鋼筋混凝土結構設計計算基本原則

1、第二章第二章 鋼筋砼結構設計計算基本原則鋼筋砼結構設計計算基本原則 本章提要本章提要掌握極限狀態(tài)的基本概念；掌握極限狀態(tài)的基本概念；了解結構可靠度的基本原理；了解結構可靠度的基本原理；熟悉近似概率極限狀態(tài)設計法熟悉近似概率極限狀態(tài)設計法 在混凝土結構設計中的應用。在混凝土結構設計中的應用。 v結構設計的目的結構設計的目的是要科學地解決結構物的可靠度是要科學地解決結構物的可靠度與經(jīng)濟的矛盾，力求以最經(jīng)濟的途徑，使所建造與經(jīng)濟的矛盾，力求以最經(jīng)濟的途徑，使所建造的結構的可靠度滿足各項的結構的可靠度滿足各項預定功能預定功能的要求。的要求。v結構設計要保證其結構設計要保證其可靠性可靠性。v可靠性可靠性

2、安全性安全性、適用性適用性和和耐久性耐久性的總稱。的總稱。v結構可靠性越高，建設造價投資越大。結構可靠性越高，建設造價投資越大。第一節(jié)第一節(jié) 結構設計的極限狀態(tài)結構設計的極限狀態(tài)結構的功能要求結構的功能要求第一節(jié)第一節(jié) 結構設計的極限狀態(tài)結構設計的極限狀態(tài)第一節(jié)第一節(jié) 結構設計的極限狀態(tài)結構設計的極限狀態(tài)一結構的極限狀態(tài)的定義一結構的極限狀態(tài)的定義 結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。一旦超過這種狀態(tài)，結構就進入失效狀態(tài)。態(tài)。一旦超過這

3、種狀態(tài)，結構就進入失效狀態(tài)。二結構極限狀態(tài)的分類二結構極限狀態(tài)的分類 根據(jù)功能要求，國際上通常把極限狀態(tài)分為兩大類：根據(jù)功能要求，國際上通常把極限狀態(tài)分為兩大類： 承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時結構將發(fā)生超過這一極限狀態(tài)時結構將發(fā)生破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。破壞、倒塌或失穩(wěn)等現(xiàn)象。 正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)時結構將出現(xiàn)超過這一極限狀態(tài)時結構將出現(xiàn)過大的變形，開裂或過寬的裂縫，鋼筋嚴重銹蝕，混凝土過大的變形，開裂或過寬的裂縫，鋼筋嚴重銹蝕，混凝土腐蝕、風化、剝落等現(xiàn)象。腐蝕、風化、剝落等現(xiàn)象。第一節(jié)第一節(jié) 結構設計的極限狀態(tài)結構設計的極限狀態(tài) （

4、一）承載能力極限狀態(tài)（一）承載能力極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài)，結構就不能滿足預定的超過該極限狀態(tài)，結構就不能滿足預定的安全性安全性要求。要求。v結構或結構的一部分喪失結構穩(wěn)定；結構或結構的一部分喪失結構穩(wěn)定；（如細長受壓構件的壓曲（如細長受壓構件的壓曲失穩(wěn)）失穩(wěn)）v結構形成機動體系而喪失承載能力；結構形成機動體系而喪失承載能力；（超靜定結構中出現(xiàn)足夠（超靜定結構中出現(xiàn)足夠多塑性鉸多塑性鉸) )v結構發(fā)生滑移、上浮或傾覆等不穩(wěn)定情況；結構發(fā)生滑移、上浮或傾覆等不穩(wěn)定情況；v構件的截面因強度不足而發(fā)生破壞；構件的截面因強度不足而發(fā)生破壞；（包括疲勞破壞）（包括疲勞破壞）v結構或構件產(chǎn)生過大的塑性變形

5、而不適于繼續(xù)承載。結構或構件產(chǎn)生過大的塑性變形而不適于繼續(xù)承載。二、結構的極限狀態(tài)的分類二、結構的極限狀態(tài)的分類 （一）承載能力極限狀態(tài)（一）承載能力極限狀態(tài) 承載能力極限狀態(tài)時關于安全性功能要求的，所以滿承載能力極限狀態(tài)時關于安全性功能要求的，所以滿足承載能力極限狀態(tài)的要求，是結構設計的首要任務，因足承載能力極限狀態(tài)的要求，是結構設計的首要任務，因為這關系到結構能否安全的問題，一旦失效，后果嚴重，為這關系到結構能否安全的問題，一旦失效，后果嚴重，所以應具有較高的可靠度水平。所以應具有較高的可靠度水平。 規(guī)范規(guī)定，所有結構構件均應進行承載力計算，必要規(guī)范規(guī)定，所有結構構件均應進行承載力計算，必

6、要時尚應進行結構的抗傾、抗滑、抗浮驗算；對需要抗震設時尚應進行結構的抗傾、抗滑、抗浮驗算；對需要抗震設防的結構，尚應進行結構的抗震承載力計算。防的結構，尚應進行結構的抗震承載力計算。二、二、 結構的極限狀態(tài)的分類結構的極限狀態(tài)的分類 （二）正常使用極限狀態(tài)（二）正常使用極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài)，結構就不滿足預定的超過該極限狀態(tài)，結構就不滿足預定的適用性適用性和和耐久性耐久性要求。要求。v產(chǎn)生過大的變形，影響正常使用和外觀；產(chǎn)生過大的變形，影響正常使用和外觀；v（不安全感、不能正常使用等）（不安全感、不能正常使用等）v產(chǎn)生過寬的裂縫，對耐久性有影響或者產(chǎn)生人們心理上不能接產(chǎn)生過寬的裂縫，對耐久性

7、有影響或者產(chǎn)生人們心理上不能接受的感覺；受的感覺； （鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）v產(chǎn)生過大的振動影響使用。產(chǎn)生過大的振動影響使用。 結構設計首先要滿足承載能力的要求，以保證結構安全使用；然結構設計首先要滿足承載能力的要求，以保證結構安全使用；然后按正常使用極限狀態(tài)進行校核，以保結構的適用性及耐久性。后按正常使用極限狀態(tài)進行校核，以保結構的適用性及耐久性。二、結構的極限狀態(tài)的分類二、結構的極限狀態(tài)的分類 正常使用極限狀態(tài)時關于適用性和耐久性功能要求的，正常使用極限狀態(tài)時關于適用性和耐久性功能要求的，當結構或構件達到正常使用極限狀態(tài)時，雖然會影響結當結構或構件達到正

8、常使用極限狀態(tài)時，雖然會影響結構的使用形、耐久性或使人們的心理感覺無法承受，但構的使用形、耐久性或使人們的心理感覺無法承受，但一般不會造成生命財產(chǎn)的重大損失，所以正常使用極限一般不會造成生命財產(chǎn)的重大損失，所以正常使用極限狀態(tài)設計的可靠度水平允許比承載能力極限狀態(tài)的可靠狀態(tài)設計的可靠度水平允許比承載能力極限狀態(tài)的可靠度適當降低。度適當降低。 規(guī)范規(guī)定，規(guī)范規(guī)定，對使用上需控制變形值的結構構件，應進對使用上需控制變形值的結構構件，應進行變形驗算；對使用上要求進行裂縫控制的結構構件，行變形驗算；對使用上要求進行裂縫控制的結構構件，應進行抗裂或裂縫寬度的驗算。應進行抗裂或裂縫寬度的驗算。 結構設計一

9、般先按承載能力極限狀態(tài)設計結構構件，結構設計一般先按承載能力極限狀態(tài)設計結構構件，后按正常使用極限狀態(tài)進行驗算。后按正常使用極限狀態(tài)進行驗算。二、二、 結構的極限狀態(tài)的分類結構的極限狀態(tài)的分類結構功能的表達結構功能的表達S R 失效失效第二節(jié)第二節(jié) 結構按概率極限狀態(tài)設計的基本概念結構按概率極限狀態(tài)設計的基本概念鋼筋砼結構設計采用鋼筋砼結構設計采用以以概率理論概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法。為基礎的極限狀態(tài)設計法。設計時主要考慮的兩個變量：設計時主要考慮的兩個變量： fts sc= ft b h l鋼筋砼梁s sc= ft ft s ss s sc As fy fcPPlM41)2(0 xhA

10、fMsyu S = S(Q)PlMS41)2(0 xhAfMRsyuR = R(fc, fy, ak, )v截面尺寸和截面尺寸和材料強度材料強度是決定是決定結構抗力結構抗力的主要因素。的主要因素。v由于材料強度的離散性、構件幾何特征的不定性和計由于材料強度的離散性、構件幾何特征的不定性和計 算模式的不定性，結構抗力是一個算模式的不定性，結構抗力是一個隨機變量隨機變量v荷載荷載是決定是決定荷載效應荷載效應的主要因素。的主要因素。v荷載效應與荷載成正比。荷載效應與荷載成正比。v由于荷載的離散性，荷載效應是一個由于荷載的離散性，荷載效應是一個隨機變量隨機變量 S 、 R為隨機變量，可用統(tǒng)計參數(shù)描述：

11、為隨機變量，可用統(tǒng)計參數(shù)描述：概型（服從何種概率分布）概型（服從何種概率分布）平均值（隨機變量代表值）平均值（隨機變量代表值）均方差（隨機變量離散性）均方差（隨機變量離散性） 由于由于S 、R的不確定性，無論如何設計結構，都有的不確定性，無論如何設計結構，都有 S R（ 失效）的可能性存在。失效）的可能性存在。 結構或結構的一部分不能滿足設計所規(guī)定的某一功能要結構或結構的一部分不能滿足設計所規(guī)定的某一功能要求，即超過了承載能力或正常使用狀態(tài)中的某一極限。求，即超過了承載能力或正常使用狀態(tài)中的某一極限。結構構件處于失效狀態(tài)下的概率結構構件處于失效狀態(tài)下的概率p pf f。pf = P (S R)

12、v失效概率越小，結構可靠性越大。失效概率越小，結構可靠性越大。v可用失效概率定量表示結構可靠性的大小。可用失效概率定量表示結構可靠性的大小。v當失效概率當失效概率pf小于某個值時，結構失效的可能性很小，小于某個值時，結構失效的可能性很小， 可認為結構設計是可靠的。該失效概率限值稱為可認為結構設計是可靠的。該失效概率限值稱為容許容許 失效概率失效概率 pf 。一一. .失效概率失效概率 結構的極限狀態(tài)可用結構的極限狀態(tài)可用功能函數(shù)功能函數(shù)Z描述：描述： pf = P (S R)= P (Z 0) f(Z)szzPfZ = R - SR、S為隨機變量，假定服從正態(tài)分布，所以為隨機變量，假定服從正態(tài)

13、分布，所以Z也是隨機變量也是隨機變量. .Z的概率分布曲線也服從正態(tài)分布。的概率分布曲線也服從正態(tài)分布。 Z的平均值的平均值Z和標準差和標準差Z為：為：0)()0()(dzzfZPRSPpf22sss失效概率：失效概率： f(Z)szzPfZ = R - S 值 2.7 3.2 3.7 4.2 失效概率 pf 3.510-3 6.910-4 1.110-4 1.310-5 可可 靠靠 指指 標標 v為避免求為避免求 pf積分運算，令積分運算，令 = = Z Z / / Z Z，稱稱為結為結構的可靠指標。構的可靠指標。v與與pf之間存在著相應的之間存在著相應的關系，關系，pf 。二二. .可靠指

14、標可靠指標 v可靠指標：可靠指標：22SRSRZZsssv結構的可靠度轉(zhuǎn)而由結構的可靠度轉(zhuǎn)而由可靠指標來描述。可靠指標來描述。v結構的可靠度：結構的可靠度：規(guī)定時間和條件下完成預定功能的概率。規(guī)定時間和條件下完成預定功能的概率。 f(Z)szzPfZ = R - S當當R與與S相差越大，相差越大，R遠大于遠大于S，越大，結構越安全。越大，結構越安全。當當R與與S越小，即越小，即R與與S的變異性的變異性越小，越小，越大，結構越安全。越大，結構越安全。水工砼結構設計時，應根據(jù)水工砼結構設計時，應根據(jù)水工建筑物的級別水工建筑物的級別，采用不同的水工建筑物結構安全級別。不同安采用不同的水工建筑物結構安

15、全級別。不同安全級別可靠度水平要求不同。全級別可靠度水平要求不同。水工建筑物級別水工建筑物安全級別12，34，5三三. .結構安全級別結構安全級別水工建筑物結構安全級別水工建筑物結構安全級別要使結構設計既安全可靠，又經(jīng)濟合理，則在規(guī)定的條件下，要使結構設計既安全可靠，又經(jīng)濟合理，則在規(guī)定的條件下，失效概率應低于允許失效概率失效概率應低于允許失效概率 pf ，即即 pfpf 當用可靠指標當用可靠指標表示時，則為表示時，則為 T T目標可靠指標。目標可靠指標。破壞類型安全級別級級級延性破壞3.73.22.7脆性破壞4.23.73.2承載能力極限狀態(tài)的目標可靠指標承載能力極限狀態(tài)的目標可靠指標T四四

16、. .目標可靠指標目標可靠指標Tv目標可靠指標目標可靠指標的確定的確定(1)(1)建立在對原規(guī)范建立在對原規(guī)范“校準校準”的基礎上。的基礎上。(2)(2)與結構安全級別有關。安全級別愈高，與結構安全級別有關。安全級別愈高， T T愈大。愈大。(3)(3)與構件破壞性質(zhì)有關。延性破壞的與構件破壞性質(zhì)有關。延性破壞的T T低于脆性破壞。低于脆性破壞。(4)(4)與極限狀態(tài)有關。承載能力極限狀態(tài)的與極限狀態(tài)有關。承載能力極限狀態(tài)的T T高于正常使高于正常使 用極限狀態(tài)。用極限狀態(tài)。v在實際設計中求可靠指標在實際設計中求可靠指標，需已知影響結構可靠度需已知影響結構可靠度的隨機變量的隨機變量R和和S的統(tǒng)

17、計參數(shù)（的統(tǒng)計參數(shù)（ ，）。v對于十分重要的結構，如原子能反應堆的安全殼等采對于十分重要的結構，如原子能反應堆的安全殼等采用這種方法。用這種方法。v對于一般構件，如果也采用這種復雜的統(tǒng)計參數(shù)分析，對于一般構件，如果也采用這種復雜的統(tǒng)計參數(shù)分析，即不現(xiàn)實，設計人員也不習慣，故還需給出即不現(xiàn)實，設計人員也不習慣，故還需給出實用設計表實用設計表達式。達式。v實用設計表達式即把實用設計表達式即把可靠指標可靠指標用用五五個分項系數(shù)個分項系數(shù)來反來反映映，對影響結構抗力和荷載效應的材料強度和荷載采用，對影響結構抗力和荷載效應的材料強度和荷載采用相應的相應的設計值設計值和和標準值。標準值。第三節(jié)第三節(jié) 荷載

18、的標準值荷載的標準值荷載按其隨時間的變異性和出現(xiàn)的可能性不同，荷載按其隨時間的變異性和出現(xiàn)的可能性不同，可分為三類：可分為三類：v永久荷載：永久荷載：不隨時間而變化的荷載，即恒載。不隨時間而變化的荷載，即恒載。（自重，土壓力等）（自重，土壓力等）v可變荷載：可變荷載：隨時間而變化的荷載，即活載。隨時間而變化的荷載，即活載。（人群荷載，風荷載，靜水壓力等）（人群荷載，風荷載，靜水壓力等）v偶然荷載：偶然荷載：在設計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但在設計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)，但 一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時間 較短的荷載，如地震較短的荷載，如地震、爆炸等。、爆炸等。一一. .荷載標準

19、值荷載標準值Gk ，Qk 結構構件在使用期間的正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。結構構件在使用期間的正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。水工建筑物的荷載按水工建筑物的荷載按水工建筑物荷載設計規(guī)范水工建筑物荷載設計規(guī)范給出。給出。Gk由設計基準期內(nèi)荷載最由設計基準期內(nèi)荷載最大值概率分布的大值概率分布的某一分位某一分位值值來確定。來確定。Gk=s+ass= s(1+ass)沒有足夠統(tǒng)計資料時，采沒有足夠統(tǒng)計資料時，采用公稱值。用公稱值。第三節(jié)第三節(jié) 荷載的標準值荷載的標準值v可變荷載在結構設計基準期內(nèi)可變荷載在結構設計基準期內(nèi)經(jīng)常作用的那一部分經(jīng)常作用的那一部分荷載荷載，它對結構的影響類似永久荷載。，它

20、對結構的影響類似永久荷載。v可變荷載的準永久值由其標準值可變荷載的準永久值由其標準值Q Qk k乘以相應的乘以相應的長期長期組合系數(shù)組合系數(shù)( (11) )得出。得出。v荷載準永久值用于正常使用極限狀態(tài)的荷載效應長荷載準永久值用于正常使用極限狀態(tài)的荷載效應長期組合中。期組合中。二可變荷載準永久值二可變荷載準永久值Qq 在考慮長期組合時，永久荷載是一直作用的，但在考慮長期組合時，永久荷載是一直作用的，但可變荷載在設計基準期內(nèi)不是全部以最大值長期作用可變荷載在設計基準期內(nèi)不是全部以最大值長期作用在結構上，而是有時作用值大些，有時小一些，有時在結構上，而是有時作用值大些，有時小一些，有時作用時間長些

21、，有時短些。因此，在進行荷載效應長作用時間長些，有時短些。因此，在進行荷載效應長期組合計算時，可變荷載不應按其標準值作為它的代期組合計算時，可變荷載不應按其標準值作為它的代表值，而應取其表值，而應取其“準永久值準永久值”作為它的代表值。作為它的代表值。 可變荷載準永久值實際上是考慮荷載效應的長期可變荷載準永久值實際上是考慮荷載效應的長期組合而對可變荷載標準的一種折減。組合而對可變荷載標準的一種折減。二可變荷載準永久值二可變荷載準永久值Qqv當結構構件承受兩種以上的可變荷載時，考慮到當結構構件承受兩種以上的可變荷載時，考慮到各各種可變荷載不可能同時以其最大值（標準值）出現(xiàn)，種可變荷載不可能同時以

22、其最大值（標準值）出現(xiàn)，除一個主要可變荷載外，其余可變荷載應在其標準值除一個主要可變荷載外，其余可變荷載應在其標準值上乘以小于上乘以小于1 1的的組合系數(shù)組合系數(shù)對可變荷載標準值進行折減對可變荷載標準值進行折減，得到荷載的組合值。得到荷載的組合值。v水工設計中，習慣上不考慮可變荷載組合時的折減水工設計中，習慣上不考慮可變荷載組合時的折減。三可變荷載組合值三可變荷載組合值Qc材料強度的標準值由其概率分布的某一分位值來確定。材料強度的標準值由其概率分布的某一分位值來確定。fk=f(1-1.645f)保證率系數(shù)保證率系數(shù)1.645第四節(jié)第四節(jié) 材料強度的標準值材料強度的標準值（一）砼強度標準值（一）

23、砼強度標準值1.1.砼立方體抗壓強度標準值砼立方體抗壓強度標準值fcuk2.2.砼軸心抗壓強度標準值砼軸心抗壓強度標準值fck3.3.砼軸心抗拉強度標準值砼軸心抗拉強度標準值ftk第四節(jié)第四節(jié) 材料強度的標準值材料強度的標準值（二）鋼筋強度標準值（二）鋼筋強度標準值v受拉熱軋鋼筋采用國家標準規(guī)定的屈服強受拉熱軋鋼筋采用國家標準規(guī)定的屈服強度（出廠檢驗的廢品限值）作為標準值度（出廠檢驗的廢品限值）作為標準值fyk，其保證率不小于其保證率不小于95%95%。v對于無明顯屈服點的鋼筋，采用國標規(guī)定對于無明顯屈服點的鋼筋，采用國標規(guī)定的極限抗拉強度作為標準值的極限抗拉強度作為標準值fstk，其保證率也

24、其保證率也不小于不小于95%95%。第四節(jié)第四節(jié) 材料強度的標準值材料強度的標準值（一）結構重要性系數(shù)（一）結構重要性系數(shù)0 建筑物的重要性不同，其構件的安全級別就不同，要建筑物的重要性不同，其構件的安全級別就不同，要求的目標可靠指標也不同，結構安全級別為求的目標可靠指標也不同，結構安全級別為、級級的結構構件，的結構構件， 0 0分別取為分別取為1.11.1、1.01.0及及0.90.9，反映不同安全，反映不同安全級別的的可靠度水平要求不同。級別的的可靠度水平要求不同。 實用設計表達式把實用設計表達式把可靠指標可靠指標用用五五個分項系數(shù)個分項系數(shù)來來反映反映，對影響結構抗力和荷載效應的材料強度

25、和荷，對影響結構抗力和荷載效應的材料強度和荷載采用相應的載采用相應的設計值設計值和和標準值。標準值。一水工砼結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)一水工砼結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)第五節(jié)第五節(jié) 水工鋼筋砼結構設計規(guī)范的實用設計表達式水工鋼筋砼結構設計規(guī)范的實用設計表達式（二）設計狀況系數(shù)（二）設計狀況系數(shù) 結構在施工、運行、檢修不同時期可能出現(xiàn)不同的結結構在施工、運行、檢修不同時期可能出現(xiàn)不同的結構體系、荷載及環(huán)境條件，失效后果也不同，所以，在構體系、荷載及環(huán)境條件，失效后果也不同，所以，在設計時要考慮下列三種狀況。設計時要考慮下列三種狀況。v持久狀況。在結構運行使用過程中，不僅出現(xiàn)且持續(xù)時間持久狀況。在

26、結構運行使用過程中，不僅出現(xiàn)且持續(xù)時間很長，一般與設計基準期為同一量級的設計狀況。很長，一般與設計基準期為同一量級的設計狀況。v短暫狀況。在結構施工（安裝）、檢修或使用過程中短暫短暫狀況。在結構施工（安裝）、檢修或使用過程中短暫出現(xiàn)的設計狀況。出現(xiàn)的設計狀況。v偶然狀況。在結構使用過程中，出現(xiàn)概率很小，持續(xù)時間偶然狀況。在結構使用過程中，出現(xiàn)概率很小，持續(xù)時間很短的設計狀況。很短的設計狀況。設計狀況系數(shù)設計狀況系數(shù)反映反映不同設計狀況其可靠度水平要求不同。不同設計狀況其可靠度水平要求不同。一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù) 上述三種設計狀況均應進行承載

27、能力極限狀態(tài)設計。上述三種設計狀況均應進行承載能力極限狀態(tài)設計。 對持久狀況尚應進行正常使用極限狀態(tài)設計，對對持久狀況尚應進行正常使用極限狀態(tài)設計，對短暫狀況要不要進行正常使用極限狀態(tài)設計，可根據(jù)短暫狀況要不要進行正常使用極限狀態(tài)設計，可根據(jù)具體情況決定。具體情況決定。 對偶然狀況則可不進行正常使用極限狀態(tài)設計。對偶然狀況則可不進行正常使用極限狀態(tài)設計。不同的設計狀況對結構的使用要求不同，不同的設計狀況對結構的使用要求不同，水工混凝水工混凝土結構設計規(guī)范土結構設計規(guī)范（SL/T191-96SL/T191-96）對不同的設計狀況）對不同的設計狀況分別給出了不同的設計狀況系數(shù)分別給出了不同的設計狀

28、況系數(shù)。一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)（三）荷載分項系數(shù)（三）荷載分項系數(shù)G、Q 結構構件在其使用期間，實際荷載仍有可能超過結構構件在其使用期間，實際荷載仍有可能超過預定的標準值，為了考慮這一最不利情況，在承載預定的標準值，為了考慮這一最不利情況，在承載力極限狀態(tài)設計表達式中引入了一個力極限狀態(tài)設計表達式中引入了一個荷載分項系數(shù)。荷載分項系數(shù)。（一般都大于（一般都大于1 1，當永久荷載對結構有利時候小于，當永久荷載對結構有利時候小于1 1） 一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)（三）荷載分項系數(shù)（三）荷載分項

29、系數(shù)G、Qv用來用來考慮荷載超過標準值的可能性，在水工建筑物設計中，考慮荷載超過標準值的可能性，在水工建筑物設計中，它實質(zhì)上就是它實質(zhì)上就是“超載系數(shù)超載系數(shù)”。v荷載標準值乘以相應的荷載分項系數(shù)后即為荷載設計值。荷載標準值乘以相應的荷載分項系數(shù)后即為荷載設計值。v按按水工建筑物荷載設計規(guī)范水工建筑物荷載設計規(guī)范取用，其值大小主要依據(jù)荷取用，其值大小主要依據(jù)荷載的變異程度大小。載的變異程度大小。v一般情況下，一般情況下，G取取1.051.05，Q取取1.21.2，但當永久荷載對結構有，但當永久荷載對結構有利時，利時， G取取0.95.0.95. 一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)一、水工鋼

30、混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)（五）結構系數(shù)（五）結構系數(shù)dv用來考慮荷載分項系數(shù)和材料強度系數(shù)沒能反映的用來考慮荷載分項系數(shù)和材料強度系數(shù)沒能反映的對對結構可靠度有影響的因素，如荷載效應和抗力計算結構可靠度有影響的因素，如荷載效應和抗力計算模式的不定性。模式的不定性。（四）砼和鋼筋的強度分項系數(shù)（四）砼和鋼筋的強度分項系數(shù)c、sv考慮材料的離散性和施工偏差帶來的材料實際強考慮材料的離散性和施工偏差帶來的材料實際強度低于其強度標準值，在承載能力極限狀態(tài)采用度低于其強度標準值，在承載能力極限狀態(tài)采用材材料強度設計值料強度設計值，即，即強度標準值除以相應的材料強度強度標準值除以相應的材料強度分項系數(shù)

31、。分項系數(shù)。一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)一、水工鋼混結構設計規(guī)范采用的分項系數(shù)（一）基本組合（一）基本組合v基本組合：基本組合：持久狀況或短暫狀況下永久荷載持久狀況或短暫狀況下永久荷載與可變荷載效應組合。與可變荷載效應組合?；窘M合承載能力極限狀態(tài)設計表達式為基本組合承載能力極限狀態(tài)設計表達式為：),(1110kycmjkjQjQjnikiGiGidaffRRQCGCSRS二、二、 承載能力極限狀態(tài)設計表達式承載能力極限狀態(tài)設計表達式 0結構重要性系數(shù)結構重要性系數(shù)； 結構重要性系數(shù)水工建筑物安全級別1.11.00.9),(1110kycmjkjQjQjnikiGiGidaffRRQ

32、CGCSRS二、二、 承載能力極限狀態(tài)設計表達式承載能力極限狀態(tài)設計表達式 設計狀況系數(shù)設計狀況系數(shù)； 設計狀況系數(shù)設計狀況1.0持久狀況0.95短暫狀況0.85偶然狀況),(1110kycmjkjQjQjnikiGiGidaffRRQCGCSRS二、承載能力極限狀態(tài)設計表達式二、承載能力極限狀態(tài)設計表達式 S荷載效應組合設計值；荷載效應組合設計值； R結構構件抗力設計值；結構構件抗力設計值；d結構系數(shù)；結構系數(shù)； ),(1110kycmjkjQjQjnikiGiGidaffRRQCGCSRS二、二、 承載能力極限狀態(tài)設計表達式承載能力極限狀態(tài)設計表達式 G、Q永久荷載、可變荷載分項系數(shù)；永久

33、荷載、可變荷載分項系數(shù)；Gk、Qk 永久荷載、可變荷載的標準值；永久荷載、可變荷載的標準值；按按水工建筑物荷載設計規(guī)范水工建筑物荷載設計規(guī)范取用取用),(1110kycmjkjQjQjnikiGiGidaffRRQCGCSRS二、承載能力極限狀態(tài)設計表達式二、承載能力極限狀態(tài)設計表達式 v對某些可控制使其不超出規(guī)定限值的可變作用對某些可控制使其不超出規(guī)定限值的可變作用( (荷載荷載) )，如所，如所規(guī)定的分項系數(shù)小于規(guī)定的分項系數(shù)小于1 10505時，應取為時，應取為1 10505；對其他可變作用；對其他可變作用( (荷載荷載) )，如所規(guī)定的分項系數(shù)小于，如所規(guī)定的分項系數(shù)小于1 12020

34、時，則應取為時，則應取為1 12020。注：在此，可控制使其不超出規(guī)定限值的可變作用注：在此，可控制使其不超出規(guī)定限值的可變作用( (荷載荷載) )是是 指水電站廠房吊車輪壓值；設備重量按銘牌確定并對堆放位置指水電站廠房吊車輪壓值；設備重量按銘牌確定并對堆放位置有嚴格控制且加墊木的安裝間堆放設備荷載等。有嚴格控制且加墊木的安裝間堆放設備荷載等。v對對水工建筑物荷載設計規(guī)范水工建筑物荷載設計規(guī)范未予規(guī)定的作用未予規(guī)定的作用(荷載荷載)，其，其分項系數(shù)可按附表取用。當永久作用分項系數(shù)可按附表取用。當永久作用(荷載荷載)的效應對結構有利的效應對結構有利時，應取為時，應取為095。二、承載能力極限狀態(tài)

35、設計表達式二、承載能力極限狀態(tài)設計表達式 CG、CQ永久荷載、可變荷載的荷載效應系數(shù)；永久荷載、可變荷載的荷載效應系數(shù)；R( )結構構件的抗力系數(shù)；結構構件的抗力系數(shù)； fc、fy材料強度的設計值；材料強度的設計值； ak結構構件幾何參數(shù)的標準值。結構構件幾何參數(shù)的標準值。),(1110kycmjkjQjQjnikiGiGidaffRRQCGCSRS二、二、 承載能力極限狀態(tài)設計表達式承載能力極限狀態(tài)設計表達式 （二）（二）偶然組合偶然組合偶然狀況下永久載荷、可變載荷與一種偶然荷偶然狀況下永久載荷、可變載荷與一種偶然荷載效應的組合。載效應的組合。偶然荷載的分項系數(shù)取為偶然荷載的分項系數(shù)取為1.

36、01.0；參與組合的某些可變荷載，可根據(jù)各類水參與組合的某些可變荷載，可根據(jù)各類水 工建筑物設計規(guī)范的規(guī)定作適當折減。工建筑物設計規(guī)范的規(guī)定作適當折減。二、二、 承載能力極限狀態(tài)設計表達式承載能力極限狀態(tài)設計表達式 正常使用極限狀態(tài)的驗算是要保證結構構件在正正常使用極限狀態(tài)的驗算是要保證結構構件在正常使用條件下，抗裂度、裂縫寬度和變形滿足規(guī)常使用條件下，抗裂度、裂縫寬度和變形滿足規(guī)范的相應要求。范的相應要求。由于正常使用極限狀態(tài)的驗算是在承載力已有保由于正常使用極限狀態(tài)的驗算是在承載力已有保證的前提下進行的，正常使用極限狀態(tài)設計的失證的前提下進行的，正常使用極限狀態(tài)設計的失效后果沒有承載能力極

37、限狀態(tài)嚴重，所以，與承效后果沒有承載能力極限狀態(tài)嚴重，所以，與承載能力極限狀態(tài)相比，各參數(shù)的保證率可適當降載能力極限狀態(tài)相比，各參數(shù)的保證率可適當降低。低。三、正常使用極限狀態(tài)設計表達式三、正常使用極限狀態(tài)設計表達式 正常使用極限狀態(tài)驗算的可靠度要求較低，一正常使用極限狀態(tài)驗算的可靠度要求較低，一般要求般要求=1.0=1.0 2.02.0。材料強度采用標準值而不用設計值，即材料分材料強度采用標準值而不用設計值，即材料分項系數(shù)取為項系數(shù)取為1.01.0。荷載采用標準值而不用設計值，即荷載分項系荷載采用標準值而不用設計值，即荷載分項系數(shù)數(shù)G G及及Q Q取為取為1.01.0。結構系數(shù)結構系數(shù)d d及設計狀況系數(shù)及設計狀況系數(shù)也均取為也均取為1.01.0。 按荷載效應的短期組合及長期組合分別驗算。按荷載效應的短期組合及長期組合分別驗算。三、正常使用極限狀態(tài)設計表達式三、正常使用極限狀態(tài)設計表達式 短期組