鋼筋混凝土結構培訓資料

1、鋼筋混凝凝土結構構輔導資資料四主 題：第三章章第3節(jié)實用用設計表表示部分分的內容容學習時間間：2011年5月2日5月8日內 容：我們這周周主要學學習第三三章第三節(jié)的內容，通過本本周的學習習，掌握握承載力力極限狀狀態(tài)和正正常使用用極限狀狀態(tài)的實實用設計計表達式式，理解解材料和和荷載的的分項系系數(shù)，荷荷載和材材料強度度的標準準值和設設計值。一、學習習要求1.掌握握承載能能力極限限狀態(tài)和和正常使使用極限限狀態(tài)實實用設計計表達式式；2.理解解荷載和和材料的的分項系系數(shù)，荷荷載和材材料強度度的標準準值和設設計值；二、主要要內容本章包含含的基本本概念如如下：荷載分項項系數(shù)、材料分分項系數(shù)數(shù)、結構重重要性系

2、系數(shù)。內容組成成： 兩類極極限狀態(tài)態(tài)的實用用設計表表達式兩個分分項系數(shù)數(shù)：荷載載分項系系數(shù)、材材料分項項系數(shù)；一個結結構重要要性系數(shù)數(shù)；兩類極極限狀態(tài)態(tài)；兩類極極限狀態(tài)態(tài)的設計計表達式式：結構構構件承承載能力力極限狀狀態(tài)設計計表達式式，結構構構件正正常使用用極限狀狀態(tài)設計計表達式式。知識點：荷載分分項系數(shù)數(shù)，材料分分項系數(shù)數(shù)，實用設設計表達達式。（一）分分項系數(shù)數(shù)采用概率率極限狀狀態(tài)方法法用可靠靠指標進進行設計計，需要要大量的的統(tǒng)計數(shù)數(shù)據(jù)，且且當隨機機變量不不服從正正態(tài)分布布、極限限狀態(tài)方方程是非非線性時時，計算算可靠指指標比較較復雜。對于一一般常見見的工程程結構，直接采用可靠指標進行設計工作

3、量大，有時會遇到統(tǒng)計資料不足而無法進行的困難?？紤]到多年來的設計習慣和實用上的簡便，建筑結構設計統(tǒng)一標準提出了便于實際使用的設計表達式，稱為實用設計表達式。實用設計計表達式式把荷載載、材料料、截面面尺寸、計算方方法等視視為隨機機變量，應應用數(shù)理理統(tǒng)計的的概率方方法進行行分析，采采用了以以荷載和和材料強強度的標標準值分分別與荷荷載分項項系數(shù)和和材料分分項系數(shù)數(shù)相聯(lián)系系的荷載載設計值值、材料料設計值值來表達達的方式式。這樣樣，既考考慮了結結構設計計的傳統(tǒng)統(tǒng)方式，又又避免設設計時直直接進行行概率方方面的計計算。分分項系數(shù)數(shù)按照目目標可靠靠指標值，并并考慮工工程經(jīng)驗驗優(yōu)選確確定后，將將其隱含含在設計計

4、表達式式中。所所以，分分項系數(shù)數(shù)以起著著考慮目目標可靠靠指標的的等價作作用。例例如，永永久荷載載和可變變荷載組組合下的的設計表表達式為為（1）抗抗力分項項系數(shù)；（2）永永久荷載載分項系系數(shù)；（3）可可變荷載載分項系系數(shù)；（4）永永久荷載載和可變變荷載的的平均值值。定義、分分別為抗抗力分項項系數(shù)和和荷載分分項系數(shù)數(shù)，從而而得一般般表達式式： （11）可見，抗抗力分項項系數(shù)和和荷載分分項系數(shù)數(shù)的來源源與目標標可靠指指標有關關，所以以分項系系數(shù)可以以按照目目標可靠靠指標通過過反算來來確定。這樣，在在設計表表達式中中就隱含含了結構構的失效效概率，設設計出來來的構件件已經(jīng)具具有某一一可靠概概率的保保證。

5、實實用設計計表達式式是多系系數(shù)的極極限狀態(tài)態(tài)表達式式，分項項系數(shù)又又都是由由可靠指指標度量量的，這這樣就可可以保證證一種結結構的各各構件之之間的可可靠度水水平或各各種結構構之間的的可靠度度水平基基本上比比較一致致?；炷镣两Y構設設計規(guī)范范給出出的承載載能力極極限狀態(tài)態(tài)表達式式和正常常使用極極限狀態(tài)態(tài)設計表表達式中中的分項項系數(shù)的的值就是是按照上上述原理理確定的的。注意：設設計中荷荷載包括括永久荷荷載、可可變荷載載等，都都是隨機機變量，因因此必須須求得各各個荷載載統(tǒng)計資資料的平平均值與與標準差差，然后后利用概概率的方方法才能能得到荷荷載效應應S的總總的平均均值與標標準差，抗抗力R包包括鋼筋筋與混

6、凝凝土兩種種材料的的強度，還還有幾何何尺寸和和計算模模式的不不定性等等，這些些隨機變變量不只只是相加加的關系系，還有有相乘的的關系，也也必須采采用概率率的方法法才能得得到抗力力R的平平均值與與標準差差，然后后按近似似概率的的有關計計算方法法求得可可靠指標標，最終終求得失失效概率率。需要指出出的是：表達式式中雖然然用了統(tǒng)統(tǒng)計與概概率的方方法，但但是在概概率極限限狀態(tài)分分析中只只用到統(tǒng)統(tǒng)計平均均值和均均方差，并并非實際際的概率率分布，并并且在分分離導出出分項系系數(shù)時還還作了一一些假定定，運算算中采用用了一些些近似的的處理方方法，因因而計算算結果是是近似的的，所以以只能稱稱為近似似概率設設計方法法。

7、（二）承承載能力力極限狀狀態(tài)設計計表達式式1.承載載能力極極限狀態(tài)態(tài)設計簡簡單表達達式 （22）令為荷載載效應的的標準值值，為荷荷載分項項系數(shù)，=S為為荷載效效應的設設計值，為結構抗力的標準值，為抗力的分項系數(shù)，為抗力的設計值。上式是極極限狀態(tài)態(tài)設計簡簡單表達達式，式式中為結結構重要要性系數(shù)數(shù)。 實際上上荷載效效應中的的荷載有有永久荷荷載和可可變荷載載，并且且可變荷荷載不止止一個，同同時，可可變荷載載對結構構的影響響有大有有小，多多個可變變荷載也也不一定定同時發(fā)發(fā)生，例例如，高高層建筑筑各樓層層可變荷荷載全部部載滿且且遇到最最大風荷荷載的可可能性就就不大。為此，考考慮到兩兩個或兩兩個以上上可變

8、荷荷載同時時出現(xiàn)的的可能性性較小，引引入荷載載組合值值系數(shù)對對其折減減。2.荷載載效應組組合的設設計值SS按承載能能力極限限狀態(tài)設設計時，應應考慮作作用效應應的基本本組合，必必要時尚尚應考慮慮作用效效應的偶偶然組合合。對于基本本組合，荷荷載效應應組合的的設計值值S應從從由可變變荷載效效應控制制的組合合和由永永久荷載載效應控控制的兩兩組組合合中取最最不利值值確定:（1）對對由可變變荷載效效應控制制的組合合，其承承載能力力極限狀狀態(tài)設計計表達式式一般形形式為（2）對對由永久久荷載效效應控制制的組合合，其承承載能力力極限狀狀態(tài)設計計表達式式的一般般形式為為式中結構構構件的的重要性性系數(shù)，與與安全等等

9、級對應應。對安安全等級級為一級級或設計計使年限限為1000年及及以上的的結構構構件不應應小于11.1；對二級級或設計計使用年年限為550年的的結構構構件不應應小于11.0；對三級級或設計計使用年年限為55年及以以下的結結構構件件不應小小于0.9；在在抗震設設計中，不不考慮結結構構件件的重要要性系數(shù)數(shù)；永久久荷載的的分項系系數(shù)。當當永久荷荷載效應應對結構構不利時時，對由由可變荷荷載效應應控制的的組合=1.22；由永永久荷載載效應控控制的組組合=11.355；當永久久荷載效效應對結結構有利利時，取取=1.0。、可可變荷載載的分項項系數(shù)。、一般取取1.44；分別別為永久久荷載、第一種種可變荷荷載、其

10、其他可變變荷載效效應的標標準值，如如荷載引引起的彎彎矩、剪剪力、軸軸力和變變形等；可變變荷載的的組合值值系數(shù)。以上不等等式右側側為結構構承載力力，用承承載力函函數(shù)R（）表示，表明其為混凝土和鋼筋強度標準值（、）、分項系數(shù)（、）、幾何尺寸標準值（）以及其他參數(shù)的函數(shù)。（三）正正常使用用極限狀狀態(tài)設計計表達按正常使使用極限限狀態(tài)設設計，主主要是驗驗算構件件的變形形和抗裂裂度或裂裂縫寬度度。按正常使使用極限限狀態(tài)設設計時，變變形過大大或裂縫縫過寬雖雖影響正正常使用用，但危危害程度度不及承承載力引引起的結結構破壞壞造成的的損失那那么大，所所以可適適當降低低對可靠靠度的要要求。計計算時取取荷載標標準值，

11、不不需乘分分項系數(shù)數(shù)，也不不考慮結結構重要要性系數(shù)數(shù)。1.正常常使用極極限狀態(tài)態(tài)設計簡簡單表達達式2.可變變荷載的的準永久久值系數(shù)數(shù)和頻遇遇值系數(shù)數(shù)在正常使使用狀態(tài)態(tài)下，可可變荷載載作用時時間的長長短對于于變形和和裂縫的的大小顯顯然是有有影響的的?？勺冏兒奢d的的最大值值并非長長期作用用于結構構之上，所所以應按按其在設設計基準準期內作作用時間間的長短短和可變變荷載超超越總時時間或超超越次數(shù)數(shù)，對其其標準值值進行折折減。建筑結結構可靠靠度設計計統(tǒng)一標標準采采用一個個小于11的準永永久值系系數(shù)和頻頻遇值系系數(shù)來考考慮這種種折減。（1）準準永久值值系數(shù)，是是根據(jù)在在設計基基準期內內荷載達達到和超超過該

12、值值的總持持續(xù)時間間與設計計基準期期內總持持續(xù)時間間的比值值而確定定。（2）頻頻遇值系系數(shù)，是是根據(jù)在在設計基基準期間間可變荷荷載超越越的總時時間或超超越的次次數(shù)來確確定的。3.可變變荷載的的準永久久值和頻頻遇值準永久值值=可變荷荷載標準準值準永久久值系數(shù)數(shù)()頻遇值=可變荷荷載標準準值頻遇值值系數(shù)()4.可變變荷載的的代表值值可變荷載載有四種種代表值值，即標標準值、組合值值、準永永久值和和頻遇值值。其中中標準值值稱為基基本代表表值，其其他代表表值可由由基本代代表值乘乘以相應應的系數(shù)數(shù)得到。各類可可變荷載載和相應應的組合合值系數(shù)數(shù)、準永永久值系系數(shù)、頻頻遇值系系數(shù)可在在荷載規(guī)規(guī)范中查查到。5.

13、荷載載效應組組合的標標準值根據(jù)實際際設計的的需要，常常須區(qū)分分荷載的的短期作作用（標標準組合合、頻遇遇組合）和和荷載的的長期作作用（準準永久組組合）下下構件的的變形大大小和裂裂縫寬度度驗算。所以，建建筑結構構可靠度度設計統(tǒng)統(tǒng)一標準準規(guī)定定按不同同的設計計目的，分分別選用用荷載的的標準組組合、頻頻遇組合合和荷載載的準永永久組合合。（1）荷荷載的標標準組合合標準組合合主要用用于當一一個極限限狀態(tài)被被超越時時將產(chǎn)生生嚴重的的永久性性損害的的情況。按荷載載的標準準組合時時，荷載載效應組組合的標標準值應應按下式式計算：式中，永永久荷載載及第一一個可變變荷載采采用標準準值，其其他可變變荷載均均采用組組合值

14、，為可變荷載組合系數(shù)。（2）荷荷載的頻頻遇組合合頻遇組合合主要用用于當一一個極限限狀態(tài)被被超越時時將產(chǎn)生生局部損損害、較較大變形形或短暫暫振動的的情況。按荷載載的頻遇遇組合時時，荷載載效應組組合的標標準值應應按下式式計算：式中，為為可變荷荷載的頻頻遇值系系數(shù)。（3）荷荷載的準準永久組組合準永久組組合主要要用于當當長期效效應是決決定性因因素的情情況。按按荷載的的準永久久組合時時，荷載載效應組組合的標標準值應應按下式式計算，式式中為可變荷荷載準永永久值系系數(shù)。（四）按按極限狀狀態(tài)設計計時材料料強度和和荷載的的取值1鋼筋筋抗拉強強度標準準值對于鋼材材，國家家標準中中已規(guī)定定了每一一種鋼材材的廢品品限

15、值。抽樣檢檢查中如如發(fā)現(xiàn)某某爐鋼材材的屈服服強度達達不到此此限值，即即作為廢廢品處理理。例如如，HPPB2335(QQ2355)鋼筋筋，其廢廢品限值值為2335N/mm。確定定的這個個廢品限限值大體體能滿足足保證率率為977.733，即即平均值值減去二二倍的標標準差。這一保保證率已已高于建建筑結構構設計統(tǒng)統(tǒng)一標準準規(guī)定定的保證證率955的要要求，因因而混混凝土結結構設計計規(guī)范中中取國家家冶金局局標準規(guī)規(guī)定的廢廢品限值值作為鋼鋼筋強度度的標準準值。熱軋鋼筋筋抗拉強強度標準準值用表表示，取取等于國國家標準準頒布的的屈服強強度的廢廢品限值值；預應應力鋼絞絞線、鋼鋼絲和熱熱處理鋼鋼筋的強強度標準準值用

16、表表示，系根據(jù)據(jù)極限抗抗拉強度度確定(條件屈屈服點00.855)。圖4.11 鋼鋼筋屈服服強度頻頻率分布布圖2.混凝凝土立方方體抗壓壓強度標標準值混凝土立立方體抗抗壓強度度標準值值用表示示。根據(jù)據(jù)建筑筑結構設設計統(tǒng)一一標準規(guī)規(guī)定的保保證率995的的要求，混混凝土強強度標準準值取平平均值減減1.6445倍的的標準差差。式中混凝土土立方體體抗壓強強度的平平均值，（NN/mmm），混凝凝土立方方體抗壓壓強度的的平均值值，（NN/mmm），混凝凝土立方方體抗壓壓強度的的標準差差。圖4.22 混混凝土立立方體強強度的統(tǒng)統(tǒng)計資料料舉例說明明【例】一一組立方方體試塊塊，抗壓壓強度服服從正態(tài)態(tài)分布，平平均值=

17、27.9N/mm，標準準差=55.766N/mmm，則其其標準值值為=27.9-11.64455.776=118.442N/mm。3分項項系數(shù)和和設計值值（1）材材料強度度的分項項系數(shù)和和設計值值鋼筋強度度的分項項系數(shù)根根據(jù)鋼筋筋種類不不同，取取值范圍圍在1.111.5；混凝土土強度的的分項系系數(shù)規(guī)定定為1.4。材料的強強度設計計值材料料強度標標準值/材料的的分項系系數(shù)（2）荷荷載分項項系數(shù)和和設計值值永久荷載載的分項項系數(shù)，根根據(jù)其效效應對結結構不利利和有利利分別取取1.22（或11.355）和11.0，可可變荷載載的分項項系數(shù)一一般取11.4。設計中中為了使使得結構構達到規(guī)規(guī)定的可可靠指標

18、標，在計計算中應應采用荷荷載設計計值進行行計算。荷載設計計值荷載載的標準準值荷載分分項系數(shù)數(shù)承載能力力極限狀狀態(tài)分項項系數(shù)如如下表所所示：表4.11承載能能力極限限狀態(tài)分分項系數(shù)數(shù)表分項系數(shù)數(shù)我國MC900恒載分項項系數(shù)1.200 1.00(G有有利時)1.355活載分項項系數(shù)1.4001.300（q4 kkN/mm2）1.500砼材料分分項系數(shù)數(shù)1.3551.500鋼筋材料料分項系系數(shù)1.1001.155三、典型型習題（一）填填空題1、結構構的極限限狀態(tài)分分為和。答案：承承載力極極限狀態(tài)態(tài)，正常常使用極極限狀態(tài)態(tài)2、鋼筋筋混凝土土結構構構件按承承載能力力極限狀狀態(tài)設計計時的一一般公式式為，式式中為系數(shù)。答案：結結構重要要性系數(shù)數(shù)3、荷載載的設計計值可由由荷載的的標準值值乘以對對應的系系數(shù)計算算。答案：荷荷載分項項系數(shù)4、材料料強度的的設計值值等于材材料強度度的標準準值除以以對應的的系數(shù)。答案：材材料分項項（二）判判斷題1、可變變荷載的的準永久久組合時時，可變變荷載采采用其準準永久值值。（ ）答案：正正確2、可變變荷載的的準永久久值大于于可變荷荷載的標標準值。（ ）答案：錯錯誤3、材料料強度的的標準值