種作用（如荷載、不均勻沉降、溫度變形、收縮變形、地震等）產(chǎn)生的效應(yīng)總和（如彎矩M、軸力N、剪力V、扭矩T、撓度 f、裂縫寬度 w 等）,R結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力 (如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、容許撓度f、容許裂縫寬度w ),S = S(Q) -力學(xué)的主要內(nèi)容,R = R(fc,

27、fy, A, h0, As, ) -本課程的主要內(nèi)容,S R 可靠,S = R 極限狀態(tài),S R 失效,第三節(jié) 荷載、承載力、可靠性與可靠度,結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示： Z=R-S (極限狀態(tài)方程) 對應(yīng)的： Z=R-S0 時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)； Z=R-S=0時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)； Z=R-S0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效（破壞）狀態(tài)。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅僅只考慮結(jié)構(gòu)的承載能力，有時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，則極限狀態(tài)方程可推廣為：,R-S概率密度分布曲線,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,承載能力極限狀態(tài)函數(shù) Z = R - S,Pf =P (S R) =P(Z 0),與Pf的對應(yīng)關(guān)系

28、,按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí) 結(jié)構(gòu)承載力的設(shè)計(jì)可靠指標(biāo),按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)其可逆程度可取0 1.5。,b 可靠指標(biāo) reliability index, b =3.7時(shí)，Pf=1.110-4，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年考慮，年失效概率為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b =3.2，對脆性破壞取b =3.7。 對于重要的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)提高可靠指

29、標(biāo)。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,2.11.1 計(jì)算公式,式中： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； 安全等級為一級或使用年限為100年時(shí)， ； 安全等級為二級或使用年限為50年時(shí)， ； 安全等級為三級或使用年限為5年時(shí)， 。 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值，用基本組合或偶 然組合； 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值。,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,2.11.2 荷載組合效應(yīng)值,一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件：選下列計(jì)算中較大者,由可變荷載控制時(shí),由永久荷載控制時(shí),基本組合效應(yīng)設(shè)計(jì)值,第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理,2 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式,可變荷載考慮設(shè)計(jì)使用年限的調(diào)整系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用

30、： （1）樓面和屋面活荷載考慮設(shè)計(jì)使用年限的調(diào)整系數(shù)應(yīng)下表采用。,樓面和屋面活荷載考慮設(shè)計(jì)使用年限的的調(diào)整系數(shù),注：1 當(dāng)設(shè)計(jì)使用年限不為表中數(shù)值時(shí)，調(diào)整系數(shù)可按線性內(nèi)插確定； 2 對于荷載標(biāo)準(zhǔn)值可控制的活荷載，設(shè)計(jì)使用年限調(diào)整系數(shù)取1.0。,（2）對雪荷載和風(fēng)荷載，應(yīng)取重現(xiàn)期為設(shè)計(jì)使用年限，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092012）的規(guī)定確定基本雪壓和基本風(fēng)壓，或按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用。,3.4 實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,主 頁,目 錄,上一章,幫 助,下一章,式中： 荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時(shí)， 公式（6）中的 ，公式（7）中的 ；當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時(shí)，一般 情況下取1.

31、0，驗(yàn)算傾覆、滑移或漂浮時(shí) 取0.9； 活載分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下取1.4，當(dāng)活 載標(biāo)準(zhǔn)值大于 的工業(yè)房屋樓面結(jié) 構(gòu)取1.3； 恒載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的內(nèi)力； 活載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的內(nèi)力，i=1的活荷載 為主導(dǎo)活荷載；,建規(guī)G 、Qi 、Ci的取值,【例1】已知由永久荷載產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值Mgk=11kNm，起控制作用的可變荷載產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)Mqk=16kNm，安全等級為二級，求彎矩設(shè)計(jì)值。,【解】本例中，0=1.0，G=1.2,Q1=1.4 SGk=Mgk=11kNm SQ1k=Mqk=16kNm 則彎矩設(shè)計(jì)值 M=0(GSGk+Q1SQ1k） =1.0(1.211+1.416)kNm=35.6kNm 彎

32、矩設(shè)計(jì)值為35.6kNm。 ,【例2】某簡支梁的計(jì)算跨度l0=4m，承受永久均布荷載gk=8kN/m，跨中永久荷載Gk=10KN，可變均布荷載qk=6kN/m，可變荷載的組合系數(shù)=0.7，準(zhǔn)永久值系數(shù)為 =0.4。試求按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)梁跨中截面的彎矩值M，以及正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合玩具之Mk和荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合值Mq。 qk=8kN/m，由此計(jì)算的該梁的跨中彎矩為多少？,【例3】某教學(xué)樓樓面采用預(yù)制板，計(jì)算跨度l0=5.70m，板寬0.9m，板自重2.2kN/m2。樓面采用水磨石地面（10mm厚面層，20mm厚水泥砂漿打底），板底20mm厚抹灰。樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0

33、kN/m2。試求： 板的跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值M; 標(biāo)準(zhǔn)組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值M； 頻遇組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值M； 準(zhǔn)永久組合荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值M。,【解】 (1) 荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載 水磨石地面 0.65kN/m2 20mm板底抹灰170.02=0.34kN/m2 板自重 2.2kN/m2 作用在板上的永久荷載線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 gk=(0.65+0.34+2.2)0.9=2.871kN/m 可變活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk=2.00.9=1.8kN/m,(2) 板的跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值 永久荷載產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 Mgk=1/8gkl02=11.66kNm 可變荷載產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 Mqk=1/8qkl02=7.31kNm 由可變荷載效應(yīng)控制的組合 G=1.2，Q=1.4 M=GMgk+QMqk=24.22kNm 由永久荷載效應(yīng)控制的組合 G=1.35，Q