认识钢筋混凝土结构-结构极限状态设计方法

结构的功能要求与作用效应目录132结构的功能要求荷载效应结构抗力添加标题1.结构的功能要求◆安全性

在正常施工和正常使用的条件下，结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏；在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。例如，厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时，均应坚固不坏，而在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但应保持结构的整体稳定而不发生倒塌。

1.结构的功能要求◆适用性

在正常使用时，结构应具有良好的工作性能。如吊车梁变形过大会使吊车无法正常运行，水池出现裂缝便不能蓄水等，都影响正常使用，需要对变形、裂缝等进行必要的控制。

1.结构的功能要求◆耐久性

在正常维护的条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求，即应具有足够的耐久性。例如，不致因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等而影响结构的使用寿命。

安全性、适用性和耐久性又概括称为结构的可靠性。

1.结构的功能要求◆设计方法要解决的问题安全性、适用性和耐久性又概括称为结构的可靠性。使得设计结果满足结构可靠性的要求在结构可靠与经济之间取得均衡

1.结构的功能要求添加标题2.荷载效应◆作用使结构产生内力或变形的原因称为作用，一般用Q表示。

（1）结构上的作用可按性质分为两类：2.结构上的作用及作用效应直接作用间接作用————施加在结构上的集中力或分布力。能够引起结构外加变形或约束变形的原因。————如结构自重、楼（屋）面活荷载、风荷载等。如温度变化、混凝土收缩与徐变、地基变形、地震等原因引起的作用。（2）按随时间的变异可分为三类：永久作用可变作用————————如结构自重、土压力等。如楼（屋）活荷载、吊车荷载、风荷载等。偶然作用——在设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。——如地震作用、爆炸力、撞击力等。在设计使用年限内始终存在且其量值变化与平均值可以忽略不计的作用，或其变化是单调的并趋于某个限值的作用。在设计使用年限内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。2.结构上的作用及作用效应随机性◆作用效应

由各种作用引起的结构或构件的反应（如轴力、剪力、弯矩以及挠度、转角和裂缝等），称为作用效应，用S表示。因此作用效应

也为随机变量，其变异性应采用统计分析进行处理。一般情况下，结构上的作用为荷载，荷载效应S与荷载Q之间可近似按线性关系考虑。2.结构上的作用及作用效应添加标题3.结构抗力结构或构件承受作用效应的能力，称为结构抗力，用R表示。影响抗力的主要因素有：材料性能的不确定性几何参数的不确定性计算模式的不确定性——————强度、变形模量等构件尺寸等抗力计算所采用的基本假设和计算公式不够精确等3.结构的抗力——结构的可靠性是指结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的能力。结构的可靠度是指结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的概率。可靠度是对结构可靠性的定量描述，结构可靠度的评价指标有可靠概率、失效概率、可靠指标。结构极限状态设计表达式目录12结构的极限状态设计表达式添加标题1.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，这个特定状态称为该功能的极限状态。

能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态；反之，则处于失效状态，有效状态和失效状态的分界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。

1.结构的极限状态结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的过大变形的极限状态。整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如雨篷压重不足而倾覆、烟囱抗风不足而倾倒、挡土墙抗滑不足在土压力作用下而整体滑移等）；1.1承载能力极限状态1.结构的极限状态

结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏）（如轴心受压构件中混凝土达到其轴心抗压强度、构件中钢筋达到因锚固长度不足而被拔出等），或因过度的塑性变形而不适于继续承载；

整个结构或结构的一部分转变为机动体系（如构件发生三铰共线而形成机动体系，丧失承载能力等）；

结构或结构构件丧失稳定（如细长柱到达临界荷载后压屈失稳而破坏等）。1.1承载能力极限状态1.结构的极限状态

承载能力极限状态主要控制结构的安全性功能，结构一旦超过这种极限状态，会造成人身伤亡及重大经济损失，因此设计中应把出现这种情况的概率控制得非常小。规范规定：所有的结构和构件都应按承载能力极限状态进行设计计算。1.1承载能力极限状态1.结构的极限状态

结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态，称为正常使用极限状态。当结构或构件出现下列状态之一时，即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（如吊车梁变形过大导致吊车不能正常行驶、梁挠度过大影响外观等）；2、正常使用极限状态

影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）（如水池池壁开裂漏水不能正常使用、裂缝过宽导致钢筋锈蚀等）；

影响正常使用的振动（如机器振动而导致结构的振幅超过按正常使用要求所规定的限位等）；

影响正常使用的其他特定状态（如相对沉降量过大等）。2、正常使用极限状态

正常使用极限状态主要考虑结构的适用性和耐久性功能，当结构或构件超过这种极限状态时一般不会造成人身伤亡及重大经济损失，因此设计中出现这种情况的概率控制得略宽一些。《规范》规定：正常使用极限状态的验算则根据具体使用要求进行。2、正常使用极限状态结构设计首先要满足承载能力的要求，以保证结构安全使用。然后按正常使用极限状态进行校核，以保证结构的适用性及耐久性。3、结构设计要求结构的工程要求：结构的极限状态：安全性适用性耐久性承载能力极限状态正常使用极限状态设计验算添加标题2.设计表达式

结构构件应进行承载力（包括失稳）计算。

直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算。

有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算。

必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算。

对于可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起严重后果的重要结构，宜进行防连续倒塌设计。

1.承载能力极限状态设计表达式（2）设计表达式

按荷载效应的基本组合或偶然组合，采用下列极限状态设计表达式：——————结构重要性系数；结构构件的承载力设计值；承载能力极限状态下作用组合的效应设计值。1.承载能力极限状态设计表达式

基本组合：荷载效应组合的设计值应从下列组合中取最不利值确定：可变荷载效应控制组合永久荷载效应控制组合1.承载能力极限状态设计表达式（1）验算内容

对需要控制变形的构件，应进行变形验算。

对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验

算。

对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算。

对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验

算。

2.正常使用极限状态设计表达式

按荷载效应的标准组合、频遇组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响，采用下