钢筋混凝土结构培训资料

1、钢筋混凝凝土结构构辅导资资料四主 题：第三章章第3节实用用设计表表示部分分的内容容学习时间间：2011年5月2日5月8日内 容：我们这周周主要学学习第三三章第三节的内容，通过本本周的学习习，掌握握承载力力极限状状态和正正常使用用极限状状态的实实用设计计表达式式，理解解材料和和荷载的的分项系系数，荷荷载和材材料强度度的标准准值和设设计值。一、学习习要求1.掌握握承载能能力极限限状态和和正常使使用极限限状态实实用设计计表达式式；2.理解解荷载和和材料的的分项系系数，荷荷载和材材料强度度的标准准值和设设计值；二、主要要内容本章包含含的基本本概念如如下：荷载分项项系数、材料分分项系数数、结构重重要性系

2、系数。内容组成成： 两类极极限状态态的实用用设计表表达式两个分分项系数数：荷载载分项系系数、材材料分项项系数；一个结结构重要要性系数数；两类极极限状态态；两类极极限状态态的设计计表达式式：结构构构件承承载能力力极限状状态设计计表达式式，结构构构件正正常使用用极限状状态设计计表达式式。知识点：荷载分分项系数数，材料分分项系数数，实用设设计表达达式。（一）分分项系数数采用概率率极限状状态方法法用可靠靠指标进进行设计计，需要要大量的的统计数数据，且且当随机机变量不不服从正正态分布布、极限限状态方方程是非非线性时时，计算算可靠指指标比较较复杂。对于一一般常见见的工程程结构，直接采用可靠指标进行设计工作

3、量大，有时会遇到统计资料不足而无法进行的困难。考虑到多年来的设计习惯和实用上的简便，建筑结构设计统一标准提出了便于实际使用的设计表达式，称为实用设计表达式。实用设计计表达式式把荷载载、材料料、截面面尺寸、计算方方法等视视为随机机变量，应应用数理理统计的的概率方方法进行行分析，采采用了以以荷载和和材料强强度的标标准值分分别与荷荷载分项项系数和和材料分分项系数数相联系系的荷载载设计值值、材料料设计值值来表达达的方式式。这样样，既考考虑了结结构设计计的传统统方式，又又避免设设计时直直接进行行概率方方面的计计算。分分项系数数按照目目标可靠靠指标值，并并考虑工工程经验验优选确确定后，将将其隐含含在设计计

4、表达式式中。所所以，分分项系数数以起着着考虑目目标可靠靠指标的的等价作作用。例例如，永永久荷载载和可变变荷载组组合下的的设计表表达式为为（1）抗抗力分项项系数；（2）永永久荷载载分项系系数；（3）可可变荷载载分项系系数；（4）永永久荷载载和可变变荷载的的平均值值。定义、分分别为抗抗力分项项系数和和荷载分分项系数数，从而而得一般般表达式式： （11）可见，抗抗力分项项系数和和荷载分分项系数数的来源源与目标标可靠指指标有关关，所以以分项系系数可以以按照目目标可靠靠指标通过过反算来来确定。这样，在在设计表表达式中中就隐含含了结构构的失效效概率，设设计出来来的构件件已经具具有某一一可靠概概率的保保证。

5、实实用设计计表达式式是多系系数的极极限状态态表达式式，分项项系数又又都是由由可靠指指标度量量的，这这样就可可以保证证一种结结构的各各构件之之间的可可靠度水水平或各各种结构构之间的的可靠度度水平基基本上比比较一致致。混凝土土结构设设计规范范给出出的承载载能力极极限状态态表达式式和正常常使用极极限状态态设计表表达式中中的分项项系数的的值就是是按照上上述原理理确定的的。注意：设设计中荷荷载包括括永久荷荷载、可可变荷载载等，都都是随机机变量，因因此必须须求得各各个荷载载统计资资料的平平均值与与标准差差，然后后利用概概率的方方法才能能得到荷荷载效应应S的总总的平均均值与标标准差，抗抗力R包包括钢筋筋与混

6、凝凝土两种种材料的的强度，还还有几何何尺寸和和计算模模式的不不定性等等，这些些随机变变量不只只是相加加的关系系，还有有相乘的的关系，也也必须采采用概率率的方法法才能得得到抗力力R的平平均值与与标准差差，然后后按近似似概率的的有关计计算方法法求得可可靠指标标，最终终求得失失效概率率。需要指出出的是：表达式式中虽然然用了统统计与概概率的方方法，但但是在概概率极限限状态分分析中只只用到统统计平均均值和均均方差，并并非实际际的概率率分布，并并且在分分离导出出分项系系数时还还作了一一些假定定，运算算中采用用了一些些近似的的处理方方法，因因而计算算结果是是近似的的，所以以只能称称为近似似概率设设计方法法。

7、（二）承承载能力力极限状状态设计计表达式式1.承载载能力极极限状态态设计简简单表达达式 （22）令为荷载载效应的的标准值值，为荷荷载分项项系数，=S为为荷载效效应的设设计值，为结构抗力的标准值，为抗力的分项系数，为抗力的设计值。上式是极极限状态态设计简简单表达达式，式式中为结结构重要要性系数数。 实际上上荷载效效应中的的荷载有有永久荷荷载和可可变荷载载，并且且可变荷荷载不止止一个，同同时，可可变荷载载对结构构的影响响有大有有小，多多个可变变荷载也也不一定定同时发发生，例例如，高高层建筑筑各楼层层可变荷荷载全部部载满且且遇到最最大风荷荷载的可可能性就就不大。为此，考考虑到两两个或两两个以上上可变

8、荷荷载同时时出现的的可能性性较小，引引入荷载载组合值值系数对对其折减减。2.荷载载效应组组合的设设计值SS按承载能能力极限限状态设设计时，应应考虑作作用效应应的基本本组合，必必要时尚尚应考虑虑作用效效应的偶偶然组合合。对于基本本组合，荷荷载效应应组合的的设计值值S应从从由可变变荷载效效应控制制的组合合和由永永久荷载载效应控控制的两两组组合合中取最最不利值值确定:（1）对对由可变变荷载效效应控制制的组合合，其承承载能力力极限状状态设计计表达式式一般形形式为（2）对对由永久久荷载效效应控制制的组合合，其承承载能力力极限状状态设计计表达式式的一般般形式为为式中结构构构件的的重要性性系数，与与安全等等

9、级对应应。对安安全等级级为一级级或设计计使年限限为1000年及及以上的的结构构构件不应应小于11.1；对二级级或设计计使用年年限为550年的的结构构构件不应应小于11.0；对三级级或设计计使用年年限为55年及以以下的结结构构件件不应小小于0.9；在在抗震设设计中，不不考虑结结构构件件的重要要性系数数；永久久荷载的的分项系系数。当当永久荷荷载效应应对结构构不利时时，对由由可变荷荷载效应应控制的的组合=1.22；由永永久荷载载效应控控制的组组合=11.355；当永久久荷载效效应对结结构有利利时，取取=1.0。、可可变荷载载的分项项系数。、一般取取1.44；分别别为永久久荷载、第一种种可变荷荷载、其

10、其他可变变荷载效效应的标标准值，如如荷载引引起的弯弯矩、剪剪力、轴轴力和变变形等；可变变荷载的的组合值值系数。以上不等等式右侧侧为结构构承载力力，用承承载力函函数R（）表示，表明其为混凝土和钢筋强度标准值（、）、分项系数（、）、几何尺寸标准值（）以及其他参数的函数。（三）正正常使用用极限状状态设计计表达按正常使使用极限限状态设设计，主主要是验验算构件件的变形形和抗裂裂度或裂裂缝宽度度。按正常使使用极限限状态设设计时，变变形过大大或裂缝缝过宽虽虽影响正正常使用用，但危危害程度度不及承承载力引引起的结结构破坏坏造成的的损失那那么大，所所以可适适当降低低对可靠靠度的要要求。计计算时取取荷载标标准值，

11、不不需乘分分项系数数，也不不考虑结结构重要要性系数数。1.正常常使用极极限状态态设计简简单表达达式2.可变变荷载的的准永久久值系数数和频遇遇值系数数在正常使使用状态态下，可可变荷载载作用时时间的长长短对于于变形和和裂缝的的大小显显然是有有影响的的。可变变荷载的的最大值值并非长长期作用用于结构构之上，所所以应按按其在设设计基准准期内作作用时间间的长短短和可变变荷载超超越总时时间或超超越次数数，对其其标准值值进行折折减。建筑结结构可靠靠度设计计统一标标准采采用一个个小于11的准永永久值系系数和频频遇值系系数来考考虑这种种折减。（1）准准永久值值系数，是是根据在在设计基基准期内内荷载达达到和超超过该

12、值值的总持持续时间间与设计计基准期期内总持持续时间间的比值值而确定定。（2）频频遇值系系数，是是根据在在设计基基准期间间可变荷荷载超越越的总时时间或超超越的次次数来确确定的。3.可变变荷载的的准永久久值和频频遇值准永久值值=可变荷荷载标准准值准永久久值系数数()频遇值=可变荷荷载标准准值频遇值值系数()4.可变变荷载的的代表值值可变荷载载有四种种代表值值，即标标准值、组合值值、准永永久值和和频遇值值。其中中标准值值称为基基本代表表值，其其他代表表值可由由基本代代表值乘乘以相应应的系数数得到。各类可可变荷载载和相应应的组合合值系数数、准永永久值系系数、频频遇值系系数可在在荷载规规范中查查到。5.

13、荷载载效应组组合的标标准值根据实际际设计的的需要，常常须区分分荷载的的短期作作用（标标准组合合、频遇遇组合）和和荷载的的长期作作用（准准永久组组合）下下构件的的变形大大小和裂裂缝宽度度验算。所以，建建筑结构构可靠度度设计统统一标准准规定定按不同同的设计计目的，分分别选用用荷载的的标准组组合、频频遇组合合和荷载载的准永永久组合合。（1）荷荷载的标标准组合合标准组合合主要用用于当一一个极限限状态被被超越时时将产生生严重的的永久性性损害的的情况。按荷载载的标准准组合时时，荷载载效应组组合的标标准值应应按下式式计算：式中，永永久荷载载及第一一个可变变荷载采采用标准准值，其其他可变变荷载均均采用组组合值

14、，为可变荷载组合系数。（2）荷荷载的频频遇组合合频遇组合合主要用用于当一一个极限限状态被被超越时时将产生生局部损损害、较较大变形形或短暂暂振动的的情况。按荷载载的频遇遇组合时时，荷载载效应组组合的标标准值应应按下式式计算：式中，为为可变荷荷载的频频遇值系系数。（3）荷荷载的准准永久组组合准永久组组合主要要用于当当长期效效应是决决定性因因素的情情况。按按荷载的的准永久久组合时时，荷载载效应组组合的标标准值应应按下式式计算，式式中为可变荷荷载准永永久值系系数。（四）按按极限状状态设计计时材料料强度和和荷载的的取值1钢筋筋抗拉强强度标准准值对于钢材材，国家家标准中中已规定定了每一一种钢材材的废品品限

15、值。抽样检检查中如如发现某某炉钢材材的屈服服强度达达不到此此限值，即即作为废废品处理理。例如如，HPPB2335(QQ2355)钢筋筋，其废废品限值值为2335N/mm。确定定的这个个废品限限值大体体能满足足保证率率为977.733，即即平均值值减去二二倍的标标准差。这一保保证率已已高于建建筑结构构设计统统一标准准规定定的保证证率955的要要求，因因而混混凝土结结构设计计规范中中取国家家冶金局局标准规规定的废废品限值值作为钢钢筋强度度的标准准值。热轧钢筋筋抗拉强强度标准准值用表表示，取取等于国国家标准准颁布的的屈服强强度的废废品限值值；预应应力钢绞绞线、钢钢丝和热热处理钢钢筋的强强度标准准值用

16、表表示，系根据据极限抗抗拉强度度确定(条件屈屈服点00.855)。图4.11 钢钢筋屈服服强度频频率分布布图2.混凝凝土立方方体抗压压强度标标准值混凝土立立方体抗抗压强度度标准值值用表示示。根据据建筑筑结构设设计统一一标准规规定的保保证率995的的要求，混混凝土强强度标准准值取平平均值减减1.6445倍的的标准差差。式中混凝土土立方体体抗压强强度的平平均值，（NN/mmm），混凝凝土立方方体抗压压强度的的平均值值，（NN/mmm），混凝凝土立方方体抗压压强度的的标准差差。图4.22 混混凝土立立方体强强度的统统计资料料举例说明明【例】一一组立方方体试块块，抗压压强度服服从正态态分布，平平均值=

17、27.9N/mm，标准准差=55.766N/mmm，则其其标准值值为=27.9-11.64455.776=118.442N/mm。3分项项系数和和设计值值（1）材材料强度度的分项项系数和和设计值值钢筋强度度的分项项系数根根据钢筋筋种类不不同，取取值范围围在1.111.5；混凝土土强度的的分项系系数规定定为1.4。材料的强强度设计计值材料料强度标标准值/材料的的分项系系数（2）荷荷载分项项系数和和设计值值永久荷载载的分项项系数，根根据其效效应对结结构不利利和有利利分别取取1.22（或11.355）和11.0，可可变荷载载的分项项系数一一般取11.4。设计中中为了使使得结构构达到规规定的可可靠指标

18、标，在计计算中应应采用荷荷载设计计值进行行计算。荷载设计计值荷载载的标准准值荷载分分项系数数承载能力力极限状状态分项项系数如如下表所所示：表4.11承载能能力极限限状态分分项系数数表分项系数数我国MC900恒载分项项系数1.200 1.00(G有有利时)1.355活载分项项系数1.4001.300（q4 kkN/mm2）1.500砼材料分分项系数数1.3551.500钢筋材料料分项系系数1.1001.155三、典型型习题（一）填填空题1、结构构的极限限状态分分为和。答案：承承载力极极限状态态，正常常使用极极限状态态2、钢筋筋混凝土土结构构构件按承承载能力力极限状状态设计计时的一一般公式式为，式式中为系数。答案：结结构重要要性系数数3、荷载载的设计计值可由由荷载的的标准值值乘以对对应的系系数计算算。答案：荷荷载分项项系数4、材料料强度的的设计值值等于材材料强度度的标准准值除以以对应的的系数。答案：材材料分项项（二）判判断题1、可变变荷载的的准永久久组合时时，可变变荷载采采用其准准永久值值。（ ）答案：正正确2、可变变荷载的的准永久久值大于于可变荷荷载的标标准值。（ ）答案：错错误3、材料料强度的的标准值