混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法講義

1、第第 10 10 章章 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法 我國(guó)現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是：我國(guó)現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是：以概率理論為基礎(chǔ)以概率理論為基礎(chǔ) 的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度， 采用以分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用以分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，本章內(nèi)容因此，本章內(nèi)容 圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總目標(biāo)，對(duì)結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)的極限圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總目標(biāo)，對(duì)結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)的極限 狀態(tài)、結(jié)構(gòu)上的作用、荷載的代表值、各種作用的效應(yīng)及狀態(tài)、結(jié)構(gòu)上的作用、荷載的代表值、各種作用的效應(yīng)及 結(jié)構(gòu)的抗

2、力和滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度要求的材料強(qiáng)度分項(xiàng)系結(jié)構(gòu)的抗力和滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度要求的材料強(qiáng)度分項(xiàng)系 數(shù)及荷載分項(xiàng)系數(shù)等均提出了明確的要求，明確以概率理數(shù)及荷載分項(xiàng)系數(shù)等均提出了明確的要求，明確以概率理 論為基礎(chǔ)的各種極限狀態(tài)表達(dá)方法，并以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論為基礎(chǔ)的各種極限狀態(tài)表達(dá)方法，并以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 的依據(jù)。的依據(jù)。 本章提要本章提要 10.1 10.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 10.1.1 10.1.1 建筑結(jié)構(gòu)的組成和類型建筑結(jié)構(gòu)的組成和類型 1.1.組成組成 (1)(1)上部結(jié)構(gòu)：上部結(jié)構(gòu)：水平結(jié)構(gòu)體系水平結(jié)構(gòu)體系 豎向結(jié)構(gòu)體系豎向結(jié)構(gòu)體系 (2)(2)下部結(jié)構(gòu)：下部結(jié)

3、構(gòu)：主要由地下室和基礎(chǔ)等組成。主要由地下室和基礎(chǔ)等組成。 2.2.類型類型 (1)(1)按結(jié)構(gòu)材料分：按結(jié)構(gòu)材料分：砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、 組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。 （2 2）按豎向結(jié)構(gòu)體系分：）按豎向結(jié)構(gòu)體系分：排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力 墻結(jié)構(gòu)、框架墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等。剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等。 10.1 10.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 10.1.2 10.1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段和內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段和內(nèi)容 1.1.工程建設(shè)三個(gè)主要環(huán)節(jié)工程建設(shè)三個(gè)主要環(huán)節(jié) (1)(1

4、)工程勘察：工程勘察： (2)(2)工程設(shè)計(jì)：工程設(shè)計(jì)： (3)(3)工程施工：工程施工： 程序：先勘察后設(shè)計(jì)，先設(shè)計(jì)后施工程序：先勘察后設(shè)計(jì)，先設(shè)計(jì)后施工 2.2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個(gè)階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個(gè)階段 (1)(1)初步設(shè)計(jì)：初步設(shè)計(jì)： (2)(2)技術(shù)設(shè)計(jì)：技術(shù)設(shè)計(jì)： (3)(3)施工圖設(shè)計(jì)：施工圖設(shè)計(jì)： 10.1 10.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 10.1.3 10.1.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 1.1.一般原則一般原則 安全、適用、耐久和經(jīng)濟(jì)合理。安全、適用、耐久和經(jīng)濟(jì)合理。 三性：安全性、適用性、耐久性三性：安全性、適用性、耐久性

5、考慮：功能要求與經(jīng)濟(jì)性之間的均衡考慮：功能要求與經(jīng)濟(jì)性之間的均衡 2.2.具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 10.2 10.2 建筑結(jié)構(gòu)荷載建筑結(jié)構(gòu)荷載 10.2.1 10.2.1 結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng) 1.1.結(jié)構(gòu)上的作用結(jié)構(gòu)上的作用 使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原因稱為“作用作用”，分直接作，分直接作 用和間接作用兩種。用和間接作用兩種。 (1)(1)直接作用：直接作用：荷載荷載 (2)(2)間接作用：間接作用：混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異混凝土的收縮、溫度變化、基礎(chǔ)的差異 沉降、地震等。間接作用不僅與外界因素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)沉降、地

6、震等。間接作用不僅與外界因素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu) 本身的特性有關(guān)。例如，地震對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用，不僅與地本身的特性有關(guān)。例如，地震對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用，不僅與地 震加速度有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性有關(guān)，所以不能震加速度有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性有關(guān)，所以不能 把地震作用稱為把地震作用稱為“地震荷載地震荷載”。 2.2.作用效應(yīng)作用效應(yīng)s s 結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力（如彎矩、剪力、軸向如彎矩、剪力、軸向 力、扭矩等）、變形、裂縫等統(tǒng)稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。力、扭矩等）、變形、裂縫等統(tǒng)稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。 荷載與荷載效應(yīng)之間通常按某種關(guān)系相聯(lián)系。荷載與荷載效應(yīng)之間通常按某

7、種關(guān)系相聯(lián)系。 按作用時(shí)間的長(zhǎng)短和性質(zhì)，荷載可分為三類：按作用時(shí)間的長(zhǎng)短和性質(zhì)，荷載可分為三類： 1)1)永久荷載永久荷載 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期間，其值不隨時(shí)間而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期間，其值不隨時(shí)間而 變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì)，或其變化是 單調(diào)的并能趨于限值的荷載。例如，結(jié)構(gòu)的自身重力、土單調(diào)的并能趨于限值的荷載。例如，結(jié)構(gòu)的自身重力、土 壓力、預(yù)應(yīng)力等荷載，永久荷載又稱恒荷載。壓力、預(yù)應(yīng)力等荷載，永久荷載又稱恒荷載。 2)2)可變荷載可變荷載 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)其值隨時(shí)間而變化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)其值隨時(shí)間而變化， 其變化與平均值相比不

8、可忽略的荷載。例如，樓面活荷載、其變化與平均值相比不可忽略的荷載。例如，樓面活荷載、 吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等，可變荷載又稱活荷載。吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等，可變荷載又稱活荷載。 3)3)偶然荷載偶然荷載 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)不一定出現(xiàn)，一旦 出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。例如，爆炸力、出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。例如，爆炸力、 撞擊力等。撞擊力等。 10.2.2 10.2.2 荷載的分類荷載的分類 按隨空間位置的變異，荷載可分為二類：按隨空間位置的變異，荷載可分為二類： 1)1)固定荷載固定荷載 固定設(shè)備、水箱等固定設(shè)備、水箱等 2)2)移動(dòng)

9、荷載移動(dòng)荷載 樓面上的人群荷載、吊車荷載、車輛荷樓面上的人群荷載、吊車荷載、車輛荷 載等載等 按結(jié)構(gòu)對(duì)荷載的反應(yīng)性質(zhì)，荷載可分為二類：按結(jié)構(gòu)對(duì)荷載的反應(yīng)性質(zhì)，荷載可分為二類： 1)1)靜定荷載靜定荷載 結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、雪荷載等結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、雪荷載等 2)2)動(dòng)力荷載動(dòng)力荷載 設(shè)備振動(dòng)、吊車荷載、風(fēng)荷載、車輛剎設(shè)備振動(dòng)、吊車荷載、風(fēng)荷載、車輛剎 車、撞擊力和爆炸力等車、撞擊力和爆炸力等 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的規(guī)定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的規(guī)定 10.2.2 10.2.2 荷載的分類荷載的分類 荷載的標(biāo)準(zhǔn)值荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 具有一定概率（一般為具有一定概率（一般為95%95%）的

10、最大荷載值稱為）的最大荷載值稱為 荷載標(biāo)準(zhǔn)值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值。對(duì)于對(duì)于 結(jié)構(gòu)自重可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度結(jié)構(gòu)自重可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度 確定；可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值由設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)最大荷載概確定；可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值由設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)最大荷載概 率分布的某個(gè)分位值確定。率分布的某個(gè)分位值確定。 10.2.3 10.2.3 荷載代表值荷載代表值 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范給出了四種荷載代表值：給出了四種荷載代表值： 標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。 規(guī)范表規(guī)范表4.1.1（續(xù)）（續(xù)）

11、10.2.4 10.2.4 豎向荷載豎向荷載 1.樓、屋面的荷載：樓、屋面的荷載：豎向恒荷載和豎向活荷載兩種類型豎向恒荷載和豎向活荷載兩種類型 （1）民用建筑樓面均布活荷載（表）民用建筑樓面均布活荷載（表10-1） （2）工業(yè)建筑樓面活荷載）工業(yè)建筑樓面活荷載 （3）屋面活荷載（表）屋面活荷載（表10-2） 2.雪荷載：雪荷載： 基本雪壓的規(guī)定基本雪壓的規(guī)定 10.2.5 10.2.5 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 1.風(fēng)荷載的特點(diǎn)：風(fēng)荷載的特點(diǎn)：壓力、吸力和橫風(fēng)向干擾力及其合力壓力、吸力和橫風(fēng)向干擾力及其合力 構(gòu)成了建筑物上的風(fēng)荷載。構(gòu)成了建筑物上的風(fēng)荷載。 2.風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值：風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值： w zs

12、zw 基本風(fēng)壓的規(guī)定基本風(fēng)壓的規(guī)定 3.風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù) 4.風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù) 10.3.1 結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)的功能要求 1.1.結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 我國(guó)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞時(shí)可能產(chǎn)生的后果嚴(yán)重與否，我國(guó)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞時(shí)可能產(chǎn)生的后果嚴(yán)重與否， 分為三個(gè)安全等級(jí)：分為三個(gè)安全等級(jí)： 一級(jí)一級(jí)破壞后果很嚴(yán)重、重要的建筑物；破壞后果很嚴(yán)重、重要的建筑物； 二級(jí)二級(jí)破壞后果嚴(yán)重、一般的建筑物；破壞后果嚴(yán)重、一般的建筑物； 三級(jí)三級(jí)破壞后果不嚴(yán)重、次要建筑物。破壞后果不嚴(yán)重、次要建筑物。 對(duì)人員比較集中使用頻繁的影劇院、體育館等，安對(duì)人員比較集中使用頻繁的影劇院、

13、體育館等，安 全等級(jí)宜按一級(jí)設(shè)計(jì)；建筑物中梁、柱等各類構(gòu)件的安全等級(jí)宜按一級(jí)設(shè)計(jì)；建筑物中梁、柱等各類構(gòu)件的安 全等級(jí)一般應(yīng)與整個(gè)建筑物的安全等級(jí)相同。全等級(jí)一般應(yīng)與整個(gè)建筑物的安全等級(jí)相同。 10.3 10.3 結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 2. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，是指設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，是指設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不 需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。一般建筑結(jié)一般建筑結(jié) 構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限可為構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限可為5050年。年。各類工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用各類工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用

14、 年限是不應(yīng)統(tǒng)一的。例如，橋梁應(yīng)比房屋的設(shè)計(jì)使用年年限是不應(yīng)統(tǒng)一的。例如，橋梁應(yīng)比房屋的設(shè)計(jì)使用年 限長(zhǎng)，大壩的設(shè)計(jì)使用年限更長(zhǎng)。限長(zhǎng)，大壩的設(shè)計(jì)使用年限更長(zhǎng)。 注意：注意：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖與其使用壽命有聯(lián)系，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖與其使用壽命有聯(lián)系， 但不等同。超過設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)并不是不能使用，但不等同。超過設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)并不是不能使用， 而是指它的可靠度降低了。而是指它的可靠度降低了。 3. 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求建筑結(jié)構(gòu)的功能要求 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)， 在正常維護(hù)條件下，應(yīng)能保持其使用功能，而不需進(jìn)行在正常維護(hù)條件

15、下，應(yīng)能保持其使用功能，而不需進(jìn)行 大修加固。應(yīng)該滿足的功能要求可概括為：大修加固。應(yīng)該滿足的功能要求可概括為： (1)(1)安全性安全性 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使 用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件（如地震、用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載和變形，在偶然事件（如地震、 爆炸等）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后保持必需的整體穩(wěn)定性，不致爆炸等）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后保持必需的整體穩(wěn)定性，不致 發(fā)生倒塌。發(fā)生倒塌。 3. 建筑結(jié)構(gòu)的功能要求建筑結(jié)構(gòu)的功能要求 (2)(2)適用性適用性 結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應(yīng)具有良好的 工作性。例如，不產(chǎn)生影響使用的過大變

16、形或振幅，工作性。例如，不產(chǎn)生影響使用的過大變形或振幅， 不發(fā)生足以讓使用者不安的過寬的裂縫等。不發(fā)生足以讓使用者不安的過寬的裂縫等。 (3)(3)耐久性耐久性 結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下應(yīng)有足夠的耐結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下應(yīng)有足夠的耐 久性，完好使用到設(shè)計(jì)規(guī)定的年限，即設(shè)計(jì)使用年限。久性，完好使用到設(shè)計(jì)規(guī)定的年限，即設(shè)計(jì)使用年限。 例如，混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐蝕、脫落，鋼筋不例如，混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐蝕、脫落，鋼筋不 發(fā)生銹蝕等。發(fā)生銹蝕等。 10.3.2 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) 能完成預(yù)定的各項(xiàng)功能時(shí)，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)；反能完成預(yù)定的各項(xiàng)功能時(shí)，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)；反 之，則處于失

17、效狀態(tài)，有效狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界，稱之，則處于失效狀態(tài)，有效狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界，稱 為極限狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志。極限狀態(tài)可分為為極限狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志。極限狀態(tài)可分為 二類。二類。 1.1.承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力最大承載能力或者或者達(dá)到不適于繼續(xù)達(dá)到不適于繼續(xù) 承載的變形狀態(tài)承載的變形狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。超過承載能，稱為承載能力極限狀態(tài)。超過承載能 力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。 10.3.2 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài) 出現(xiàn)下列情形之一，超過

18、了承載能力極限狀態(tài)：出現(xiàn)下列情形之一，超過了承載能力極限狀態(tài)： (1)(1)材料強(qiáng)度不夠而破壞；材料強(qiáng)度不夠而破壞； (2)(2)因疲勞而破壞；因疲勞而破壞； (3)(3)產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載；產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載； (4)(4)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定； (5)(5)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。 2. 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用正常使用或或耐久性能耐久性能中某項(xiàng)規(guī)定限中某項(xiàng)規(guī)定限 度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。超過了正常使用極限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。超過了正常使用極限 狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能

19、保證適用性和耐久性的功能要狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的功能要 求。求。 例如：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、例如：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、 過寬裂縫、局部損壞和振動(dòng)。過寬裂縫、局部損壞和振動(dòng)。 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后，還應(yīng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后，還應(yīng) 該按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。該按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。 10.3.3 極限狀態(tài)方程極限狀態(tài)方程 1. 承載能力極限狀態(tài)函數(shù)承載能力極限狀態(tài)函數(shù) 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以用極限狀態(tài)函數(shù)來表達(dá)。承載結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以用極限狀態(tài)函數(shù)來表達(dá)。承載 能力極限狀態(tài)函數(shù)可表示為能力極限狀態(tài)函數(shù)

20、可表示為 z = r s （3-1） 式中式中 s 表示荷載效應(yīng)，它代表由各種荷載分別產(chǎn)生表示荷載效應(yīng)，它代表由各種荷載分別產(chǎn)生 的荷載效應(yīng)的總和；的荷載效應(yīng)的總和； r 表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力。表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力。 2. 結(jié)構(gòu)狀態(tài)結(jié)構(gòu)狀態(tài) 根據(jù)根據(jù)s、r的取值不同，的取值不同，z值可能出現(xiàn)三種情況（圖值可能出現(xiàn)三種情況（圖 3-1）：）： 10.3.3 極限狀態(tài)方程極限狀態(tài)方程 圖圖3-1 極限狀態(tài)方程取值示意圖極限狀態(tài)方程取值示意圖 z = r-s 0 時(shí)時(shí), 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)； z = r-s 0 時(shí)時(shí), 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)；結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)； z = r-s 0 時(shí)時(shí), 結(jié)構(gòu)處

21、于失效狀態(tài)。結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。 3. 功能函數(shù)功能函數(shù) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)?？紤]的不僅是結(jié)構(gòu)的承載能力，多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)?？紤]的不僅是結(jié)構(gòu)的承載能力，多 數(shù)場(chǎng)合還需要考慮結(jié)構(gòu)對(duì)變形或開裂等的抵抗能力，也數(shù)場(chǎng)合還需要考慮結(jié)構(gòu)對(duì)變形或開裂等的抵抗能力，也 就是說要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性的要求。由此，上就是說要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性的要求。由此，上 述的極限狀態(tài)方程可推廣為述的極限狀態(tài)方程可推廣為 z = g(xz = g(x1 1，x x2 2，x xn n) ) （3-23-2） 式中，式中，g(g() )是函數(shù)記號(hào)，在這里稱為功能函數(shù)。是函數(shù)記號(hào)，在這里稱為功能函數(shù)。g(g() ) 由所研究的結(jié)構(gòu)

22、功能而定，可以是承載能力，也可以由所研究的結(jié)構(gòu)功能而定，可以是承載能力，也可以 是變形或裂縫寬度等。是變形或裂縫寬度等。 x x1 1，x x2 2，x xn n 為影響該結(jié)構(gòu)為影響該結(jié)構(gòu) 功能的各種荷載效應(yīng)以及材料強(qiáng)度、構(gòu)件的幾何尺寸等。功能的各種荷載效應(yīng)以及材料強(qiáng)度、構(gòu)件的幾何尺寸等。 10.4 10.4 按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 10.4.1 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 的的 可可 靠靠 度度 結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在內(nèi)，在規(guī)定的條件規(guī)定的條件下，下，完成預(yù)定功完成預(yù)定功 能的能力稱為能的能力稱為結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)構(gòu)的可靠性（規(guī)定時(shí)間規(guī)定時(shí)間是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使是指結(jié)構(gòu)

23、的設(shè)計(jì)使 用年限，用年限，規(guī)定條件規(guī)定條件，是指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用，是指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用 和維護(hù)的條件，不包括和維護(hù)的條件，不包括非正常的，例如人為的錯(cuò)誤等）。非正常的，例如人為的錯(cuò)誤等）。 結(jié)構(gòu)的可靠度結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即結(jié)構(gòu)在設(shè)是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，即結(jié)構(gòu)在設(shè) 計(jì)工作壽命內(nèi)，在正常計(jì)工作壽命內(nèi)，在正常條件下，完成預(yù)定功能的概率。因條件下，完成預(yù)定功能的概率。因 此，結(jié)構(gòu)的可靠度是用可靠概率此，結(jié)構(gòu)的可靠度是用可靠概率p ps s來描述的。來描述的。 10.4.2 可靠指標(biāo)與失效概率可靠指標(biāo)與失效概率 1. 結(jié)構(gòu)的失效概率結(jié)構(gòu)的失效概率 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的

24、時(shí)間和條件下不能完成預(yù)定功能的概率結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間和條件下不能完成預(yù)定功能的概率 pf，pf為失效概率。為失效概率。 ps + pf = 1.0 2. 失效概率失效概率pf的計(jì)算方法的計(jì)算方法 (1) s和和r的概率密度曲線的概率密度曲線 設(shè)構(gòu)件的荷載效應(yīng)設(shè)構(gòu)件的荷載效應(yīng)s、抗力、抗力r，都是服從正態(tài)分布的隨，都是服從正態(tài)分布的隨 機(jī)變量且二者為線性關(guān)系。機(jī)變量且二者為線性關(guān)系。s、r的平均值分別為的平均值分別為s、r， 標(biāo)準(zhǔn)差分別為標(biāo)準(zhǔn)差分別為s、r， s和和r的概率密度曲線如圖的概率密度曲線如圖3一一2所所 示。示。 10.4.2 可靠指標(biāo)與失效概率可靠指標(biāo)與失效概率 圖圖3-2 r、s的

25、概率密度分布曲線的概率密度分布曲線 (1) s和和r的概率密度曲線的概率密度曲線 按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，顯然按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，顯然r應(yīng)該大于應(yīng)該大于s。從圖中的。從圖中的 概率密度曲線可以看到，在多數(shù)情況下構(gòu)件的抗力概率密度曲線可以看到，在多數(shù)情況下構(gòu)件的抗力r大于大于 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)s。但是，由于離散性，在。但是，由于離散性，在s、r的概率密度曲線的概率密度曲線 的重疊區(qū)（陰影部分），仍有可能出現(xiàn)構(gòu)件的抗力的重疊區(qū)（陰影部分），仍有可能出現(xiàn)構(gòu)件的抗力r小于小于 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)s的情況。重疊區(qū)的大小與的情況。重疊區(qū)的大小與s、r以及以及s、r有有 關(guān)。所以，關(guān)。所以，加大平均值之差加大平均

26、值之差r-s，減小標(biāo)準(zhǔn)差，減小標(biāo)準(zhǔn)差s和和r可可 以使重疊的范圍減小，失效概率降低。以使重疊的范圍減小，失效概率降低。 （2）z的概率密度分布曲線的概率密度分布曲線 同前，若令同前，若令z=rs，z也應(yīng)該是服從正態(tài)分布的隨機(jī)也應(yīng)該是服從正態(tài)分布的隨機(jī) 變量。圖變量。圖3-3表示表示z的概率密度分布曲線。的概率密度分布曲線。 圖中的陰影部分表示出現(xiàn)圖中的陰影部分表示出現(xiàn)z0事件的概率，也就是事件的概率，也就是 構(gòu)件失效的概率構(gòu)件失效的概率pf，計(jì)算失效概率，計(jì)算失效概率pf比較麻煩，故改用比較麻煩，故改用 一種可靠指標(biāo)的計(jì)算方法。一種可靠指標(biāo)的計(jì)算方法。 圖圖3-3 可靠指標(biāo)與失效概率關(guān)系示意圖

27、可靠指標(biāo)與失效概率關(guān)系示意圖 （3）可靠指標(biāo)）可靠指標(biāo) 從圖從圖3-33-3可以看到，陰影部分的面積與可以看到，陰影部分的面積與z z和和z z的大小的大小 有關(guān)：增大有關(guān)：增大z z，曲線右移，陰影面積將減少；減小，曲線右移，陰影面積將減少；減小z z， 曲線變得高而窄，陰影面積也將減少。如果將曲線對(duì)稱軸曲線變得高而窄，陰影面積也將減少。如果將曲線對(duì)稱軸 至縱軸的距離表示成至縱軸的距離表示成z z的倍數(shù)，取的倍數(shù)，取 則則 22 / )(/ srsrzz zz . （3）可靠指標(biāo)）可靠指標(biāo) 可以看出可以看出大，則失效概率小。所以，大，則失效概率小。所以，和失效概率和失效概率 一樣可作為衡量結(jié)

28、構(gòu)可靠度的一個(gè)指標(biāo)，稱為可靠指標(biāo)。一樣可作為衡量結(jié)構(gòu)可靠度的一個(gè)指標(biāo)，稱為可靠指標(biāo)。 （4 4）與失效概率與失效概率p pf f的對(duì)應(yīng)關(guān)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)結(jié)構(gòu)的安全等根據(jù)結(jié)構(gòu)的安全等 級(jí)和破壞類型，規(guī)定了按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的目級(jí)和破壞類型，規(guī)定了按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的目 標(biāo)可靠指標(biāo)標(biāo)可靠指標(biāo)，見表，見表10-8。 結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞類型分為延性破壞和脆性破壞結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞類型分為延性破壞和脆性破壞 兩類兩類。延性破壞有明顯的預(yù)兆，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施，。延性破壞有明顯的預(yù)兆，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施， 所以目標(biāo)可靠指標(biāo)可定得稍低些。

29、脆性破壞常常是突發(fā)所以目標(biāo)可靠指標(biāo)可定得稍低些。脆性破壞常常是突發(fā) 性破壞，破壞前沒有明顯的預(yù)兆，所以目標(biāo)可靠指標(biāo)就性破壞，破壞前沒有明顯的預(yù)兆，所以目標(biāo)可靠指標(biāo)就 應(yīng)該定得高一些。應(yīng)該定得高一些。 用可靠指標(biāo)用可靠指標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠度校核，可以較全進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠度校核，可以較全 面地考慮可靠度影響因素的客觀變異性，使結(jié)構(gòu)滿足預(yù)面地考慮可靠度影響因素的客觀變異性，使結(jié)構(gòu)滿足預(yù) 期的可靠度要求。期的可靠度要求。 3. 目標(biāo)可靠指標(biāo)目標(biāo)可靠指標(biāo) 3. 目標(biāo)可靠指標(biāo)目標(biāo)可靠指標(biāo) 10.5 10.5 實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式 10.5.1 10.5.1 分分 項(xiàng)項(xiàng) 系系 數(shù)數(shù) 對(duì)于一般常見

30、的工程結(jié)構(gòu)，采用可靠指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)對(duì)于一般常見的工程結(jié)構(gòu)，采用可靠指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì) 工作量大，有時(shí)會(huì)遇到統(tǒng)計(jì)資料不足而無(wú)法進(jìn)行的困難。工作量大，有時(shí)會(huì)遇到統(tǒng)計(jì)資料不足而無(wú)法進(jìn)行的困難。 考慮到多年來的設(shè)計(jì)習(xí)慣和實(shí)用上的簡(jiǎn)便，考慮到多年來的設(shè)計(jì)習(xí)慣和實(shí)用上的簡(jiǎn)便，建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)提出了便于實(shí)際使用的設(shè)計(jì)表達(dá)式，稱提出了便于實(shí)際使用的設(shè)計(jì)表達(dá)式，稱 為為實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式。 例如，永久荷載和可變荷載組合下的設(shè)計(jì)表達(dá)式為例如，永久荷載和可變荷載組合下的設(shè)計(jì)表達(dá)式為: : （3-83-8） (1)(1)抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù) r r (2) (2)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)永久荷

31、載分項(xiàng)系數(shù) g g (3) (3)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)可變荷載分項(xiàng)系數(shù) q q qqggrr / 10.5.2 荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合 1. 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)(基本組合和偶然組合）基本組合和偶然組合） 0s r 2.正常使用極限狀態(tài)（標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)正常使用極限狀態(tài)（標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn) 永久組合）永久組合） s c 10.5.3 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 1. 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單表達(dá)式 0s r （3-22） sk ssk 0s r rk /r rk 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng) 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng) 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng) 承

32、載能力承載能力 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力 標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值 組合值組合值 設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值 設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值 標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 式中式中 0結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。 2. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值s 實(shí)際上荷載效應(yīng)中的實(shí)際上荷載效應(yīng)中的荷載有永久荷載和可變荷載荷載有永久荷載和可變荷載， 并且可變荷載不止一個(gè)，多個(gè)可變荷載也不一定會(huì)同時(shí)并且可變荷載不止一個(gè)，多個(gè)可變荷載也不一定會(huì)同時(shí) 發(fā)生，例如，高層建筑各樓層可變荷載全部滿載且遇到發(fā)生，例如，高層建筑各樓層可變荷載全部滿載且遇到 最大風(fēng)荷載的可能性就不大。為此，最大風(fēng)荷載的可能性就不大。為此，考慮到兩

33、個(gè)或兩個(gè)考慮到兩個(gè)或兩個(gè) 以上可變荷載同時(shí)出現(xiàn)的可能性較小，引入荷載組合值以上可變荷載同時(shí)出現(xiàn)的可能性較小，引入荷載組合值 系數(shù)對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值折減。系數(shù)對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值折減。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng) 考慮作用效應(yīng)的基本組合，必要時(shí)尚應(yīng)考慮作用效應(yīng)的考慮作用效應(yīng)的基本組合，必要時(shí)尚應(yīng)考慮作用效應(yīng)的 偶然組合。偶然組合。 2. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值s 對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值s s應(yīng)從由可變應(yīng)從由可變 荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的兩組組合中兩組組合中 取最不利值

34、取最不利值確定確定: : (1)(1)對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合，其承載能力極限其承載能力極限 狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式一般形式為狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式一般形式為 .),( . 2 1 100 kcs qikci n i qi k qqkgg ffr ssss ）（ 2. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值s (2)(2)對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合，其承載能力極限其承載能力極限 狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式的一般形式為狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式的一般形式為 .),( . 1 00 kcs n i qikciqikgg ffr sss ）（ 公式中符號(hào)的含義：公式中符號(hào)的含義：

35、 0 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù) , 與安全等級(jí)對(duì)應(yīng)與安全等級(jí)對(duì)應(yīng) ，對(duì)，對(duì) 安全安全 等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為 100 年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng) 小于小于1.1；對(duì)二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為；對(duì)二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小于年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小于 1.0；對(duì)三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為；對(duì)三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為 5 年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應(yīng)小 于于0.9；在抗震設(shè)計(jì)中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)；在抗震設(shè)計(jì)中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)； g永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)永久荷載的分項(xiàng)系數(shù) ，當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不當(dāng)永久荷載

36、效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不 利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合g = 1.2； 由永久荷載效由永久荷載效 應(yīng)控制的組合應(yīng)控制的組合g = 1.35。當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，。當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)， 取取 g 1.0； q1 q1、 、qi qi 可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)； 可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；q1 q1、 、qi qi一般 一般1.41.4； ci ci 可變荷載的組合值系數(shù)； 可變荷載的組合值系數(shù)； g gk k 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值；_ _ q q1k 1k 最大的一個(gè)可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值； 最大的一個(gè)可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值； q q1k 1k、q qikik 其余可

37、變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值； 其余可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值； 以上不等式右側(cè)為以上不等式右側(cè)為結(jié)構(gòu)承載力，用承載力函數(shù)結(jié)構(gòu)承載力，用承載力函數(shù)r r（）表示）表示， 表明其為混凝土和鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值表明其為混凝土和鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 （f fck ck、 、f fsk sk）、分項(xiàng)系 ）、分項(xiàng)系 數(shù)（數(shù)（c c、s s）、幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)值（）、幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)值（a ak k）以及其他參數(shù)的）以及其他參數(shù)的 函數(shù)。函數(shù)。 規(guī)范表規(guī)范表4.1.1（續(xù)）（續(xù)） 3. 一般排架和框架的簡(jiǎn)化表達(dá)式一般排架和框架的簡(jiǎn)化表達(dá)式 對(duì)于一般常遇的排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，為了計(jì)算方對(duì)于一般常遇的排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，為了計(jì)算方 便，可變荷載的影響大

38、小可不予區(qū)分，并采用相同的組便，可變荷載的影響大小可不予區(qū)分，并采用相同的組 合值系數(shù)。對(duì)由合值系數(shù)。對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合可變荷載效應(yīng)控制的組合，其設(shè)計(jì)表達(dá)，其設(shè)計(jì)表達(dá) 式可以簡(jiǎn)化表達(dá)為式可以簡(jiǎn)化表達(dá)為 對(duì)由對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合永久荷載效應(yīng)控制的組合，其承載力極限狀態(tài)設(shè)，其承載力極限狀態(tài)設(shè) 計(jì)表達(dá)式仍為前面公式。計(jì)表達(dá)式仍為前面公式。 kqqkgg sss 11 n i qikqikgg sss 1 .9 . 0 10.5.4 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，主要是按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，主要是驗(yàn)算構(gòu)件的變形驗(yàn)算構(gòu)件的變形 和抗裂度或裂

39、縫寬度。和抗裂度或裂縫寬度。 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，變形過大或裂縫過寬按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，變形過大或裂縫過寬 雖影響正常使用，但危害程度不及承載力引起的結(jié)構(gòu)破雖影響正常使用，但危害程度不及承載力引起的結(jié)構(gòu)破 壞造成的損失那么大，所以可適當(dāng)降低對(duì)可靠度的要求。壞造成的損失那么大，所以可適當(dāng)降低對(duì)可靠度的要求。 計(jì)算時(shí)取荷載標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算時(shí)取荷載標(biāo)準(zhǔn)值，不需乘分項(xiàng)系數(shù)，也不需乘分項(xiàng)系數(shù)，也不考慮結(jié)構(gòu)不考慮結(jié)構(gòu) 重要性系數(shù)重要性系數(shù)0。 1. 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單表達(dá)式 s c 2. 可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù)可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù) 在正

40、常使用狀態(tài)下，可變荷載作用時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)于變?cè)谡Ｊ褂脿顟B(tài)下，可變荷載作用時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)于變 形和裂縫的大小顯然是有影響的。形和裂縫的大小顯然是有影響的?？勺兒奢d的最大值并非可變荷載的最大值并非 長(zhǎng)期作用于結(jié)構(gòu)之上，所以應(yīng)按其在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)作用時(shí)長(zhǎng)期作用于結(jié)構(gòu)之上，所以應(yīng)按其在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)作用時(shí) 間的長(zhǎng)短和可變荷載超越總時(shí)間或超越次數(shù)，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值間的長(zhǎng)短和可變荷載超越總時(shí)間或超越次數(shù)，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值 進(jìn)行折減。進(jìn)行折減。建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)采用一個(gè)小采用一個(gè)小 于于1 1的準(zhǔn)永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù)來考慮這種折減。的準(zhǔn)永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù)來考慮這種折減。 (1)(1)準(zhǔn)

41、永久值系數(shù)，準(zhǔn)永久值系數(shù)， 是根據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載達(dá)到是根據(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)期內(nèi)總持續(xù)時(shí)間的比和超過該值的總持續(xù)時(shí)間與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)總持續(xù)時(shí)間的比 值而確定。值而確定。 (2)(2)頻遇值系數(shù)，頻遇值系數(shù)，是根據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期間可變荷載超是根據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期間可變荷載超 越的總時(shí)間或超越的次數(shù)來確定的。越的總時(shí)間或超越的次數(shù)來確定的。 3. 可變荷載的準(zhǔn)永久值和頻遇值可變荷載的準(zhǔn)永久值和頻遇值 準(zhǔn)永久值準(zhǔn)永久值 = = 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)永久值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)(q q) ) 頻遇值頻遇值 = = 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值頻遇值系數(shù)頻遇值系數(shù)(

42、f f) ) 4.4.可變荷載的代表值可變荷載的代表值 可變荷載有四種代表值，即可變荷載有四種代表值，即標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永久標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永久 值和頻遇值。值和頻遇值。其中其中標(biāo)準(zhǔn)值稱為基本代表值標(biāo)準(zhǔn)值稱為基本代表值，其他代表值可，其他代表值可 由基本代表值乘以相應(yīng)的系數(shù)得到。各類可變荷載和相應(yīng)由基本代表值乘以相應(yīng)的系數(shù)得到。各類可變荷載和相應(yīng) 的組合值系數(shù)、準(zhǔn)永久值系數(shù)、頻遇值系數(shù)可在荷載規(guī)范的組合值系數(shù)、準(zhǔn)永久值系數(shù)、頻遇值系數(shù)可在荷載規(guī)范 中查到。中查到。 5. 荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的需要，常須區(qū)分根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的需要，常須區(qū)分荷載的短期作用荷載的短

43、期作用（標(biāo)（標(biāo) 準(zhǔn)組合、頻遇組合）和準(zhǔn)組合、頻遇組合）和荷載的長(zhǎng)期作用荷載的長(zhǎng)期作用（準(zhǔn)永久組合）下（準(zhǔn)永久組合）下 構(gòu)件的變形大小和裂縫寬度驗(yàn)算。所以，構(gòu)件的變形大小和裂縫寬度驗(yàn)算。所以，建筑結(jié)構(gòu)可靠建筑結(jié)構(gòu)可靠 度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按不同的設(shè)計(jì)目的，分別選用荷載規(guī)定按不同的設(shè)計(jì)目的，分別選用荷載 的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和荷載的準(zhǔn)永久組合。的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和荷載的準(zhǔn)永久組合。 (1)(1)荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合 標(biāo)準(zhǔn)組合主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)組合主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán) 重的永久性損害的情況。按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，荷載效應(yīng)重的永久性損害的情

44、況。按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，荷載效應(yīng) 組合的設(shè)計(jì)值組合的設(shè)計(jì)值 s s 應(yīng)按下式計(jì)算：應(yīng)按下式計(jì)算： n 2i qikciq1kkg ssss 5. 荷載效應(yīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)值荷載效應(yīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)值 (2)(2)荷載的頻遇組合荷載的頻遇組合 頻遇組合主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生局部頻遇組合主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生局部 損害、較大變形或短暫振動(dòng)的情況。按荷載的頻遇組合損害、較大變形或短暫振動(dòng)的情況。按荷載的頻遇組合 時(shí)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值時(shí)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值 s s 應(yīng)按下式計(jì)算：應(yīng)按下式計(jì)算： (3)(3)荷載的準(zhǔn)永久組合荷載的準(zhǔn)永久組合 準(zhǔn)永久組合主要用于當(dāng)長(zhǎng)期效應(yīng)是決定性因素

45、的情況。準(zhǔn)永久組合主要用于當(dāng)長(zhǎng)期效應(yīng)是決定性因素的情況。 按荷載的準(zhǔn)永久組合時(shí)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值按荷載的準(zhǔn)永久組合時(shí)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值 s s 應(yīng)按應(yīng)按 下式計(jì)算：下式計(jì)算： n i qikqikqfkg ssss 2 11 qik n 1i qikg sss 10.5.5 按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí) 材料強(qiáng)度和荷載的取值材料強(qiáng)度和荷載的取值 1 1鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 對(duì)于鋼材，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定了每一種鋼材的廢品對(duì)于鋼材，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定了每一種鋼材的廢品 限值。抽樣檢查中如發(fā)現(xiàn)某爐鋼材的屈服強(qiáng)度達(dá)不到此限值。抽樣檢查中如發(fā)現(xiàn)某爐鋼材的屈服強(qiáng)度達(dá)不到此 限值，即

46、作為廢品處理。例如，限值，即作為廢品處理。例如，hpb235 (q235)hpb235 (q235)鋼筋，其鋼筋，其 廢品限值為廢品限值為235n/mm235n/mm2 2。確定的這個(gè)廢品限值大體能滿足。確定的這個(gè)廢品限值大體能滿足 保證率為保證率為97.7397.73，即平均值減去二倍的標(biāo)準(zhǔn)差。這一保，即平均值減去二倍的標(biāo)準(zhǔn)差。這一保 證率已高于證率已高于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的保證率規(guī)定的保證率9595 的要求，因而的要求，因而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中取國(guó)家冶金中取國(guó)家冶金 局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的廢品限值作為鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的廢品限值作為鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)

47、值。 1. 鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 熱軋鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用熱軋鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用fyk表示，取等于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)表示，取等于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 頒布的屈服強(qiáng)度的廢品限值；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱頒布的屈服強(qiáng)度的廢品限值；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱 處理鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用處理鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用fptk 表示表示, 系根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度系根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度 確定確定(條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)0.85b)。 圖圖3-5 鋼筋屈服強(qiáng)度頻率分布圖鋼筋屈服強(qiáng)度頻率分布圖 2. 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用f fcu,k cu,k表示。根據(jù) 表示

48、。根據(jù)建建 筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的保證率規(guī)定的保證率9595的要求，混凝土的要求，混凝土 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取平均值減強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取平均值減 1.645 1.645 倍的標(biāo)準(zhǔn)差。倍的標(biāo)準(zhǔn)差。 f fcu,k cu,k fcu fcu 1.6451.645fcu fcu 式中式中f fcu,k cu,k混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的平均值（ 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的平均值（n /mmn /mm2 2）；）； fcu fcu混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的平均值（ 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的平均值（n /mmn /mm2 2）；）； 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。 f 2. 混凝土

49、立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 f 圖圖3-6 混凝土立方體強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)資料混凝土立方體強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)資料 3. 分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值 (1)(1)材料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值材料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值 鋼筋強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)鋼筋強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)s s 根據(jù)鋼筋種類不同，取值范圍根據(jù)鋼筋種類不同，取值范圍 在在1.11.11.51.5；混凝土強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)；混凝土強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)c c 規(guī)定為 規(guī)定為1.41.4。 材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 = = 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 / / 材料的分項(xiàng)系數(shù)。材料的分項(xiàng)系數(shù)。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中同時(shí)給出了鋼筋和

50、混凝土強(qiáng)中同時(shí)給出了鋼筋和混凝土強(qiáng) 度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值 預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 3. 分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值 (2)(2)荷載分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值荷載分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值 永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，根據(jù)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利和有永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，根據(jù)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利和有 利分別取利分別取1.21.2（或（或1.351.35）和）和1.01.0，可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，可變荷載的分項(xiàng)系數(shù) 一般取一般取1.4

51、1.4。 設(shè)計(jì)中為了使得結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定的可靠指標(biāo)，在計(jì)算設(shè)計(jì)中為了使得結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定的可靠指標(biāo)，在計(jì)算 中應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。中應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。 荷載設(shè)計(jì)值荷載的標(biāo)準(zhǔn)值荷載設(shè)計(jì)值荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 荷載分項(xiàng)系數(shù)荷載分項(xiàng)系數(shù) 思思 考考 題題 10.110.1 結(jié)構(gòu)可靠性的含義是什么？它包含哪些功能要求？結(jié)構(gòu)可靠性的含義是什么？它包含哪些功能要求？ 結(jié)構(gòu)超過極限狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生什么后果？建筑結(jié)構(gòu)安結(jié)構(gòu)超過極限狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生什么后果？建筑結(jié)構(gòu)安 全等級(jí)是按什么原則劃分的？全等級(jí)是按什么原則劃分的？ 1010.2.2 “ “作用作用”和和“荷載荷載”有什么區(qū)別？影響結(jié)構(gòu)可靠性有什么區(qū)別？影響結(jié)構(gòu)可靠性 的的 因素有哪些？結(jié)構(gòu)構(gòu)件的杭力與哪些因素有關(guān)？因素有哪些？結(jié)構(gòu)構(gòu)件的杭力與哪些因素有關(guān)？ 為什么說構(gòu)件的抗力是一個(gè)隨機(jī)變量？為什么說構(gòu)件的抗力是一個(gè)隨機(jī)變量？ 1010.3.3 什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾 類，其含義各是什么？類，其含義各是什么？ 1010.4.4 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足哪些功能要求？結(jié)構(gòu)的設(shè)