工程结构重点整理全面完整版-有时间首看

工程结构重点整理考试题型：选择、判断、填空、计算填空：绪论建筑物的基本要素：建筑功能、物质技术条件和建筑形象。工程结构：在房屋、桥梁、铁路、公路、水工、港口等工程的建筑物、构筑物和设施中，以建筑材料制成的各种承重构件相互连接成一定形式的组合体的总称。构筑物：又称结构物。为某种工程目的而建造的、人们一般不直接在其内部进行生产和生活活动的某项工程实体和附属建筑设施。前者如纪念性结构物、道路、桥梁、堤坝、隧道、上下水道、矿井等，后者如烟囱、水塔、贮液池、储气罐、贮仓等。结构构件：简称构件，即组成结构的单元（杆件）。根据所用材料不同，工程结构有：金属结构、木结构、砌体结构、混凝土结构、混合结构和组合结构等。金属结构：金属结构由普通低碳钢、普通低合金钢或铝合金的板材和型材采用焊缝、螺栓、铆（mao）钉或铰接连接组成的结构。分普通钢结构（简称钢结构）、冷弯薄壁型钢结构和铝合金结构等三大类。钢结构具有强度高、塑性和韧性好、重量轻、施工方便、材质均匀、可焊接的优点，但金属材料成本较高，并且具有易锈蚀、耐火能力差的特点。【目前在公用建筑的超高层楼房、重型车间的承重骨架、板结构、塔桅（wei）结构、桥梁结构、贮仓、建筑机械等承重构架多用钢结构，而且在工业与民用建筑的屋盖结构中，钢结构也占有一定的地位。特别是在飞机库、车站、大会堂、剧场、体育馆和展览馆等大跨建筑物的屋盖结构中，减轻承重结构的自重往往成为结构经济与否的决定因素，因而在这类建筑物的屋盖结构中，常采用钢结构。】木结构：利用种子植物类的乔木（通称树木）作为承重构件材料的结构。但因其产量受其生长期太长的影响和环境保护要求而现在日趋少用。砌体结构：以砖砌体、砌块砌体、石砌体或土坯砌体和砂浆砌筑而成的结构。砌体主要用于承受压力的构件。砖砌体具有可就地取材、耐火能力和耐久性好、保温性好（特别是砖砌体的保温、隔热性能好）、施工工艺简单、成本低廉的优点，但同时具有结构强度低、自重大、抗拉抗弯及抗剪强度低、手工砌筑劳动量大、占用农田影响农业生产的缺点。混凝土（砼）结构：以混凝土为主制作的结构，它是素混凝土结构，钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的总称。混凝土结构具有强度大、耐久性好、耐火能力高、可就地取材、可模性好、刚度大（对于钢筋混凝土结构）、整体性好（指整体浇筑或装配整体式的）、有防辐射性的优点，但也同时具有自重大、抗裂性差、工序多、工期长、修补困难、保温和隔声性能差的缺点。混合结构：由多种结构（砌体结构、混凝土结构、木结构、轻型钢结构）的构件所组成的结构，兼有着各种结构的优缺点。在混合结构中，常以砖、石、混凝土、或灰土等材料做基础，用各类砌体做主要承重的墙、柱，用钢筋混凝土做楼板或屋盖，或用木楼板、木屋盖、或用轻型钢结构作屋盖。混合结构中，如以砖砌体作为承重墙、柱，有时也称为砖混结构。基于经济原因，混合结构常用于中小型工业和民用建筑中。组合结构：同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作，依靠交互作用或材料的粘结作用协同工作的结构。如有用不同种类混凝土叠合而成的组合梁及组合板（又称叠合梁及叠合板）、钢—砼组合结构、钢—木组合梁、钢管混凝土柱、钢木桁（heng）架等都是组合结构。但钢筋混凝土结构长期已成为独立的结构体系，不包括在组合结构中。根据受力和构造特点的不同分类，工程结构有：墙板结构、框架结构、板柱结构、筒体结构、排架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、斜拉结构、拱结构、膜结构、烟囱、水塔、贮仓。墙板结构：由竖向构件为墙体和水平构件为楼板和屋面板所组成的房屋建筑结构。框架结构：由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。建筑平面布置灵活，能形成较大空间。适用于大空间的多层及层数较少的高层，如办公楼、旅馆、学校、医院及多层工业厂房等。板柱结构：由水平构件为板和竖向构件为柱所组成的房屋建筑结构。筒体结构：由一个或多个筒体构成的结构体系。包括框筒结构体系、框架-核心筒结构体系、筒中筒结构体系、成束筒结构体系。结构受力合理，抗侧刚度大。适用于更高的高层建筑。排架结构：由屋架（或屋面梁）、柱和基础组成，柱顶与屋架（或屋面梁）铰接，与其下基础刚接。平排架结构随跨数不同可分为单跨、双跨或多跨排架。排架结构体系主要应用于单层工业厂房中。框架—剪力墙结构：又称框架—承重墙结构，简称框剪结构或框墙结构。在高层建筑或工业厂房中，承重墙和框架共同承受竖向和水平作用的一种组合型结构，这种结构既具有框架结构在使用上的灵活性，又具有承重墙结构较大的刚度和较好的抗震能力。框架往往只承受并传递竖向荷载，而水平荷载及地震作用主要由剪力（承重）墙承担。二者依靠楼板或屋盖相互传力，共同工作。广泛用于高层建筑，如办公楼、宾馆、住宅楼等。剪力墙结构：在高层和多层建筑中，由一系列纵向、横向的剪力墙（承重墙）和楼盖组成，且竖向和水平作用均由剪力墙承受的结构。剪力墙：一般为钢筋砼墙，主要作用除承受并传递竖向荷载作用外，还承担平行于墙体平面的水平剪力。《建筑抗震设计规范》GB50011-2001称为抗震墙。剪力墙抗侧刚度大，空间整体性好，但不能提供大空间房屋。比框架更适合用于高层建筑的结构体系布置中；由于提供的房屋空间较小，所以比较适合用于宾馆、住宅等建筑类型。壳体结构：连续的曲面形成的薄壁体系。形式有筒壳、折壳、双曲扁壳、双曲抛物面壳等。网架结构：由杆件按一定规律布置，通过节点连接而成的网架状杆系结构。形式有四角锥体网架、三角锥体网架和平面桁架系网架等。悬索结构：由一系列受拉的曲线形索及其边缘构件所组成的承重结构，受拉钢索是主要承重构件。索一般采用由高强度钢丝所组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束，索通过锚具固定在支撑结构上。该结构可以通过索的拉伸来抵抗外荷载的作用，并当采用高强度材料时，可大大减轻结构自重，并且施工较方便，不需很多脚手架，也不需大型起重设备，因而这种结构能较经济地跨越很大的空间，在大跨度建筑中获得日益广泛的应用。斜拉结构：由斜拉钢索（杆）和梁共同工作的结构，它利用了结构所覆盖或跨越之上的上部空间，用竖塔和拉索（杆）与梁构成结构体系。因为在共同工作中充分发挥了高强钢索（杆）的轴心受拉优势，梁的跨度小、负担轻、截面小，是一种有效的大跨结构。拱结构：由支座支承的一种曲线或折线形构件。它主要承受各种作用产生的轴向压力。有带拉杆和不带拉杆之分。膜结构：以建筑织物，即膜材料为张拉主体，与支撑构件或拉索共同组成的结构体系。烟囱：由筒体等组成承重体系，将烟气排入高空的高耸构筑物。水塔：由水柜和支筒或支架等组成的承重体系，用于储水和配水的高耸构筑物。贮仓：由竖壁和斗体等组成的承重体系，用于贮存松散的原材料、燃料或粮食的构筑物。根据几何体系分类，工程结构有：静定结构和超静定结构。静定结构：结构构件为无赘余约束的几何不变体系，用静力平衡原理即可求解其作用效应。超静定结构：结构构件为有赘余约束的几何不变体系，用静力平衡原理和变形协调原理求解其作用效应。根据结构层数分类，工程结构有：单层建筑结构、多层建筑结构、高层建筑结构和超高层建筑结构。单层：指1层，如单层仓库、工业厂房等。多层：指2～9层，多为砌体材料和钢筋砼材料，当荷载较大或有特殊要求时，采用钢结构。高层：指10层及10层以上或房屋高度大于28m。30层以上或房屋高度大于100m时称为超高层建筑。高层建筑常用结构体系：按抗侧移刚度及适用高度，由小到大：框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构（筒中筒、成束筒）。混凝土结构及其材料的力学性能混凝土：混凝土是水泥+粗细骨料（砂、石）+水（+外加剂）混合搅拌、凝结硬化、颜色如土的人工石。简称砼（tong）。混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构和其他形式的加筋混凝土结构。素砼结构：纯粹由砼组成的结构。多用于受压构件，如柱墩、基础、墙体等。钢筋砼结构：在砼中配置适量的钢筋，由砼受压，钢筋受拉。预应力砼结构：在砼中配置适量高强钢筋，使用前先张拉钢筋，利用钢筋的弹性回缩对砼产生预压应力，用以减小或抵消使用荷载产生的拉应力，从而提高构件抗裂性能和刚度。目前钢筋混凝土结构中常用的混凝土抗压强度为20~40N/mm2(MPa）；预应力混凝土结构中采用的混凝土抗压强度可达60~80N/mm2近年来国内外采用在混凝土中掺加减水剂的方法已生产出强度为100N/mm2以上的混凝土。高强度混凝土可以有效地减少构件的截面，减轻自重，提高空间的利用率。根据化学成分，钢筋的品种：根据生产加工工艺，钢筋的品种：热轧（zha）钢筋、热处理钢筋、预应力钢筋以及钢绞线。在钢筋混凝土结构中主要采用热轧钢筋，在预应力混凝土结构中这四种钢筋均会用到。热轧钢筋：由低碳钢、普通低合金钢在高温下轧制而成。热轧钢筋是软钢，其应力应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂是有“颈缩”现象，伸长率较大。分为热轧光圆钢筋、热处理带肋钢筋、细晶粒热处理带肋钢筋、余热处理带肋钢筋。热处理钢筋：热处理钢筋是将特定强度的热轧钢筋再通过加热、淬火和回火等调制工艺处理的钢筋。热处理后的钢筋强度能得到较大幅度的提高，而塑性降低并不多。热处理钢筋是硬钢，其应力—应变曲线没有明显的屈服点，伸长率较小，质地硬脆。预应力钢丝：经矫直回火处理后的一类高强钢丝，包括光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝等。经矫直回火可以消除钢丝冷拔中产生的残余应力，屈服强度、弹性模量和塑性均有提高。钢绞线：由高强钢丝盘绞而成。钢筋的形式：柔性钢筋和劲（jing）性钢筋（又称钢骨）。柔性钢筋：柔性钢筋即一般的普通钢筋，是我国使用的主要钢筋形式。根据外形柔性钢筋可分为光圆钢筋和变形钢筋（有螺纹形、人字纹形和月牙纹形，可以提高与混凝土的粘接力）。光圆钢筋直径为6~20mm，变形钢筋的公称直径为6~50mm（公称直径即相当于横截面面积相等的光圆钢筋的直径）。当钢筋直径在12mm以上时，通常采用变形钢筋；直径在6~12mm时，可采用变形钢筋也可用光圆钢筋。直径小于6mm的常称为钢丝，钢丝外形多为光圆，但因强度很高，固常在表面上刻痕以加强钢丝与混凝土的粘结作用。劲性钢筋：劲性钢筋是以角钢、槽钢、工字钢、钢轨等型钢作为结构构件的钢筋（骨）。钢筋的力学性能：强度、变形（弹性变形、塑性变形）。单向拉伸试验和冷弯试验来检验钢筋性能。单向拉伸试验：通过该试验可以看到，钢筋的拉伸应力应变关系曲线可分为两类：有明显流幅的（如热轧和冷拉钢筋）和没有明显流幅（如钢绞线、钢丝和热处理钢筋）的。对于有明显屈服点的钢筋，——以屈服强度作为设计强度的取值依据；对于没有明显屈服点的钢筋，以条件屈服强度作为设计强度的取值依据，规范取σ0.2=0.85σb。冷弯试验：冷弯性能时用来检测钢筋塑性性能的另一项指标。为使钢筋在加工、使用时不开裂、弯断或脆断，可对钢筋试件进行冷弯试验。冷弯指在常温下，将钢材标准试件绕某一规定直径的辊轴进行弯曲，表面无裂纹及起层现象。冷弯试验较受力均匀的拉伸试验能更有效地揭示材质的缺陷，冷弯性能是衡量钢筋力学性能的一项综合指标。钢筋的选用原则：1)普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级，也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；2)预应力钢筋宜采用钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。混凝土结构的配筋包括两种：受力钢筋（纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋等）和构造钢筋（架立钢筋、分布钢筋等）。混凝土的强度：1）立方体抗压强度：我国采用边长150mm的立方体作为混凝土立方体抗压试验的标准试件。标准试验方法是用不涂油脂的试块在标准的加荷速度0.15~0.25N/mm2/s和28天龄期用标准的试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。试块的养护环境为温度在20℃3℃，相对湿度≧90%。2）轴心抗压强度：我国采用150×150×300mm的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件，试件制作、养护和加载试验方法同立方体试件。轴心抗压强度用于受弯、轴心受压、偏心受压和偏心受拉构件的承载力计算。（当受压构件的高度h/截面的边长b=2~3时，轴心抗压强度即摆脱了摩擦力的作用而趋于稳定，达到了纯压状态，所以规定150×150×300mm的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度的标准试件，其能更好地反映混凝土的实际抗压能力。）【混凝土轴心抗压强度的设计值=0.4777】3）轴心抗拉强度：用于砼构件的受拉、受剪、受扭承载力计算及抗裂和变形验算。4）在复合受力状态下的混凝土强度（简称复合受力强度）混凝土的强度等级：我国将混凝土的强度按照其立方体抗压强度标准值（,k）的大小划分为14个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。其中，C15~C55是普通混凝土，C60~C80是高强度混凝土。高性能砼，不仅强度高，而且和易性、流动性以及耐久性都较好，且制作工艺和普通砼基本相同，只是掺入了高效减水剂。（数字部分表示以N/mm2为单位的立方体抗压强度数值，如C30表示混凝土立方体抗压强度标准值为30N/mm2。）混凝土的变形：一类是在荷载作用下的受力变形（如单调短期加荷、多次重复加荷以及荷载长期作用下的变形），另一类与受力无关，称为体积变形（如混凝土收缩、膨胀以及由于温度变化所产生的变形）。混凝土在单调、短期加荷情况下的应力-应变关系：混凝土处在三向受压时的变形特点：在三向受压情况下，因为混凝土试件横向处于约束状态，其强度和延性都有较大程度的增长。得出以下结论：1）约束了混凝土的横向变形可以提高其抗压强度；2）侧向压应力有利于提高混凝土的抗压强度和延性，剪应力的存在会降低混凝土的抗压强度；3）适宜的压应力(<0.6)的存在有利于提高混凝土的抗剪强度，超值则相反；4）剪切面上的拉应力能降低混凝土的抗剪能力。混凝土在多次重复荷载下的应力-应变关系：试件在循环200万次或稍多时发生破坏的压应力称为混凝土的疲劳抗压强度，用符号表示。混凝土的疲劳抗压强度低于轴心抗压强度。混凝土的弹性模量：衡量弹性材料应力-应变之间的关系，可用弹性模量表示：E=σ/ε。弹性模量高，表示材料在一定应力作用下产生的应变相对较小。混凝土的徐变：混凝土在长期不变荷载持续作用下，产生随时间而增长的变形称为混凝土的徐变。影响混凝土徐变的主要因素有：1）水灰比的影响。水灰比不变下，水泥用量越大，徐变量越大；2）骨料的影响。骨料越多，骨料弹性模量越高，徐变量越小；3）环境的影响。受荷载前养护的温度越高、湿度越大，徐变量越小；4）应力大小的影响。在压应力不超过0.5时，徐变和应力成正比关系，称为线性徐变；随时间增长，徐变最终趋于某一定值，故徐变是收敛性的，但收敛性越来越差，称为非线性徐变；当应力超过0.8后，徐变变为非收敛性，之后徐变发展最终将导致混凝土破坏。因此，在长期荷载持续作用下，取压应力0.8为混凝土长期抗压强度。5）混凝土构件相对表面的影响。相对表面积越大则徐变越大。徐变也有对结构受力有力的一面：可缓和应力集中现象；降低温度应力；减少支座不均匀沉降引起的结构内力；受压徐变可延缓收缩裂缝的出现。混凝土的收缩：混凝土在空气中硬结时体积缩小，称为混凝土收缩。混凝土的收缩是与荷载无关的变形。混凝土的收缩由凝缩和干缩两部分组成。凝缩是凝胶体本身的体积收缩，干缩是混凝土失水产生的体积收缩。影响混凝土体积收缩的主要因素有：1）水灰比。水泥用量不变，水灰比越大，收缩越大；2）水泥用量。水灰比不变，水泥用量越多，收缩越大；3）骨料及级配。骨料的级配好、密度大、弹性模量大、粒径大，骨料对凝胶体收缩制约作用就越大，收缩越小；4）养护条件。高温、高湿养护可加快水泥的水化作用，减少混凝土中的自由水分，可减少收缩；使用环境的温度高、湿度小时，混凝土中的水分蒸发越快，最终的收缩值将较大。此外，混凝土的最终收缩量还与混凝土的体积与表面积的比值有关，体表比小的构件，由于水分比较容易蒸发，故收缩值较大。钢筋与混凝土的粘结：钢筋与混凝土能够共同工作的基本前提是钢筋与混凝土之间有足够的粘结强度。粘结力：粘结力是指钢筋和混凝土接触界面上沿钢筋纵向的抗剪能力。单位界面面积上的粘结力（剪应力）是粘结应力τ。粘结力的组成：胶结力、摩阻力、机械咬合力、机械锚固力。拉拔试验或拔出试验：用以计算粘结强度，作为设计钢筋锚固长度的基础。将钢筋的一端埋置在混凝土试件中，并在端部埋入塑料套管，以防加荷端加荷局部锥形破坏，然后施加拉拔力，当钢筋拔力达到极限时，钢筋与砼表面的平均粘结应力τ即为粘结强度。光面钢筋与混凝土的粘结强度（τμ）主要取决于胶结力和摩擦阻力。变形钢筋的粘接强度主要取决于钢筋表面轧制的肋与混凝土的咬合力。变形钢筋的外围混凝土处于复杂的三向应力状态，剪应力及轴向拉应力使肋处混凝土产生内部斜裂缝，环向拉力使混凝土产生内部径向裂缝。受拉钢筋的锚固：为了使钢筋和混凝土能可靠地共同工作，钢筋在混凝土中必须有可靠的锚固。当计算中充分利用钢筋的强度时，混凝土结构中纵向受拉钢筋的锚固长度应按下列公式计算：混凝土结构基本设计原则结构：结构是由板、梁、柱、墙、基础等基本构件按某一规则组成的房屋骨架。建筑结构的功能要求：安全性、适用性、耐久性。这三个功能概括称为结构的可靠性。结构的设计基准周期：《标准》采用的设计基准期为50年。当工程结构的使用年限到达后，并不意味着该结构不能使用了，而是说它的可靠性水平从此要逐渐降低了，在做结构鉴定及必要加固后，仍可继续使用。结构的设计使用年限：临时性结构5年，易于替换的结构构件25年，普通房屋和构筑物50年，纪念性建筑和特别重要的建筑结构100年。结构的安全等级：根据结构破坏后果的严重程度划分的结构或结构构件的等级。一级建筑：破坏后果很严重的重要建筑物；二级建筑：破坏后果严重的一般建筑物；三级建筑：破坏后果不严重的次要建筑物。结构上的荷载：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。永久荷载属于与时间无关的变量，采用随机变量概率模型，绝大部分永久荷载的概率分布服从正态分布。可变荷载属于与时间有关的变量，采用随机过程概率模型，可变荷载的最大值服从极值Ⅰ型概率分布。荷载的代表值：结构设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。对于永久荷载以标准值作为代表值；对可变荷载根据不同的设计要求采用不同的代表值，如标准值、组合值、频遇值、准永久值。载荷标准值：是指结构在设计基准期(50年)内，正常情况下可能出现的最大荷载值，它是结构设计时采用的荷载基本代表值。而其他的代表值都可由标准值乘以相应的系数后得出，通常要求荷载标准值应具有95%的保证率。即大于标准值的荷载出现的可能性只有5%，而小于标准值的荷载出现的可能性有95%。载荷准永久值：是指在设计基准期内，可变荷载被超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。荷载准永久值是正常使用极限状态中按可变荷载长期效应组合时采用的载荷代表值。结构上的作用F：随时间的变异分类：永久作用（如自重、土压力、预加力等）、可变作用（如施工荷载、楼面活荷载、风荷载、吊车荷载等）和偶然作用（如罕遇地震、爆炸、撞击等）；按随空间位置的变异分类：固定作用和可动作用。作用效应S：由于直接作用或间接作用在结构内产生的内力和变形。（①直接作用：以力的形式直接施加于结构上，如自重等。②间接作用：以变形形式施加于结构上，如地震振动、地基不均匀沉降、混凝土的收缩、徐变、温度变化等，用（Q）表示。）直接作用（荷载）产生的效应也称为荷载效应，荷载效应可用荷载值乘以荷载效应系数来表达。S是作用F的函数，是随机变量。结构抗力R：结构或结构构件承受作用效应的能力。抗力R是材料强度和几何参数的函数，是随机变量概率模型，服从对数正态分布。结构的极限状态：结构或构件满足结构安全性、适用性、耐久性三项功能中某一功能要求的临界状态。极限状态是结构工作状态的可靠或失效的标志。结构的极限状态分类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态与正常使用极限状态相比较，前者可能导致人身伤亡和大量财产损失，故其出现的概率应当很低，而后者对生命的危害较小，故允许出现的概率可能高些。承载能力极限状态：这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或产生不适于继续承载的过大变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：整个结构或结构的一部分，作为刚体失去平衡(如倾覆、弯折、滑移等)；结构构件或连接因为超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度变形而不适于继续承载（如受弯构件的少筋梁）；结构转变为机动体系（如三铰共线）；④结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)；⑤地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。正常使用极限状态：指对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形（如变形）；影响正常使用或耐久性能的局部损坏(如渗水、裂缝、锈蚀等)；影响正常使用的振动；④影响正常使用的其它特定状态（如相对沉降量）。结构极限状态方程：结构和构件按极限状态进行设计。影响结构功能(安全性、适用性和耐久性)的因素划分为两大类，作用效应S和结构抗力R,可以建立结构功能函数：Z=g（R,S）=R-S。当Z=g（R,S）=R-S=0时称为“极限状态方程”，它是结构失效的标准。当结构按极限状态设计时，应符合下列要求：Z=g（S，R）=R-S≥0。极限状态方程的一般表达式为Z=g（x1,x2,…，xn），式中x1,x2,…，xn为基本变量，表示结构上的各种效应和材料性能、构件几何参数等。结构安全度的三种处理方法：“半”概率法（水准1）、“近似”概率法（水准2）和“全”概率法（水准3）。结构的可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。结构的可靠度（或可靠概率）Ps：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，记为Ps。结构的作用效应小于结构抗力时，结构处于可靠工作状态。失效概率Pf：一般把不满足功能要求的概率称为结构的失效概率，记为Pf。可靠概率和失效概率是互补的，即Pf+Ps=1。因此，结构的可靠性也可用结构的失效概率来度量。结构的可靠指标β：也是度量结构可靠性的一种数值指标，它与失效概率Pf成反比，公式,式中μZ=μR-μS，σZ=,μZ,μR,μS分别是Z,R,S随机变量的平均值，σZ,σR,σS分别是Z,R,S随机变量的标准差（又称均方差）。目标可靠指标[β]：指结构构件设计时预先给定的可靠指标，用[β]表示，规定β≧[β]。[β]由建筑物的重要性、延性破坏还是脆性破坏来确定。极限状态设计表达式：分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两种表达式。在极限状态设计时，首先应按承载能力极限状态对结构进行设计，在满足承载能力极限状态后，再按正常使用极限状态进行验算，即验算结构的变形或裂缝宽度。当有工程实践依据时，亦可不做正常使用极限状态验算。承载力极限状态设计表达式：任何结构构件均应进行截面承载力设计，以确保安全。表达式为γ0S≤R（γ0—重要性系数，一级、二级、三级分别取值为1.1、1.0、0.9，抗震设计不考虑；S—承载能力极限状态荷载效应（内力）组合的设计值，分别是弯矩设计值M、剪力设计值V、轴力设计值N、扭矩设计值T；R—结构或构件的抗力（截面承载力）设计值，分别是抵抗弯矩Mu，抵抗剪力Vu，抵抗轴力Nu、抵抗扭矩Tu，下角码u是指极限值）。（1）荷载效应的基本组合：指承载能力极限状态时，永久荷载和可变荷载的组合。设计时一般采用荷载效应基本组合，荷载效用组合的设计值应从下列组合值中取最不利的确定。正常使用极限状态设计表达式：对于正常使用极限状态，应根据不同的设计目的分别按荷载效应的标准组合、频遇组合和准永久组合进行设计，使变形、裂缝等荷载效应的设计值符合下列表达式：钢筋混凝土受弯构件截面承载力计算1、受弯构件：所受的内力都是弯矩和剪力（无轴力）的构件。板和梁是最常见的受弯构件。混凝土梁、板按施工方法分为现浇式和预制式；按配筋方式分为单筋截面和双筋截面。在受弯构件中，仅在截面的受拉区配置纵向受力钢筋的截面称为单筋截面，同时在受拉区和受压区配置的截面称为双筋截面。受弯承载力：构件所能承受的最大弯矩。受剪承载力：构件所能承受的最大剪力。混凝土保护层厚度：钢筋边缘与构件混凝土表面之间的最短距离。梁和板的配筋：梁中的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立筋。板的抗剪能力较大，故通常仅需配置纵向受力钢筋和分布钢筋。纵向钢筋：用以承受弯矩在梁内产生的拉力，设置在梁的受拉一侧（纵向受拉钢筋），常用直径d=10~25mm。当弯矩较大时，可在梁的受压区也布置受力钢筋（纵向受压钢筋），协助混凝土承担压力（即双筋截面梁）。（板的每米宽度内受力钢筋宜少于5根，亦不宜多于14根。）弯起钢筋：在跨中承受正弯矩产生的拉力，在靠近支座的弯起段则承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力，弯起后的水平段可用于承受支座端的负弯矩。箍筋：沿纵轴方向按一定间距配置并箍住纵向钢筋的横向钢筋，用以承受梁的剪力，固定纵向受力钢筋,并和其它钢筋一起形成钢筋骨架。架立钢筋：设置在梁受压区的角部，与纵向受力钢筋平行。其作用是固定箍筋的正确位置，与纵向受力钢筋构成骨架，并承受温度变化、混凝土收缩而产生的拉应力，以防止发生裂缝。纵向构造钢筋（腰筋）：当梁的腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋。其作用是承受温度变化、混凝土收缩在梁侧面引起的拉应力，防止产生裂缝。梁两侧的纵向构造钢筋用S形ɸ6的拉筋联系。板的分布钢筋：分布钢筋的作用是将板承受的荷载均匀地传给受力钢筋；承受温度变化及混凝土收缩在垂直板跨方向所产生的拉应力；在施工中固定受力钢筋的位置。梁、板的混凝土保护层C：指受力钢筋的外边缘至混凝土外边缘的最小距离，保护层厚度用c表示。混凝土保护层有三个作用：防止纵向钢筋锈蚀；使钢筋的温度上升缓慢；使纵向钢筋与混凝土有较好的黏结。受弯构件的破坏类型：受弯构件的破坏主要是在纯弯矩M作用下的沿正截面破坏和弯矩M、剪力Q共同作用下的沿斜截面破坏。故需进行正截面承载能力计算和斜截面承载能力计算。受弯构件正截面受弯性能的试验分析：钢筋混凝土梁的计算理论只能以加荷实验为基础。适筋构件正截面工作的三个阶段：第Ⅰ阶段—弹性工作阶段；第Ⅱ阶段—带裂缝工作阶段：受压区高度减小，应力峰值在受压区边缘；第Ⅲ阶段—破坏阶段：受压区应力峰值不在受压区边缘而在边缘内侧。及三个特定时刻：第Ⅰ阶段末—Ⅰa：εt=εtu（受拉区混凝土），用于抗裂验算；第Ⅱ阶段末—Ⅱa：σs=fy（受拉区钢筋），用于裂缝宽度及变形验算；第Ⅲ阶段末—Ⅲa：εc=εcu（受压区混凝土），用于正截面受弯承载力计算。配筋率ρ：构件中配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值，又称面积配筋率。截面有效高度h0：结构构件受压区边缘到受拉区钢筋合点之间的距离。适筋梁：纵向受拉钢筋配置适量，受载后随荷载增加钢筋先达到屈服，混凝土后被压碎的的钢筋混凝土梁。有明显的破坏预兆，称为塑性破坏。少筋梁：纵向受拉纵筋配筋率小于最小配筋率ρmin的钢筋混凝土梁。受拉区砼首先出现裂缝，裂缝处钢筋的应力就立即进入屈服阶段（甚至被拉断），整个构件被撕裂或裂缝开展很大，构件发生折断性破坏，混凝土抗压轻度未能充分发挥，无破坏预兆，是一种脆性破坏。设计中应避免使用。超筋梁：受拉钢筋配筋率大于最大配筋率ρmax的钢筋混凝土梁。受载后拉区砼首先开裂，随着σs增大，尚未达到fy，受压区砼被压碎，钢筋强度并未得到充分利用，破坏前无明显迹象，是脆性破坏。设计中不宜采用。梁和板的一般构造要求：梁、板正截面受弯承载力计算是从满足承载能力极限状态出发的，即要求满足Mu≥M，（M是受弯构件正截面受弯承载力的设计值，Mu是正截面极限抵抗弯矩）。因为Mu是材料和构件截面几何尺寸的函数，所以在设计计算Mu之前，需要先根据构造要求选定材料和构件截面尺寸。所以，下面先了解梁、板的一般构造要求。梁的构造要求：（1）截面形式：梁最常用的截面形式有矩形和T形。根据需要还可做成花篮形、十字形、I形、倒T形和倒L形等。（2）截面尺寸：矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0~3.5（2）混凝土强度等级：梁、板常用的混凝土强度等级是C20~C60，现浇混凝土结构一般选用C25~C35，预制构件一般选用C40~C60。（3）梁中纵向受力钢筋作用是用来承受弯矩产生的应力，宜采用HRB400级（新Ⅲ级）和HRB335级（Ⅱ级），数量由计算决定。板的构造要求：（1）板的形式：常见截面形式有实心板、槽形板、空心板等。纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度不应小于公称直径。受弯构件承载力计算与构造：单筋混凝土受弯构件正截面承载力计算：受弯构件正截面承载力计算时，应以Ⅲa点的受力状态为依据，列平衡方程。（1）基本假定：平截面假定(截面应变保持平面)；混凝土不受拉假定（不考虑混凝土的抗拉强度）；砼应力-应变曲线假定（砼受压的应力-应变曲线采用简化形式）；④钢筋应力-应变曲线假定（钢筋受拉的应力-应变曲线采用简化形式）。(2)受压区砼压应力图形简化为矩形，两个图形等效的条件：混凝土压应力的合力C大小相等，即两个应力图形面积相等；两图形中受压区压应力的合力C的作用点不变，即两个应力图形形心位置相同。23、双筋矩形截面受弯构件正截面承