混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法三

◆結(jié)構(gòu)的可靠度◆荷載和材料強(qiáng)度◆極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法◆極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式第2章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.1、結(jié)構(gòu)的可靠度一、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及結(jié)構(gòu)抗力◎結(jié)構(gòu)上的作用：指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的各種因素（如地震、基礎(chǔ)差異沉降、溫度變化、混凝土收縮等）。永久作用、可變作用、偶然作用為隨機(jī)變量和隨機(jī)過程◎作用效應(yīng)：直接作用或間接作用作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，由此在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力和變形（如軸力、剪力、彎矩、扭矩及撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）。荷載效應(yīng)一般用S表示結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要內(nèi)容??！◎結(jié)構(gòu)抗力：指整個(gè)結(jié)構(gòu)可結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應(yīng)（即內(nèi)力和變形）的能力，如構(gòu)件的承載力、剛度等。結(jié)構(gòu)抗力一般用R表示，為隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、容許撓度[f]、容許裂縫寬度[w]。R——結(jié)構(gòu)抗力R=R(fc,fy,A,h0,As,…)本課程的主要內(nèi)容！！■

可靠性—安全性、適用性和耐久性的總稱

指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)），完成預(yù)定功能的能力?！鼋Y(jié)構(gòu)的可靠度則是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、在規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率?！艚Y(jié)構(gòu)的可靠性reliability2.2、荷載和材料強(qiáng)度《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）規(guī)定的荷載的基本代表值（按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本代表值）；它是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期間(統(tǒng)一規(guī)定50年)，最大荷載概率分布的某一分位值確定。荷載標(biāo)準(zhǔn)值材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Rk◎取值原則:在符合規(guī)定質(zhì)量的材料強(qiáng)度實(shí)測值的總體中，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度應(yīng)具有不小于95%的保證率，即按概率分布的分位數(shù)確定。一、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)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)。實(shí)質(zhì)：結(jié)構(gòu)可靠與失效的界限。分類：承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)2.3、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1、承載能力的極限狀態(tài)

這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過了承載能力極限狀態(tài)。整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆）；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因所受應(yīng)力超過材料強(qiáng)度而破壞（包括疲勞破壞），或者過度變形而不適于繼續(xù)承載；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變變機(jī)動體系；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）；地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）

承載能力極限狀態(tài)主要考慮有關(guān)結(jié)構(gòu)安全性的功能，出現(xiàn)的概率應(yīng)很低。對于任何承載的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，都需要按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)！2、正常使用極限狀態(tài)

這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)。影響正常使用或外觀的變形，如吊車梁變形過大使吊車不能平穩(wěn)行駛，梁撓度過大影響外觀；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫），如水池開裂漏水不能正常使用，裂縫寬度過寬致使鋼筋銹蝕；影響正常作用的振動，如因機(jī)器振動而導(dǎo)致的振幅超過按正常使用要求所規(guī)定的限值；影響正常使用的其他特定狀態(tài)，如相對沉降量過大等。

正常使用極限狀態(tài)主要考慮有關(guān)結(jié)構(gòu)適用性和耐久性的功能，對財(cái)產(chǎn)和生命的危害較小，故出現(xiàn)的概率允許稍高一些，但仍予以足夠的重視。通常對結(jié)構(gòu)構(gòu)件先承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行承載能力計(jì)算，然后根據(jù)使用要求按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行變形、裂縫寬度或抗裂等驗(yàn)算！可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量可靠概率：結(jié)構(gòu)能完成預(yù)定功能的概率。Ps失效概率：結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率。Pf結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程Z=R-S>0時(shí)，

結(jié)構(gòu)能夠完成預(yù)定的功能，處于可靠狀態(tài)；Z=R-S=0時(shí)，

結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)；Z=R-S<0時(shí)，

結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定的功能，結(jié)構(gòu)處于失效（破壞）狀態(tài)。Z=R-S(1)結(jié)構(gòu)功能函數(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅僅只考慮結(jié)構(gòu)的承載能力，有時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，則極限狀態(tài)方程可推廣為：R、S都是非確定性的隨機(jī)變量!!鋼筋騰混凝微土簡還支梁杠的可焦靠、遭失效算和極文限狀衰態(tài)概略念Pf=P(S>R)螺=P(Z<0嘩)四、臨結(jié)構(gòu)抽可靠對度計(jì)址算1）掏失效競概率（2語）結(jié)鍵構(gòu)構(gòu)方件的嚴(yán)可靠兩指標(biāo)β2.02.53.54.04.510-510-410-310-2Pf失效概棚率越小恩，表示協(xié)結(jié)構(gòu)可爐靠性越造大。因滴此，可蛇以用失晉效概率細(xì)來定量役表示結(jié)揉構(gòu)可靠其性的大畫小。當(dāng)失屈效概妥率Pf小于絹某個(gè)叢值時(shí)想，人物們因副結(jié)構(gòu)躍失效娃的可啊能性枕很小腫而不馳再擔(dān)和心，蹤蝶即可桿認(rèn)為術(shù)結(jié)構(gòu)倘設(shè)計(jì)餃?zhǔn)强绍S靠的慌。該昏失效仆概率錘限值介稱為容許蘭失效車概率[Pf]。失效掌概率Pf=P(S>R)目標(biāo)可天靠度：設(shè)計(jì)駱規(guī)范矛所規(guī)帳定的谷、作奏為設(shè)筒計(jì)結(jié)粉構(gòu)或惕結(jié)構(gòu)冶構(gòu)件該時(shí)所糖應(yīng)達(dá)端到的蒸可靠沈指標(biāo)馳，稱敗為設(shè)張計(jì)或愈目標(biāo)宋可靠展度。（3）滅目標(biāo)（斜設(shè)計(jì)）附可靠度b目標(biāo)筆可靠怨度與詞失效蔑概率垂的關(guān)瓣系◆50年唯后并不店是結(jié)構(gòu)鉛就失效輪，而是雨失效概凳率增加照。同時(shí)睡，結(jié)構(gòu)蘇失效也御并不表蟻示結(jié)構(gòu)繪倒塌?！粑覈s對于執(zhí)一般榴工程譽(yù)結(jié)構(gòu)圓，當(dāng)禿為延至性破稅壞時(shí)蘆，其暴可靠嫁指標(biāo)蜜取b=3箱.2宣，對翅脆性池破壞熊取b=3止.7騾?！魧τ谥?fù)屢墓ぞ探Y(jié)構(gòu)酬，應(yīng)提憲高可靠或指標(biāo)。安全身等級蛋：根據(jù)編建筑旗物的派重要態(tài)性不亂同，艱即一討旦結(jié)皮構(gòu)發(fā)約生破選壞時(shí)賊對生是命財(cái)皮產(chǎn)的爐危害盡程度雖及社螞會影或響的撇不同僚，將侄建筑范物分性為三繭個(gè)安輸全等蟻級。（4）濾安全等季級一級域：破壞鴨后果脹很嚴(yán)冤重的決重要反建筑啞物；二級：破壞后盤果嚴(yán)重孩的一般團(tuán)工業(yè)與我民用建形筑物；三級仰：破壞后棵果不嚴(yán)怖重的次施要建筑胃物；對于承曾載力極往限狀態(tài)泄，其相淺應(yīng)的目捐標(biāo)可靠曲指標(biāo)見后下表破壞類型安全等級一級二級三級延性破壞脆性破壞3.74.23.23.72.73.22.槍4、極限拒狀態(tài)妥設(shè)計(jì)明表達(dá)貌式混凝土序結(jié)構(gòu)設(shè)煌計(jì)規(guī)范魯（G育B50資010咬-20旦02）3.3床.1本規(guī)案范采異用以既概率緞理論志為基栽礎(chǔ)的脅極限棵狀態(tài)鹽設(shè)計(jì)棵方法庫，以驕可靠飽指標(biāo)雜度量序結(jié)構(gòu)宮的可約靠度芬，采弦用分歐項(xiàng)系叉數(shù)表肅達(dá)式盒進(jìn)行返設(shè)計(jì)2.4車、極限狀廊態(tài)設(shè)計(jì)延表達(dá)式混凝坐土結(jié)富構(gòu)設(shè)躲計(jì)規(guī)叢范（院GB昌50凱01槳0-浙20淘02農(nóng)）建筑結(jié)完構(gòu)設(shè)計(jì)吵應(yīng)根據(jù)原使用過逮程中在守結(jié)構(gòu)上銀要能同膠時(shí)出現(xiàn)艇的荷載冬，按承潔載能力首極限狀兄態(tài)和正性常作用老極限狀佩態(tài)分別求進(jìn)行荷炭載（效圈應(yīng)組合克），并甩應(yīng)取各可自的最山不利的捐效應(yīng)組匙合進(jìn)行膽設(shè)計(jì)！一、承較載能力耽極限狀斷態(tài)設(shè)計(jì)撈表達(dá)式1、基絡(luò)本表達(dá)猶式安全拌等級魯為一冰級或冷設(shè)計(jì)元使用怕年限紅為100年及蓮以上溝的結(jié)晌構(gòu)構(gòu)院件取γ0=1.煎1；安全等更級為二量級或設(shè)采計(jì)使用狐年限為50年的結(jié)匙構(gòu)構(gòu)件錫取γ0=1.鬼0；安全趨等級泛為三周級或凍設(shè)計(jì)菠使用惡年限寬為5年的磨結(jié)構(gòu)著構(gòu)件疊取γ0=0政.9。結(jié)構(gòu)重殿要性系悄數(shù)γ0◎荷載渡設(shè)計(jì)篩值：杰荷載西效應(yīng)葉的標(biāo)困準(zhǔn)值被與荷抓載分駛項(xiàng)系懇數(shù)（地>1緣瑞.0菊）的包乘積雨?！蚩沽h設(shè)計(jì)接值：短結(jié)構(gòu)煉抗力穗標(biāo)準(zhǔn)駝值與殖抗力敘分項(xiàng)蕩系數(shù)瓣（>蕉1）與的乘嗓積。由可變辭荷載厲效應(yīng)箏控制掩的組級合：2、荷俗載效應(yīng)扶組合的介設(shè)計(jì)值S由永久荷厭載效應(yīng)闖控制的顫組合：SGk：在基瞇本組合附中起控呢制作用濃的一個(gè)烈可變荷爐載標(biāo)準(zhǔn)虧值的效誤應(yīng)；ψci：第i個(gè)可彼變荷壘載的徑組合教系數(shù)欣，風(fēng)荷載毛取0序.6繳；其犧他可釀變荷繞載取通0.果7；當(dāng)永綁久荷牌載效伯應(yīng)對語結(jié)構(gòu)字不利蘿時(shí)，喘對由舟可爸變希荷載驅(qū)效應(yīng)廟控制撐的組要合一共般γG=1.徒2；對由永球久荷載棗效應(yīng)控冬制的組貪合取1.3鬧5；當(dāng)永臨久荷載鉤效應(yīng)對專結(jié)構(gòu)有嗚利時(shí)，取γG=1.醫(yī)0；γQ1、γQi、：可變?nèi)龊奢d的彼分項(xiàng)系失數(shù)γQ1=γQi=1.4勤；γG：永久患荷載當(dāng)分項(xiàng)踢系數(shù)偵。γQ1、γQi、：可尖變荷截載的殲分項(xiàng)盟系數(shù)一般γQ1=γQi=1.找4；墳對工劃業(yè)建薯筑樓繁面結(jié)失構(gòu)，堅(jiān)當(dāng)活壟荷載拳標(biāo)準(zhǔn)示值大越于4失kN通/m2時(shí)，洽從經(jīng)儉濟(jì)效晨果考匆慮，鑰應(yīng)取壓1.博3。對于一股般排架黑、框架槳結(jié)構(gòu)簡賣化公式由可變皺荷載朵效應(yīng)即控制亦的組陷合對于合一般威排架鍬、框默架結(jié)易構(gòu)簡驢化公廟式由永久飄荷載裹效應(yīng)暑控制矩的組分合，讓同上采用荷扛載的組魚合值、混準(zhǔn)永久銜值及頻趁遇值如：醬構(gòu)件攀的變耐形、岔抗裂蘭度及節(jié)裂縫樸寬度渾；二、允正常姻使用品極限泳狀態(tài)強(qiáng)設(shè)計(jì)株表達(dá)牢式對于標(biāo)準(zhǔn)好組合荷，荷正載效沉應(yīng)組憶合值Sk對于準(zhǔn)酸永久組姑合，荷載效鴨應(yīng)組合裂值Sk荷載勉效應(yīng)抖的頻腳遇組盛合設(shè)移計(jì)值可變繪荷載紅的頻置遇值支系數(shù)有一余使用驗(yàn)?zāi)晗薰?非00園年的寄辦公陶樓頂妥層柱罩，經(jīng)劫計(jì)算賊，已鋒知在喘永久歌荷載裙標(biāo)準(zhǔn)釣值、丹屋面堂活荷演載標(biāo)脂準(zhǔn)值孫、風(fēng)矩荷載歸標(biāo)準(zhǔn)款值分?jǐn)D別作幟用下私引起頭的該酬柱軸無向壓助力標(biāo)戴準(zhǔn)值唯分別尺為NGK=4犯0k良N，NQK=1獎(jiǎng)2k掠N，NWK=4騙kN波。屋歉面活擠荷載射、風(fēng)華荷載蔬的組恰合系棕?cái)?shù)分田0.準(zhǔn)7，徹0.雪6，亂試分耐別確授定該股柱在級按承第載能呢力和勸正常巡壽使用烏極限稻狀態(tài)衡組合撓時(shí)的魚軸向甩壓力潤設(shè)計(jì)劃值。習(xí)題踐1有一使擇用年限化為5年均的臨時(shí)爪辦公樓尤的簡支蔬梁，其央計(jì)算跨不度為1乎0m，屋由永久妨荷載標(biāo)暈準(zhǔn)值產(chǎn)煮生的梁付上線荷剖載為1撓0kN晴/m,鉆由樓旬面均布局活荷載駝標(biāo)準(zhǔn)值廈產(chǎn)生的快梁上線帥荷載8劍kN/躺m，由殺此算得扁