混凝土结构设计方法三

◆结构的可靠度◆荷载和材料强度◆极限状态设计法◆极限状态设计表达式第2章混凝土结构设计方法2.1、结构的可靠度一、结构上的作用、作用效应及结构抗力◎结构上的作用：指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素（如地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等）。永久作用、可变作用、偶然作用为随机变量和随机过程◎作用效应：直接作用或间接作用作用在结构构件上，由此在结构内产生内力和变形（如轴力、剪力、弯矩、扭矩及挠度、转角、裂缝等）。荷载效应一般用S表示结构力学的主要内容！！◎结构抗力：指整个结构可结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载力、刚度等。结构抗力一般用R表示，为随机变量结构或构件承受作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]。R——结构抗力R=R(fc,fy,A,h0,As,…)本课程的主要内容！！■

可靠性—安全性、适用性和耐久性的总称

指结构在规定的时间内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定功能的能力。■结构的可靠度则是指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。◆结构的可靠性reliability2.2、荷载和材料强度《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定的荷载的基本代表值（按极限状态设计时采用的荷载基本代表值）；它是指设计基准期间(统一规定50年)，最大荷载概率分布的某一分位值确定。荷载标准值材料强度标准值Rk◎取值原则:在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，标准强度应具有不小于95%的保证率，即按概率分布的分位数确定。一、结构的极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。实质：结构可靠与失效的界限。分类：承载能力极限状态、正常使用极限状态2.3、极限状态设计法1、承载能力的极限状态

这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形。当结构或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）；结构构件或连接因所受应力超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或者过度变形而不适于继续承载；结构转变变机动体系；结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）；地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）

承载能力极限状态主要考虑有关结构安全性的功能，出现的概率应很低。对于任何承载的结构或构件，都需要按承载能力极限状态进行设计！2、正常使用极限状态

这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。当结构或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，如吊车梁变形过大使吊车不能平稳行驶，梁挠度过大影响外观；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝），如水池开裂漏水不能正常使用，裂缝宽度过宽致使钢筋锈蚀；影响正常作用的振动，如因机器振动而导致的振幅超过按正常使用要求所规定的限值；影响正常使用的其他特定状态，如相对沉降量过大等。

正常使用极限状态主要考虑有关结构适用性和耐久性的功能，对财产和生命的危害较小，故出现的概率允许稍高一些，但仍予以足够的重视。通常对结构构件先承载能力极限状态进行承载能力计算，然后根据使用要求按正常使用极限状态进行变形、裂缝宽度或抗裂等验算！可靠度：结构在规定时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。是结构可靠性的概率度量可靠概率：结构能完成预定功能的概率。Ps失效概率：结构不能完成预定功能的概率。Pf结构的功能函数和极限状态方程Z=R-S>0时，

结构能够完成预定的功能，处于可靠状态；Z=R-S=0时，

结构达到极限状态；Z=R-S<0时，

结构不能完成预定的功能，结构处于失效（破坏）状态。Z=R-S(1)结构功能函数在结构设计中，不仅仅只考虑结构的承载能力，有时还要考虑结构的适用性和耐久性，则极限状态方程可推广为：R、S都是非确定性的随机变量!!钢筋腾混凝微土简还支梁杠的可焦靠、遭失效算和极文限状衰态概略念Pf=P(S>R)螺=P(Z<0哗)四、临结构抽可靠对度计址算1）掏失效竞概率（2语）结键构构方件的严可靠两指标β2.02.53.54.04.510-510-410-310-2Pf失效概棚率越小恩，表示协结构可炉靠性越造大。因滴此，可蛇以用失晋效概率细来定量役表示结揉构可靠其性的大画小。当失屈效概妥率Pf小于绢某个丛值时想，人物们因副结构跃失效娃的可啊能性枕很小肿而不驰再担和心，踪蝶即可杆认为术结构倘设计饺是可跃靠的慌。该昏失效仆概率锤限值介称为容许兰失效车概率[Pf]。失效掌概率Pf=P(S>R)目标可天靠度：设计骆规范矛所规帐定的谷、作奏为设筒计结粉构或惕结构冶构件该时所糖应达端到的蒸可靠沈指标驰，称败为设张计或愈目标宋可靠展度。（3）灭目标（斜设计）附可靠度b目标笔可靠怨度与词失效蔑概率垂的关瓣系◆50年唯后并不店是结构铅就失效轮，而是雨失效概凳率增加照。同时睡，结构苏失效也御并不表蚁示结构绘倒塌。◆我国杂对于执一般榴工程誉结构圆，当秃为延至性破税坏时芦，其暴可靠嫁指标蜜取b=3箱.2宣，对翅脆性池破坏熊取b=3止.7骡。◆对于重抢要的工君程结构酬，应提宪高可靠或指标。安全身等级蛋：根据编建筑旗物的派重要态性不乱同，艰即一讨旦结皮构发约生破选坏时贼对生是命财皮产的炉危害尽程度虽及社蚂会影或响的撇不同僚，将侄建筑范物分性为三茧个安输全等蚁级。（4）滤安全等季级一级域：破坏鸭后果胀很严冤重的决重要反建筑哑物；二级：破坏后盘果严重孩的一般团工业与我民用建形筑物；三级仰：破坏后棵果不严怖重的次施要建筑胃物；对于承曾载力极往限状态泄，其相浅应的目捐标可靠曲指标见后下表破坏类型安全等级一级二级三级延性破坏脆性破坏3.74.23.23.72.73.22.枪4、极限拒状态妥设计明表达貌式混凝土序结构设煌计规范鲁（G育B50资010咬-20旦02）3.3床.1本规案范采异用以既概率缎理论志为基栽础的胁极限棵状态盐设计棵方法库，以骄可靠饱指标杂度量序结构宫的可约靠度芬，采弦用分欧项系叉数表肃达式盒进行返设计2.4车、极限状廊态设计延表达式混凝坐土结富构设躲计规丛范（院GB昌50凯01桨0-浙20淘02农）建筑结完构设计吵应根据原使用过逮程中在守结构上银要能同胶时出现艇的荷载冬，按承洁载能力首极限状兄态和正性常作用老极限状佩态分别求进行荷炭载（效圈应组合克），并甩应取各可自的最山不利的捐效应组匙合进行胆设计！一、承较载能力耽极限状断态设计捞表达式1、基络本表达犹式安全拌等级鲁为一冰级或冷设计元使用怕年限红为100年及莲以上沟的结晌构构院件取γ0=1.煎1；安全等更级为二量级或设采计使用狐年限为50年的结匙构构件锡取γ0=1.鬼0；安全趋等级泛为三周级或冻设计菠使用恶年限宽为5年的磨结构着构件叠取γ0=0政.9。结构重殿要性系悄数γ0◎荷载渡设计筛值：杰荷载西效应叶的标困准值被与荷抓载分驶项系恳数（地>1缘瑞.0菊）的包乘积雨。◎抗力汉设计接值：短结构炼抗力穗标准驼值与殖抗力叙分项荡系数瓣（>蕉1）与的乘嗓积。由可变辞荷载厉效应筝控制掩的组级合：2、荷俗载效应扶组合的介设计值S由永久荷厌载效应闯控制的颤组合：SGk：在基眯本组合附中起控呢制作用浓的一个烈可变荷炉载标准亏值的效误应；ψci：第i个可彼变荷垒载的径组合教系数欣，风荷载毛取0序.6缴；其牺他可酿变荷绕载取通0.果7；当永绑久荷牌载效伯应对语结构字不利萝时，喘对由舟可爸变希荷载驱效应庙控制撑的组要合一共般γG=1.徒2；对由永球久荷载枣效应控冬制的组贪合取1.3闹5；当永临久荷载钩效应对专结构有呜利时，取γG=1.医0；γQ1、γQi、：可变撒荷载的彼分项系失数γQ1=γQi=1.4勤；γG：永久患荷载当分项踢系数侦。γQ1、γQi、：可尖变荷截载的歼分项盟系数一般γQ1=γQi=1.找4；坟对工划业建薯筑楼繁面结失构，坚当活垄荷载拳标准示值大越于4失kN通/m2时，洽从经俭济效晨果考匆虑，钥应取压1.博3。对于一股般排架黑、框架桨结构简卖化公式由可变皱荷载朵效应即控制亦的组陷合对于合一般威排架锹、框默架结易构简驴化公庙式由永久飘荷载裹效应暑控制矩的组分合，让同上采用荷扛载的组鱼合值、混准永久衔值及频趁遇值如：酱构件攀的变耐形、岔抗裂兰度及节裂缝朴宽度浑；二、允正常姻使用品极限泳状态强设计株表达牢式对于标准好组合荷，荷正载效沉应组忆合值Sk对于准酸永久组姑合，荷载效鸭应组合裂值Sk荷载勉效应抖的频脚遇组盛合设移计值可变绘荷载红的频置遇值支系数有一余使用验年限工为1非00园年的寄办公陶楼顶妥层柱罩，经劫计算贼，已锋知在喘永久歌荷载裙标准钓值、丹屋面堂活荷演载标脂准值孙、风矩荷载归标准款值分挤别作帜用下私引起头的该酬柱轴无向压助力标戴准值唯分别尺为NGK=4犯0k良N，NQK=1奖2k掠N，NWK=4骗kN波。屋歉面活挤荷载射、风华荷载蔬的组恰合系棕数分田0.准7，彻0.雪6，乱试分耐别确授定该股柱在级按承第载能呢力和劝正常巡寿使用乌极限稻状态衡组合挠时的鱼轴向甩压力润设计划值。习题践1有一使择用年限化为5年均的临时爪办公楼尤的简支蔬梁，其央计算跨不度为1乎0m，屋由永久妨荷载标晕准值产煮生的梁付上线荷剖载为1挠0kN晴/m,钻由楼旬面均布局活荷载驼标准值厦产生的快梁上线帅荷载8剑kN/躺m，由杀此算得扁